CN101851768A - 铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，依次包括有如下步骤，选取电解槽；安装电解槽；安装燃气控制系统并确定燃气烧嘴的位置，调试燃气温度控制系统，并设置铝电解槽控温设备的焙烧曲线；点火焙烧工序的控制；启动电解槽的所述燃气控制系统；采用批次灌入法向电解槽内灌入电解质；通电、启动工艺；优点在于：通过合理布设可控的燃气形成的火焰、使槽膛均匀升温；减小阴极表面垂直方向温度梯度，防止因升温梯度过大和内衬温度不均匀造成热震损坏，达到优良的焙烧效果；设定合理的升温曲线，实现底糊的合理焦化过程，可有效地排除内衬的水分、挥发物质，减少并有效填充阴极及底糊在焙烧过程中产生的孔洞，增强阴极与底糊及内衬的整体性。

Description

铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺

技术领域：

本发明涉及一种铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，属于冶金技术领域。

技术背景：

随着铝工业的迅猛发展，铝电解控制技术和铝电解生产工艺技术日益完善与成熟，各项技术经济指标也在不断提高。目前铝电解槽槽型主要包括：160KA、240KA、280KA、300KA、320KA、350KA、375KA、400KA及以上电流系列的大型预焙电解槽均用于工业化生产；尽管国内、外的铝电解工业取得如此巨大的进步，但电解槽的预焙大型化也影响到我国铝电解槽寿命(生产槽龄)，我国铝电解槽的槽寿命与世界先进水平的铝电解槽寿命还存在差距。

当铝电解槽结构设计、阴极和内衬材料选定和筑炉工作完成后，所采用焙烧启动工艺方法是影响电解槽生产使用寿命的重要因素。而所谓焙烧主要就是将铝电解槽的阴极烧成一个整体，使其具有结构完整性、良好的导电性、防铝液渗透能力、较高的机械强度和较长的使用周期。目前国内与国际的铝电解槽焙烧启动工艺通常采用铝液焙烧、焦粒焙烧和火焰-铝液两段焙烧启动技术；不同的焙烧启动方法将对电解槽阴极、阳极和电解槽内衬产生不同的影响，上述方法存在的缺陷主要是：焙烧过程不能很好地实现设定的焙烧升温曲线，铝液焙烧对阴极的热冲击大，升温梯度与设定值偏差过大，很难实现合理的底糊焦化烧结过程；焙烧期间炉膛、炉底温度不均匀，使电解槽阴极和内衬出现裂缝，启动前不能有效地堵塞焙烧期间形成的铝液渗漏通道，在启动期间和启动后易发生铝液渗漏，降低电解槽生产寿命。

目前还有一种焙烧启动方法是：燃气-铝液两段焙烧启动方法；试验槽焙烧启动过程采用火焰-铝液焙烧法，即先使用天然气焙烧24小时，温度升到700-750℃，之后灌铝继续焙烧24小时(注：启动前铝液已经与内衬和阴极接触)，铝液焙烧过程中电压不能低于3v，定时提升阳极以保证温度均匀上升，温度到800-900℃左右，当电解槽内出现液体电解质时，一次性灌入液体电解质进行无效应启动。

发明内容：

本发明的目的是：提供一种使槽膛均匀升温；减小阴极表面垂直方向温度梯度，防止因升温梯度过大和内衬温度不均匀造成热震损坏；设定合理的升温曲线，实现底糊的合理焦化过程，可以有效地排除内衬的水分、挥发物质，减少阴极及底糊在焙烧过程产生的孔洞，并在焙烧期间堵塞形成的渗铝通道，增强阴极与底糊及内衬的整体性；合理调整炉膛内的还原气氛，防止阴、阳极表面的氧化和破损、采用直接启动方法有效地堵塞焙烧期间形成的铝液渗漏通道，避免在启动期间和启动后易发生铝液渗漏，可提高铝电解槽生产寿命的铝电解槽火焰焙烧直接启动的工艺。

本发明的目的由如下技术方案实施：一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其依次包括有如下步骤，

(1)选取电解槽；

(2)安装电解槽使用的阳极，连接检测控制系统，确认设备安装完好；

(3)安装燃气控制系统并确定燃气烧嘴的位置：在电解厂房安装燃气主管道和在电解槽底部分燃气管道及分部燃气控制系统，同时安装和配置空气管道，将分部燃气控制系统组装成整体燃气控制系统；将所述燃气烧嘴合理、均匀安装在阳极底部和阴极上部的电解槽炉膛内；优选的将所述燃气烧嘴位置安装在所述电解槽的炉膛空间的中心处。

(4)调试燃气温度控制系统，并设置铝电解槽控温设备的焙烧曲线，焙烧控温曲线分为四个阶段：

第一阶段：0-40小时，0-600℃，升温梯度为10-30℃/h，主要是从冷态逐步升温；

第二阶段：40-60小时，600-800℃，升温梯度10-25℃/h，升温处理，确保糊料均匀挥发，防止挥发份剧烈，造成大量孔洞的产生；

第三阶段：60-70小时，800-950℃，升温梯度10-30℃/h，避免热震性产生；

第四阶段：70-72小时，930℃-960℃，保温处理2小时，保温处理，确保电解槽稳定的热容为铝电解槽启动提供启动条件；

(5)点火焙烧工序的控制；

(6)启动电解槽的所述燃气控制系统，并根据电解槽炉膛检测温度及时调整燃气的气氛，使空气过剩系数控制在0.85-1.05范围内；及时监控、测量电解槽炉膛温度，使炉膛温度、炉底温度到达工艺设定的温度的要求，并满足直接起动要求的温度条件：850℃-950℃，且电解槽炉底温度均匀；

(7)采用批次灌入法向电解槽内灌入电解质：当炉膛温度、炉底温度到达设定的温度条件：850℃-950℃，且所述炉膛内温度均匀；在电解槽内第一次灌入液体电解质，所述液体电解质要求布满全槽；并按照升温梯度10-15℃/小时继续提高铝电解槽内的电解质液体温度，电解质温度达到900-950℃，维持2-6小时，利用液体电解质堵塞铝电解槽阴极底部和伸腿下边部因焙烧而产生的裂缝、孔洞，完全堵塞边缝及炭块底缝可能渗漏的通道；再次抽取的所述液体电解质并第二次灌入电解槽内，调整燃气控制系统继续升温，燃气加热的升温梯度10-15℃/小时的控制，使得电解质温度达到900℃以上，并维持必要堵塞的时间2-6小时；确保液体电解质充分渗透到因焙烧产生的裂缝、孔洞之中；

(8)通电、启动工艺：当执行完所述步骤(7)后，灌入铝液，将所述电解槽的炉底凹凸部分填平，保证启动后阴极电流均匀，再迅速拆除燃气设备，降低阳极位置，使得所述铝液充分接触，然后通电启动电解槽。

本铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，在所述步骤(3)后，还依次有如下步骤：所述电解槽的保温和所述燃气主管道和所述燃气管道的防护。

电解槽保温：预留火焰燃烧器安装孔、和温度检测、控制孔，分别利用保温盖板对中缝、边部做保温：并利用冰晶石做全面保温，厚度80-100mm，防止物料进入炉膛内。

燃气管道防护：现场控制线路布置时，火焰信号线、执行器控制线、热电偶线均用屏蔽线缆，并用线槽规范固定安装。线槽用保温材料隔热。所有电器设备、穿线管、电气仪表柜等均设有安全接地装置。

其中燃气管道防护和电解槽保温也可以采取其他工序进行，上述燃气管道防护和电解槽保温的工序仅是一种方式。

一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，所述步骤(7)之后，第三次向所述电解槽内灌入所述电解质；所述符合条件的电解质温度为940℃以上，电解质的分子比为2.3-2.6，满足提升电压的要求，使得提升电压至少在5V以上，以更好的完成电解槽的启动。

一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，所述步骤(8)，电解槽通电后，再次灌入液体电解质，确保阳极与电解质充分接触；直接提升槽电压，槽电压从2.0V开始逐步提升至6.5V；启动后，在边部添加电解质块与碳酸钠，调整电解质成分的分子比至2.8-3.0；防止因钠的析出、渗透加剧对阴极间缝的破坏，达到电解槽完全启动。启动后的电解槽工艺技术条件调整为：保持电解温度950-960℃，电解质水平25-30cm左右、分子比2.8-3.0。

所述的一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，所述燃气控制系统包括温度传感器，温控表，PID燃烧控制器；脉冲燃烧控制器；燃料主管道，燃料主管道控制阀组，燃料主管道贮气罐，燃料支管道，燃料支管道控制阀组；助燃风装置，助燃风支管道，助燃风支管道控制阀组；火焰燃烧装置；与所述燃料主管道贮气罐相连通至少一根或一根以上所述燃料支管道；在每根所述燃料支管道上分别设有所述燃料支管道控制阀组，与所述助燃风装置的助燃风储气罐上连通有至少一根或一根以上的所述助燃风支管道，在每根所述助燃风支管道上设有所述助燃风支管道控制阀组，所述助燃风支管道的数量与所述燃料支管道相同，任意一根所述燃料支管道和任意一根所述助燃风支管道一一对应组成一组烧嘴焙烧支路，每一组所述烧嘴焙烧支路的所述燃料支管道控制阀组的燃料支管道电磁阀和所述助燃风支管道控制阀组的助燃风支管道脉冲阀分别与一个所述脉冲燃烧控制器一一对应连接，每组烧嘴焙烧支路的所述燃料支管道末端和所述助燃风支管道末端与一套所述火焰燃烧装置的燃气烧嘴相联通，所述脉冲燃烧控制器与对应的所述火焰燃烧装置的控制器连接；所述温度传感器与所述温控表相连接，所述温控表与所述PID燃烧控制器相连接，所述PID燃烧控制器分别与每个所述燃气烧嘴对应的所述脉冲燃烧控制器相连接。

所述燃料主管道控制阀组依次包括有手动切断阀、过滤器、进气压力表、燃气减压稳压阀、手动放散球阀组、工作压力表、高压保护开关、低压保护开关和燃气总电磁切断阀；所述手动放散球阀组包括两个手动放散球阀、安全溢流阀和排空放散管，其中一个所述手动放散球阀与所述排空放散管连接，其中另一个所述手动放散球阀与所述安全溢流阀连接，所述安全溢流阀又与所述排空放散管连接；所述高压保护开关和所述低压保护开关分别控制所述燃气总电磁切断阀的开闭。

所述燃料支管道控制阀组包含有两个燃料支管道手动切断阀、所述燃料支管道电磁阀、燃料支管道空气燃料比例阀，其中所述两个燃料支管道手动切断阀分别置于所述燃料支管道控制阀组两端，且在所述两个燃料支管道手动切断阀之间依次设有所述燃料支管道电磁阀和所述燃料支管道空气燃料比例阀。

所述助燃风装置包括有所述助燃风机、助燃风主管道、助燃风储气罐，所述助燃风主管道前端设有所述助燃风机，在所述助燃风主管道末端上设有所述助燃风储气罐。

所述助燃风支管道控制阀组包含有两个助燃风支管道手动切断阀，助燃风支管道脉冲阀、助燃风支管道手动蝶阀和反馈管，在所述助燃风支管道控制阀组的两端分别设有一个所述助燃风支管道手动切断阀，在两个所述助燃风支管道手动切断阀之间依次设有所述助燃风支管道脉冲阀、所述反馈管和所述助燃风支管道手动蝶阀。

所述温度传感器与一块所述温控表连接，每块所述温控表连接一个PID燃烧控制器，每个所述PID燃烧控制器连接至少一个或一个以上所述脉冲燃烧控制器，每个所述脉冲燃烧控制器相对应的一支所述燃气烧嘴。

所述火焰燃烧装置包括有所述燃气烧嘴，点火装置，火焰检测装置和所述控制器，在所述燃气烧嘴内设有所述点火装置和所述火焰检测装置，所述点火装置和所述火焰检测装置与所述控制器连接。

本发明的优点在于：本发明所提供的方法通过合理布设可控的燃气形成的火焰、使槽膛均匀升温；减小阴极表面垂直方向温度梯度，防止因升温梯度过大和内衬温度不均匀造成热震损坏，达到优良的焙烧效果；设定合理的升温曲线，实现底糊的合理焦化过程，可以有效地排除内衬的水分、挥发物质，减少并有效填充阴极及底糊在焙烧过程中产生的孔洞，增强阴极与底糊及内衬的整体性；在高温条件下，电解槽槽膛内还原气氛的形成可有效地防止阴、阳极的氧化；阴极的剥落和破损；合理调整炉膛内的还原气氛，防止阴、阳极表面的氧化和破损；启动前批次法灌入定量的电解质可分步有效堵塞阴极和内衬形成的渗铝通道，有效防止启动后和生产过程中电解槽的渗漏，和阴极爆块现象的出现，延长电解槽的生产使用寿命。本启动方法实现了焙烧、渗透、无效应启动、启动后期管理及转入正常生产的平稳过渡及“无缝”衔接。

附图说明：

图1为本发明燃气烧嘴安装在电解槽炉膛内的结构示意图。

图2为本发明燃气烧嘴与阴极的分布结构示意图。

图3为燃气控制系统的整体结构示意图。

图4为燃气控制系统的燃料主管道和燃料主管道控制阀组的示意图。

图5为燃气控制系统的燃料支管道和燃料支管道控制阀组的示意图。

图6为燃气控制系统的助燃风装置的示意图。

图7为燃气控制系统的助燃风支管道和助燃风支管道控制阀组的示意图。

图8为燃气控制系统中配套的燃料支管道、燃料支管道控制阀组、助燃风支管道、助燃风支管道控制阀组、火焰燃烧装置、PID燃烧控制器的示意图。

燃料主管道1，燃料主管道控制阀组2，燃料支管道3，燃料支管道控制阀组4，助燃风装置5，助燃风支管道6，助燃风支管道控制阀组7，火焰燃烧装置8，PID燃烧控制器9，助燃风主管道10，燃气烧嘴11，温度传感器12，燃料支管道电磁阀13，控制器14，燃料支管道空气燃料比例阀15，反馈管16，助燃风支管道脉冲阀17，脉冲燃烧控制器18，手动切断阀19、过滤器20、进气压力表21、燃气减压稳压阀22、手动放散球阀组23、工作压力表24、高压保护开关25、低压保护开关26，燃气总电磁切断阀27，手动放散球阀28，安全溢流阀29，排空放散管30，燃料支管道手动切断阀31，燃料主管道贮气罐32，助燃风机33，助燃风储气罐34，助燃风支管道手动蝶阀35，温控表36，点火装置37，火焰检测装置38，烧嘴焙烧支路39、助燃风支管道手动切断阀40，阳极41，阴极42，炉膛43。

具体实施方式：

实施例1：一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其依次包括有如下步骤，

(1)选取240KA电解系列的5046#电解槽；

(2)安装电解槽使用的阳极，连接检测控制系统，确认设备安装完好；

(3)安装燃气控制系统并确定燃气烧嘴的位置：电解槽焙烧前，根据现场情况，在电解厂房安装燃气控制系统；将电解槽分四个焙烧区，在每一个焙烧区内布有一只温度传感器。在每个焙烧区内布有3-4只燃气烧嘴，并在电解槽的炉膛内将燃气烧嘴合理、均匀安装在阳极底部和阴极上部之间；优选的将燃气烧嘴安装在电解槽的炉膛的阳极底部和阴极上部的中心处；

(4)电解槽的保温和燃气主管道和燃气管道的防护。

电解槽保温：预留火焰燃烧器安装孔、和温度检测、控制孔，分别利用保温盖板对中缝、边部做保温：并利用冰晶石做全面保温，厚度80-100mm，防止物料进入炉膛内。

燃气管道防护：现场控制线路布置时，火焰信号线、执行器控制线、热电偶线均用屏蔽线缆，并用线槽规范固定安装。线槽用保温材料隔热。所有电器设备、穿线管、电气仪表柜等均设有安全接地装置。

其中燃气管道防护和电解槽保温也可以采取其他工序进行，上述燃气管道防护和电解槽保温的工序仅是一种方式。

(5)调试燃气温度控制系统，并设置铝电解槽控温设备的焙烧曲线，焙烧控温曲线分为四个阶段：

第一阶段：0-40小时，0-600℃，升温梯度为10-30℃/h，主要是从冷态逐步升温；

第二阶段：40-60小时，600-800℃，升温梯度10-25℃/h，升温处理，确保糊料均匀挥发，防止挥发份剧烈，造成大量孔洞的产生；

第三阶段：60-70小时，800-950℃，升温梯度10-30℃/h，避免热震性产生；

第四阶段：70-72小时，930℃-960℃，保温处理2小时，保温处理，确保电解槽稳定的热容为铝电解槽启动提供启动条件；

(6)点火焙烧工序的控制：

(a)检查总管燃气是否在0.1Mpa(1公斤)以下并确认。开启总管放散手阀、再缓慢开启减压阀前的手动切断阀，放散时间不小于15分钟。

(b)启动助燃风机，打开燃气总管减压站后的手动切断阀，开启燃气总管电磁切断阀，用燃气检漏仪进行管道所有接口泄漏检查。放散吹扫完毕后关闭放散阀手阀。

(c)用燃气泄漏检测仪在炉膛内进行检测，确定槽内无燃气后方可进行点火。

(d)根据步骤(5)焙烧控温曲线设计温度控制曲线。

(e)点火前将脉冲控制器打到手动状态，以便确保燃气烧嘴点火时是处于小火状态。点火时将各段的燃气烧嘴控制器IFS258逐个打开，严禁同时开启多个控制器，点火时先点单号后点双号。

(f)如果发现控制器红色故障灯亮启，说明燃气烧嘴没有点燃，需要重新点火。每次重新点火时，必须等到控制器复位后两分钟才可重点，以防连续点火操作有损坏控制器的可能以及防止大量没燃烧的燃气进入槽体内，发生意外。

(g)所有燃气烧嘴运行正常后，启动运行温度控制曲线，将脉冲控制仪投入自动运行。

(7)启动电解槽的燃气控制系统，并根据电解槽炉膛检测温度及时调整燃气的气氛，使空气过剩系数控制在0.85-1.05范围内；及时监控、测量电解槽炉膛温度，使炉膛温度、炉底温度到达工艺设定的温度的要求，并满足直接起动要求的温度条件：850℃-950℃，且电解槽炉底温度均匀；

(8)采用批次灌入法向电解槽内灌入电解质：当炉膛温度、炉底温度到达设定的温度条件：850℃-950℃，且炉膛内温度均匀；在电解槽内第一次灌入6-8吨的液体电解质，液体电解质要求布满全槽；并按照升温梯度10-15℃/小时继续提高铝电解槽内的电解质液体温度，电解质温度达到900-950℃，维持2-6小时，利用液体电解质堵塞铝电解槽阴极底部和伸腿下边部因焙烧而产生的裂缝、孔洞，完全堵塞边缝及炭块底缝可能渗漏的通道；再次抽取的液体电解质6-8吨并第二次灌入电解槽内，调整燃气控制系统继续升温，燃气加热的升温梯度10-15℃/小时的控制，使得电解质温度达到900℃以上，并维持必要堵塞的时间2-6小时；确保液体电解质充分渗透到因焙烧产生的裂缝、孔洞之中；第三次向电解槽内灌入电解质6-8吨；符合条件的电解质温度为940℃以上，电解质的分子比为2.3-2.6，满足提升电压的要求，使得提升电压至少在5V以上，以更好的完成电解槽的启动。

(9)通电、启动工艺：当执行完步骤(8)后，灌入4-8吨铝液，将电解槽的炉底凹凸部分填平，保证启动后阴极电流均匀，再迅速拆除燃气设备，降低阳极位置，使得铝液充分接触，然后通电启动电解槽。

其中在一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，如图3所示，一种燃气控制系统包括温度传感器12，温控表36，PID燃烧控制器9；脉冲燃烧控制器18，燃料主管道1，燃料主管道控制阀组2，燃料主管道贮气罐32，燃料支管道3，燃料支管道控制阀组4，助燃风装置5，助燃风支管道6，助燃风支管道控制阀组7，火焰燃烧装置8；其中脉冲燃烧控制器18控制燃料支管道控制阀组4和助燃风支管道控制阀组7。与燃料主管道贮气罐32相连通三根燃料支管道3；在每根燃料支管道3上分别设有燃料支管道控制阀组4。其中与燃料主管道贮气罐32相连通的燃料支管道3根据需要也可以是一根、二根、四根、五根或多根燃料支管道3。在每根燃料支管道3上分别设有燃料支管道控制阀组4。与助燃风储气罐34上连通有三根助燃风支管道6，在每根助燃风支管道6上设有助燃风支管道控制阀组7，助燃风支管道6的数量与燃料支管道3相同，其中与助燃风储气罐34相连通的助燃风支管道6根据需要也可以是一根、二根、四根、五根或多根助燃风支管道6。任意一根燃料支管道3和任意一根助燃风支管道6一一对应组成一组烧嘴焙烧支路39，每一组烧嘴焙烧支路39的燃料支管道电磁阀13和助燃风支管道脉冲阀17分别与一个脉冲燃烧控制器18一一对应连接，每组烧嘴焙烧支路39的燃料支管道3末端和助燃风支管道6末端与一套火焰燃烧装置8的燃气烧嘴11相联通，脉冲燃烧控制器18与对应的控制器14连接，每一组烧嘴焙烧支路39的反馈管16与燃料支管道空气燃料比例阀15连接，起到自动调节燃气与空气比例的作用；温度传感器12与一块温控表36相连接，每块温控表36与一个PID燃烧控制器9相连接，每个PID燃烧控制器9连接至少一个或一个以上脉冲燃烧控制器18，每个脉冲燃烧控制器18相对应的一支火焰燃烧装置8的燃气烧嘴11，温度传感器12检测的实测温度与温控表36的设定温度比较，经过PID燃烧控制器9运算，输出控制脉冲燃烧控制器18的信号，根据工艺需要每个焙烧区内设置的一支与一块温控表36相连接的温度传感器12。

其中如图4所示，燃料主管道控制阀组2依次包括有手动切断阀19、过滤器20、进气压力表21、燃气减压稳压阀22、手动放散球阀组23、工作压力表24、高压保护开关25、低压保护开关26和燃气总电磁切断阀27，手动放散球阀组23包括两个手动放散球阀28、安全溢流阀29和排空放散管30，其中一个手动放散球阀28与排空放散管30连接，其中另一个手动放散球阀28与安全溢流阀29连接，安全溢流阀29又与排空放散管30连接，安全溢流阀29的作用是当接点前气源压力不正常导致减压稳压不能正常减压时，防止压力过高损坏下游设备，高于安全压力时自动放散排放，高压保护开关25和低压保护开关26分别控制燃气总电磁切断阀27的开闭，起到压力异常时自动切断燃气供给作用，燃料主管道1过滤掉气源的一些杂质，将气源接点的压力减压至适合燃气烧嘴11的燃烧工作压力并稳定动态压力。

如图5所示，燃料支管道控制阀组4包含有两个燃料支管道手动切断阀31、燃料支管道电磁阀13、燃料支管道空气燃料比例阀15，其中两个燃料支管道手动切断阀31分别置于燃料支管道控制阀组4两端，且在两个燃料支管道手动切断阀31之间依次设有燃料支管道电磁阀13和燃料支管道空气燃料比例阀15。

其中如图6所示，助燃风装置5包括有助燃风机33、助燃风主管道10、助燃风储气罐34，助燃风主管道10前端设有助燃风机33，在助燃风主管道10末端上设有助燃风储气罐34。

如图7所示，助燃风支管道控制阀组7包含有两个助燃风支管道手动切断阀40，助燃风支管道脉冲阀17、助燃风支管道手动蝶阀35和反馈管16，在助燃风支管道控制阀组7的两端分别设有一个助燃风支管道手动切断阀40，在两个助燃风支管道手动切断阀40之间依次设有助燃风支管道脉冲阀17、反馈管16和助燃风支管道手动蝶阀35。

其中如图8所示，火焰燃烧装置8包括有燃气烧嘴11，点火装置37，火焰检测装置38和控制器14，在燃气烧嘴11内设有点火装置37和火焰检测装置38，点火装置37和火焰检测装置38与控制器14连接。

实施例2：一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其依次包括有如下步骤，

(1)选取200KA电解系列的612#电解槽；

(2)安装电解槽使用的阳极，连接检测控制系统，确认设备安装完好；

(3)安装燃气控制系统并确定燃气烧嘴的位置：电解槽焙烧前，根据现场情况，在电解厂房安装燃气控制系统；将电解槽分四个焙烧区，在每一个焙烧区内布有一只温度传感器。在每个焙烧区内布有2-3只燃气烧嘴；将燃气烧嘴合理、均匀安装在阳极底部和阴极上部的电解槽炉膛内；优选的将燃气烧嘴位置安装在电解槽的阳极底部和阴极上部的中心处。

(4)电解槽的保温和燃气主管道和燃气管道的防护。

电解槽保温：预留火焰燃烧器安装孔、和温度检测、控制孔，分别利用保温盖板对中缝、边部做保温：并利用冰晶石做全面保温，厚度80-100mm，防止物料进入炉膛内。

燃气管道防护：现场控制线路布置时，火焰信号线、执行器控制线、热电偶线均用屏蔽线缆，并用线槽规范固定安装。线槽用保温材料隔热。所有电器设备、穿线管、电气仪表柜等均设有安全接地装置。

其中燃气管道防护和电解槽保温也可以采取其他工序进行，上述燃气管道防护和电解槽保温的工序仅是一种方式。

(5)调试燃气温度控制系统，并设置铝电解槽控温设备的焙烧曲线，焙烧控温曲线分为四个阶段：

第一阶段：0-40小时，0-600℃，升温梯度为10-30℃/h，主要是从冷态逐步升温；

第二阶段：40-60小时，600-800℃，升温梯度10-25℃/h，升温处理，确保糊料均匀挥发，防止挥发份剧烈，造成大量孔洞的产生；

第三阶段：60-70小时，800-950℃，升温梯度10-30℃/h，避免热震性产生；

第四阶段：70-72小时，930℃-960℃，保温处理2小时，保温处理，确保电解槽稳定的热容为铝电解槽启动提供启动条件；

(6)点火焙烧工序的控制：

(a)检查总管燃气是否在0.1Mpa(1公斤)以下并确认。开启总管放散手阀、再缓慢开启减压阀前的手动切断阀，放散时间不小于15分钟。

(b)启动助燃风机，打开燃气总管减压站后的手动切断阀，开启燃气总管电磁切断阀，用燃气检漏仪进行管道所有接口泄漏检查。放散吹扫完毕后关闭放散阀手阀。

(c)用燃气泄漏检测仪在炉膛内进行检测，确定槽内无燃气后方可进行点火。

(d)根据步骤(5)焙烧控温曲线设计温度控制曲线。

(e)点火前将脉冲控制器打到手动状态，以便确保燃气烧嘴点火时是处于小火状态。点火时将各段的烧嘴控制器IFS258逐个打开，严禁同时开启多个控制器，点火时先点单号后点双号。

(f)如果发现控制器红色故障灯亮启，说明燃气烧嘴没有点燃，需要重新点火。每次重新点火时，必须等到控制器复位后两分钟才可重点，以防连续点火操作有损坏控制器的可能以及防止大量没燃烧的燃气进入槽体内，发生意外。

(g)所有燃气烧嘴运行正常后，启动运行温度控制曲线，将脉冲控制仪投入自动运行。

(7)启动电解槽的燃气控制系统，并根据电解槽炉膛检测温度及时调整燃气的气氛，使空气过剩系数控制在0.85-1.05范围内；及时监控、测量电解槽炉膛温度，使炉膛温度、炉底温度到达工艺设定的温度的要求，并满足直接起动要求的温度条件：850℃-950℃，且电解槽炉底温度均匀；

(8)采用批次灌入法向电解槽内灌入电解质：当炉膛温度、炉底温度到达设定的温度条件：850℃-950℃，且炉膛内温度均匀；在电解槽内第一次灌入4-6吨的液体电解质，液体电解质要求布满全槽；并按照升温梯度10-15℃/小时继续提高铝电解槽内的电解质液体温度，电解质温度达到900-950℃，维持2-6小时，利用液体电解质堵塞铝电解槽阴极底部和伸腿下边部因焙烧而产生的裂缝、孔洞，完全堵塞边缝及炭块底缝可能渗漏的通道；再次抽取的液体电解质4-6吨并第二次灌入电解槽内，调整燃气控制系统继续升温，燃气加热的升温梯度10-15℃/小时的控制，使得电解质温度达到900℃以上，并维持必要堵塞的时间2-6小时；确保液体电解质充分渗透到因焙烧产生的裂缝、孔洞之中；

(9)通电、启动工艺：当执行完步骤(8)后，灌入3-6吨铝液，将电解槽的炉底凹凸部分填平，保证启动后阴极电流均匀，再迅速拆除燃气设备，降低阳极位置，使得铝液充分接触，然后通电启动电解槽。

步骤(9)，电解槽通电后，灌入高温电解质，确保阳极与电解质充分接触；直接提升槽电压，槽电压从2.0V开始逐步提升至6.5V；启动后，在边部添加电解质块与碳酸钠，调整电解质成分的分子比至2.8-3.0；防止因钠的析出、渗透加剧对阴极间缝的破坏，达到电解槽完全启动；启动后的电解槽工艺技术条件调整为：保持电解温度950-960℃，电解质水平25-30cm左右、分子比2.8-3.0。

其中实施例2中的燃气控制系统的结构与实施例1中的结构相同。

Claims (12)

1.一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，其依次包括有如下步骤，

(1)选取电解槽；

(2)安装电解槽，连接检测控制系统，确认设备安装完好；

(3)安装燃气控制系统并确定燃气烧嘴的位置：电解槽焙烧前，根据现场情况，在电解厂房安装燃气控制系统；将燃气烧嘴合理、均匀安装在阳极底部和阴极上部的电解槽炉膛内；

4)调试所述燃气控制系统的焙烧温度，并设置铝电解槽的焙烧控温曲线，焙烧控温曲线分为四个阶段：

第一阶段：0-40小时，0-600℃，升温梯度为10-30℃/h；

第二阶段：40-60小时，600-800℃，升温梯度10-25℃/h；

第三阶段：60-70小时，800-950℃，升温梯度10-30℃/h；

第四阶段：70-72小时，930℃-960℃，保温处理2小时；

(5)点火焙烧工序的控制；

(6)启动电解槽的所述燃气控制系统，并根据电解槽炉膛检测温度的变化及时调整燃气的气氛，使空气过剩系数控制在0.85-1.05范围内，及时监控、测量电解槽炉膛温度，使炉膛温度、炉底温度到达工艺设定的温度的要求，并满足直接起动要求的温度条件：850℃-950℃，且电解槽炉底温度均匀；

(7)采用批次灌入法向电解槽内灌入电解质：当炉膛温度、炉底温度到达设定的温度条件：850℃-950℃，且所述炉膛内温度均匀；在电解槽内第一次灌入液体电解质，所述液体电解质要求布满全槽；并按照升温梯度10-15℃/小时继续提高铝电解槽内的电解质液体温度，电解质温度达到900-950℃，维持2-6小时，利用液体电解质堵塞铝电解槽阴极底部和伸腿下边部因焙烧而产生的裂缝、孔洞，完全堵塞边缝及炭块底缝可能渗漏的通道；再次抽取的所述液体电解质并第二次灌入电解槽内，调整燃气控制系统继续升温，燃气加热的升温梯度10-15℃/小时的控制，使得电解质温度达到900℃以上，并维持必要堵塞的时间2-6小时；确保液体电解质充分渗透到因焙烧产生的裂缝、孔洞之中；

(8)通电、启动工艺：当执行完所述步骤(7)后，灌入铝液，将所述电解槽的炉底凹凸部分填平，保证启动后阴极电流均匀，再迅速拆除燃气设备，降低阳极位置，使得所述铝液充分接触，然后通电启动电解槽。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，在所述步骤(3)中安装燃气控制系统并确定燃气烧嘴的位置，将燃气烧嘴位置安装在电解槽的阳极底部和阴极上部的中心处。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，在所述步骤(3)后，还依次有如下步骤：所述电解槽的保温和所述燃气主管道和所述燃气管道的防护。

4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述步骤(7)之后，第三次向所述电解槽内灌入所述电解质，所述符合条件的电解质温度为940℃以上，电解质的分子比为2.3-2.6，满足提升电压的要求，使得提升电压至少在5V以上，以更好的完成电解槽的启动。

5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述步骤(8)，电解槽通电后，灌入高温电解质，确保阳极与电解质充分接触；直接提升槽电压，槽电压从2.0V开始逐步提升至6.5V；启动后，在边部添加电解质块与碳酸钠，调整电解质成分的分子比至2.8-3.0；防止因钠的析出、渗透加剧对阴极间缝的破坏，达到电解槽完全启动；启动后的电解槽工艺技术条件调整为：保持电解温度950-960℃，电解质水平25-30cm左右、分子比2.8-3.0。

6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述燃气控制系统包括温度传感器，温控表，PID燃烧控制器；脉冲燃烧控制器；燃料主管道，燃料主管道控制阀组，燃料主管道贮气罐，燃料支管道，燃料支管道控制阀组；助燃风装置，助燃风支管道，助燃风支管道控制阀组；火焰燃烧装置；与所述燃料主管道贮气罐相连通至少一根或一根以上所述燃料支管道；在每根所述燃料支管道上分别设有所述燃料支管道控制阀组，与所述助燃风装置的助燃风储气罐上连通有至少一根或一根以上的所述助燃风支管道，在每根所述助燃风支管道上设有所述助燃风支管道控制阀组，所述助燃风支管道的数量与所述燃料支管道相同，任意一根所述燃料支管道和任意一根所述助燃风支管道一一对应组成一组烧嘴焙烧支路，每一组所述烧嘴焙烧支路的所述燃料支管道控制阀组的燃料支管道电磁阀和所述助燃风支管道控制阀组的助燃风支管道脉冲阀分别与一个所述脉冲燃烧控制器一一对应连接，每组烧嘴焙烧支路的所述燃料支管道末端和所述助燃风支管道末端与一套所述火焰燃烧装置的燃气烧嘴相联通，所述脉冲燃烧控制器与对应的所述火焰燃烧装置的控制器连接；所述温度传感器与所述温控表相连接，所述温控表与所述PID燃烧控制器相连接，所述PID燃烧控制器分别与每个所述烧嘴对应的所述脉冲燃烧控制器相连接。

7.根据权利要求6所述的一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述燃料主管道控制阀组依次包括有手动切断阀、过滤器、进气压力表、燃气减压稳压阀、手动放散球阀组、工作压力表、高压保护开关、低压保护开关和燃气总电磁切断阀；所述手动放散球阀组包括两个手动放散球阀、安全溢流阀和排空放散管，其中一个所述手动放散球阀与所述排空放散管连接，其中另一个所述手动放散球阀与所述安全溢流阀连接，所述安全溢流阀又与所述排空放散管连接；所述高压保护开关和所述低压保护开关分别控制所述燃气总电磁切断阀的开闭。

8.根据权利要求6所述的一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述燃料支管道控制阀组包含有两个燃料支管道手动切断阀、所述燃料支管道电磁阀、燃料支管道空气燃料比例阀，其中所述两个燃料支管道手动切断阀分别置于所述燃料支管道控制阀组两端，且在所述两个燃料支管道手动切断阀之间依次设有所述燃料支管道电磁阀和所述燃料支管道空气燃料比例阀。

9.根据权利要求6所述的一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述助燃风装置包括有所述助燃风机、助燃风主管道、助燃风储气罐，所述助燃风主管道前端设有所述助燃风机，在所述助燃风主管道末端上设有所述助燃风储气罐。

10.根据权利要求6所述的一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述助燃风支管道控制阀组包含有两个助燃风支管道手动切断阀，助燃风支管道脉冲阀、助燃风支管道手动蝶阀和反馈管，在所述助燃风支管道控制阀组的两端分别设有一个所述助燃风支管道手动切断阀，在两个所述助燃风支管道手动切断阀之间依次设有所述助燃风支管道脉冲阀、所述反馈管和所述助燃风支管道手动蝶阀。

11.根据权利要求6所述的一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述温度传感器与一块所述温控表连接，每块所述温控表连接一个PID燃烧控制器，每个所述PID燃烧控制器连接至少一个或一个以上所述脉冲燃烧控制器，每个所述脉冲燃烧控制器相对应的一支所述燃气烧嘴。

12.根据权利要求6所述的一种铝电解槽利用火焰焙烧直接启动工艺，其特征在于，所述火焰燃烧装置包括有所述燃气烧嘴，点火装置，火焰检测装置和所述控制器，在所述燃气烧嘴内设有所述点火装置和所述火焰检测装置，所述点火装置和所述火焰检测装置与所述控制器连接。

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