关于焙烧曲线

优化焙烧曲线，提高质量降低能耗194 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 Quality

And Reducing Energy Consumption

Abstract:Performance and rate of finished 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, and 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。现采用32h周期6炉室运转，焙烧周期为192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1000—1100℃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

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挥发速率，可以提高煤沥青的残炭率，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。

温度/℃

时间/h

图1 连城分公司炭素厂焙烧曲线

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构致密化。

2、理化指标 ⑴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。