CN108826990B - 一种炭素焙烧炉的火道结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涉及一种阳极焙烧用的敞开式环式焙烧炉的火道结构。本发明的火道结构，包括两个侧墙、两个端墙，顶板和底板围成空腔，空腔内只设置导向砖。火道顶板设置观测孔，部分观测孔中可以插入燃气喷嘴，喷入燃气燃烧。空腔内设置的导向砖，导向砖横穿空腔和两个相对的侧墙，用于提高侧墙强度和调整烟气流向；根据烟气流动分布均匀的要求，在合理的位置选择合适形状的导向砖砌筑。本发明的火道结构去除了传统火道结构中的实体折流墙，合理分布各种异型导向砖满足烟气流动、分布的均匀性，使火道空腔内温度场分布更均匀，使炉室内阳极焙烧温度分布更均匀，降低焙烧阳极的质量差异。
Description
技术领域
本发明涉及铝用阳极生产领域的炭素阳极焙烧炉，特别是涉及一种阳极焙烧用的敞开式环式焙烧炉的火道结构。
背景技术
阳极焙烧效果的好坏直接决定了阳极质量的优劣。铝用炭阳极焙烧一般采用敞开式环式焙烧炉。敞开式环式焙烧炉是由若干个结构相同的炉室（一般为18-90个）组成，每个炉室又包含若干个料箱与火道，生阳极分层放置在料箱内，在阳极与阳极、阳极与炉墙之间，以及阳极上下均用石油焦填充料进行填充作为保护介质。火道是由耐火砖组成的空腔结构，燃料燃烧在火道内进行，并通过耐火砖墙将热量传递给临近料箱内的阳极，阳极在焙烧中产生的挥发份被吸入火道墙内一同燃烧；而焙烧过程主要受火道内流场、温度场分布和传热的影响。传统的焙烧炉的火道结构内里面布置有折流墙和大量的导向砖，用以加固墙体和实现烟气气流的导流，火道内烟气温度的均匀性和气体的导向分布完全依赖于折流墙和导向砖位置的布置。传统的火道内，一般设置有三道折流墙，使烟气总体呈“W”型流动；也有的焙烧炉设置一道或五道折流墙，使烟气总体呈“V”型或“WV”流动（“水平环式焙烧炉火道内气流分布规律的研究”，矿冶工程，第11卷，周萍等）。
但目前带折流墙的敞开式环形焙烧炉的火道结构仍存在以下不足：
1、火道中折流墙的存在延长了烟气运行距离，造成了同一焙烧阶段炉室的火道内烟气流上、下游温差过大；
2、火道中折流墙的存在大大缩小了烟气流通的横截面积，烟气运行阻力较大，在实际生产操作中需要采用较高的负压，将增加系统漏风量，一定程度降低火道内烟气温度，也额外增加了燃料和填充料的消耗；
3、折流墙的上、下游两侧烟气流速场分布不均匀，造成折流墙或导向砖承受较大的机械应力，容易产生变形，降低火道寿命；
4、温度分布的不均匀性直接影响到料箱中焙烧阳极的温度分布，使焙烧阳极产生较大的质量偏差；
5、带折流墙的火道结构使用的耐火材料数量多，引起了较大的砖体本身的蓄热，大大降低了焙烧炉热利用效率；
6、火道内如果出现填充料的渗漏，容易在折流墙拐弯处产生堵塞，严重影响烟气流动，清理工序繁杂。
发明内容
本发明就是为了解决上述技术问题而提供的一种火道结构，目的是解决现有的炭素阳极焙烧炉中带有折流墙的火道内上下游温差过大，温度分布不均匀，烟气运行阻力大，火道内气体流场分布不均匀，火道墙和导向砖承受应力大，易变性损伤，并易造成炉室内焙烧阳极产生较大的质量偏差，焙烧炉能耗较高，热利用效率低等一系列问题。
为解决上述技术问题，本发明是采用以下技术方案实现的。
一种炭素焙烧炉的火道结构，其特征在于，火道由两个侧墙（1）、顶板（3）、底板（10）和两个端墙（9）围成空腔，空腔内只设置导向砖，空腔（2）内沿着烟气流动方向合理分布不同异型导向砖（6），满足烟气均匀流动分布的要求。
所述的火道结构中设置的各种异形的导向砖（6）的截面为矩形、倒L形、T形。
所述的火道结构中，导向砖（6）的位置布置方式为，截面为T形的导向砖呈纵向居中排列，其两侧分别为多列包含截面为矩形和倒L形的导向砖；空腔（2）底部位置为多行的截面为矩形的导向砖。
所述的火道结构中，在所述截面为T形的导向砖两侧纵向排列的导向砖中，各分为三部分排列，第一部分导向砖是截面为矩形的导向砖；第二部分导向砖是上部为多组截面为矩形的导向砖，其中每组中包含两块导向砖，并且其以角对角方式布置，第二部分导向砖下部为截面为倒L形的导向砖；第三部分导向砖是截面为倒L形的导向砖。
所述的火道结构中，所述第一部分导向砖的列数为1-4列，所述第二部分导向砖的列数为1-4列，所述第二部分导向砖上部的多组截面为矩形的导向砖的组数为1-6组；所述第三部分导向砖的列数为1-2列。所述的火道结构中，所述多行导向砖，行数为1-3行。
所述的火道结构，每列中的导向砖等间距分布，列与列之间错位排列；每行中的导向砖分左右两侧等间距分布，行与行之间错位排列。
所述的火道结构中的导向砖（6）镶嵌在两个侧墙（1）内，贯穿整个空腔（2）。
所述的火道结构中顶板（3）上设置观察孔（4），有的观察孔（4）可以插入燃气喷嘴（5），喷入燃烧的气体（11）。所述的观察孔（4）可以在顶板（3）中均匀分布；也可以不均匀分布，那些用于插入燃气的喷嘴（5）的观察孔（4），其位置的布置，可以偏向烟气运行的上游端。
所述的火道结构中的端墙（9）的上部设置气体进入孔道（7）和气体排出孔道（8），用于烟气的进入和排出。
所述的火道结构中的侧墙（1）是由异型砖堆砌，相邻异型砖之间留宽度为1~3mm的竖缝，用于挥发份烟气进入火道，并防止填充料因负压吸入火道。
所述的火道结构中，火道的侧墙（1）、顶板（3）、底板（10）、端墙（9）、导向砖（6），都是由耐火材料砌筑而成。
本发明具有以下优点：
1、此炭素焙烧炉火道结构去除了传统火道结构中的实体折流墙，合理分布各种异型导向砖满足烟气流动、分布的均匀性，使火道空腔内温度场分布更均匀，使炉室内阳极焙烧温度分布更均匀，提高阳极焙烧质量，大大降低焙烧阳极的质量差异；
2、火道内全部采用导向砖合理分布实现烟气均匀分布、流动，减轻了墙砖的使用重量，可以减少火道蓄热带来的能耗损失；
3、火道内全部采用导向砖合理分布引导烟气流动，烟气较少受流体阻力约束，使应力分布均匀，可以延长火道循环寿命；
4、火道内采用导向砖合理分布，和传统带折流墙结构相比，所受流体阻力较小，焙烧过程中可适当降低烟气气流流速，降低冷空气进入量，从而降低焙烧炉热能量损耗；
5、火道空腔内全部采用导向砖合理分布，火道墙重量更轻，结构更窄，可大大降低火道墙砌筑成本；
6、火道空腔内全部采用导向砖合理分布，烟气流通截面积加大，为火道宽度的减小创造条件，从而可以加大料箱的宽度，有利于阳极尺寸进一步加高的焙烧，降低电解铝的阳极消耗。
附图说明
图1 是本发明中火道的顶板的水平剖面图，即图3中的A-A剖面；
图2 是本发明中火道的空腔水平剖面图，即图3中的B-B剖面；
图3 是本发明中火道结构的竖直侧面图，即图1中的C-C剖面。
具体实施方式
以下通过具体实施方式的描述对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围不受实施例所限。本领域技术人员根据发明的基本思想，可以做出各种修改或改进，但是只要不脱离本发明的基本思想，均在本发明的范围之内。
如图所示，本发明是一种阳极焙烧炉火道结构，包括两个侧墙（1）、两个端墙（9），顶板（3）和底板（10）围成空腔，空腔内设置导向砖（6）。火道结构中顶板（3）由耐火材料砌筑，并设四个观测孔（4），其中2个观测孔中可以插入燃气喷嘴（5），可以喷入燃气燃烧(11),其位置的布置偏向烟气运行的上游端。火道底板（10）由耐火材料砌筑。空腔内设置的导向砖（6）属于异型耐火砖，从横截面看分别有方形、L形、梯形等形状，砌筑时导向砖（6）横穿空腔和两个相对的侧墙（1）用于提高侧墙强度和调整烟气流向；根据烟气流动分布均匀的要求，在合理的位置选择合适形状的导向砖砌筑。
本实施例中的火道结构中，在截面为T形的导向砖两侧纵向排列的导向砖中，各分为三部分排列，第一部分导向砖是截面为矩形的导向砖；第二部分导向砖是上部为多组截面为矩形的导向砖，其中每组中包含两块导向砖，并且其以角对角方式布置，第二部分导向砖下部为截面为倒L形的导向砖；第三部分导向砖是截面为倒L形的导向砖。
本实例中的火道结构中，第一部分导向砖的列数为3列，所述第二部分导向砖的列数为1列，所述第二部分导向砖上部的多组截面为矩形的导向砖的组数为4组；所述第三部分导向砖的列数为1列。空腔底部位置的多行截面为矩形的导向砖，行数为2行。
火道侧墙（1）由异型砖耐火材料砌筑，侧墙（1）在砌筑时，竖缝不打耐火泥浆，留有1~3mm的竖缝，以利于析出的挥发份逸入火道进行充分燃烧。火道端墙（9）由耐火材料砖砌筑，上部设有气体通道，烟气从上游的通道（7）进入，从下游通道（8）流出。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种炭素焙烧炉的火道结构，其特征在于，火道由两个侧墙(1)、顶板(3)、底板(10)和两个端墙(9)围成空腔(2)，空腔内只设置多块导向砖(6)，所述导向砖(6)在空腔内的位置布置，满足烟气均匀分布的要求。
2.根据权利要求1所述的火道结构，其特征在于，所述的导向砖(6)的截面为矩形、倒L形、T形。
3.根据权利要求2所述的火道结构，其特征在于，所述导向砖(6)的位置布置方式为，截面为T形的导向砖呈纵向居中排列，其两侧分别为多列包含截面为矩形和倒L形的导向砖；空腔(2)底部位置为多行的截面为矩形的导向砖。
4.根据权利要求3所述的火道结构，其特征在于，在所述截面为T形的导向砖两侧纵向排列的导向砖中，各分为三部分排列，第一部分导向砖是截面为矩形的导向砖；第二部分导向砖是上部为多组截面为矩形的导向砖，其中每组中包含两块导向砖，并且其以角对角方式布置，第二部分导向砖下部为截面为倒L形的导向砖；第三部分导向砖是截面为倒L形的导向砖。
5.根据权利要求4所述的火道结构，其特征在于，所述第一部分导向砖的列数为1-4列，所述第二部分导向砖的列数为1-4列，所述第二部分导向砖上部的多组截面为矩形的导向砖的组数为1-6组；所述第三部分导向砖的列数为1-2列。
6.根据权利要求5所述的火道结构，其特征在于，所述多行导向砖，行数为1-3行。
7.根据权利要求3-6中任意一项所述的火道结构，其特征在于，每列中的导向砖等间距分布，列与列之间错位排列；每行中的导向砖分左右两侧等间距分布，行与行之间错位排列。
8.根据权利要求1所述的火道结构，其特征在于，所述导向砖(6)镶嵌在两个侧墙(1)内，贯穿整个空腔(2)；在所述顶板(3)上设置观察孔(4)，其中可插入燃气喷嘴(5)；在所述端墙(9)的上部设置气体进入孔道(7)和气体排出孔道(8)；所述火道的侧墙(1)、顶板(3)、底板(10)、端墙(9)、导向砖(6)，都是由耐火材料砌筑而成。
9.根据权利要求8所述的火道结构，其特征在于，所述的观察孔(4)在顶板(3)中均匀分布。
10.根据权利要求8所述的火道结构，其特征在于，所述观察孔(4)位置的布置采用不等距方式布置，其中喷入燃气的观察孔(4)，偏向烟气运行的上游端。
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