CN109778231A

CN109778231A - 一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法

Info

Publication number: CN109778231A
Application number: CN201910224719.6A
Authority: CN
Inventors: 袁东平; 黄河; 康聪波; 李官福; 张达忠; 刘卫祥; 李梅菊
Original assignee: Qujing Hengyu Ltd
Current assignee: Qujing Hengyu Ltd
Priority date: 2019-03-23
Filing date: 2019-03-23
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法,包括清理电解槽；安装阳极炭块、电解槽的密封、绝缘布置；燃烧器的安装以及燃烧器与燃烧站、控制站相连；点火前设置电解槽的二次启动的焙烧控温曲线；点火及燃烧过程中的控制；停止燃气焙烧和灌入电解质后的通电、启动工艺。本发明不仅节省大修成本，减少大修废料的产生，降低了能耗，有效延长槽寿命，而且能很大程度上提高电解槽二次启动的成功率，其成功率相比传统的焙烧工艺，二次启动的成功率由原来的50%提高到了80%，能产生较好的经济效益和社会效益，易于推广使用。

Description

一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法

技术领域

本发明属于铝电解生产工艺技术领域，具体涉及一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法。

背景技术

电解铝厂的电解槽在遇到长时间停电或因电力、物资等供应不足时，需要电解槽系列停止生产，当再次具备生产条件时，就需要对电解槽进行重新启动，称为铝电解槽的二次启动，在二次启动前，需要对电解槽进行焙烧，焙烧到一定的温度后，再灌入电解质对电解槽进行通电。电解槽焙烧的目的是通过给电解槽逐渐升温，使电解槽阴极内衬中的水分得以烘干，阴极和阳极的温度接近电解槽正常生产温度，电解槽边部扎糊和阴极碳块之间的碳缝糊得以焦化和烧结，由于电解槽停止运行后，其电解槽的阴极及侧部炭块氧化严重，阴极裂缝较多，侧部槽壳上口局部外漏，阴极表面凹凸不平，故而选择合适的焙烧方法直接关系到电解槽能否尽快转入生产，尤其是对大型预焙电解槽槽寿命的影响至关重要。目前，我国铝电解槽通用的焙烧方法主要为焦粒焙烧法，焦粒焙烧法在使用的过程中其缺点在于：一是电解槽的角部升温慢，槽四周扎糊带预热不良，升温速度、温度分布均匀性无法有效控制；二是电解槽的软连接、分流装置的安装、拆除及焦粒的铺设等工序复杂了操作过程，费工费时；三是启动后炭渣多需人工打捞增大工人劳动强度，且整个焙烧过程电能耗费量较大；四是焙烧的过程中会存在炉膛、炉底温度不均匀的情况，电机凹槽的阴极和内衬之间容易产生裂缝，二次启动后容易发生铝液渗漏的现象。因此，研制开发一种能简化启槽过程、加热速率可控、焙烧温度均匀、有利于延长槽寿命、降低维修成本、尽快达到二次启动条件的铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法是客观需要的。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种能简化启槽过程、加热速率可控、焙烧温度均匀、有利于延长槽寿命、降低维修成本、尽快达到二次启动条件的铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法。

本发明所述铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法,包括以下步骤:

①先将电解槽的槽膛吹扫干净，再将电解槽内的相邻两阴极之间的曲面凹槽用电解质碎块填平；

②选择合格的阳极炭块，然后将阳极炭块安装在电解槽内的阴极的凸台上，再用小盒卡具将阳极炭块和阴极卡紧，同时保持所有阳极炭块的底掌在同一水平面上，且阳极炭块的底掌距阳极的凸台上表面的距离为25～40cm；

③先将相邻两阳极炭块之间的极缝用铝皮封盖，然后在电解槽的槽体边缘和阳极炭块的边缘铺设石棉被进行绝缘处理，之后在相邻两排阳极炭块之间的中缝处铺盖硅酸钙板，最后在阳极炭块与电解槽之间铺设焙烧盖板；

④按要求在焙烧盖板处安装燃烧器，并使燃烧器的喷嘴伸入到焙烧盖板的下方，且喷嘴距离阴极的距离为10～12cm，燃烧器安装完毕后，再在焙烧盖板与阳极炭块之间的缝隙、焙烧盖板与电解槽之间的缝隙以及相邻两阳极炭块之间的缝隙处安装密封层，最后在阳极炭块的表面和焙烧盖板的表面覆盖电解质粉，并将燃烧器通过软管和电缆与燃烧站、控制站相连，电解质粉的覆盖厚度为150～200mm，电解质粉的粒径为0～2mm；

⑤点火前，先清除电解槽一次焙烧时的焙烧控温曲线，并重新设置电解槽的二次启动的焙烧控温曲线，二次启动的焙烧控温曲线具体为：焙烧0～16h，温度为0～250℃；焙烧16～35h，温度为250～500℃；焙烧35～53h，温度为500～600℃；焙烧53～66h，温度为600～750℃；焙烧66～79h，温度为750～850℃；焙烧79～83h，温度为850～900℃；焙烧83～88h，温度为900～965℃；焙烧88～92h，温度为965℃；

⑥利用控制站控制燃烧器进行排空2～5min，之后利用点火器对燃烧器的喷嘴进行点火，点火完成后，通过控制站及时的监控、测量电解槽内的焙烧温度，并控制进入燃烧器内的燃气流量为35～45m³/h，空气流量为350～450m³/h，使电解槽的焙烧温度达到步骤⑤设定的温度的要求；

⑦当电解槽内的焙烧温度达到965℃时，先做好停止燃气焙烧和灌入电解质通电启动的准备，在电解槽保持965℃的温度焙烧4h后，先手动控制阳极炭块下降，使阳极炭块底掌距阳极的凸台上表面的距离为3～4cm，然后利用控制器控制燃烧器停止焙烧，并及时的向电解槽内注入电解质，再迅速的将电解槽上的燃烧器拆除，再将电解槽上拆除燃烧器的部位用石棉板盖住，当电解槽内的灌入的电解质高过阳极炭块5～8cm时，即可通电启动电解槽。

进一步的，铝皮的厚度为1～2mm。

进一步的，所述焙烧盖板为耐热钢板或耐热铁板。

进一步的，在步骤④中，所述密封层为石棉绒或石棉板。

进一步的，在步骤⑥中，当电解槽的焙烧温度达到300℃～600℃时，需要测量焙烧产生的烟气中的氧气含量，氧气含量需控制在0.5～3％之间。

进一步的，在步骤⑥中，燃烧停止烧焙后，拆除燃烧器以及用石棉板将电解槽上拆除燃烧器的部位盖住的时间需控制在10min以内。

本发明的优点在于：一是采用燃气焙烧的方式,可以精确的控制加热的速率,能够使阴极表面的温度缓慢的均匀上升,从而保证电解槽的炉膛和炉底的温度均匀,避免了焦粒焙烧受热不均匀,局部温度过高阴极翘壳，角部焙烧温度偏低的缺点，最大程度降低了电解槽的前期破损，有利于延长槽寿命；二是简化了启槽过程，避免了焦粒焙烧安装、软连接、分离器等复杂工序，减轻了工人劳动强度；三是解决了大型预培槽阴极受热后中部凸起、极距不均，阳极电流分布不均匀，阳极脱落及通电后冲击电压过高等问题；四是电解槽焙烧升温的过程由内向外，给液体电解质填补阴极裂缝创造了条件，让灌入的液体电解质渗入阴极裂缝形成的电流通道，杜绝滤液泄漏的现象。综上，采用本发明的技术方案，节省大修成本，减少大修废料的产生，降低了能耗，有效延长槽寿命，为公司绿色低碳水电铝的发展做出了积极贡献，而且能很大程度上提高电解槽二次启动的成功率，其成功率相比传统的焙烧工艺，二次启动的成功率由原来的50％提高到了80％，能产生较好的经济效益和社会效益，易于推广使用。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

所述的铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法,包括以下步骤:

①先将电解槽的槽膛吹扫干净，再将电解槽内的相邻两阴极之间的曲面凹槽用电解质碎块填平，用电解质碎块进行充填是为了减少热冲击，避免融化后的铝液进入阴极裂缝中；

②选择合格的阳极炭块，然后将阳极炭块安装在电解槽内的阴极的凸台上，再用小盒卡具将阳极炭块和阴极卡紧，防止阳极动作时造成阳极下滑，同时保持所有阳极炭块的底掌在同一水平面上，且阳极炭块的底掌距阳极的凸台上表面的距离为25～40cm，便于后续燃烧器的安装；

③先将相邻两阳极炭块之间的极缝用铝皮封盖，铝皮的厚度为1～2mm，然后在电解槽的槽体边缘和阳极炭块的边缘铺设石棉被进行绝缘处理，之后在相邻两排阳极炭块之间的中缝处铺盖硅酸钙板，最后在阳极炭块与电解槽之间铺设焙烧盖板，所述焙烧盖板为耐热钢板或耐热铁板，为焙烧提供密闭、绝缘、保温的焙烧空间；

④按要求在焙烧盖板处安装燃烧器，进行并使燃烧器的喷嘴伸入到焙烧盖板的下方，且喷嘴距离阴极的距离为10～12cm，燃烧器的安装是沿着电解槽的长度方向布置，对称设置在电解槽两侧的焙烧盖板上相邻两烧嘴之间的间距与相邻两阴极之间的间距相同，

燃烧器安装完毕后，再在焙烧盖板与阳极炭块之间的缝隙、焙烧盖板与电解槽之间的缝隙以及相邻两阳极炭块之间的缝隙处安装密封层，所述密封层为石棉绒或石棉板，在进一步的做密封处理，能够保温焙烧的温度均匀，达到较好的焙烧效果，最后在阳极炭块的表面和焙烧盖板的表面覆盖电解质粉，并将燃烧器通过软管和电缆与燃烧站、控制站相连，现场进行线路安装是，气源信号线、控制站的控制线等均用屏蔽线缆，并用线槽规范固定安装；电解质粉的覆盖厚度为150～200mm，电解质粉的粒径为0～2mm，尽量减少阳极表面的散热量，起到保温和防止阳极氧化的作用，且，放电解质粉时应避免保堵塞管路口，防止从电解质粉从预留孔流入电解槽内，导致启槽时阳极降不到；

⑤点火前，先清除电解槽一次焙烧时的焙烧控温曲线，并重新设置电解槽的二次启动的焙烧控温曲线，二次启动的焙烧控温曲线具体为：焙烧0～16h，温度为0～250℃，让电解槽从冷态逐渐升温；焙烧16～35h，温度为250～500℃，缓慢升温的过程；焙烧35～53h，温度为500～600℃，稳定升温的过程；焙烧53～66h，温度为600～750℃；焙烧66～79h，温度为750～850℃；焙烧79～83h，温度为850～900℃；焙烧83～88h，温度为900～965℃；焙烧88～92h，温度为965℃，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利用控制站控制燃烧器进行排空2～5min，之后利用点火器对燃烧器的喷嘴进行点火，点火完成后，通过控制站及时的监控、测量电解槽内的焙烧温度，并控制进入燃烧器内的燃气流量为35～45m³/h，空气流量为350～450m³/h，使电解槽的焙烧温度达到步骤⑤设定的温度的要求，当电解槽的焙烧温度达到300℃～600℃时，需要测量焙烧产生的烟气中的氧气含量，氧气含量需控制在0.5～3％之间，在点火时有以下注意事项：

点火前，一是需要确认观火控制在“停止状态”，空气和燃气调节阀都在“手动”状态，先送三个压缩空气进口管路，半开状态，将空气流量控制在350～500nm³/h，空气调节阀开度在25％左右；二是调整点火风量，点火风量控制在400nm³/h左右；

点火完成后，一是调节全部燃烧器至稳定状态，空气调节阀切换为自动状态，并测量烟气中的含氧量，根据检测的氧含量值调整空燃比，空燃比降到3％以下；二是当温度达到350度左右可将电磁阀前手阀全部打开，燃气流量25NM³/H，将电磁阀投入‘自动’状态，三是焙烧温度至400℃时重新检测炉膛中得烟气含量，当烟气含量＞3％时，实时的修改空燃比；四是当焙烧温度700度左右将观火功能关闭；

⑦当电解槽内的焙烧温度达到965℃时，先做好停止燃气焙烧和灌入电解质通电启动的准备，在电解槽保持965℃的温度焙烧4h后，先手动控制阳极炭块下降，使阳极炭块底掌距阳极的凸台上表面的距离为3～4cm，然后利用控制器控制燃烧器停止焙烧，并及时的向电解槽内注入电解质，再迅速的将电解槽上的燃烧器拆除，再将电解槽上拆除燃烧器的部位用石棉板盖住，在停止焙烧时，需要确认燃烧站的燃气总阀是否关闭，压缩空气是否关闭，燃烧停止烧焙后，拆除燃烧器以及用石棉板将电解槽上拆除燃烧器的部位盖住的时间需控制在10min以内，当电解槽内的灌入的电解质高过阳极炭块5～8cm时，即可通电启动电解槽。

为了验证本发明的焙烧方法的启动情况，公司选定13台电解槽进行二次启动，至2017年9月5日，13台二次槽均已启动。其中除了1054^#电解槽槽壳、炉底温度偏高，2046^#炉底温度偏高，其余11台二次槽至今各项参数正常，其二次槽启动成功率84.6％，具体检查效果如下表：

上述的13台电解槽二次启动产生的经济效益如下：按55万元/槽的大修成本计算，为公司节省大修费用247.39万元，具体计算方法如下：

活动前大修成本：13×50％×550000＝357.5(万元)

活动后大修成本：13×(1-84.6％)×550000＝110.11(万元)

节省大修成本：357.5-110.11＝247.39(万元)

产生的社会效益：按53吨/槽的大修废料计算，11台二次槽的成功启动，为公司减少大修废料583吨，变废为宝，是公司绿色低碳水电铝发展理念的践行者，且燃气焙烧法二次启动的成功经验，大大延长了槽寿命，为公司的可持续发展奠定了坚实的技术基础，填补了铝板块燃气焙烧二次槽启动的技术空白。

综上，采用本发明的技术方案，节省大修成本，减少大修废料的产生，降低了能耗，有效延长槽寿命，为公司绿色低碳水电铝的发展做出了积极贡献，而且能很大程度上提高电解槽二次启动的成功率，其成功率相比传统的焙烧工艺，二次启动的成功率由原来的50％提高到了80％，能产生较好的经济效益和社会效益，易于推广使用。

Claims

1.一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法，其特征在于：在步骤③中，铝皮的厚度为1～2mm。

3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法，其特征在于：在步骤③中，所述焙烧盖板为耐热钢板或耐热铁板。

4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法，其特征在于：在步骤④中，所述密封层为石棉绒或石棉板。

5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法，其特征在于：在步骤⑥中，当电解槽的焙烧温度达到300℃～600℃时，需要测量焙烧产生的烟气中的氧气含量，氧气含量需控制在0.5～3%之间。

6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽二次启动的燃气焙烧方法，其特征在于：在步骤⑥中，燃烧停止烧焙后，拆除燃烧器以及用石棉板将电解槽上拆除燃烧器的部位盖住的时间需控制在10min以内。