09,优化焙烧曲线09

1、优化焙烧曲线，提高质量降低能耗炭素厂 李 波 摘要：焙烧升温速度、阳极最终温度和阳极保温时间对预焙阳极的理化性能指标和成品率有 着重要的影响，通过制定科学合理的焙烧曲线和提高焙烧温度的控制精度，可以有效的提高 预焙阳极质量，同时也可达到提高炉室热工效率降低焙烧炉能耗和延长焙烧炉使用寿命的目 的。关键词：焙烧曲线、升温速率、阳极最终温度、保温时间、能耗Optimize Banking Curve for Improving Anode QualityAnd Reducing Energy ConsumptionAbstract: Performance and rate of finished

2、product of prebaked anode was effected importantly by heating rates of banking curve、final temperature of anode and holding time. The prebaked anode quality has been improved effectively by drawing more scientific and reasonable banking curve and improving control precision of banking temperature, a

3、nd at the same time, the efficiency of heat engineering of anode baking furnace was improved and energy consumption has been reduced, the lifetime of anode baking furnace was extended.Key Word: banking curve、heating rates、final temperature of anode、 holding time、energy consumption一、前言焙烧是预焙阳极生产中很重要的热

4、处理工序，通过对焙烧温度的控制，使生阳极中煤 沥青发生热解缩聚反应转变成黏结焦，形成结构均匀、致密的预焙阳极，因此焙烧曲线的合 理性和焙烧温度的控制精度在很大程度上决定着预焙阳极的理化性能指标。制定科学合理的 焙烧曲线，加强各升温阶段焙烧温度的控制精度，对提高预焙阳极质量有着重要的作用，在 节能降耗和延长焙烧炉寿命方面也有着较好的效果。中铝公司连城分公司炭素厂焙烧车间焙烧炉为2台34室敞开环式炉，各有2套燃烧系统， 使用瑞士 R&D公司BPS控制系统进行焙烧系统的计算机自动控制；现生产中采用以天然气为 燃料，生产过程中温度控制精度较高，火道温差较小。现采胁2h周期6炉室运转，焙烧周期 为192

5、小时。二、焙烧工艺对预焙阳极质量的影响1、升温速率煤沥青的热解缩聚反应直接影响着预焙阳极的性能指标和预焙阳极成品率，进而影响着 焙烧曲线的制定1。 焙烧过程中，焙烧升温速率对煤沥青的炭化进程很大影响，合理升温速 率应能保证生阳极中煤沥青的热解缩聚反应在最利于成品率和产品质量的条件下进行，从而 得到较好的使用性能。焙烧升温速率对焙烧炉内温度场分布也很大影响，合适的升温速率可 以减少火道间、火道垂直温差，提高预焙阳极质量的均衡性。升温速率较小，煤沥青残焦率提高，有利于提高预焙阳极性能，也提高了预焙阳极的成 品率。升温速率较大，煤沥青挥发速度加快，残焦率减少，并可导致预焙阳极理化指标下降， 预焙阳极

6、电阻率上升，抗折强度下降2。2、阳极最终温度焙烧最终温度是预焙阳极热处理程度的重要指标。焙烧最终温度的提高，有利于预焙 阳极内部微晶生成增长，降低了预焙阳极电阻率，提高预焙阳极的抗氧化性。当升高到 10001100C范围的时候，预焙阳极的抗氧化性得到较大的改善，但随着焙烧最终温度的提 高，预焙阳极的热导性增加，抑制了预焙阳极氧化活性，化学活性也降低，抗氧化性下降， 反电势增大，并且预焙阳极的强度会随温度升高而下降3。所以，在能达到阳极理化反应、 制品性能能够均匀一致的最低条件时的焙烧温度即可选定为焙烧最终温度。3、阳极保温时间合适的保温时间可以保证焙烧炉内温度的合理分布，进而弥补了因火道间温差

7、而致的预 焙阳极受热不均的现象，提高了温度场的分布均衡性，并提高预焙阳极受热的均一性；但保 温时间的长短对焙烧炉天然气的消耗有着重要的影响，时间长则消耗的天然气量增加。因而 在制定焙烧曲线时，应该在预焙阳极质量、能耗与保温时间中寻找一个最佳平衡点。预焙阳极最终焙烧温度的高低和保温时间的长短决定了阳极的热处理是否 充分。选择最终阳极焙烧温度和保温时间对提高炭阳极理化指标及延长阳极使用 周期至关重要2。三、连城分公司焙烧曲线的运行1、焙烧曲线的制定连城分公司炭素厂焙烧车间依据煤沥青在焙烧过程中发生热解缩聚反应的 行为和实际生产中的经验总结，对焙烧曲线进行了优化；通过合理控制挥发份的挥发速率，可以提

8、高煤沥青的残炭率，其次可使得挥发份能尽量的燃烧，进而减少天然气的使用量。图 1 是连城分公司所使用的焙烧曲线。图 1 中曲线 1 是原使用焙烧曲线，曲线2 是优化后焙烧曲线。通过优化，曲线2 更符 合焙烧曲线“两头快，中间慢”的制定原则；通过提高预热区的温度，提升了火道间及火道 内温度的均衡性，能够使得煤沥青挥发份缓慢均匀挥发，提高了煤沥青的残炭率，使得预焙 阳极内部气孔生成均匀、结构致密，有助于提高预焙阳极的理化性能和成品率；提高高温燃 烧前区温度，使煤沥青挥发份发挥位置前移，挥发份充分燃烧，可提供大量的热量，进而减 少了天然气的使用量；较长的保温时间可提高预焙阳极内部微晶的尺寸并可使内部结

9、构致密 化。2、理化指标预焙阳极电阻率焙烧过程中重要的作用就是降低预焙阳极电阻率。在焙烧过程中，合理控制挥发份的挥 发，可减少气孔的数量并有助于形成较规则的气孔；煤沥青发生炭化反应生成黏结焦，有助 于预焙阳极内部结构的致密化。较高的焙烧温度可使得预焙阳极内部晶粒生长增大并减少了 晶粒之间的零乱度，在导电过程中形成较好的导电网络，可降低预焙阳极的电阻率。图 2 预焙阳极电阻率对比图在图2中可以看出预焙阳极电阻率呈下降趋势，曲线2较曲线1对降低预焙阳极电阻率有更好的作用和效果，其电阻率处于5255“Qm预焙阳极电阻率有较大降低。预焙阳极co2反应残留合理的焙烧制度，可使得预焙阳极内部形成规则、致密

10、的结构，减少了内部中的结构缺 陷数量；较高的焙烧温度，可使得预焙阳极内部微晶尺寸增大，减小了微晶的表面活性能 提高了在预焙阳极在电解过程中的化学反应能垒，降低了预焙阳极的化学反应性。其次，较 高的处理温度有助于预焙阳极中微量元素预先进行化学反应，可有效的减弱了电解过程中微 量元素的反应催化性。75700123456789批次/次80留残应反纟C图3预焙阳极CO2反应残留对比图对预焙阳极进行分析，从图3可以看出曲线2预焙阳极CO2反应残留高于曲线1预焙 阳极，曲线2可有效的减弱阳极化学反应性，提高预焙阳极CO2反应残留，降低了预焙阳 极的消耗量。预焙阳极热膨胀系数在焙烧过程中，预焙阳极内部微晶尺

11、寸增大，结构趋于规则、致密、完善化，这提高了预焙阳极内晶体的结合能,降低了预焙阳极的热膨胀系数。5.45.25.02 4.8 /数 4.6 系 胀膨4.4 热4.24.0图 4 预焙阳极热膨胀系数对比图从图4可以看出预焙阳极热膨胀系数呈下降趋势,运行曲线2可降低预焙阳极热膨胀系 数。3、天然气能耗对焙烧车间08年1月09年6月焙烧天然气单耗进行总结分析,从图5中可以看出焙 烧天然气单耗运行呈下降趋势。68单气然天700 2 4 6 8 10 12 14 16 18时间/月图 5 焙烧天然气单耗运行图自09年2月运行曲线2,天然气单耗降至较低水平,46月焙烧天然气单耗为近71m3/t, 较08年平均水平79 m3/t降低8 m3/t,提高了焙烧炉体的热工效率，减少了天然气的使用， 在降低能耗方面取得较大效果。四、结论1、制定科学合理的焙烧曲线,可以有效的提高预焙阳极质量,同时也可达到降低焙烧 炉能耗的目的。2、连城分公司炭素厂焙烧车间32h周期、最终温度1200C、保温52h的焙烧曲线能使 得预焙阳极能电阻率、热膨胀系数降低，CO2反应残留提高，预焙阳极可达到较好的性能指 标。3、连城分公司炭素厂焙烧曲线在降低焙烧