CN102199780A - 一种铝电解槽燃气焙烧的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽燃气焙烧的方法及装置，该发明方法中，槽膛加热至900℃，直接灌电解质启动；在槽膛加热过程中，将整个电解槽槽膛分为多个区，在每个区多点分别设置可控式燃烧器，可控式燃烧器均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下，并且在槽膛中缝及槽膛侧面多点分别设置可控式排气烟道以减小各区域的温差；在焙烧过程中，控制燃气和空气比值小于1:3，以可控式欠氧燃烧的方式避免在焙烧过程中炭块的氧化；该发明装置包括均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下的若干可控式异形燃烧器、在槽膛中缝及槽膛侧面多点设置的可控式排气烟道；本发明有利于槽膛均匀加热、减少各区域的温差和焙烧过程中炭块的氧化。

Description

一种铝电解槽燃气焙烧的方法及装置

技术领域

本发明涉及铝电解工艺技术领域，尤其是涉及一种铝电解槽燃气焙烧的方法及装置。

背景技术

目前铝电解槽异型阴极的大力推广，以往常规焦粒焙烧已不适合异型阴极电解槽的焙烧启动。燃气焙烧法以其温度分布均匀、升温速度可控、垂直温度梯度小、启动过程无焦粒、电流分布均衡等优点而得到广泛的应用，国外大型铝电解槽所采用燃气焙烧的技术，不能在国内应用，不仅仅受其设备及工艺复杂、技术保密等限制，而且结构也不适用于我国的铝电解槽。因此需要从适合中国电解铝行业的国情出发，设计开发出适合异型阴极结构的燃气焙烧方法的燃气焙烧系统势在必行。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种铝电解槽燃气焙烧的方法及装置，有利于槽膛均匀加热、减少各区域的温差和焙烧过程中炭块的氧化。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的一种铝电解槽燃气焙烧的方法中，首先，槽膛加热至900℃，直接灌电解质启动；其次，在槽膛加热过程中，将整个电解槽槽堂分为多个区，在每个区多点分别设置可控式燃烧器，可控式燃烧器均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下，并且在槽堂中缝及槽堂侧面多点分别设置可控式排气烟道以减小各区域的温差；最后，在焙烧过程中，控制燃气和空气比值小于1:3，以可控式欠氧燃烧的方式避免在焙烧过程中炭块的氧化。

进一步，在槽膛加热过程中，采用脉冲式间断燃烧方法，即控制所述的可控式燃烧器间歇性的中断燃烧一定时间然后继续燃烧。

进一步，在槽堂加热升温的过程中，通过控制可控式燃烧器的燃烧状态，使槽堂温度小于或等于700 ℃的中低温区升温速度小于槽堂温度大于的700 ℃的高温区升温速度。

本发明的铝电解槽燃气焙烧的装置包括PLC控制单元、空气燃气比例调节装置、空气支管、燃气支管、若干与空气支管和燃气支管连接的可控式燃烧器；其中，可控式燃烧器在铝电解槽槽堂的多个分区多点设置，并且均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下；该铝电解槽燃气焙烧的装置还包括在槽堂中缝及槽堂侧面多点设置的可控式排气烟道；所述的可控式燃烧器采用异形燃烧器，所谓的异性燃烧器是指燃烧器的燃烧嘴弯曲成弧型。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，采用均匀分布并交错排列的可控式燃烧器，利用高速烟气的搅动作用，均匀槽膛温度分布；根据槽膛结构，中缝及边部设置多点可控排气烟道，利用空气动力学原理，改变热气流分布，调整槽膛温度场均匀性；采用脉冲式间断燃烧方法，避免烧嘴位置局部温度过高。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

图1为本发明装置的组成示意图；

图2为图1中本发明装置的异形燃烧器局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

结合图1和图2所示，本发明的铝电解槽燃气焙烧的装置包括PLC控制单元1、空气燃气比例调节阀2、空气支管3、燃气支管4、若干与空气支管3和燃气支管4连接的可控式燃烧器5；其中，可控式燃烧器在铝电解槽槽堂的多个分区多点设置，并且均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下；该铝电解槽燃气焙烧的装置还包括在槽堂中缝及槽堂侧面多点设置的可控式排气烟道；所述的可控式燃烧器采用异形燃烧器，本实施例中的异性燃烧器5是指燃烧器的燃烧嘴6带有弧型弯曲；普通的燃烧器都是圆柱形的，没有弧度和拐角，而在本发明的装置中，限于电解槽形状的原因，阳极低掌与阴极凸台处距离仅为3～5cm，因此燃烧器必须制作为异形，才能保证火焰与阴极表面为平行燃烧，从而避免高温火焰直接直射，而普通的燃烧器无法达到使用效果，本发明的经过改良的异形燃烧器在缩短普通燃烧器烧嘴长度的基础上，将原本的直条形烧嘴改为带弧度的烧嘴6，通过改变空气和燃气的输送路径，实现了火焰可以拐弯的想法。

采用所述的本发明的铝电解槽燃气焙烧装置，结合本发明的如下方法可以使槽膛均匀加热、减少各区域的温差和焙烧过程中炭块的氧化，本发明的方法是： 首先，槽膛加热至900℃，直接灌电解质启动；其次，在槽膛加热过程中，将整个电解槽槽堂分为多个区，在每个区多点分别设置可控式燃烧器，可控式燃烧器均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下，并且在槽堂中缝及槽堂侧面多点分别设置可控式排气烟道以减小各区域的温差；最后，在焙烧过程中，控制燃气和空气比值小于1:3，以可控式欠氧燃烧的方式避免在焙烧过程中炭块的氧化。众所周知，燃烧在没有氧气的情况下是无法进行的。本发明中，铝电解槽槽体外部保温密封措施很好，基本上不会有空气交换，故槽膛内基本上是处于缺氧状态，以避免阴极表面氧化。此时为保证燃烧的进行，本发明通过空气燃气比例调节阀2和空气支管3在PLC控制单元1的控制下供给一定量的氧气，保证燃烧的处于欠氧燃烧的方式。可以通过观察燃烧火焰颜色看是否为欠氧燃烧状态，如果颜色为淡蓝色，则燃烧充分，不欠氧，如果火焰颜色为红色或者黄色，则为欠氧燃烧；也可以通过压力检测仪表检测燃气空气比值来确定氧气是否充足，当充分燃烧时，燃气和空气比值为1:3，当仪表检测出的比例小于这个值时，表明氧气含量少，为欠氧燃烧。

另外本发明的方法中，在槽膛加热过程中，采用脉冲式间断燃烧方法，根据工艺和程序的设定，每个燃烧器燃烧足够的时间后自动熄火，到达了设定的间断时间后自己再次燃烧。这样不仅保证了燃烧室内烧嘴位置局部过热，同时也节省了能源,达到了节能减排的效果。在槽堂温度小于或等于700 ℃的低温、中温区小梯度控制温升，在槽堂温度大于的700 ℃高温区大梯度控制温升。所谓的小梯度控制是指在长时间内温度增加的慢，曲线比较平稳；而大梯度控制则正好相反，在短时间内温度增加速度快曲线梯度比较大。这样的作用有两个。第一，前期确保炭块均匀升温，减小上下表面温差；第二，后期有效控制了阴极表面氧化问题。如此焙烧曲线比较合理，为使槽膛加热均匀，各区域的温差小，有助于防止炭块氧化。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种铝电解槽燃气焙烧的方法，其特征在于：首先，槽膛加热至900℃，直接灌电解质启动；其次，在槽膛加热过程中，将整个电解槽槽堂分为多个区，在每个区多点分别设置可控式燃烧器，可控式燃烧器均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下，并且在槽堂中缝及槽堂侧面多点分别设置可控式排气烟道以减小各区域的温差；最后，在焙烧过程中，控制燃气和空气比值小于1:3，以可控式欠氧燃烧的方式避免在焙烧过程中炭块的氧化。

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽燃气焙烧的方法，其特征在于：在槽膛加热过程中，采用脉冲式间断燃烧方法，即控制所述的可控式燃烧器间歇性的中断燃烧一定时间然后继续燃烧。

3.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽燃气焙烧的方法，其特征在于：在槽堂加热升温的过程中，通过控制可控式燃烧器的燃烧状态，使槽堂温度小于或等于700 ℃的中低温区升温速度小于槽堂温度大于的700 ℃的高温区升温速度。

4.权利要求1所述的铝电解槽燃气焙烧装置，其特征在于：包括PLC控制单元、空气燃气比例调节装置、空气支管、燃气支管、若干与空气支管和燃气支管连接的可控式燃烧器；其中，可控式燃烧器在铝电解槽槽堂的多个分区多点设置，并且均匀分布并交错设置在电解槽大面阳极底掌之下；该铝电解槽燃气焙烧的装置还包括在槽堂中缝及槽堂侧面多点设置的可控式排气烟道；所述的可控式燃烧器采用异形燃烧器，所谓的异性燃烧器是指燃烧器的燃烧嘴弯曲成弧型。

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