CN1293233C - 敞开式环式焙烧炉生产预焙阳极的沥青烟治理方法 - Google Patents
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Abstract
一种敞开式环式焙烧炉生产预焙阳极的沥青烟治理方法，将碳阳极焙烧产生的沥青烟控制在炉内需要加快升温速度的区域火道中燃烧。可以在加热炉室的低温区和挥发物大量排出区之间的火道上，增加一个小型燃烧架和助燃器向火道提供火源和适量空气。用本发明的方法治理沥青烟，从废气中捕集焦油效率达98%以上，排空废气中含沥青量大大小于国家规定标准50mg/m3。而且由于充分利用了废气燃烧的热量，满足了低温碳块软化阶段快速提温的要求，对阳极的产量和质量及其他生产技术指标起到明显的促进作用。
Description
技术领域
本发明属于敞开式环式焙烧炉生产预焙阳极的沥青烟治理方法领域。
背景技术
在我国的电解铝工业中，过去有自焙槽和预焙槽两种生产工艺，自焙槽生产过程中阳极糊的沥青烟无序排放，严重地影响环境的保护，因此国家明令取缔自焙槽生产电解铝。预焙槽就成为我国新建和改造铝厂的唯一槽型。预焙阳极生产过程中必须把沥青烟集中治理，因此预焙阳极生产过程中，治理沥青烟使之达标排放尾气是整个生产中的核心问题。预焙阳极是预焙槽结构中很重要的组成部分，它在槽内参与电化学反应，是一种消耗材质，其产品质量直接影响到电解槽的运行指标，也影响阳极自身的单耗。在正常情况下，每吨电解铝消耗预焙阳极毛耗约0.5-0.55吨。为进一步满足电解铝工业需要，必需提高质量，降低成本。
预焙阳极以低灰石油焦为主要原料，以沥青为粘结剂，经煅烧、配料、成型和焙烧等工序制成的碳素制品。焙烧工序是预焙阳极生产中的重要工序，其投资一般占预焙阳极工厂总投资的25-35％，能耗占总能耗大于75％，生阳极在焙烧炉内加热升温时产生的沥青烟成为焙烧工序的主要污染源。
在焙烧工序中，成型后的生阳极制品装在专用的焙烧炉室内，以细颗粒的煅后焦为填充料，充填在生阳极四周，用以隔绝空气和作为传热介质，通过火道加热按预定的热工制度间接加热升温，生阳极经升温焙烧成为合乎质量指标的预焙阳极成品。
目前我国预焙阳极工厂的焙烧炉主要以采用敞开式环式焙烧炉为主，且大部分中小企业以发生炉热煤气作为主要燃料。预焙阳极在敞开式环式焙烧炉的焙烧过程中，有大量沥青烟排出，排出的废气中一般都含有沥青烟80-700毫克/m3，超过国家环保标准。对沥青烟的处理不能使排出废气达标，对环境影响极为严重。目前国内为铝电解厂配套的生产预焙阳极的碳素厂，对废气的治理大多采用了电捕法、干式吸附法或炉外焚烧法治理。
电捕法是指用高压静电捕集焦油的方法。此法采用C型电捕器(钢管型沉积电极)或同心圆式干式电捕器或卧式板式电捕器，用以清除废气中的焦油物质(沥青烟)。沥青烟尘被捕集在电捕器装置上，然后通过水和碱液降温净化(称湿法净化)。据有关统计，目前国内外有80％以上工厂采用此法治理焙烧炉沥青烟气。使用这种方法要购置电捕设备，建洗涤塔、污水处理站，购买氯化钙、氯化铁、PAM凝絮剂净水材料等。生阳极材料中的挥发份被捕集于炉外。整个生产过程设备费用、材料费用、电耗都较高。治理效果浮动幅度较大，治理后排出废气中焦油含量有时浮动在60mg/m3以上。
干式吸附法是利用固体材料有或多或少地把周围介质分子、原子或离子吸附到自己表面上来的能力，将挥发份沥青烟、焦油吸附于固体吸附物上以净化废气的一种方法。采用特制活性炭或焦炭或石油焦粉、冶金焦粉、砂状氧化铝等作为吸附物，将碳素阳极中排出的沥青烟、碳尘等物吸附到吸附物表面上，使沥青烟的浓度自动由浓向淡自动变化。生产过程中需要将大量特制吸附物装填于移动床或流化床或过滤器中，或用于填充料中，装置设施复杂累贅，运行费用大，生产成本高，还容易造成二次污染。
炉外焚烧法是将预焙阳极产生的沥青烟引到炉外一个专门的燃烧炉中烧掉。由于沥青烟中的烃类和炭尘虽属可燃性物质，但不能自燃，必须添加燃料才能燃烧。使用这种方法治理沥青烟，不仅要建造焚烧炉等设备，在燃烧中还必须添加助燃物质，且消耗电能，而产生的热量却只好浪费掉。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新的生产预焙阳极的沥青烟的治理方法，使治理后的废气不仅能达标排放，而且将沥青烟中的可燃物质充分燃烧利用，同时达到环保投资少、效果好、运行成本低、产品质量和数量明显提高的目的。
本发明以如下技术方案解决上述技术问题：
将碳阳极焙烧产生的沥青烟控制在炉内需要加快升温速度的区域火道中彻底燃烧。
在加热炉室的低温区和挥发物大量排出区之间的火道上，设置燃烧架和助燃器向火道提供火源和适量空气以创造烟气燃烧环境。
本发明的废气治理方法，从废气中捕集焦油效率达98％以上，排空废气中沥青烟气量在14～40mg/m3，大大小于国家规定标准50mg/m3。而且由于充分利用了废气中的热量，满足了低温碳块软化阶段快速提温的要求，对阳极的产量和质量及其他生产技术指标起到明显的促进作用。
具体实施方式
生阳极中的粘合剂主要是沥青，在200℃以上呈软化状态，在约250-500℃间大量析出挥发物。实践证明：在生阳极焙烧期间，在200℃以下时可以较快升温，也需要加快升温，以缩短火焰移动周期；而在200-500℃阶段则必须保证较慢的升温速率，以避免升温过急，使挥发物排出太剧烈而影响产品质量；在600℃以后则可加快升温速率。可以将这种加热制度称之为“两头快、中间慢”。为了保证预焙阳极产品的质量，要保证焙烧过程必须严格按设计的温度曲线进行。
预焙阳极的敞开式环式焙烧炉，一般每个火焰系统都有若干个炉室，每个炉室中又有若干个料箱，每个料箱中装有准备焙烧的生阳极块。每个炉室的两侧都有火道，炉室和火道由带缝隙的炉墙相隔。焙烧时加热炉室的料箱外处于负压状态，火道内的热量经炉墙向料箱传热使生阳极从常温加热到要求达到的最高温度，料箱区内由于升温排出的沥青烟在负压的作用下通过隔墙上的缝隙进入火道。加热用的发生炉热煤气通过可以移动的燃烧架送入火道中燃烧。
在生产工艺中，前后两个炉室进入加热系统的间隔时间称为火焰移动周期，其具体数字根据所采用的升温曲线和每一个火焰系统的加热炉室数量而定。缩短火焰移动周期就可以增加焙烧炉的产能，节约基建投资和生产成本。
根据“两头快、中间慢”的原理，本发明采用的指导思想是：将炉内焙烧产生的沥青烟就在炉内引入到需要加快升温速度的区域火道中燃烧，达到不仅充分利用了废气中的可燃物质燃烧加温、又通过充分燃烧、净化排出尾气、同时能提高阳极产品质量和产量的目的。
在生产实践中，在一个火焰移动周期内，将加热炉室按烟斗移动的方向从前向后划分为1P、2P、3P等多个区域，1P和2P区是低温区和挥发物大量排出区，3P、4P为中温区，4P以上的为高温区。在1P或2P之间的火道增加一个小型燃烧架和助燃器，输入少量煤气和空气以奌燃沥青烟中的挥发物，提供一个良好的燃烧环境，使烟气中的大部分挥发物得到充分燃烧，既提高了该区域的火道温度，实现了低温碳块软化阶段升温要快的要求，从而保证了产品的质量和增加了产品数量，又洁净了废气，达到了治理废气的目的。
用本发明的方法治理预焙阳极生产中的沥青烟，更有利于保证设计温度曲线的准确实现，提高了整个焙烧工序的质量，有效降低了阳极电阻率，提高真密度和抗压强度，阳极的使用周期在29天以上。还由于使用本发明的方法可将沥青烟中大部分可燃物在火道内燃烧加温，煤气炉用的煤耗降至220-240公斤/吨阳极，与一般炉子比较，能耗降低25％左右。由于火焰移动周期可从36-40小时缩短至28小时，提高工序产能28-40％。经发明人的实践，使用本发明的方法后，不仅使排出尾气低于国家标准，且产品合格率达97％以上。
实施例1：
2002年8月2-5日，一号焙烧炉以一个火焰系统运行，每个火焰系统采用5室运转。四个燃烧架和助燃器分布在5P、4P、2P或1P，火焰移动周期为28h。
在1P的4#孔设置燃烧架和助燃器，供给50m3/h的热煤气量和适量空气，以点燃2P进入1P的沥青烟，使沥青烟在炉内充分燃烧。
28h火焰周期内1-4 P的升温曲线为：1P在0-28h由20℃升至720℃，升温速率为25℃/h；2P在0-28h由720℃升至860℃，升温速率为5℃/h；3P在0-28h由860℃升至1140℃，升温速率为10℃/h；4P在0-10h由1140℃升至1250℃，升温速率为11℃/h，10-28小时进入恒温阶段；5P在0-28h保持1250℃温度为保温阶段。
经环保部门监测，焙烧炉排出的烟气内沥青烟含量为32mg/m3，低于国家标准50mg/m3。阳极质量合格率99％，煤耗为220kg/T阳极。
实施例2：
2003年5月10日-15日，二号焙烧炉以2个火焰系统运行，每个火焰系统为5室运转，其中加热炉室为2-3个，四个燃烧架和助燃器，分布在5P、4P、2P或1P，火焰移动周期为28h。
火焰移动周期为28h。同样在1P的4#孔设置的燃烧架和助燃器，供应50m3/h的热煤气量和适当的空气，以点燃2P进入1P的沥青烟，使沥青烟在炉内充分燃烧。28h燃烧周期内1-4 P的升温曲线为：1P在0-28h由28℃升至700℃，升温速率为24℃/h；2P在0-28h由700℃升至840℃，升温速率为5℃/h：3P在0-28h由840℃匀速升温至1100℃；4P在0-10h由1100℃升至1200℃，升温速率为10℃/h；在10-28h保持1200℃；5P在0-28h保持1200℃，温度为保温阶段。
经环保部门监测，焙烧炉排出的沥青烟含量在14mg/m3，低于国家标准50mg/m3。阳极质量合格率98％，煤耗量为210kg/T阳极。
实施例3：
2004年8月5-10日，三号焙烧炉以3个火焰系统运，每个火焰系统为6室运转，其中加热炉室为3-4个，四个燃烧架和助燃器分布在6P、5P、2P或1P，火焰周期为28h，在1P4#孔设置的燃烧架和助燃器供应50m3/h的热煤气量和适量空气，以点燃2P进入1P的沥青烟，使沥青烟在炉内充分燃烧。28h火焰周期内1-4 P的升温曲线为：1P在0-28h由20℃升至720℃，升温速率25℃/h；2P在0-28h由720℃匀速升温至850℃；3P在0-28h由850℃升至1130℃，升温速率为10℃/h；4P在0-10h由1130℃升至1230℃，升温速率为10℃/h，在10-28h保持在1230℃；5P和6P在0-28h均保持在1230℃。温度为保温阶段。
环保部门监测，焙烧炉排出的沥青烟含量在16mg/m3，低于国家标准50mg/m3，阳极合格率98.5％，煤耗量为215kg/T阳极。
Claims (2)
1、一种敞开式环式焙烧炉生产预焙阳极的沥青烟治理方法，其特征是将碳阳极焙烧产生的沥青烟控制在炉内需要加快升温速度的区域火道中燃烧。
2、如权利要求1所述的一种生产预焙阳极的沥青烟治理方法，其特征是在加热炉室的低温区和挥发物大量排出区之间的火道上，增加一个小型燃烧架和助燃器向火道提供火源和适量空气。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: GUANGXI QIANG QIANG CARBON CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: QIANGQIANG CARBON PRODUCTS CO., LTD., PINGGUO COUNTY |
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| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 135, left alley, Al Cheng Road, Pingguo County, the Guangxi Zhuang Autonomous Region, Baise Patentee after: GUANGXI QIANGQIANG CARBON Co.,Ltd. Address before: The Guangxi Zhuang Autonomous Region Baise Pingguo County town of thunder Lei Village Patentee before: QIANGQIANG CARBON PRODUCTS Co. |
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Denomination of invention: Asphalt smoke treatment for producing prebaking anode Effective date of registration: 20101122 Granted publication date: 20070103 Pledgee: Bank of Communications Ltd. the Guangxi Zhuang Autonomous Region branch Pledgor: GUANGXI QIANGQIANG CARBON Co.,Ltd. Registration number: 2010990000972 |
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Date of cancellation: 20140611 Granted publication date: 20070103 Pledgee: Bank of Communications Ltd. the Guangxi Zhuang Autonomous Region branch Pledgor: GUANGXI QIANGQIANG CARBON Co.,Ltd. Registration number: 2010990000972 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Asphalt smoke treatment for producing prebaking anode Effective date of registration: 20140612 Granted publication date: 20070103 Pledgee: Bank of Communications Ltd. the Guangxi Zhuang Autonomous Region branch Pledgor: GUANGXI QIANGQIANG CARBON Co.,Ltd. Registration number: 2014990000457 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20170328 Granted publication date: 20070103 Pledgee: Bank of Communications Ltd. the Guangxi Zhuang Autonomous Region branch Pledgor: GUANGXI QIANGQIANG CARBON Co.,Ltd. Registration number: 2014990000457 |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20070103 |