專利名稱：生產(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)極的瀝青煙治理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬生產(chǎn)鋁用預(yù)焙陽(yáng)極的瀝青煙治理方法領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在我國(guó)的電解鋁工業(yè)中，過(guò)去有自焙槽和預(yù)焙槽兩種生產(chǎn)工藝，自焙槽生產(chǎn)過(guò)程中陽(yáng)極糊的瀝青煙無(wú)序排放，嚴(yán)重地影響環(huán)境的保護(hù)，因此國(guó)家明令取締自焙槽生產(chǎn)電解鋁。預(yù)焙槽就成為我國(guó)新建和改造鋁廠的唯一槽型。預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)過(guò)程中必須把瀝青煙集中治理，因此預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)過(guò)程中，治理瀝青煙使之達(dá)標(biāo)排放尾氣是整個(gè)生產(chǎn)中的核心問(wèn)題。預(yù)焙陽(yáng)極是預(yù)焙槽結(jié)構(gòu)中很重要的組成部分，它在槽內(nèi)參與電化學(xué)反應(yīng)，是一種消耗材質(zhì)，其產(chǎn)品質(zhì)量直接影響到電解槽的運(yùn)行指標(biāo)，也影響陽(yáng)極自身的單耗。在正常情況下，每噸電解鋁消耗預(yù)焙陽(yáng)極毛耗約0.5-0.55噸。為進(jìn)一步滿足電解鋁工業(yè)需要，必需提高質(zhì)量，降低成本。
預(yù)焙陽(yáng)極以低灰石油焦為主要原料，以瀝青為粘結(jié)劑，經(jīng)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(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)中的重要工序，其投資一般占預(yù)焙陽(yáng)極工廠總投資的25-35％，能耗占總能耗大于75％，生陽(yáng)極在焙燒爐內(nèi)加熱升溫時(shí)產(chǎn)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(yáng)極制品裝在專用的焙燒爐室內(nèi)，以細(xì)顆粒的煅后焦為填充料，充填在生陽(yáng)極四周，用以隔絕空氣和作為傳熱介質(zhì)，通過(guò)火道加熱按預(yù)定的熱工制度間接加熱升溫，生陽(yáng)極經(jīng)升溫焙燒成為合乎質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)焙陽(yáng)極成品。
目前我國(guó)預(yù)焙陽(yáng)極工廠的焙燒爐主要以采用敞開(kāi)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(yù)焙陽(yáng)極在敞開(kāi)式焙燒爐的焙燒過(guò)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(guò)國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)瀝青煙的處理不能使排出廢氣達(dá)標(biāo)，對(duì)環(huán)境影響極為嚴(yán)重。目前國(guó)內(nèi)為鋁電解廠配套的生產(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)極的碳素廠，對(duì)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(zhì)(瀝青煙)。瀝青煙塵被捕集在電捕器裝置上，然后通過(guò)水和堿液降溫凈化(稱濕法凈化)。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，目前國(guó)內(nèi)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(gòu)置電捕設(shè)備，建洗滌塔、污水處理站，購(gòu)買氯化鈣、氯化鐵、PAM凝絮劑凈水材料等。生陽(yáng)極材料中的揮發(fā)份被捕集于爐外。整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程設(shè)備費(fèi)用、材料費(fèi)用、電耗都較高。治理效果浮動(dòng)幅度較大，治理后排出廢氣中焦油含量有時(shí)浮動(dòng)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(zhì)分子、原子或離子吸附到自己表面上來(lái)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(yáng)極中排出的瀝青煙、碳?jí)m等物吸附到吸附物表面上，使瀝青煙的濃度自動(dòng)由濃向淡自動(dòng)變化。生產(chǎn)過(guò)程中需要將大量特制吸附物裝填于移動(dòng)床或流化床或過(guò)濾器中，或用于填充料中，裝置設(shè)施復(fù)雜累贅，運(yùn)行費(fèi)用大，生產(chǎn)成本高，還容易造成二次污染。
爐外焚燒法是將預(yù)焙陽(yáng)極產(chǎn)生的瀝青煙引到爐外一個(gè)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(zhì)，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(shè)備，在燃燒中還必須添加助燃物質(zhì)，且消耗電能，而產(chǎn)生的熱量卻只好浪費(fèi)掉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種新的生產(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)極的瀝青煙的治理方法，使治理后的廢氣不僅能達(dá)標(biāo)排放，而且將瀝青煙中的可燃物質(zhì)充分燃燒利用，同時(shí)達(dá)到環(huán)保投資少、效果好、運(yùn)行成本低、產(chǎn)品質(zhì)量和數(shù)量明顯提高的目的。
本發(fā)明以如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題將碳陽(yáng)極焙燒產(chǎn)生的瀝青煙控制在爐內(nèi)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(shè)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(dá)98％以上，排空廢氣中瀝青煙氣量在14～40mg/m3，大大小于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)50mg/m3。而且由于充分利用了廢氣中的熱量，滿足了低溫碳?jí)K軟化階段快速提溫的要求，對(duì)陽(yáng)極的產(chǎn)量和質(zhì)量及其他生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)起到明顯的促進(jìn)作用。
具體實(shí)施例方式
生陽(yáng)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(shí)踐證明在生陽(yáng)極焙燒期間，在200℃以下時(shí)可以較快升溫，也需要加快升溫，以縮短火焰移動(dòng)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(guò)急，使揮發(fā)物排出太劇烈而影響產(chǎn)品質(zhì)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(yù)焙陽(yáng)極產(chǎn)品的質(zhì)量，要保證焙燒過(guò)程必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)的溫度曲線進(jìn)行。
預(yù)焙陽(yáng)極的敞開(kāi)式環(huán)式焙燒爐，一般每個(gè)火焰系統(tǒng)都有若干個(gè)爐室，每個(gè)爐室中又有若干個(gè)料箱，每個(gè)料箱中裝有準(zhǔn)備焙燒的生陽(yáng)極塊。每個(gè)爐室的兩側(cè)都有火道，爐室和火道由帶縫隙的爐墻相隔。焙燒時(shí)加熱爐室的料箱區(qū)處于負(fù)壓狀態(tài)，火道內(nèi)的熱量經(jīng)爐墻向料箱傳熱使生陽(yáng)極從常溫加熱到要求達(dá)到的最高溫度，料箱區(qū)內(nèi)由于升溫排出的瀝青煙在負(fù)壓的作用下通過(guò)隔墻上的縫隙進(jìn)入火道。加熱用的發(fā)生爐熱煤氣通過(guò)可以移動(dòng)的燃燒架送入火道中燃燒。
在生產(chǎn)工藝中，前后兩個(gè)爐室進(jìn)入加熱系統(tǒng)的間隔時(shí)間稱為火焰移動(dòng)周期，其具體數(shù)字根據(jù)所采用的升溫曲線和每一個(gè)火焰系統(tǒng)的加熱爐室數(shù)量而定?？s短火焰移動(dòng)周期就可以增加焙燒爐的產(chǎn)能，節(jié)約基建投資和生產(chǎn)成本。
根據(jù)“兩頭快、中間慢”的原理，本發(fā)明采用的指導(dǎo)思想是將爐內(nèi)焙燒產(chǎn)生的瀝青煙就在爐內(nèi)引入到需要加快升溫速度的區(qū)域火道中燃燒，達(dá)到不僅充分利用了廢氣中的可燃物質(zhì)燃燒加溫、又通過(guò)充分燃燒、凈化排出尾氣、同時(shí)能提高陽(yáng)極產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的目的。
在生產(chǎn)實(shí)踐中，在一個(gè)火焰移動(dòng)周期內(nèi)，將加熱爐室按煙斗移動(dòng)的方向從前向后劃分為1P、2P、3P等多個(gè)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(gè)小型燃燒架，輸入少量煤氣以?shī)H燃瀝青煙中的揮發(fā)物，同時(shí)設(shè)置助燃器，提供一個(gè)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(shí)現(xiàn)了低溫碳?jí)K軟化階段升溫要快的要求，從而保證了產(chǎn)品的質(zhì)量和增加了產(chǎn)品數(shù)量，又潔凈了廢氣，達(dá)到了治理廢氣的目的。
用本發(fā)明的方法治理預(yù)焙陽(yáng)極生產(chǎn)中的瀝青煙，更有利于保證設(shè)計(jì)溫度曲線的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，提高了整個(gè)焙燒工序的質(zhì)量，有效降低了陽(yáng)極電阻率，提高真密度和抗壓強(qiáng)度，陽(yáng)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(nèi)燃燒加溫，煤氣爐用的煤耗降至220-240公斤/噸陽(yáng)極，與一般爐子比較，能耗降低25％左右。由于火焰移動(dòng)周期可從36-40小時(shí)縮短至28小時(shí)，提高工序產(chǎn)能28-40％。經(jīng)發(fā)明人的實(shí)踐，使用本發(fā)明的方法后，不僅使排出尾氣低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，且產(chǎn)品合格率達(dá)97％以上，產(chǎn)量連連突破計(jì)劃，給企業(yè)帶來(lái)明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
實(shí)施例12002年8月2-5日，一號(hào)焙燒爐以一個(gè)火焰系統(tǒng)運(yùn)行，每個(gè)火焰系統(tǒng)采用5室運(yùn)轉(zhuǎn)。四個(gè)燃燒架和助燃器分布在5P、4P、2P或1P，火焰移動(dòng)周期為28h。
在1P的4#孔設(shè)置燃燒架和助燃器，供給50m3/h的熱煤氣量和適量空氣，以點(diǎn)燃2P進(jìn)入1P的瀝青煙，使瀝青煙在爐內(nèi)充分燃燒。
28h火焰周期內(nèi)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(shí)進(jìn)入恒溫階段；5P在0-28h保持1250℃溫度為保溫階段。
經(jīng)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)，焙燒爐排出的煙氣內(nèi)瀝青煙含量為32mg/m3，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50mg/m3。陽(yáng)極質(zhì)量合格率99％，煤耗為220kg/T陽(yáng)極。
實(shí)施例22003年5月10日-15日，二號(hào)焙燒爐以2個(gè)火焰系統(tǒng)運(yùn)行，每個(gè)火焰系統(tǒng)為5室運(yùn)轉(zhuǎn)，其中加熱爐室為2-3個(gè)，四個(gè)燃燒架和助燃器，分布在5P、4P、2P或1P，火焰移動(dòng)周期為28h。同樣在1P的4#孔設(shè)置燃燒架和助燃器，供應(yīng)50m3/h的熱煤氣量和適當(dāng)?shù)目諝?，以點(diǎn)燃2P進(jìn)入1P的瀝青煙，使瀝青煙在爐內(nèi)充分燃燒。28h燃燒周期內(nèi)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(jīng)環(huán)保部門監(jiān)測(cè)，焙燒爐排出的瀝青煙含量在14mg/m3，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50mg/m3。陽(yáng)極質(zhì)量合格率98％，煤耗量為210kg/T陽(yáng)極。
實(shí)施例32004年8月5-10日，三號(hào)焙燒爐以3個(gè)火焰系統(tǒng)運(yùn)，每個(gè)火焰系統(tǒng)為6室運(yùn)轉(zhuǎn)，其中加熱爐室為3-4個(gè)，四個(gè)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(shè)置燃燒架和助燃器，供應(yīng)50m3/h的熱煤氣量和適量空氣，以點(diǎn)燃2P進(jìn)入1P的瀝青煙，使瀝青煙在爐內(nèi)充分燃燒。28h火焰周期內(nèi)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(cè)，焙燒爐排出的瀝青煙含量在16mg/m3，低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)50mg/m3，陽(yáng)極合格率98.5％，煤耗量為215kg/T陽(yáng)極。
權(quán)利要求
1.一種生產(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)極的瀝青煙治理方法，其特征是將碳陽(yáng)極焙燒產(chǎn)生的瀝青煙控制在爐內(nèi)需要加快升溫速度的區(qū)域火道中燃燒。
2.如權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)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(chǎn)預(yù)焙陽(yáng)極的瀝青煙治理方法，將碳陽(yáng)極焙燒產(chǎn)生的瀝青煙控制在爐內(nèi)需要加快升溫速度的區(qū)域火道中燃燒。可以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，增加一個(gè)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(dá)98％以上，排空廢氣中含瀝青量大大小于國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)50mg/m
文檔編號(hào)C25C3/00GK1614098SQ20041006093
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者趙唯皓 申請(qǐng)人:平果縣強(qiáng)強(qiáng)碳素制品有限責(zé)任公司