阳极焙烧

第四篇阳极焙烧

第一章焙烧工艺

一．概述

阳极焙烧工艺过程，把阳极升温到到1100O C，保温并冷却的过程。

阳极焙烧必须满足下列三个目标：

1.保证需要的产量

2. 优良的焙烧，质量满足电解使用的要求。

3．最低的成本

保证需要的产量

火焰周期取决于所需的产量和每个炉室的焙烧阳极的平均吨数，也就是说当一个焙烧炉建成以后，焙烧的产量直接取决于合理的火焰周期，火焰周期通常是24小时—30小时，通常为26－28小时。

其次是火焰系统的构成。

焙烧炉的年产量=火焰系统数×炉室数×每个炉室的装炉量（t）×365天×24小时÷火焰周期

良好的焙烧

良好的焙烧，即焙烧后的阳极必须满足电解车间质量的要求，焙烧的过程目的在于使沥青焦化，以便达到：

1. 阳极成为良好的导电和导热体

2. 提高阳极的机械性能

3.较低的氧化反应率

焙烧产品最大的均匀性，即对于同一炉室的不同料箱，同一料箱中不同位置的阳极，焙烧的阳极品质的均匀性。也就是所有的阳极应基本上按相同的升温和冷却曲线的，焙烧到同样的温度。

这与炉室及火道的结构有关。

最低的成本

它涉及到全部价格的所有领域。产品的合格率、燃料的消耗、火道耐火材料的使用寿命（维护费用）

二．焙烧过程中的现象特征：

阳极焙烧过程中可以分为三个不同的范围：

20 O C—200 O C 200 O C—550 O C 550 O C—1100 O C

从20O C—200O C在生阳极焙烧期间，其内部应力得以释放。通常情况下，所用的沥青的软化点为110O C，阳极从开始（室温）升高到约200O C时，有一个塑性的状态，在这一阶段，阳极变软，炉室内的填充料保证阳极的不变形。升温速度一般低于10O C/H。

从200O C—550O C 在这个间，沥青的挥发份将散发出来，在350O C—550O C 期间，最大限度的挥发份排出，重质物质经过连续不断的分解，透过填充料，及耐火砖逢，挥发份将在火道中燃烧，其条件：

氧气含量是充分的；火道温度为750O C；火道中有必须的烟气混合物。

注意：燃烧是放热反应，但一些物质的分解是吸热的。

这个阶段非常重要。因为挥发性物质释放可能在阳极里产生相当大的应力，甚至导致裂纹,内部应力大多数取决于在阳极中心和外表面的温度差别。在温差超过120℃时，裂纹的危险性较高。（当然生阳极质量也是一个重要的因素。）温差与热传递速度有联系，热传递速度主要受烟气与阳极之间的温差和多层热扩散率控制。（砖--填充料--阳极）。

通常必须避免过快的阳极升温速度直到阳极中心温度到550。在一般情况下。升温速度必须低于20℃/h，中间与边缘的温差不得超过100℃。

挥发物质的散发会导致阳极的膨胀，但沥青在变成半焦时，有收缩现象。阳极的收缩决定于干料粒度的大小分布和沥青的组成。

从550 O C—1100 O C

这区间的特点是半焦质到沥青焦。这个转变的形成，随着挥发物的逸出，特别是氢气，直到750℃。

在连续焙烧到750℃以上，允许焦碳和沥青焦之间不同的反应率得以减少，。焙烧必须连续，温度达到1080--1150℃，以便达到足够的阳极密度标准，任何一块焙烧后的阳极的真密度：

焦碳的真密度-0。005 ≤焙烧后的阳极的真密度。该标准必须达到，以使在电解槽中的碳粉最少并降低阳极反应的能力。

由于焦碳里的硫释放出来的缘故，其反应可能增加，因此，在选择原料时必须考虑到这一点。

在最后阶段,焙烧温度的增加速率仅取于加热区的技术的可能性.

三.焙烧过程的形成

1.工作原理

每条火道的是由排烟机产生的负压来控制火道内烟气流速和控制燃烧速率。通过把大气引入火道来冷却焙烧后阳极并被加热，成为助燃空气。

环式焙烧炉的工作原理是一个移动回路从一炉室到下一炉室更换着焙烧区，在焙烧周期内，每个炉室连续地通过下列阶段：

自然预热加热保温及冷却出炉，耐火材料的维护、装炉。

2．不同焙烧炉区的作用

(1)自然预热区

区域：上游：第一燃烧架下游：排气架

功能：用来自加热区产生的烟气的回收热来预热阳极。

最佳条件：可用热交换及燃烧室的位置来描述其特征。

热交换：最佳效率是延长在加热架和排气架之间热交换时间到最长。为此该区必须保证有足够的负压。其作用：

a.控制燃烧烟气的排放；

b.在阳极和气体通道之间产生抽力，将易挥发物质吸入到火道内燃烧。

.按这两种情况，对于负压值的任何增加，都会导致泄漏空气量的增加，也会导致：

a.烟气温度由于冷空气稀释而降低。

b.热交换时间的减少导致热交换效率的降低和挥发物充分燃烧。

挥发物完全燃烧需同时具备下列两个条件

·有充足的氧气存在。·烟气温度足够高

在阳极表面温度达到250℃时，这时易挥发物质开始排出，烟气温度必须高于750O C，这个温度差别是填充料耐热特征之一。

挥发物燃烧位置必须完全满足下列要求：

离排风架足够远，这有利于挥发物有充分的燃烧时间来放出热量（热交换最佳结束为挥发物燃烧点与排烟架之间）。

·尽可能地远离加热区以增加烟气与阳极的温差和热传递。在开始，如果热传递由烟气与阳极温差而增加；当温差超过约350O C时，可探测到这种传递

确实在加热架启动之前允许有足够的时间进行热传递，这是重要的。

·时间不大于周期的3/4。

所有情况都一样，在自然预热未端的阳极高温（从600O C到700O C）的迹象即为该条件已达最佳。必须将阳极温度最大程度地达到目的，和烟气的温度无关。

(2)加热区

区域：上游：第三加热架下游：第一加热架

功能：通过控制燃料的量来达到阳极焙烧所需的温度。

最佳条件：在该区中，燃烧装置与热助燃空气所接触。必须小心暂不要注入太多的燃料，在某些条件下，助燃空气变得不充分，燃料不能燃烧。

（3）冷却区

功能：冷却阳极、填充料和焙烧炉室耐火材料。

将空气鼓入以满足燃料燃烧和挥发物预热的需要。

最佳条件：

在这个由已焙烧炉室进行热交换来助燃空气的区域里，最佳的热交换效率是使得热交换时间达到最长来获得的。事实上，助燃空气流量按燃料和挥发物燃烧所需的足够水平值来进行调整，在焙烧周期中，这个水平值随着燃料注入和挥发物的变量相作用而进行变化。

任何附加空气不仅不利于热交换的效率，而且也表现在加热区域内燃料消耗量的增加：其温度必须从零点增加到正好下游的填充料火焰温度约1050O C。

四.焙烧炉

焙烧炉主要有带盖环式炉，敞开环式炉；此外, 还有倒焰式焙烧炉，隧道窑等。

用于阳极焙烧的主要是敞开环式炉 ,也有用带盖环式炉;用于阴极，石墨电极焙烧的主要是带盖环式炉。

焙烧车间包括两幢厂房，每幢厂房由两个并列布置的炉室组成的。每一系列有18个炉室，(炉室间以端墙隔开)，每个炉室的顶部是敞开式的，以便装入生阳极和取出焙烧后的阳极。每个炉室有并行排列的8个料箱和9条火道。火道中有烟气，气体流过。这些气体用于阳极焙烧和冷却。