[其他]在分室爐中烘焙碳塊的優化燃燒裝置和方法

無效

• 申請號: 87104218
• 申請日: 1987-06-15
• 公開（公告）號: CN87104218A
• 公開（公告）日: 1988-01-06
• 發明（設計）人: 德萊耶·克利斯蒂安;湯馬斯·讓·克羅德;萬弗倫·克羅德
• 申請（專利權）人: 皮奇尼鋁公司
• 主分類號: F27B21/00
• 分類號: F27B21/00;C25C7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 辛哲生

本發明涉及一種在帶有開式室的爐中烘焙碳塊的優化燃燒裝置和方法，所述碳塊特別地但又不僅僅用于在采用霍爾-赫羅爾特電解法生產鋁時作為電解槽，該碳塊通常還用于電冶金。

“碳塊”一詞在下文指由碳糊成型并經過烘焙后用于電冶金爐的任何產品。

例如，在電解溶于熔融的冰晶石中的氧化鋁生產鋁時，用于這種生產的電解槽就是在大約120～200℃把瀝青和碎焦炭混合成碳糊，經成型而制得的。成型以后，陽極在大約1100～1200℃溫度下焙燒或烘焙大約一百小時。其它類型的碳塊也用同樣的方法制成。

雖然有一些在隧道式烘爐中連續烘焙的方法，但全世界目前所使用的烘焙設備大部分是稱為“回轉燃燒”（環形爐）或“前進燃燒”的“分室爐”，這些爐子分為兩類，即封閉爐和具有“開式室”的爐子，它們的應用非常廣泛，第2699931號美國專利專門描述了這種爐子。本發明特別地適用于開室爐。這種類型的爐子包括兩個平行排，其全長約可達到一百米以上。

各排包括一系列的室，各室由橫向壁分隔，室的上部敞開，以便能裝入原料塊和卸下烘焙過的冷卻的碳塊。各室包括：平行于爐子的主軸線設置的、帶有薄壁的空心隔墻組件，起烘焙作用的熱氣體在空心隔墻組件中流通，隔墻與分隔間相間，欲烘焙的碳塊就堆放在分隔間中，沒入碳粉（碎焦炭、無煙煤或碳渣或任何其它粉末填料）中。舉例說，每一室可相間排列有六個分隔間和七道隔墻。

空心隔墻的上部有可封閉的開口，稱作“孔”，空心隔墻還包括用于增加燃燒氣體的長度和使其流量分布更為均勻的擋板。

爐子由長度等于室的寬度的燃燒器排加熱，燃燒器的噴嘴設置在上述室的開口孔上。燃燒器的上游（相對于燃燒的前進方向，有一根燃燒空氣吹管，而下游有一根用于抽出已燃氣體的管子。加熱作用由兩個方面產生，即噴射的燃料（氣或燃油）的燃燒和碳塊在烘焙時放出的瀝青蒸氣的燃燒。

在烘焙過程中，由燃燒空氣吹管、燃燒器和已燃氣體吸管組成的組件24小時運行，例如，各室依次裝入原料塊、自然預熱（借助已燃氣）、在1100～1200℃（全燃燒區中）強制預熱和烘焙、碳塊的冷卻（和燃燒氣體的預熱）、已烘焙的碳塊的卸下，在需要時的維修作業和新的循環的開始。

碳塊的質量（陽極、陰極或側襯）是關系到霍爾-赫羅爾特電解煉鋁法的生產過程和經濟性的一個主要因素，必須優選烘焙條件，以便達到理想的質量水平并降低能量消耗水平，即陽極每噸750～800therms（約870～930度/噸）。

合理控制燃燒過程可在各室造成循序浙進的烘焙溫度，避免生成煙氣，保持最經濟的狀態（隔墻的耐火材料強度高，使用壽命長，燃料消耗最少）。

人們把使碳塊的溫度隨一定的曲線升高，從而符合烘焙作業的各個階段作為既定的目的。

該曲線確定了在全燃燒條件下室的隔墻中的氣體溫度的理論曲線，該曲線考慮到揮發性材料所提供的熱。該曲線大致包括約1200℃以內的線性部分，然后是保持在該溫度的平直部分。

例如，陽極烘焙的最終溫度（1100～1200℃）取決于原料的性質，對該溫度進行調節，以使陽極具有最佳特性。

氣或油在強制預熱和全燃燒區的燃燒靠自動裝置實現，該自動裝置根據對隔墻內溫度的測量結果伺服控制燃燒器。

另一方面，在很大程度上取決于通風的控制的自然預熱常常保留為人工控制。

隔墻的通風通常調節為爐中的真空度在各時期保持不變。爐子的操作者依據對隔墻的如下檢測的觀察結果調校真空度的基準值，使其增大或減小：

一排隔墻的加熱比其它排延遲或提前，

出現煙氣，

排氣條件，

燃燒事故（稱作“驟燃”）。

如果隔墻的真空度過低，則低壓區不能從碳氫化合物（燃油或氣或來自瀝青的揮發性材料）充分抽出煙氣。如果真空度過高，則由于滲透作用，低壓區會吸入過多的空氣。在這兩種情況下，爐子的熱平衡表受到嚴重破壞，在這兩種情況下，還會由未燃燒的材料生成煙氣（由于前一種情況下的空氣不足和由于在第二種情況下燃燒區過分地朝冷區擴展）。

因此用于優化爐子性能的通風調校關系到綜合因素，這取決于爐子操作者的經驗和頻繁的觀察。

為了避免陽極溫度升高到預熱操作值的任何延遲（補償這種延遲是困難和昂貴的），操作者往往采用明顯超過必需值的真空度。另一方面，由于燃料供給是周期性的（揮發性材料的放出和燃油或氣體的輸送），這使燃燒所需要的空氣發生變化，應當調節流量和真空度值，但實際上這是不可能以最佳和可重復的方式由人工方法實現的。