铝厂新型炭素阳极焙烧节能降耗技术探讨

晏得存，李 凯

（黄河鑫业有限公司，青海 西宁 810000）

我国大部分铝厂进行焙烧工作时，虽能完成对金属铝材质的焙烧，但都有较为严重的耗能现象，排出的焙烧废气更是对大气造成严重的污染[1]，为此提出铝厂新型炭素阳极焙烧节能降耗技术探讨。本文通过三个方面论述了焙烧控制的改进过程，针对金属铝材料焙烧的特点，在焙烧炉内设置鼓风架和排烟架，利用钻孔将焙烧介质置入焙烧炉内，并通过自动回收阳极蓄能的方式，提升冷却介质的二次使用，降低能源消耗。通过对焙烧过程进行实时的数据反馈，判断焙烧炉内的热量状况，根据焙烧炉的结构特征，优化操作控制系统，对焙烧炉内的热量进行随时控制，使炉壁内达到热量守恒。实验论证结果表明，新型炭素阳极焙烧炉进行金属铝的焙烧活动时，能够有效控制置入能力，降低能源消耗，减少废气物的排出，进而提高铝厂的经济效益和社会效益。

1 炭素阳极焙烧节能降耗技术

1.1 引入自动回收蓄能技术

新型炭素阳极焙烧技术的节能降耗性能，要从能源的回收利用方面着手分析。在焙烧炉的末端增添储蓄室，焙烧过程中产生的大量烟气会流入储蓄室，在储蓄室内引入自动回收蓄能技术并安装该项装置，使得焙烧后产生的引起能够被自动储存，积攒到一定程度后，蓄能装置便会将烟气中的可用能源重新提炼出来，转化为低量的燃烧热量，继续为焙烧炉提供原料。炭素式阳极焙烧技术的原料主要以石油焦和沥青为主，蓄能体通过调节整个焙烧炉内的热量平衡，对焙烧过程中的炉体能量进行补充的一种介质，蓄能体相比于传统燃烧介质具有环保、低耗能的优势，因此当燃烧介质进入焙烧炉时，将可利用热能全部转化为由蓄能体的燃料提供，那么由沥青挥发出的有害成分就会大大降低，最高仅占总热能的3%。

铝厂由于冶炼金属铝的材质不同，选择炭素阳极进行焙烧才可以将金属铝充分利用，期间不断减少蓄热体的数量和能量，并利用蓄热体，将热量尽量回收利用，从燃料上选择轻质耐火材料取代重质耐火材料，便于焙烧炉积攒热量，降低蓄热损失及散热损失。创新后的炭素阳极炭烧炉采用钢管式连通烟道内衬耐高温的轻质耐火材料，焙烧过程中产生的有害物质会大大降低，且热惰性小，蓄热损失小，保温隔热效果也就进一步提高，确保了焙烧炉能够长期、稳定、安全、高效的运行。

1.2 改进焙烧炉结构

炭素阳极焙烧炉的结构也是降低耗能节约能源的重要因素，由于铝制材料的特殊性，新型炭素阳极焙烧炉火道采用“WW”型，比传统的“W”型炉道更具迂回的特点，有利于沥青气体挥发时气流均匀，火道长约5.4米，设计密封式的炉体结构，以钻孔的形式设置气体流出路径，其他部位以多种形式进行密封处理，从很大程度上减少冷空气的渗入，保证理想的沥青燃烧状态。顺着气流方向设置炭素阳极焙烧炉，将热能借助气流贯穿炉壁，用最天然的气流作为能源发散的工具，降低焙烧过程的能源消耗。

焙烧过程中，采用节能燃料作为发热介质，减少有害杂质的排放量，合理控制焙烧炉内的升温曲线，并列式的排烟架有利于将气体及时排出，扩大焙烧炉的容积，以存放更多的燃烧气体，当阳极焙烧炉内的沥青挥发排出时，炉壁内的温度已达到挥发成分的燃烧温，在有空气流动的情况下将沥青挥发成分得到充分的燃烧，将所有化学能充分转化为热能，最大限度的降低能源损耗。

1.3 优化操作控制系统

优化后的焙烧炉的控制系统，由自动控制转化为智能控制，在技术上更具一定的创新，且其操作和控制性能更具智能特征，操作过程稳定且简洁，只需提前设置好控制动作和触发条件，当焙烧炉的焙烧达到触发条件时，控制系统就会自动发出控制指令完成对整个焙烧过程的控制，使焙烧炉烟道的阻力和温度分布的差异保持在合理范围内，进而保证炉壁内的热能量守恒。铝厂通过积极引进焙烧炉控制系统，以智能化控制的方式进行焙烧控制，使焙烧炉操作及运行安排除不受其他因素的影响，根据所需要求设定参数，焙烧炉的控制系统就会按照事先设计的升温曲线进行炉壁内的温度控制，从而达到理想的节能效果。

2 实验论证分析

为保证本文探讨的新型炭素阳极焙烧节能降耗技术的有效性，进行实验论证，实验论证采用相同铝制金属材料进行焙烧活动。为保证实验的严谨性，采用传统焙烧技术作为实验论证对比，对被烧过程中的能源消耗量进行统计。其实验论证结果如表1所示。

表1 实验论证结果

根据对表1数据显示的分析可知，新型炭素阳极焙烧技术在焙烧过程中，沥青、甲烷、焦油的总消耗量都要低于传统焙烧技术的能源消耗，其中，焦油的消耗量差值最多，达到2.53万吨。通过加权分析，新型炭素阳极焙烧可以降低36.8%的能源消耗。通过分析则可以得出结论，新型炭素阳极焙烧节能降耗技术具有极高的有效性，能够有效降低焙烧过程中的能源消耗，具有实践推广意义。

3 结语

本文对铝厂应用的新型炭素阳极焙烧过程中的节能降耗技术进行分析，通过引入自动回收蓄能技术，改进炭素阳极焙烧炉的内部结构，优化焙烧炉的操作控制系统，完成新型炭素阳极焙烧技术的探讨。通过实验论证分析的方式验证本文设计的新型炭素阳极焙烧技术的有效性，能够降低焙烧过程的能源消耗。希望本文的研究能够为我国焙烧过程中的节能降耗技术提供理论依据和参考。