论焙烧炉7室运行对天然气消耗的影响

姚智博

（陕西有色榆林新材料集团有限公司阳极分公司，陕西 榆林 719000）

焙烧炉炭块焙烧过程使用天然气作为燃料，其消耗量的高低对焙烧生产成本的影响较大。近年来，降低焙烧天然气单耗成为焙烧炉生产管控的热点项目，国内各炭素厂焙烧车间均采取多种措施，积极探寻节气方式，降本增效。陕西某公司阳极焙烧车间也在为降低焙烧天然气消耗，开展技改科技攻关项目，并取得了一定成果，为使成果扩大化，车间通过对同行业外单位的考察论证，并仔细研究火焰系统的焙烧过程，在车间3号厂房进行了燃控系统7室运行实验。经实验，7室运行的系统天然气消耗，对比6室运行又有减少，取得了较好的经济效益。

1 7室运行模式简介

传统6室运行炉室分为3个预热区炉室和3个加热区炉室，7室运行是将预热区炉室数量由3个增加至4个，加热区炉室数量保持3个不变。7室运行示意图如图1所示，图1中1P、2P、3P、4P分别为预热区炉室，5P、6P、7P分别为加热热炉室。

图1 7室运行示意图

2 7室运行模式对降低天然气消耗工作的帮助

2.1 提前预热炭块，烘干炭块水分

成型生产的生阳极进入堆垛库前，需要进行一次过水冷却，冷却后的生阳极在堆垛库内存放16 h以上方可允许焙烧装炉使用。生阳极在堆垛库存放其中一个目的是为了晾干其中的水分，但受外部气温及码垛方式的影响，水分挥发不彻底，滞留在生阳极内部。当生阳极被装入炉室进入焙烧过程后，在预热前期（1P炉室位置），需要吸收热量来排出这些水分。传统6室运行模式，1P炉室位置炭块升温需遵循“两头快”的原则，需加快升温速率，现因炭块吸热排水，造成了部分热量损失，导致炭块焙烧前期升温速率变慢。7室运行较6室多一个预热炉室，在1P炉室位置可利用烟气余热对炭块进行预热排水，通过合理控制挥发份排放位置，进而控制1P炉室温度，在炭块排水阶段控制制品温度在80℃以下，避免炭块提前软化，之后提升升温速率，使炭块进入正常焙烧阶段。

结合实验焙烧炉炉况，摸索制定满足系统工艺控制的排烟架升温情况，及对应的负压控制值大小，7室运行排烟架升温情况如表1所示。

表1 7室运行排烟架升温情况

2.2 延长预热区炭块升温时间，减缓挥发份排放速率

7室运行因多一个预热炉室的缘故，炭块在经过1P炉室的排水、软化阶段升温过渡后，可更早进入挥发份排放阶段。较6室运行相比，挥发份排出段升温时间更长，升温速率变慢，挥发份排出放缓，更加契合炭块升温“中间慢”的原则。

另陕西有色榆林新材料集团有限公司阳极分公司焙烧车间出炉炭块之前常出现粘料严重的问题，因粘料严重导致炭块难清理，部分炭块由于清理不干净而被判废，造成车间产品合格率下降。经分析，黏料原因之一，可能是因炭块升温速率较块，一定时间内挥发份排出量较多，挥发份排出后未及时进入火道而滞留在料箱内，经高温直接烧结后导致填充料黏结在炭块表面。7室运行具有挥发份排出放缓的特点，可在一定程度上缓解炭块黏料问题，有利于提高车间产品合格率，在进行天然气单耗核算时，有助于单耗值的降低。

2.3 提高预热区炭块制品温度，降低燃烧架升温压力

炭块升温所需热量是通过火道—填充料—炭块间接传导的，其吸热是一个缓慢的过程，热量传导存在一定限值。7室运行的预热区炭块升温时间较长，挥发份排放速度较缓，挥发份燃烧产生的热量可更多的传递到炭块，提升预热区炭块的制品温度。对比车间实验炉室6室运行和7室运行的同炉室预热区制品终温如图3所示。

图3 6室运行和7室运行预热区制品终温对比

从图3对比可看出，7室运行的预热区制品终温较6室运行的要高，且相对稳定。7室运行的挥发分燃烧热利用率更高，有助于减少高温区域燃烧架的升温压力，火道温度更容易达到曲线目标温度，燃烧架天然气功率可相对维持在一个较低的功率上，达到减少天然气消耗的目的。

2.4 提高转弯炉室的焙烧质量，降低转弯期间的天然气消耗

火焰系统转弯期间的耗气量是最大的，其工艺控制难度也大。以往6室运行时，转弯期间时常会出现系统既耗气，炭块焙烧质量也差的问题。运行7室后，利用预热炉室多的特点，在转弯之前，适当提高排烟架温度，控制挥发份使其超前，如此在系统转弯期间，可一定程度上抵消因转弯造成的挥发份滞后的问题，转弯后的第一个炉室的升温效果较6室要好。此外在结合转弯后第一个炉室的升温情况，制定转弯曲线，缓解燃烧架升温压力，改善燃烧架长时间大功率喷气赶温的问题。对比6室运行与7室运行单系统转弯期间的单班天然气消耗量如图4所示。

图4 6室运行和7室运行转弯期间天然气耗量对比

从图4对比可看出，6室运行下，在系统转弯后期，即5P、6P燃烧架位置，天然气耗量大，原因是前期挥发份滞后严重，在燃烧架加入升温后，加速了挥发份的外排，挥发份燃烧产生的热量未能传导给炭块，炭块温度低，到后期只能通过天然气来升温，造成天然气用气量大。7室运行的系统转弯期间挥发份外排情况较6室改善明显，挥发份燃烧热利用率高，火道升温平稳，其天然气耗量也较稳定。

经统计计算，7室运行时转弯期间的单班平均天然气消耗量较6室运行减少约450 m3，每月仅在系统转弯期间，即可节省天然气约5 500 m3。加上直行炉室时的天然气减少量，每月可节约天然气约12000m3，节约成本约24 000元/月。

3 结语

与6室运行相比，7室运行可充分利用预热区挥发份的排放燃烧，改善预热区的炭块升温质量，为后期燃烧架的升温创造良好的前提条件，最终达到降低焙烧天然气消耗的目的。同时7室运行也因其预热炉室较多，排烟架终温控制相对较低，可大大提升系统运行的安全性，降低系统火焰隐患，保证系统稳定运行。