CN106119893A - 冶金炉窑数字焙烧启动方法及装置 - Google Patents

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曹斌
杨朝红
陈杰
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    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
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Abstract

本发明公开了一种冶金炉窑数字焙烧启动方法及装置，该装置系统包括热电偶套管（1）、热电偶（2）、温度控制系统（3）和焙烧专家系统（4）；焙烧时，热电偶（2）插入热电偶套管（1）中实时检测炉窑内衬侧部和底部温度，并将数据实时传送至温度控制系统（3）和焙烧专家系统（4），通过温度控制系统（3）调节炉窑内的热量供给，实现内衬焙烧温度的均匀性，确保焙烧质量；通过焙烧专家系统（4）及时推理判断内衬材料焦化效果和是否已达到焙烧预定目标，决定是否继续焙烧或者停止焙烧，达到节能、降耗、减排和可焙烧的目的。本发明可解决冶金炉窑内衬欠焙烧或者过焙烧等技术问题。

Description

冶金炉窑数字焙烧启动方法及装置
技术领域
本发明涉及铝电解技术领域，具体涉及一种冶金炉窑数字焙烧启动方法及装置。
背景技术
焙烧启动是冶金炉窑生产的重要工作，内衬焙烧质量的好坏直接影响炉窑寿命和冶金生产。传统的冶金炉窑焙烧启动时均不对焙烧过程温度及其热场分布实时检测，只按照事先确定的工艺参数和曲线进行焙烧，不仅时间和温度等确定不变，而且焙烧过程不按照炉窑内温度分布调节燃气供给量和供电负荷。鉴于现场生产条件、材料来源、环境温度等都可能发生变化，致使传统的焙烧启动可能会呈现以下问题：一方面，可能导致炉窑中内衬欠焙烧，内衬材料焦化和理化指标等在还没有达到预定的目标时，焙烧过程就结束了，此时进行投料生产，极易造成炉窑早期破损等；另一方面，可能导致炉窑中内衬过焙烧，此种情况下虽然内衬材料焦化和理化指标等都已达到了预定的目标，但焙烧过程还在进行，造成能源、材料浪费与排放增加。
发明内容
本发明的目的是提供一种冶金炉窑数字焙烧启动方法及装置，以解决现有的焙烧启动方法存在的炉窑中内衬欠焙烧或者过焙烧等技术问题。
本发明是这样实现的：
首先，本发明的冶金炉窑数字焙烧启动方法是这样的：该方法采用一种数字焙烧装置，该装置系统包括热电偶套管、热电偶、温度控制系统和焙烧专家系统；焙烧时，热电偶插入热电偶套管中实时检测炉窑内衬侧部和底部温度，并将数据实时传送至温度控制系统和焙烧专家系统，通过温度控制系统调节炉窑内的热量供给，实现内衬焙烧温度的均匀性，确保焙烧质量；通过焙烧专家系统及时推理判断内衬材料焦化效果和是否已达到焙烧预定目标，决定是否继续焙烧或者停止焙烧，达到节能、降耗、减排和可焙烧的目的。
其中，针对不同冶金炉窑生产工艺和拟采用内衬材料的理化指标，分析内衬焙烧需要的时间和温度，并进行试验，确定内衬焙烧参数和焙烧曲线，形成焙烧启动工艺。
进一步的，冶金炉窑设计时，分析炉窑内衬焙烧时的热平衡过程，规划等温区，并确定能检测各等温区温度的最佳测温位置，施工时将耐高温、耐磨的刚性材料制成热电偶套管，预埋在确定位置的内衬中，焙烧启动时插入热电偶检测各等温区温度，焙烧完成后取出热电偶。
本发明采用这样一种冶金炉窑数字焙烧装置，它是在电解槽中设置若干个等温区，每个等温区中均设有至少两个热电偶套管，用于实时检测电解槽底部和侧部温度的热电偶插入热电偶套管中，热电偶通过有线或无线方式与温度控制系统连接，温度控制系统与焙烧专家系统连接；焙烧专家系统包括推理机和知识库；温度控制系统包括自动调节模块和执行机构。
本发明的焙烧专家系统根据不同材料的理化指标和焦化温度、时间指标，构建知识库；根据不同冶金炉窑焙烧工艺和制度，建立基于规则或案例推理的推理机；推理机通过实时检测冶金炉窑内衬侧部和底部的温度，跟踪焙烧启动过程，确定炉窑是否需要进一步延长焙烧时间，或者结束焙烧，并对焙烧过程的异常情况及时进行报警。温度控制系统通过实时检测冶金炉窑内衬侧部和底部的温度，自动调节各燃气设备或供电设备的燃气供给量或供电负荷，确保各等温区热量供给均匀，从而解决了传统的焙烧启动时炉窑内衬欠焙烧或过焙烧等技术问题。
附图说明
图1是本发明的数字焙烧装置结构示意图；
图2是本发明的数字焙烧方法原理图；
图3是焙烧启动专家系统原理；
图4是等温区温度控制原理。
附图标记说明：1-热电偶套管，2-热电偶，3-温度控制系统，4-焙烧专家系统，5-等温区，6-电解槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
如图1所示，某种冶金炉窑的数字焙烧方法是这样的：冶金炉窑设计时，分析炉窑内衬焙烧时的热平衡过程，规划等温区5，并确定能检测各等温区5温度的最佳测温位置，施工时将耐高温、耐磨的刚性材料制成热电偶套管1，预埋在确定位置的内衬中，焙烧启动时插入热电偶2检测各等温区5温度，焙烧完成后取出热电偶2。
如图2所示，焙烧时，热电偶2插入热电偶套管1中实时检测炉窑内衬侧部和底部温度，并将数据实时传送至温度控制系统3和焙烧专家系统4，通过温度控制系统3调节炉窑内的热量供给，实现内衬焙烧温度的均匀性，确保焙烧质量；通过焙烧专家系统4及时推理判断内衬材料焦化效果和是否已达到焙烧预定目标，决定是否继续焙烧或者停止焙烧，达到节能、降耗、减排和可焙烧的目的。
如图3所示，焙烧专家系统4包括推理机和知识库，其中，根据不同材料的理化指标和焦化温度、时间等，构建知识库；根据不同冶金炉窑焙烧工艺和制度，建立基于规则或案例推理的推理机。推理机通过实时检测冶金炉窑内衬侧部和底部的温度，跟踪焙烧启动过程，确定炉窑是否需要进一步延长焙烧时间，或者结束焙烧，并对焙烧过程的异常情况及时进行报警。
如图4所示，温度控制系统5包括自动调节模块和执行机构，并与燃气系统或供电系统连锁，通过实时检测冶金炉窑内衬侧部和底部的温度，自动调节各燃气设备或供电设备的燃气供给量或供电负荷，确保各等温区5热量供给均匀。
实施例2：
如图1所示，下面给出一个具体的电解槽6中使槽阴极表面和阴极碳块下面分别加热900℃和750℃焙烧启动方法的具体实施方式。类似的，装置系统包括热电偶套管1、热电偶2、温度控制系统3和焙烧专家系统4。其中，热电偶2设在热电偶套管1中并且设置在电解槽6中划定的五个等温区5中；焙烧时，热电偶2插入套管1实时检测电解槽6内衬侧部和底部温度，并将数据实时传送至温度控制系统3和焙烧专家系统4，通过温度控制系统3调节电解槽6内的热量供给，实现内衬焙烧温度的均匀性，确保焙烧质量；通过焙烧专家系统4及时推理判断内衬材料焦化效果和是否已达到焙烧预定目标，决定是否继续焙烧或者停止焙烧，达到节能、降耗、减排和可靠焙烧的目的。
焙烧过程结束的标志之一是槽内衬表面温度或平均温度达到某一预设的标准值。实践中该标准值可在780～950℃范围，其决定因素主要取决于升温速度（焙烧周期）、焙烧质量和启动（后电解质液体量的生成）方法。
当然，以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种冶金炉窑数字焙烧启动方法，其特征在于：该方法采用一种数字焙烧装置，该装置系统包括热电偶套管（1）、热电偶（2）、温度控制系统（3）和焙烧专家系统（4）；焙烧时，热电偶（2）插入热电偶套管（1）中实时检测炉窑内衬侧部和底部温度，并将数据实时传送至温度控制系统（3）和焙烧专家系统（4），通过温度控制系统（3）调节炉窑内的热量供给，实现内衬焙烧温度的均匀性，确保焙烧质量；通过焙烧专家系统（4）及时推理判断内衬材料焦化效果和是否已达到焙烧预定目标，决定是否继续焙烧或者停止焙烧，达到节能、降耗、减排和可焙烧的目的。
2.根据权利要求1所述的冶金炉窑数字焙烧启动方法，其特征在于：针对不同冶金炉窑生产工艺和拟采用内衬材料的理化指标，分析内衬焙烧需要的时间和温度，并进行试验，确定内衬焙烧参数和焙烧曲线，形成焙烧启动工艺。
3.根据权利要求1所述的冶金炉窑数字焙烧启动方法，其特征在于：冶金炉窑设计时，分析炉窑内衬焙烧时的热平衡过程，规划等温区（5），并确定能检测各等温区（5）温度的最佳测温位置，施工时将耐高温、耐磨的刚性材料制成热电偶套管（1），预埋在确定位置的内衬中，焙烧启动时插入热电偶（2）检测各等温区（5）温度，焙烧完成后取出热电偶（2）。
4.一种冶金炉窑数字焙烧装置，其特征在于：在电解槽（6）中设置若干个等温区（5），每个等温区（5）中均设有至少两个热电偶套管（1），用于实时检测电解槽（6）底部和侧部温度的热电偶（2）插入热电偶套管（1）中，热电偶（2）通过有线或无线方式与温度控制系统（3）连接，温度控制系统（3）与焙烧专家系统（4）连接；焙烧专家系统（4）包括推理机和知识库；温度控制系统（5）包括自动调节模块和执行机构。
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CN205710951U (zh) * 2016-06-22 2016-11-23 贵阳铝镁设计研究院有限公司 冶金炉窑数字焙烧装置

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