CN110885988A - 一种天然气焙烧起槽方法 - Google Patents

Abstract

1.本发明公开了一种天然气焙烧起槽方法，所述方法包括以下步骤：打开总电磁阀以及分电磁阀，天然气与空气的混合气体经燃气总管到达第一燃气支管，再进入至第二燃气支管内，然后通过点火器点燃从烧嘴喷出的混合燃气，高温火焰对电解槽进行低温焙烧；在电解槽的低温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度均慢慢升高至200℃左右，然后通过控制器控制总电磁阀的开度。2.本发明通过设置低温焙烧阶段、低温保温阶段、中温焙烧阶段、中温保温阶段、高温焙烧阶段和高温保温阶段，阶梯式天然气焙烧方法，避免升温速率过快、升温时间过短，电解槽内的部件表面容易出现裂纹的问题，延长电解槽的使用寿命。

Description

一种天然气焙烧起槽方法

技术领域

本发明涉及电解铝技术领域，具体为一种天然气焙烧起槽方法。

背景技术

电解铝就是通过电解得到的铝，现代电解铝工业生产采用冰晶石-氧化铝融盐电解法，熔融冰晶石是溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃-970℃下，在电解槽内的两极上进行电化学反应，在启动电解槽之前，必须对铝电解槽进行焙烧，它的目的有以下几个方面：一、驱散出槽内衬材料中的水分；二、使槽内衬阴极炭块之间和阴极炭块与侧部内衬之间的捣固糊烧结和碳化，并与内衬炭块形成一个整体；三、焙烧使电解槽得到较高的温度，不使启动时加入到槽内的熔融电解质凝固，也不使炭块阴极表面生成一层凝固的电解质，目前，国际上铝电解槽焙烧方法有三种： 1、用铝液作电阻体的电焙烧法，叫铝液焙烧法；

2、用焦炭颗粒作电阻体的电焙烧法，叫焦粒焙烧法；

3、用油、天燃然气或煤气进行燃烧预热，叫燃料焙烧法。

燃料焙烧法中的燃气焙烧就是通过在铝电解槽槽膛内，燃烧一定燃空比的天然气与空气混合气体，利用混合气体燃烧所产生的高温烟气，使阴极内衬中所包含的水分逸出，并使得阴极炭块之间缝隙中扎固糊充分固化增强，从而获得符合铝电解过程所需炉膛条件的铝电解槽焙烧方法，但是现有的天然气焙烧起槽方法均匀性差，对电解槽损伤大，难以对温度进行精确控制，局限性较大，因此有必要对现有技术进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种天然气焙烧起槽方法，以解决上述背景技术中提出的现有的天然气焙烧起槽方法均匀性差，对电解槽损伤大，难以对温度进行精确控制的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种天然气焙烧起槽方法，所述方法包括以下步骤：

S1：打开总电磁阀以及分电磁阀，天然气与空气的混合气体经燃气总管到达第一燃气支管，再进入至第二燃气支管内，然后通过点火器点燃从烧嘴喷出的混合燃气，高温火焰对电解槽进行低温焙烧；

S2：在电解槽的低温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度均慢慢升高至200℃左右，然后通过控制器控制总电磁阀的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时；

S3：低温焙烧阶段保温结束后，通过控制器控制总电磁阀完全打开，对电解槽进行中温焙烧；

S4：在电解槽的中温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度由200℃升高至850℃左右，然后通过控制器控制总电磁阀的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时；

S5：中温焙烧阶段保温结束后，通过控制器控制总电磁阀完全打开，对电解槽进行高温焙烧；

S6：在电解槽的高温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度由850℃升高至950℃左右，然后通过控制器控制总电磁阀的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时，进而完成对电解槽的焙烧。

优选的，所述S2中低温焙烧阶段的加热速率设置为20-30℃/h。

优选的，所述S4中中温焙烧阶段的加热速率设置为60-70℃/h。

优选的，所述S6中高温焙烧阶段的加热速率设置为40-50℃/h。

优选的，所述电解槽的两侧均设置有第一燃气支管，所述第一燃气支管上设置有第二燃气支管，所述第二燃气支管上设置有分电磁阀，所述第二燃气支管的端部设置有烧嘴，所述第一燃气支管与燃气总管固定连接，所述燃气总管上分别设置有总电磁阀和气体流量计传感器，所述电解槽的顶部设置有安装架，所述安装架的底部设置有温度传感器。

优选的，所述第二燃气支管设置有七个，七个所述第二燃气支管等间距设置在第一燃气支管上。

优选的，所述温度传感器亦设置有七个，七个所述温度传感器等间距设置在安装架上，且七个所述温度传感器对电解槽内区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ、区域Ⅳ、区域Ⅴ、区域Ⅵ和区域Ⅶ七个区域内的温度进行监测。

优选的，所述电解槽的附近设置有控制箱，所述控制箱的顶部分别设置有显示屏和塔灯，所述控制箱的正面上设置有控制按钮面板，所述控制箱的内部设置有控制器。

优选的，所述气体流量计传感器的输出端与温度传感器的输出端均与控制器的输入端电性连接，所述控制器的输出端分别与分电磁阀的输入端、总电磁阀的输入端、显示屏的输入端和塔灯的输入端电性连接。

优选的，所述显示屏内显示电解槽内区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ、区域Ⅳ、区域Ⅴ、区域Ⅵ和区域Ⅶ七个区域内的温度变化曲线。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明方法通过经历低温焙烧阶段、低温保温阶段、中温焙烧阶段、中温保温阶段、高温焙烧阶段和高温保温阶段，阶梯式天然气焙烧方法，避免电解槽内的部件如阴极炭块、阳极炭块表面出现裂纹，使得电解槽具有良好的运行工况，延长电解槽的使用寿命。

(2)本发明通过在电解槽的两侧均设置第一燃气支管，且第一燃气支管上设置七个第二燃气支管，多个烧嘴使得该电解槽的加热均匀性更好，且可根据电解槽内部各个区域的温度信息，调节该区域混合天然气的进气量，从而可节约天然气，降低焙烧成本，且整个电解槽的温度能保持一致，能使电解槽快速、安全、经济地启动起来，具体为，若某一区域内的温度传感器探测到的数值偏低时，则适当提高该区域处的分电磁阀的开度，直至该区域的温度提高至所需温度，若某一区域内的温度传感器探测到的数值偏高时，则适当降低该区域处的分电磁阀的开度，直至该区域的温度降低至所需温度。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明控制箱结构示意图；

图3为本发明原理框图。

图中附图标记为：1、电解槽；2、第一燃气支管；3、第二燃气支管；4、分电磁阀；5、烧嘴；6、燃气总管；7、总电磁阀；8、气体流量计传感器；9、安装架；10、温度传感器；11、控制箱；12、显示屏；13、塔灯；14、控制按钮面板；15、控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3所示，本发明提供的一种实施例：一种天然气焙烧起槽方法，方法包括以下步骤：

S1：打开总电磁阀7以及分电磁阀4，天然气与空气的混合气体经燃气总管6到达第一燃气支管2，再进入至第二燃气支管3内，然后通过点火器点燃从烧嘴5喷出的混合燃气，高温火焰对电解槽1进行低温焙烧；

S2：在电解槽1的低温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽1的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度均慢慢升高至200℃左右，低温焙烧阶段的加热速率设置为20-30℃/h，然后通过控制器15控制总电磁阀7的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽1处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时；

S3：低温焙烧阶段保温结束后，通过控制器15控制总电磁阀7完全打开，对电解槽1进行中温焙烧；

S4：在电解槽1的中温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽1的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度由 200℃升高至850℃左右，中温焙烧阶段的加热速率设置为60-70℃/h，然后通过控制器15控制总电磁阀7的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽1处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时；

S5：中温焙烧阶段保温结束后，通过控制器15控制总电磁阀7完全打开，对电解槽1进行高温焙烧；

S6：在电解槽1的高温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽1的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度由 850℃升高至950℃左右，高温焙烧阶段的加热速率设置为40-50℃/h，然后通过控制器15控制总电磁阀7的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽1处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时，进而完成对电解槽1的焙烧。

进一步，电解槽1的两侧均设置有第一燃气支管2，第一燃气支管2上设置有第二燃气支管3，第二燃气支管3上设置有分电磁阀4，第二燃气支管3的端部设置有烧嘴5，第一燃气支管2与燃气总管6固定连接，燃气总管6上分别设置有总电磁阀7和气体流量计传感器8，气体流量计传感器8设置为金湖宏程自动化仪表有限公司生产的混合气体流量计传感器，电解槽1的顶部设置有安装架9，安装架9的底部设置有温度传感器10。

进一步，第二燃气支管3设置有七个，七个第二燃气支管3等间距设置在第一燃气支管2上，多个第二燃气支管3使得该电解槽1的加热均匀性更好，且便于调节电解槽1内各个区域的温度。

进一步，温度传感器10亦设置有七个，七个温度传感器10等间距设置在安装架9上，且七个温度传感器10对电解槽1内区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ、区域Ⅳ、区域Ⅴ、区域Ⅵ和区域Ⅶ七个区域内的温度进行监测。

进一步，电解槽1的附近设置有控制箱11，控制箱11的顶部分别设置有显示屏12和塔灯13，控制箱11的正面上设置有控制按钮面板14，控制箱11的内部设置有控制器 15，当电解槽1内的温度各区域差距过大时，控制器15控制塔灯13工作，提醒工作人员注意。

进一步，气体流量计传感器8的输出端与温度传感器10的输出端均与控制器15的输入端电性连接，控制器15的输出端分别与分电磁阀4的输入端、总电磁阀7的输入端、显示屏12的输入端和塔灯13的输入端电性连接。

进一步，显示屏12内显示电解槽1内区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ、区域Ⅳ、区域Ⅴ、区域Ⅵ和区域Ⅶ七个区域内的温度变化曲线，便于工作人员直观观测电解槽1内的温度，若某一区域内的温度传感器10探测到的数值偏低时，则适当提高该区域处的分电磁阀4的开度，直至该区域的温度提高至所需温度，若某一区域内的温度传感器10探测到的数值偏高时，则适当降低该区域处的分电磁阀4的开度，直至该区域的温度降低至所需温度。

工作原理：本发明方法通过对电解槽1进行低温焙烧、低温保温、中温焙烧、中温保温、高温焙烧和高温保温，利用天然气将电解槽1槽膛温度均匀提高，通过气体流量计传感器8严格控制混合天然气的流量，保证加温均匀，阶梯式升温避免升温时间过短，没有足够的时间使得电解槽1内部部件的温度进行扩散，从而造成电解槽1内温度分布不均匀，内部部件容易产生裂纹的问题，避免升温速率过快，使得电解槽1内部的阴极炭块、阳极炭块等部件内部形成较大的温度梯度，导致热应力集中，内部部件容易产生裂纹的问题，且通过七个温度传感器10可对电解槽1内区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ、区域Ⅳ、区域Ⅴ、区域Ⅵ和区域Ⅶ七个区域内的温度进行监测，确保电解槽1内各区域温度一致，当某一区域内的温度过高或过低时，可通过控制器15控制该区域处的分电磁阀4的开度，直至该区域的温度提高或降低至所需温度，从而使得整个电解槽1内的温度均匀。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

S1：打开总电磁阀(7)以及分电磁阀(4)，天然气与空气的混合气体经燃气总管(6)到达第一燃气支管(2)，再进入至第二燃气支管(3)内，然后通过点火器点燃从烧嘴(5)喷出的混合燃气，高温火焰对电解槽(1)进行低温焙烧；

S2：在电解槽(1)的低温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽(1)的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度均慢慢升高至200℃左右，然后通过控制器(15)控制总电磁阀(7)的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽(1)处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时；

S3：低温焙烧阶段保温结束后，通过控制器(15)控制总电磁阀(7)完全打开，对电解槽(1)进行中温焙烧；

S4：在电解槽(1)的中温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽(1)的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度由200℃升高至850℃左右，然后通过控制器(15)控制总电磁阀(7)的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽(1)处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时；

S5：中温焙烧阶段保温结束后，通过控制器(15)控制总电磁阀(7)完全打开，对电解槽(1)进行高温焙烧；

S6：在电解槽(1)的高温焙烧阶段，控制加热速率使得电解槽(1)的区域Ⅰ至区域Ⅶ内的温度由850℃升高至950℃左右，然后通过控制器(15)控制总电磁阀(7)的开度，进而控制混合气体的流量，此时电解槽(1)处于保温阶段，保温时长设置为2-3小时，进而完成对电解槽(1)的焙烧。

2.根据权利要求1所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述S2中低温焙烧阶段的加热速率设置为20-30℃/h。

3.根据权利要求1所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述S4中中温焙烧阶段的加热速率设置为60-70℃/h。

4.根据权利要求1所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述S6中高温焙烧阶段的加热速率设置为40-50℃/h。

5.根据权利要求1所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述电解槽(1)的两侧均设置有第一燃气支管(2)，所述第一燃气支管(2)上设置有第二燃气支管(3)，所述第二燃气支管(3)上设置有分电磁阀(4)，所述第二燃气支管(3)的端部设置有烧嘴(5)，所述第一燃气支管(2)与燃气总管(6)固定连接，所述燃气总管(6)上分别设置有总电磁阀(7)和气体流量计传感器(8)，所述电解槽(1)的顶部设置有安装架(9)，所述安装架(9)的底部设置有温度传感器(10)。

6.根据权利要求1所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述第二燃气支管(3)设置有七个，七个所述第二燃气支管(3)等间距设置在第一燃气支管(2)上。

7.根据权利要求5所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述温度传感器(10)亦设置有七个，七个所述温度传感器(10)等间距设置在安装架(9)上，且七个所述温度传感器(10)对电解槽(1)内区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ、区域Ⅳ、区域Ⅴ、区域Ⅵ和区域Ⅶ七个区域内的温度进行监测。

8.根据权利要求1所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述电解槽(1)的附近设置有控制箱(11)，所述控制箱(11)的顶部分别设置有显示屏(12)和塔灯(13)，所述控制箱(11)的正面上设置有控制按钮面板(14)，所述控制箱(11)的内部设置有控制器(15)。

9.根据权利要求5所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述气体流量计传感器(8)的输出端与温度传感器(10)的输出端均与控制器(15)的输入端电性连接，所述控制器(15)的输出端分别与分电磁阀(4)的输入端、总电磁阀(7)的输入端、显示屏(12)的输入端和塔灯(13)的输入端电性连接。

10.根据权利要求8所述的一种天然气焙烧起槽方法，其特征在于：所述显示屏(12)内显示电解槽(1)内区域Ⅰ、区域Ⅱ、区域Ⅲ、区域Ⅳ、区域Ⅴ、区域Ⅵ和区域Ⅶ七个区域内的温度变化曲线。

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