鋁廠新型炭素陽極焙燒節能降耗技術探討

晏得存，李 凱

（黃河鑫業有限公司，青海 西寧 810000）

我國大部分鋁廠進行焙燒工作時，雖能完成對金屬鋁材質的焙燒，但都有較為嚴重的耗能現象，排出的焙燒廢氣更是對大氣造成嚴重的污染[1]，為此提出鋁廠新型炭素陽極焙燒節能降耗技術探討。本文通過三個方面論述了焙燒控制的改進過程，針對金屬鋁材料焙燒的特點，在焙燒爐內設置鼓風架和排煙架，利用鉆孔將焙燒介質置入焙燒爐內，并通過自動回收陽極蓄能的方式，提升冷卻介質的二次使用，降低能源消耗。通過對焙燒過程進行實時的數據反饋，判斷焙燒爐內的熱量狀況，根據焙燒爐的結構特征，優化操作控制系統，對焙燒爐內的熱量進行隨時控制，使爐壁內達到熱量守恒。實驗論證結果表明，新型炭素陽極焙燒爐進行金屬鋁的焙燒活動時，能夠有效控制置入能力，降低能源消耗，減少廢氣物的排出，進而提高鋁廠的經濟效益和社會效益。

1 炭素陽極焙燒節能降耗技術

1.1 引入自動回收蓄能技術

新型炭素陽極焙燒技術的節能降耗性能，要從能源的回收利用方面著手分析。在焙燒爐的末端增添儲蓄室，焙燒過程中產生的大量煙氣會流入儲蓄室，在儲蓄室內引入自動回收蓄能技術并安裝該項裝置，使得焙燒后產生的引起能夠被自動儲存，積攢到一定程度后，蓄能裝置便會將煙氣中的可用能源重新提煉出來，轉化為低量的燃燒熱量，繼續為焙燒爐提供原料。炭素式陽極焙燒技術的原料主要以石油焦和瀝青為主，蓄能體通過調節整個焙燒爐內的熱量平衡，對焙燒過程中的爐體能量進行補充的一種介質，蓄能體相比于傳統燃燒介質具有環保、低耗能的優勢，因此當燃燒介質進入焙燒爐時，將可利用熱能全部轉化為由蓄能體的燃料提供，那么由瀝青揮發出的有害成分就會大大降低，最高僅占總熱能的3%。

鋁廠由于冶煉金屬鋁的材質不同，選擇炭素陽極進行焙燒才可以將金屬鋁充分利用，期間不斷減少蓄熱體的數量和能量，并利用蓄熱體，將熱量盡量回收利用，從燃料上選擇輕質耐火材料取代重質耐火材料，便于焙燒爐積攢熱量，降低蓄熱損失及散熱損失。創新后的炭素陽極炭燒爐采用鋼管式連通煙道內襯耐高溫的輕質耐火材料，焙燒過程中產生的有害物質會大大降低，且熱惰性小，蓄熱損失小，保溫隔熱效果也就進一步提高，確保了焙燒爐能夠長期、穩定、安全、高效的運行。

1.2 改進焙燒爐結構

炭素陽極焙燒爐的結構也是降低耗能節約能源的重要因素，由于鋁制材料的特殊性，新型炭素陽極焙燒爐火道采用“WW”型，比傳統的“W”型爐道更具迂回的特點，有利于瀝青氣體揮發時氣流均勻，火道長約5.4米，設計密封式的爐體結構，以鉆孔的形式設置氣體流出路徑，其他部位以多種形式進行密封處理，從很大程度上減少冷空氣的滲入，保證理想的瀝青燃燒狀態。順著氣流方向設置炭素陽極焙燒爐，將熱能借助氣流貫穿爐壁，用最天然的氣流作為能源發散的工具，降低焙燒過程的能源消耗。

焙燒過程中，采用節能燃料作為發熱介質，減少有害雜質的排放量，合理控制焙燒爐內的升溫曲線，并列式的排煙架有利于將氣體及時排出，擴大焙燒爐的容積，以存放更多的燃燒氣體，當陽極焙燒爐內的瀝青揮發排出時，爐壁內的溫度已達到揮發成分的燃燒溫，在有空氣流動的情況下將瀝青揮發成分得到充分的燃燒，將所有化學能充分轉化為熱能，最大限度的降低能源損耗。

1.3 優化操作控制系統

優化后的焙燒爐的控制系統，由自動控制轉化為智能控制，在技術上更具一定的創新，且其操作和控制性能更具智能特征，操作過程穩定且簡潔，只需提前設置好控制動作和觸發條件，當焙燒爐的焙燒達到觸發條件時，控制系統就會自動發出控制指令完成對整個焙燒過程的控制，使焙燒爐煙道的阻力和溫度分布的差異保持在合理范圍內，進而保證爐壁內的熱能量守恒。鋁廠通過積極引進焙燒爐控制系統，以智能化控制的方式進行焙燒控制，使焙燒爐操作及運行安排除不受其他因素的影響，根據所需要求設定參數，焙燒爐的控制系統就會按照事先設計的升溫曲線進行爐壁內的溫度控制，從而達到理想的節能效果。

2 實驗論證分析

為保證本文探討的新型炭素陽極焙燒節能降耗技術的有效性，進行實驗論證，實驗論證采用相同鋁制金屬材料進行焙燒活動。為保證實驗的嚴謹性，采用傳統焙燒技術作為實驗論證對比，對被燒過程中的能源消耗量進行統計。其實驗論證結果如表1所示。

表1 實驗論證結果

根據對表1數據顯示的分析可知，新型炭素陽極焙燒技術在焙燒過程中，瀝青、甲烷、焦油的總消耗量都要低于傳統焙燒技術的能源消耗，其中，焦油的消耗量差值最多，達到2.53萬噸。通過加權分析，新型炭素陽極焙燒可以降低36.8%的能源消耗。通過分析則可以得出結論，新型炭素陽極焙燒節能降耗技術具有極高的有效性，能夠有效降低焙燒過程中的能源消耗，具有實踐推廣意義。

3 結語

本文對鋁廠應用的新型炭素陽極焙燒過程中的節能降耗技術進行分析，通過引入自動回收蓄能技術，改進炭素陽極焙燒爐的內部結構，優化焙燒爐的操作控制系統，完成新型炭素陽極焙燒技術的探討。通過實驗論證分析的方式驗證本文設計的新型炭素陽極焙燒技術的有效性，能夠降低焙燒過程的能源消耗。希望本文的研究能夠為我國焙燒過程中的節能降耗技術提供理論依據和參考。