我国的敞开式环形阳极焙烧炉技术是在引进的日轻焙烧技术的基础上发展起来的,近些年来,国内各生产企业虽在燃料选取、火道隔板、耐火材料、阳极装炉层数等方面作了改进,但总的来说进步不大,基本上仍停留在原有技术水平上。经过多年的实践运用,该技术虽然可以用于预焙阳极生产,但还存在着能耗高、污染大、自动化水平低、劳动生产率低等缺点。本文着重探究敞开式环形阳极焙烧炉能耗的影响因素并在此基础上阐述解决方法,从而实现节能降耗的目的。
一、挥发份燃烧
敞开式阳极焙烧炉中,沥青挥发份一边析出,一边进入火道内燃烧,成为除燃料外的主要热量来源。阳极配方中一般沥青占生阳极重量的14-16%,以55%计算沥青析焦量,挥发份热值为3.762×104kJ/kg,则挥发份发热量约为2263MJ/T熟阳极,这相当于60kg重油燃烧产生的热值。可见,如何使挥发份在火道内尽可能的完全燃烧,成为焙烧炉节能最需要考虑的问题。
沥青挥发份有三种主要成分:氢、甲烷和焦油,每种成分释放温度不同,研究表明氢和甲烷析出时温度高于其本身燃点温度,基本上析出即燃;而焦油析出时的温度比燃点低,其燃烧需要在更高的温度下才能进行,因此在焙烧炉火道内如出现挥发份燃烧不完全的情况,则要控制的主要成分必是焦油。为保证焦油在火道内完全燃烧,在预热段需保证火道内的温度与阳极温度有足够的温差,而取得足够的温差在炉型设计上虽已做了考虑,但预热段的升温速率也是需要重点考虑的问题,在保证产品质量的前提下,实际生产升温曲线需稍高才能将沥青挥发份完全烧尽。
二、固体蓄热回收
为达到阳极焙烧的目的,敞开式阳极焙烧炉中的生阳极一般要加热到1050-1200℃,此时在阳极、填充焦和耐火墙体中储存了大量的热能,称固体蓄热。由于焙烧炉内燃料和挥发份燃烧需要大量的一次空气助燃,实际上环式焙烧炉正是采用预热助燃空气来回收固体蓄热,为达到此目的,正确使用设计配置的鼓风架及零压架成为该回收固体蓄热的重要手段,大部分生产厂并不重视该种节能措施。
三、漏风
一般焙烧炉均有不同程度的漏风。“漏风”指在火道负压下炉外冷空气向炉内火道泄露。漏风在加热段和预热段均存在。由于加热段火道负压较小,漏风量也较小,炉子稍加密封即可解决。预热段的负压较大,大量的漏风发生在预热段。通常,漏风通道主要有三条:火道顶部砖缝、填充焦及观察孔。大量漏风从三个方面造成炉子热耗增加:
(一)漏入冷风挤占预热空气参与燃烧的份额,使焙烧后的固体蓄热回收减少,增加热耗;
(二)大量的冷风需加热到燃烧时的高温,最后以排烟温度排出;
(三)即使通过增大火道运行负压和增大喷油量对火道温度分布进行调整,在漏风较大时仍无法阻止低温区的火道和阳极的温度降低,造成无法满足挥发份燃烧的温度条件,使挥发份不能充分燃烧。同时火道负压的增大又引起漏风的加剧,形成漏风—加大负压—更大漏风的恶性循环,增加的热耗以排烟的形式损失掉。
针对以上漏风情况,可采取以下措施予以解决:
1、炉面采用塑料薄膜覆盖;
2、加强炉面孔洞(观察孔及排烟孔)处的严密性;
3、采用较细的填充料覆盖在填充料的最上层;
4、尽量采用低负压操作。
四、炉体散热
减少散热从以下四个方面考虑:
(一)尽可能减少散热面积,使炉子紧凑、合理;
(二)加强炉子的保温;
(三)在保证产品质量的前提下,适当降低火道温度;
(四)采用28小时曲线,缩短焙烧火焰周期。
五、自动控制技术
在原材料质量一定的情况下,采用计算机控制系统自动调节焙烧控制参数,可实现焙烧炉动态优化控制,生产出质量均一的优质阳极,并能降低阳极焙烧能耗。
某厂阳极焙烧控制系统采用分散式控制系统,分现场控制系统和上位机中央控制系统两大部分。现场控制系统及中央控制系统通过MODBUS网进行数据交换。分散式控制系统能对焙烧炉每条火道的加热带、预热带的温度及负压进行精确控制,对某些特殊工况(如跨接烟道时)可选择不同的控制模式,不仅能实现对升温曲线、负压的精确控制,还能对燃料(重油)的油温、油压进行控制,实现负压—燃料连锁、油压—燃料连锁、油温—燃料连锁等一系列连锁功能,充分保证系统运行的安全性,实现各种焙烧生产工艺所需的各种报警、设定值计算、炉室号识别、管理架子移动及切除、数据存储分析等一系列功能。