鋁廠新型炭素陽極焙燒節(jié)能降耗技術(shù)探討

晏得存，李 凱

（黃河鑫業(yè)有限公司，青海 西寧 810000）

我國大部分鋁廠進(jìn)行焙燒工作時，雖能完成對金屬鋁材質(zhì)的焙燒，但都有較為嚴(yán)重的耗能現(xiàn)象，排出的焙燒廢氣更是對大氣造成嚴(yán)重的污染[1]，為此提出鋁廠新型炭素陽極焙燒節(jié)能降耗技術(shù)探討。本文通過三個方面論述了焙燒控制的改進(jìn)過程，針對金屬鋁材料焙燒的特點(diǎn)，在焙燒爐內(nèi)設(shè)置鼓風(fēng)架和排煙架，利用鉆孔將焙燒介質(zhì)置入焙燒爐內(nèi)，并通過自動回收陽極蓄能的方式，提升冷卻介質(zhì)的二次使用，降低能源消耗。通過對焙燒過程進(jìn)行實時的數(shù)據(jù)反饋，判斷焙燒爐內(nèi)的熱量狀況，根據(jù)焙燒爐的結(jié)構(gòu)特征，優(yōu)化操作控制系統(tǒng)，對焙燒爐內(nèi)的熱量進(jìn)行隨時控制，使?fàn)t壁內(nèi)達(dá)到熱量守恒。實驗論證結(jié)果表明，新型炭素陽極焙燒爐進(jìn)行金屬鋁的焙燒活動時，能夠有效控制置入能力，降低能源消耗，減少廢氣物的排出，進(jìn)而提高鋁廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 炭素陽極焙燒節(jié)能降耗技術(shù)

1.1 引入自動回收蓄能技術(shù)

新型炭素陽極焙燒技術(shù)的節(jié)能降耗性能，要從能源的回收利用方面著手分析。在焙燒爐的末端增添儲蓄室，焙燒過程中產(chǎn)生的大量煙氣會流入儲蓄室，在儲蓄室內(nèi)引入自動回收蓄能技術(shù)并安裝該項裝置，使得焙燒后產(chǎn)生的引起能夠被自動儲存，積攢到一定程度后，蓄能裝置便會將煙氣中的可用能源重新提煉出來，轉(zhuǎn)化為低量的燃燒熱量，繼續(xù)為焙燒爐提供原料。炭素式陽極焙燒技術(shù)的原料主要以石油焦和瀝青為主，蓄能體通過調(diào)節(jié)整個焙燒爐內(nèi)的熱量平衡，對焙燒過程中的爐體能量進(jìn)行補(bǔ)充的一種介質(zhì)，蓄能體相比于傳統(tǒng)燃燒介質(zhì)具有環(huán)保、低耗能的優(yōu)勢，因此當(dāng)燃燒介質(zhì)進(jìn)入焙燒爐時，將可利用熱能全部轉(zhuǎn)化為由蓄能體的燃料提供，那么由瀝青揮發(fā)出的有害成分就會大大降低，最高僅占總熱能的3%。

鋁廠由于冶煉金屬鋁的材質(zhì)不同，選擇炭素陽極進(jìn)行焙燒才可以將金屬鋁充分利用，期間不斷減少蓄熱體的數(shù)量和能量，并利用蓄熱體，將熱量盡量回收利用，從燃料上選擇輕質(zhì)耐火材料取代重質(zhì)耐火材料，便于焙燒爐積攢熱量，降低蓄熱損失及散熱損失。創(chuàng)新后的炭素陽極炭燒爐采用鋼管式連通煙道內(nèi)襯耐高溫的輕質(zhì)耐火材料，焙燒過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)會大大降低，且熱惰性小，蓄熱損失小，保溫隔熱效果也就進(jìn)一步提高，確保了焙燒爐能夠長期、穩(wěn)定、安全、高效的運(yùn)行。

1.2 改進(jìn)焙燒爐結(jié)構(gòu)

炭素陽極焙燒爐的結(jié)構(gòu)也是降低耗能節(jié)約能源的重要因素，由于鋁制材料的特殊性，新型炭素陽極焙燒爐火道采用“WW”型，比傳統(tǒng)的“W”型爐道更具迂回的特點(diǎn)，有利于瀝青氣體揮發(fā)時氣流均勻，火道長約5.4米，設(shè)計密封式的爐體結(jié)構(gòu)，以鉆孔的形式設(shè)置氣體流出路徑，其他部位以多種形式進(jìn)行密封處理，從很大程度上減少冷空氣的滲入，保證理想的瀝青燃燒狀態(tài)。順著氣流方向設(shè)置炭素陽極焙燒爐，將熱能借助氣流貫穿爐壁，用最天然的氣流作為能源發(fā)散的工具，降低焙燒過程的能源消耗。

焙燒過程中，采用節(jié)能燃料作為發(fā)熱介質(zhì)，減少有害雜質(zhì)的排放量，合理控制焙燒爐內(nèi)的升溫曲線，并列式的排煙架有利于將氣體及時排出，擴(kuò)大焙燒爐的容積，以存放更多的燃燒氣體，當(dāng)陽極焙燒爐內(nèi)的瀝青揮發(fā)排出時，爐壁內(nèi)的溫度已達(dá)到揮發(fā)成分的燃燒溫，在有空氣流動的情況下將瀝青揮發(fā)成分得到充分的燃燒，將所有化學(xué)能充分轉(zhuǎn)化為熱能，最大限度的降低能源損耗。

1.3 優(yōu)化操作控制系統(tǒng)

優(yōu)化后的焙燒爐的控制系統(tǒng)，由自動控制轉(zhuǎn)化為智能控制，在技術(shù)上更具一定的創(chuàng)新，且其操作和控制性能更具智能特征，操作過程穩(wěn)定且簡潔，只需提前設(shè)置好控制動作和觸發(fā)條件，當(dāng)焙燒爐的焙燒達(dá)到觸發(fā)條件時，控制系統(tǒng)就會自動發(fā)出控制指令完成對整個焙燒過程的控制，使焙燒爐煙道的阻力和溫度分布的差異保持在合理范圍內(nèi)，進(jìn)而保證爐壁內(nèi)的熱能量守恒。鋁廠通過積極引進(jìn)焙燒爐控制系統(tǒng)，以智能化控制的方式進(jìn)行焙燒控制，使焙燒爐操作及運(yùn)行安排除不受其他因素的影響，根據(jù)所需要求設(shè)定參數(shù)，焙燒爐的控制系統(tǒng)就會按照事先設(shè)計的升溫曲線進(jìn)行爐壁內(nèi)的溫度控制，從而達(dá)到理想的節(jié)能效果。

2 實驗論證分析

為保證本文探討的新型炭素陽極焙燒節(jié)能降耗技術(shù)的有效性，進(jìn)行實驗論證，實驗論證采用相同鋁制金屬材料進(jìn)行焙燒活動。為保證實驗的嚴(yán)謹(jǐn)性，采用傳統(tǒng)焙燒技術(shù)作為實驗論證對比，對被燒過程中的能源消耗量進(jìn)行統(tǒng)計。其實驗論證結(jié)果如表1所示。

表1 實驗論證結(jié)果

根據(jù)對表1數(shù)據(jù)顯示的分析可知，新型炭素陽極焙燒技術(shù)在焙燒過程中，瀝青、甲烷、焦油的總消耗量都要低于傳統(tǒng)焙燒技術(shù)的能源消耗，其中，焦油的消耗量差值最多，達(dá)到2.53萬噸。通過加權(quán)分析，新型炭素陽極焙燒可以降低36.8%的能源消耗。通過分析則可以得出結(jié)論，新型炭素陽極焙燒節(jié)能降耗技術(shù)具有極高的有效性，能夠有效降低焙燒過程中的能源消耗，具有實踐推廣意義。

3 結(jié)語

本文對鋁廠應(yīng)用的新型炭素陽極焙燒過程中的節(jié)能降耗技術(shù)進(jìn)行分析，通過引入自動回收蓄能技術(shù)，改進(jìn)炭素陽極焙燒爐的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，優(yōu)化焙燒爐的操作控制系統(tǒng)，完成新型炭素陽極焙燒技術(shù)的探討。通過實驗論證分析的方式驗證本文設(shè)計的新型炭素陽極焙燒技術(shù)的有效性，能夠降低焙燒過程的能源消耗。希望本文的研究能夠為我國焙燒過程中的節(jié)能降耗技術(shù)提供理論依據(jù)和參考。