浅谈焙烧炉人工作业节能降耗的实践
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【摘要】湖北丹江口丹瑞炭素公司生产中不断从改善设备、优化工艺及改善炉体等方面着手，实现减少排烟量、提高产量、提高挥发份燃烧效率的目标，在产品产量和质量得到大幅度提高的同时，产品煤耗从2009年210kg/t降低到目前的160kg/t，阳极产品热耗指标从3.8 GJ/t降为2.9GJ/t，单吨阳极电耗降低约7kWh/t，节能降耗取得一定的成效。
【关键词】节能降耗；工艺优化；焙烧
中图分类号：TE08文献标识码： A 文章编号：
焙烧过程实际上是使生阳极碳块通过热处理将粘合剂沥青碳化为沥青焦的过程。其过程是将经检验合格的生块装入焙烧炉内，隔绝空气进行加温，沥青在一定的温度下，进行一系列的物理化学反应生成为沥青焦，在碳骨料之间生成一定厚度的沥青焦膜，而使碳粉颗粒与颗粒之间连结成具有一定机械强度和理化性能的整体。焙烧过程中需要消耗大量的能量，在能源紧张的今天，焙烧炉上使用节能降耗技术非常必要。
据统计，焙烧炉先进的热耗指标约为2.5-3.5GJ/t阳极，某厂焙烧炉热量支出和收入项所占百分比见表1和表2。
表1
表2
从表1和表2看出，减少排烟量，增大挥发份着火效率，提高产品产量将是焙烧炉节能降耗的最有效手段。
1概述
湖北丹江口丹瑞炭素有限责任公司是一家主要生产预焙阳极的碳素企业，有焙烧炉52炉室，每个炉室9条火道8个料箱，料箱深度4516mm，长度5760mm，宽度为780mm，三个火焰系统运行，燃料为用两段式煤气发生炉自产煤气，采用人工调温方式升温。2009年后我公司焙烧曲线由传统的7炉室运转264曲线逐渐调整为挥发份着火6炉室运转216曲线，并逐渐缩短为192曲线、180曲线，产量从2009年的53kt提升到2011年80kt，产品外观合格率从98%达到2011年99.62%。实践中我公司不断从改善设备、优化工艺及改善炉体等方面着手实现节能降耗的目标，产品煤耗从2009年210kg/t降低到目前的160kg/t，阳极产品热耗指标从3.8 GJ/t降为2.9GJ/t；电耗同2009年相比，单吨电耗降低约7度，节能降耗取得一定成效。
2设备完善
2.1增加烟气净化排烟风机变频器
有效的减少排烟量是节约能耗的最佳手段之一，排烟热损失是阳极焙烧炉的最大热消耗项目，其热支出占焙烧炉热支出的30%以上。我公司烟气净化排烟风机采用315kW风机抽风提供负压保证正常升温，风机启动后满负荷生产时提供2.5kPa的总负压，实际生产负压1.6-1.8kPa就可以满足生产需要。为减少电量损耗，2009年我公司对风机增加变频装置，该变频装置安装后，电机运行达到40HZ频率就可以满足生产需要，在排烟量得到大幅度降低实现节能目标的同时，每月电量消耗直线下降，同安装变频器之前相比，风机运转电流从450A减低到350A，车间月电量消耗减少约50000kWh。
2.2升级燃烧架大软管和燃烧支管
原有燃烧架大软管和燃烧支管采用橡胶管。橡胶软管在使用一段时间后受煤气腐蚀，会不同程度出现漏气和缩短现象，造成煤气部分泄露，需要定期更换。2010年我公司将燃烧架大软管和支管橡胶管全部更换为不锈钢金属软管，更换后的金属软管彻底的杜绝了煤气泄露现象，支管和炉体燃烧孔配合严密，减少了燃烧过程中煤气泄露和漏风现象。
3工艺操作优化
3.1生块方面
良好的生块质量是保证预焙阳极高合格率的基础。近年来丹瑞炭素公司狠抓生块质量，从改善物料纯度和降低沥青含量着手，将生块内在质量提高到一个新的台阶。生块外观合格率达到99.5%以上，预焙阳极外观合格率提高到99.62%。较高的产品合格率确保了产品能耗降低到一个理想的水平。
3.2增加炉体密封，减少热量损失
炉面散热是阳极焙烧炉热损耗的一小部分，但是这一部分节能潜力很可观。大部分的冷空气从炉体表面进入火道，因此加大炉体表面密封能最大程度的减少冷空气的进入，减低烟气带走的热量。为降低炉面漏风，减少热量损失，我们在移炉时对0P-3P炉室炉面采用整张塑料薄膜进行密封，并对烟斗底座漏风部位用厚帆布缠绕密封，杜绝所有漏风现象，减少漏风的同时，达到制品提前预热的目的。同时对钢烟道大盖漏风处定期用塑料薄膜密封后覆盖橡胶软板，实践证明，钢烟道大盖全部密封后，总负压约提高0.1～0.2kPa。
3.3优化工艺条件，提高挥发份着火效率
从热量收支平衡表可以看出，挥发份着火产生的热量甚至大于燃料燃烧所产生的热量，因此对人工调温来说，提高员工的操作水平，使挥发份份最大限度的充分燃烧对节能降耗至关重要。2009年后，我公司在借鉴自动燃烧系统焙烧工艺的基础上，通过不断的总结提高，摸索出人工调温挥发份着火工艺，焙烧曲线由传统的7炉室运转264曲线逐渐调整为挥发份着火6炉室运转216曲线、192曲线、180曲线，产量从2009年的53kt提升到2011年80kt，产品外观合格率从98%达到2011年99.62%。该工艺通过人工调整负压和煤气量使焙烧过程中排出的挥发份在焙烧炉火道内充分燃烧，快速有效的提高了中低温炉室温度，解决了以往焙烧所需热量完全依靠外加燃料的弊端，单位产品煤耗明显降低，有效减少了生产成本。在实践中我们不断摸索，定期进行挥发份着火曲线学结，提高挥发份着火效率，优化生产工艺，以降低电捕焦油除尘器捕捉到的沥青油为标准，最大限度的利用挥发份着火产生的热量，达到减少煤气消耗的目标。
3.4提高装出炉作业水平
提高人工作业装出炉水平从以下几个方面着手：一是提高装出炉质量，提高产品合格率，杜绝炉面填充料下陷，填充料定期筛分粒度保持合理范围内，使制品保持理想的合格率。二是减少抓斗对火道墙的碰撞，减少因碰撞造成的炉体松动漏风。
4炉体的维护
4.1及时清理火道墙堵料，对炉体漏风部位进行处理
丹瑞炭素焙烧炉采用人工作业方式生产，在装出炉过程中抓斗以及料斗同火道墙经常发生碰撞，导致部分火道墙料箱角立砖松动出现缝隙，作业时部分填充料会流入火道墙内，当填充料积累到一定数量时，烟气通道受阻，升温时需要大负压运行，造成挥发份着火效率受影响。为减少该影响，我们要求装炉时先检查炉体漏风部位并处理，火道内是否有杂物，存在杂物时及时清理，保持烟气排放畅通的通道，在减少漏风的同时，保证挥发份能够充分燃烧。
4.2持续大修变形严重炉体
焙烧炉在使用过程中，火道墙要反复的经受高温―-冷却―-高温的温度变化，火道墙逐渐会出现变形、弯曲、下陷、向内凹陷等变化，变形严重后会使使烟气通道变窄、烟气走向受阻，对正常升温造成影响。火道墙变形后容易造成阳极与火道墙间距过大或者过小，阳极与火道墙间距过大，会影响热量的传导，造成阳极理化指标波动；阳极与火道墙间距过小，容易造成碳块氧化、裂纹。为确保生产正常进行，我们不间断对火道墙进行大修，使生产工作处于良好的运行状态。
4.3定期清理焙烧炉钢烟道
焙烧炉尾气在通往电捕焦油除尘器过程中，部分沉积在钢烟道内部。过多的沉积沥青造成钢烟道内壁变窄，烟气流动受阻，需要提高总负压以满足正常生产。同时过多的沉积沥青非常容易燃烧，一旦燃烧后果将不堪设想，扑灭难度很大，为生产留下重大安全隐患。我公司每年对钢烟道内沉积的沥青组织彻底清理一次，清理后安全生产得到保证的同时，烟气排放阻力降低，总负压控制在合理范围内。
4.4对炉体结构进行优化升级
我公司焙烧炉原设计炉体观火孔直径达到280mm，排烟架支管坐落于第三观火孔上面。存在问题：燃烧过程中为减少漏风现象，需要在燃烧孔上面坐落一铸铁件燃烧孔，升温过程中经常存在负压偏低温升困难的现象。为改变此种困境，2011年我们对炉体进行改造，改造后的燃烧孔只有直径110mm，燃烧架支管燃烧嘴直接和燃烧孔紧密配合，减少了漏风现象。同时对横墙和烟斗进行改造，使烟斗支管坐落于横墙上面。改造后的老炉体漏风现象得到改善，方便了倒炉操作，减少了倒炉时间。老炉体在改造后，0P进入1P时料箱基础温度从110℃提高到130～140℃，基础温度得到提升。
5、节能降耗效果对比
从2009年以来，经过我们不断的实践，节能降耗初步实现目标，2009～2011年间产量和吨产品煤耗等指标对比如表3：
表3
6 结束语
6.1 通过以上各个方面的改善，初步实现节能降耗的目标，产品煤耗从2009年210kg/t降低到目前的160kg/t，阳极产品热耗指标从3.8 GJ/t降为2.9GJ/t，电耗同2009年相比，单吨电耗降低约7度，节能降耗取得一定成效。
6.2目前的能耗指标同行业先进指标相比，还有很大差距，主要原因是我公司焙烧炉已经投产七年，炉体老化变形严重，制约节能降耗目标的实现。我们将进一步加大炉体维修力度，必要时对炉体进行大修，将火道墙改为导热系数较高的材料，满足生产工艺需要，达到节能降耗的目标。
6.3下一步目标：继续在人工调温方面优化生产工艺，以烟气净化系统电场排放不出沥青油由标准，提高挥发份着火效率，最大限度利用挥发份着火所提供的能量，降低负压，减少烟气带走的热量，减少煤气损耗，实现节能降耗的最终目标。
参考资料:
[1] 曹广和，于国友。从炉子热平衡来看新型阳极焙烧炉的节能特点。轻金属，2004年第10期，60-62。
[2] 湖北丹江口丹瑞炭素有限责任公司一期工程资料（内部资料）。
[3]王平甫，宫振等。铝电解炭阳极生产与应用。冶金工业出版社.2005，145 -147。
[4] 童芳森，许斌，李哲浩。碳素材料生产问答。冶金工业出版社，2003，147。