專利名稱：生產預焙陽極的瀝青煙治理方法
技術領域：
本發(fā)明屬生產鋁用預焙陽極的瀝青煙治理方法領域。
背景技術：
在我國的電解鋁工業(yè)中，過去有自焙槽和預焙槽兩種生產工藝，自焙槽生產過程中陽極糊的瀝青煙無序排放，嚴重地影響環(huán)境的保護，因此國家明令取締自焙槽生產電解鋁。預焙槽就成為我國新建和改造鋁廠的唯一槽型。預焙陽極生產過程中必須把瀝青煙集中治理，因此預焙陽極生產過程中，治理瀝青煙使之達標排放尾氣是整個生產中的核心問題。預焙陽極是預焙槽結構中很重要的組成部分，它在槽內參與電化學反應，是一種消耗材質，其產品質量直接影響到電解槽的運行指標，也影響陽極自身的單耗。在正常情況下，每噸電解鋁消耗預焙陽極毛耗約0.5-0.55噸。為進一步滿足電解鋁工業(yè)需要，必需提高質量，降低成本。
預焙陽極以低灰石油焦為主要原料，以瀝青為粘結劑，經煅燒、配料、成型和焙燒等工序制成的碳素制品。焙燒工序是預焙陽極生產中的重要工序，其投資一般占預焙陽極工廠總投資的25-35％，能耗占總能耗大于75％，生陽極在焙燒爐內加熱升溫時產生的瀝青煙成為焙燒工序的主要污染源。
在焙燒工序中，成型后的生陽極制品裝在專用的焙燒爐室內，以細顆粒的煅后焦為填充料，充填在生陽極四周，用以隔絕空氣和作為傳熱介質，通過火道加熱按預定的熱工制度間接加熱升溫，生陽極經升溫焙燒成為合乎質量指標的預焙陽極成品。
目前我國預焙陽極工廠的焙燒爐主要以采用敞開式環(huán)式焙燒爐為主，且大部分中小企業(yè)以發(fā)生爐熱煤氣作為主要燃料。預焙陽極在敞開式焙燒爐的焙燒過程中，有大量瀝青煙排出，排出的廢氣中一般都含有瀝青煙80-700毫克/m3，超過國家環(huán)保標準。對瀝青煙的處理不能使排出廢氣達標，對環(huán)境影響極為嚴重。目前國內為鋁電解廠配套的生產預焙陽極的碳素廠，對廢氣的治理大多采用了電捕法、干式吸附法或爐外焚燒法治理。
電捕法是指用高壓靜電捕集焦油的方法。此法采用C型電捕器(鋼管型沉積電極)或同心圓式干式電捕器或臥式板式電捕器，用以清除廢氣中的焦油物質(瀝青煙)。瀝青煙塵被捕集在電捕器裝置上，然后通過水和堿液降溫凈化(稱濕法凈化)。據有關統(tǒng)計，目前國內外有80％以上工廠采用此法治理焙燒爐瀝青煙氣。使用這種方法要購置電捕設備，建洗滌塔、污水處理站，購買氯化鈣、氯化鐵、PAM凝絮劑凈水材料等。生陽極材料中的揮發(fā)份被捕集于爐外。整個生產過程設備費用、材料費用、電耗都較高。治理效果浮動幅度較大，治理后排出廢氣中焦油含量有時浮動在60mg/m3以上。
干式吸附法是利用固體材料有或多或少地把周圍介質分子、原子或離子吸附到自己表面上來的能力，將揮發(fā)份瀝青煙、焦油吸附于固體吸附物上以凈化廢氣的一種方法。采用特制活性炭或焦炭或石油焦粉、冶金焦粉、砂狀氧化鋁等作為吸附物，將碳素陽極中排出的瀝青煙、碳塵等物吸附到吸附物表面上，使瀝青煙的濃度自動由濃向淡自動變化。生產過程中需要將大量特制吸附物裝填于移動床或流化床或過濾器中，或用于填充料中，裝置設施復雜累贅，運行費用大，生產成本高，還容易造成二次污染。
爐外焚燒法是將預焙陽極產生的瀝青煙引到爐外一個專門的燃燒爐中燒掉。由于瀝青煙中的烴類和炭塵雖屬可燃性物質，但不能自燃，必須添加燃料才能燃燒。使用這種方法治理瀝青煙，不僅要建造焚燒爐等設備，在燃燒中還必須添加助燃物質，且消耗電能，而產生的熱量卻只好浪費掉。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種新的生產預焙陽極的瀝青煙的治理方法，使治理后的廢氣不僅能達標排放，而且將瀝青煙中的可燃物質充分燃燒利用，同時達到環(huán)保投資少、效果好、運行成本低、產品質量和數(shù)量明顯提高的目的。
本發(fā)明以如下技術方案解決上述技術問題將碳陽極焙燒產生的瀝青煙控制在爐內需要加快升溫速度的區(qū)域火道中徹底燃燒。
在加熱爐室的低溫區(qū)和揮發(fā)物大量排出區(qū)之間的火道上，設置燃燒架和助燃器向火道提供火源和適量空氣以創(chuàng)造煙氣燃燒環(huán)境。
本發(fā)明的廢氣治理方法，從廢氣中捕集焦油效率達98％以上，排空廢氣中瀝青煙氣量在14～40mg/m3，大大小于國家規(guī)定標準50mg/m3。而且由于充分利用了廢氣中的熱量，滿足了低溫碳塊軟化階段快速提溫的要求，對陽極的產量和質量及其他生產技術指標起到明顯的促進作用。
具體實施例方式
生陽極中的粘合劑主要是瀝青，在200℃以上呈軟化狀態(tài)，在約250-500℃間大量析出揮發(fā)物。實踐證明在生陽極焙燒期間，在200℃以下時可以較快升溫，也需要加快升溫，以縮短火焰移動周期；而在200-500℃階段則必須保證較慢的升溫速率，以避免升溫過急，使揮發(fā)物排出太劇烈而影響產品質量；在600℃以后則可加快升溫速率?？梢詫⑦@種加熱制度稱之為“兩頭快、中間慢”。為了保證預焙陽極產品的質量，要保證焙燒過程必須嚴格按設計的溫度曲線進行。
預焙陽極的敞開式環(huán)式焙燒爐，一般每個火焰系統(tǒng)都有若干個爐室，每個爐室中又有若干個料箱，每個料箱中裝有準備焙燒的生陽極塊。每個爐室的兩側都有火道，爐室和火道由帶縫隙的爐墻相隔。焙燒時加熱爐室的料箱區(qū)處于負壓狀態(tài)，火道內的熱量經爐墻向料箱傳熱使生陽極從常溫加熱到要求達到的最高溫度，料箱區(qū)內由于升溫排出的瀝青煙在負壓的作用下通過隔墻上的縫隙進入火道。加熱用的發(fā)生爐熱煤氣通過可以移動的燃燒架送入火道中燃燒。
在生產工藝中，前后兩個爐室進入加熱系統(tǒng)的間隔時間稱為火焰移動周期，其具體數(shù)字根據所采用的升溫曲線和每一個火焰系統(tǒng)的加熱爐室數(shù)量而定?？s短火焰移動周期就可以增加焙燒爐的產能，節(jié)約基建投資和生產成本。
根據“兩頭快、中間慢”的原理，本發(fā)明采用的指導思想是將爐內焙燒產生的瀝青煙就在爐內引入到需要加快升溫速度的區(qū)域火道中燃燒，達到不僅充分利用了廢氣中的可燃物質燃燒加溫、又通過充分燃燒、凈化排出尾氣、同時能提高陽極產品質量和產量的目的。
在生產實踐中，在一個火焰移動周期內，將加熱爐室按煙斗移動的方向從前向后劃分為1P、2P、3P等多個區(qū)域，1P和2P區(qū)是低溫區(qū)和揮發(fā)物大量排出區(qū)，3P、4P為中溫區(qū)，4P以上的為高溫區(qū)。在1P或2P之間的火道增加一個小型燃燒架，輸入少量煤氣以奌燃瀝青煙中的揮發(fā)物，同時設置助燃器，提供一個良好的燃燒環(huán)境，使煙氣中的大部分揮發(fā)物得到充分燃燒，既提高了該區(qū)域的火道溫度，實現(xiàn)了低溫碳塊軟化階段升溫要快的要求，從而保證了產品的質量和增加了產品數(shù)量，又潔凈了廢氣，達到了治理廢氣的目的。
用本發(fā)明的方法治理預焙陽極生產中的瀝青煙，更有利于保證設計溫度曲線的準確實現(xiàn)，提高了整個焙燒工序的質量，有效降低了陽極電阻率，提高真密度和抗壓強度，陽極的使用周期在29天以上。還由于使用本發(fā)明的方法可將瀝青煙中大部分可燃物在火道內燃燒加溫，煤氣爐用的煤耗降至220-240公斤/噸陽極，與一般爐子比較，能耗降低25％左右。由于火焰移動周期可從36-40小時縮短至28小時，提高工序產能28-40％。經發(fā)明人的實踐，使用本發(fā)明的方法后，不僅使排出尾氣低于國家標準，且產品合格率達97％以上，產量連連突破計劃，給企業(yè)帶來明顯的經濟效益和社會效益。
實施例12002年8月2-5日，一號焙燒爐以一個火焰系統(tǒng)運行，每個火焰系統(tǒng)采用5室運轉。四個燃燒架和助燃器分布在5P、4P、2P或1P，火焰移動周期為28h。
在1P的4#孔設置燃燒架和助燃器，供給50m3/h的熱煤氣量和適量空氣，以點燃2P進入1P的瀝青煙，使瀝青煙在爐內充分燃燒。
28h火焰周期內各P的升溫曲線為1P在0-28h由常溫升至720℃，溫速為25℃/h；2P在0-28h由720℃升至860℃，溫速為5℃/h；3P在0-28h由860℃升至1140℃，溫速為10℃/h；4P在0-10h由1140℃升至1250℃，溫速為11.1℃/h，10-28小時進入恒溫階段；5P在0-28h保持1250℃溫度為保溫階段。
經環(huán)保部門監(jiān)測，焙燒爐排出的煙氣內瀝青煙含量為32mg/m3，低于國家標準50mg/m3。陽極質量合格率99％，煤耗為220kg/T陽極。
實施例22003年5月10日-15日，二號焙燒爐以2個火焰系統(tǒng)運行，每個火焰系統(tǒng)為5室運轉，其中加熱爐室為2-3個，四個燃燒架和助燃器，分布在5P、4P、2P或1P，火焰移動周期為28h。同樣在1P的4#孔設置燃燒架和助燃器，供應50m3/h的熱煤氣量和適當?shù)目諝?，以點燃2P進入1P的瀝青煙，使瀝青煙在爐內充分燃燒。28h燃燒周期內各P的升溫曲線為1P在0-28h由常溫升至700℃，溫速為25℃/h；2P在0-28h由700℃升至840℃，溫速為5-6℃/h3P在0-28h由840℃升至1100℃，溫速為10℃/h；4P在0-10h由1100℃升至1200℃，溫速為10℃/h；在10-28h保持1200℃；5P在0-28h保持1200℃，溫度為保溫階段。
經環(huán)保部門監(jiān)測，焙燒爐排出的瀝青煙含量在14mg/m3，低于國家標準50mg/m3。陽極質量合格率98％，煤耗量為210kg/T陽極。
實施例32004年8月5-10日，三號焙燒爐以3個火焰系統(tǒng)運，每個火焰系統(tǒng)為6室運轉，其中加熱爐室為3-4個，四個燃燒架和助燃器分布在6P、5P、2P或1P，火焰周期為28h，在1P4#孔設置燃燒架和助燃器，供應50m3/h的熱煤氣量和適量空氣，以點燃2P進入1P的瀝青煙，使瀝青煙在爐內充分燃燒。28h火焰周期內各P的升溫曲線為1P在0-28h由常溫升至720℃，升溫速度25℃/h；2P在0-28h由720℃升至850℃，溫速為5-6℃/h；3P在0-28h由850℃升至1130℃，溫速為11℃/h；4P在0-10h由1130℃升至1230℃，升速為10℃/h，在10-28h保持在1230℃；5P和6P在0-28h均保持在1230℃。溫度為保溫階段。
環(huán)保部門監(jiān)測，焙燒爐排出的瀝青煙含量在16mg/m3，低于國家標準50mg/m3，陽極合格率98.5％，煤耗量為215kg/T陽極。
權利要求
1.一種生產預焙陽極的瀝青煙治理方法，其特征是將碳陽極焙燒產生的瀝青煙控制在爐內需要加快升溫速度的區(qū)域火道中燃燒。
2.如權利要求1所述的一種生產預焙陽極的瀝青煙治理方法，其特征是在加熱爐室的低溫區(qū)和揮發(fā)物大量排出區(qū)之間的火道上，增加小型燃燒架和助燃器向火道提供火源和適量空氣。
全文摘要
一種生產預焙陽極的瀝青煙治理方法，將碳陽極焙燒產生的瀝青煙控制在爐內需要加快升溫速度的區(qū)域火道中燃燒?？梢栽诩訜釥t室的低溫區(qū)和揮發(fā)物大量排出區(qū)之間的火道上，增加一個小型燃燒架和助燃器向火道提供火源和適量空氣。用本發(fā)明的方法治理瀝青煙，從廢氣中捕集焦油效率達98％以上，排空廢氣中含瀝青量大大小于國家規(guī)定標準50mg/m
文檔編號C25C3/00GK1614098SQ20041006093
公開日2005年5月11日 申請日期2004年9月30日 優(yōu)先權日2004年9月30日
發(fā)明者趙唯皓 申請人:平果縣強強碳素制品有限責任公司