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焙烧过程中挥发份滞后的原因分析 冶国栋张守宁 ( 青海桥头铝电股份有限公司青海大通8 1 0 1 0 0 ) 摘要：实际生产中因挥发份排出位置滞后，导致焙烧块理化指标出现多次不 合格。本文结合生产现状，分析出导致焙烧过程中挥发份排出滞后的各个影 响因素及改进措施。 关键词：焙烧挥发份负压 日盯吾 我车间采用3 4 室敞开式环式焙烧炉，每个炉室有9 条火道，8 个料箱，以天然气为 燃料。生阳极以沥青作为粘结剂，挥发分含量为1 3 1 6 ，焙烧后挥发份含量小于o 5 。 挥发份的存在，降低了阳极制品的热稳定性。生产过程中，由于挥发份排出位置不合理， 导致了一系列的问题。 1 焙烧过程挥发份的排出 挥发份中含有各种烃类物质和元素，一方面这类物质多是些高度富碳和碳氢化合 物，合理控制炉内温度和负压可以有效排除并利用碳氢化合物特有的燃烧性能，充当 燃料进行炉室的加热，节省燃料。另一方面，挥发分中富含s 、p 、h 2 s 、s 0 2 等有害物 质，这些有害物质不仅影响着预焙阳极制品的质量，而且，在电解过程中，这些有害元 素会进入铝制品中从而影响铝制品的质量，所以，合理的排除挥发份对提高和优化阳极 制品质量至关重要。 火道负压是保证火道内火焰随着负压方向进行移动，并带走燃烧过后的残杂物以及 燃烧产生的烟气，为火道内创造一个良好的燃烧气氛。排烟架处的负压应保持在规定数 值范围内，负压过大，会把大量的热量抽走，而使挥发份来不及充分燃烧就被带到烟道 中，浪费燃料，并加大了排烟架着火的可能性。负压过小，容易使第三排燃烧架烧嘴处 回火，并由于挥发份排除不及时导致温度跟不上曲线，破坏升温制度。 从理论上来说，火道负压的调整原则为：在满足升温的条件下，应控制至最小，即 负压尽量接近安全下限。但我们的企业地处青藏高原，空气中氧气含量相对较低，因此， 负压应适当提高，保证有足够的氧气使挥发份达到充分燃烧。在密封条件比较好的情况 下，排烟架总管负压控制在一2 0 0 0 p a 一2 1 0 0 p a 较为合适。 随着温度的升高和粘结剂的热解，粘结剂发生了由芳香族化合物_ 高沸点聚缩芳香 族化合物_ 沥青质- 炭轻质的炭化过程，转变为高密度，不溶解、黑色不透明的高密度 富碳的物质。同时，随着温度的升高，挥发份自身也由低温时的h 2 0 、h 2 s 、n h ，等转 化为高温时的c o 、c - h 化合物等，不同温度段挥发份的组成如表l 所示： 2 实际生产中挥发份的排出情况 我车间因焙烧炉长周期运行，存在火道墙变形严重、排烟架等相关设备老化等问题， 导致了焙烧过程中挥发份排出位置滞后的现象。由于挥发份排出位置滞后，影响了焙烧 1 1 7 炉室内的正常升温。在实际生产中，使天然气单耗有所增加，并导致焙烧块理化指标明 显下滑，2 0 1 2 年l 3 月份对系统挥发份排出位置做了统计，数据如下表2 所示： 表l 不同温度阶段挥发份的组成 组成( ) 5 0 0 7 5 0 1 0 0 0 c o4 58 21 1 7 i - 1 2 1 5 63 6 46 6 0 c h 44 5 53 9 11 8 5 c 2 i - 1 6 3 6 51 6 33 8 表22 0 1 2 年1 月至3 月份燃烧系统3 火道移炉前的挥发份排出位置统计表 挥发份排出位置 挥发份排出位置挥发份排出位置 月份 3 p c - d ( 滞后)3 p d 2 p a ( 正常)2 p a - b ( 超前) l1 59l 2 1 3 1 0l 31 67 2 合计次数 4 4 2 6 4 从表2 可以看出，燃烧系统挥发份排出位置滞后现象较为严重。 3 挥发份滞后原因分析 3 1 火道温差大导致挥发份排出位置滞后 挥发份的排除从制品温度达到2 0 0 开始，随温度升高其排除量不断增加，温度在 3 5 0 5 0 0 。c 之间排除量显著增加，挥发份大量逸出、制品内部各种物理化学反应剧烈。 5 0 0 以后缓慢排除，至1 0 0 0 以后才基本结束。此阶段的升温控制是焙烧过程的关键 所在。如果制品温度在3 5 0 5 0 0 出现温差，制品温度达不到要求，挥发份不能正常排 出，将会导致挥发份排出位置滞后，甚至造成恶性循环。2 0 1 2 年5 月份对1 群火道温度 进行跟踪统计如下表。 表3 移炉后4 pl 撑火道温差及挥发份排出位置统计表 炉室号曲线温度火道温度温差挥发份位置 6 群8 6 07 6 89 24 pc 7 群8 6 07 4 31 1 74 pb c 8 撑8 6 07 6 9 9 l4 pc d 9 撑8 6 07 3 l1 2 94 pc 1 删8 6 07 2 51 3 54 pc 1 l #8 6 07 5 51 0 54 pc d 1 2 撑8 6 07 7 09 04 pc d 1 3 群8 6 07 6 4 9 64 pc d 1 4 #8 6 07 4 21 1 8 4 pb c 1 5 撑8 6 07 3 51 2 54 pb c 由表3 可以看出，火道温差直接影响着挥发份的排出位置，火道温差越大，挥发份 排出位置滞后越严重。 3 2 火道负压提升困难导致挥发份滞后 排烟架使用一段时间后内部会附着一些沥青，附着沥青过多，就会导致排烟架总管 负压过低或某条火道负压提升困难，造成挥发份排出位置滞后。 由于插板长期使用后破损严重，造成负压泄漏。负压低导致天然气、挥发份不能够 充分燃烧及燃烧产物不能够顺利排出，造成挥发份排出滞后现象。 3 3 排出途径不畅导致挥发份滞后 我车间燃烧系统由于长周期运行，大部分火道墙变形严重，造成火道墙竖缝堵塞。 焙烧过程中温剧变阶段，挥发份从竖缝逸出进入火道内参与燃烧，竖缝堵塞，挥发份不 能有效的排入到火道内，出现挥发份排出位置滞后现象。 焙烧炉经过9 年的长周期运行，炉室状况越来越差，部分炉室角落砖缝过大，部分 炉墙出现大面积开裂或坍塌、穿透、掉砖等现象，使填充料漏入火道，导致气流在火道 内流通受阻，挥发份不能够充分燃烧造成挥发份滞后现象。 装炉时若使用的填充料粒度过细，将会阻碍挥发份的正常排出i 填充料粒度过细使 挥发份透过填充料到火道内参与燃烧时阻力增大，造成挥发份滞后现象。填充料粒度要 控制在1 6 m m ，并且混合均匀，这样挥发份才能均匀、及时地排除。 4 改进措施 针对火道温差大导致的挥发份滞后现象，可采取如下措施： 调温工加强责任心，及时对火道升温情况进行调整，避免出现温差越拉越大的现 象。 选择合理的天然气与空气配比，确保天然气充分燃烧，减小火道温差。 针对负压低导致的挥发份滞后现象，可采取如下措施改进： 对1 p 炉室用塑料布进行覆盖，以防止负压的泄漏； 定期对排烟架及碟阀进行清理，更换变形的软管； 火道与排烟架软管处加装观火圈进行密封连接，防止负压泄露； 对破损的插板及时更换，确保燃烧系统的密封性。 相关措施改进后，我车间对9 、1 0 、1 1 月三个月的挥发份排出位置进行了统计，如 表4 所示： 表42 0 1 2 年9 月至1 1 月份燃烧系统3 火道移炉后的挥发份排出位置统计表 挥发份排出位置挥发份排出位置挥发份排出位置 月份 4 p c d ( 滞后)4 p d 3 p ( 正常)3 p a - b ( 超前) 981 6l 1 091 60 l l52 0l 合计次数 2 25 22 从上表可以看出，通过相关措施的实施，挥发份排出位置趋于正常。 5 结论 5 1 火道温差大导致制品温度低于理论设定值，挥发份不能及时排出参与燃烧，产 生挥发份滞后现象。 1 1 9 5 2 火道负压过小，挥发份与天然气不能在火道内充分燃烧，使火道出现温差，产 生挥发份滞后现象。 5 3 挥发份在排出时由于填充料粒度过细、炉室竖缝堵塞等因素，不能及时、顺利 的排出，导致挥