专利名称：铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及冶金电解技术领域，具体地说是一种铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺及装置。
现有技术中，目前的铝电解预焙槽的焙烧启动方法一般采用铝液焙烧法(如美国专利US4181583)和焦粉焙烧法(日本专利JP55006965)。这两种方法对铝电解槽的使用寿命来讲，都存在较为严重的缺陷。铝液焙烧法启动工艺虽然方便，但对铝电解槽的使用寿命来说却是非常不利的。因为，液体金属可通过炭块内衬的任何一个小裂缝进入阴极内部，并与耐火材料与保温材料发生反应，形成腐蚀空腔，并进而发生漏炉。此外，由于高温液体金属的直接加入，导致阴极表面和扎糊的温度迅速升至与液体金属相近的温度。铝电解槽在启动初期断面温度梯度较高，在热应力的作用下，很容易使阴极炭块产生裂纹，从而降低铝电解槽的使用寿命。焦粉焙烧是在阳极和阴极之间用一层焦炭作为“加热介质”，通过接触电阻产生热能，以达到焙烧铝电解槽的目的。而这种方法在焙烧初期的断面温度梯度不是很大，但随着焙烧的进行，炭块表面温度梯度逐渐加大，产生热应力不均匀，可导致变形和炭块破裂。据有关文献报导，焦粉焙烧还会使局部过热，焙烧终了时测得阴极表面过热和温度分布不均，局部温度高达1600℃，温差高达1100℃，因大温度梯度引起的底部炭块裂纹在焦粉焙烧中也是常见的。
本发明的目的是在于提供一种提高铝电解槽使用寿命、安全可靠、经济实用、生产效率高的气体焙烧启动工艺及装置。
本发明通过以下技术方案来加以实现铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺及装置由燃烧喷射装置(1)、阴极(3)、阳极(4)、空腔(5)、密封盖板(8)等组成，其中燃烧喷射装置(1)由燃烧器(6)、燃烧室(7)、喷管(2)组合构成。燃烧喷射装置(1)按等流量方式配置至少两个以上的喷管(2)，喷管(2)为扁平形结构。气体或液体燃料由燃烧喷射装置(1)燃烧后产生的高温烟气由喷管(2)直接喷入铝电解预焙槽阴极(3)与阳极(4)之间的空腔(5)，焙烧铝电解预焙槽在72～96小时内达到启动所需的阴极(3)的表面温度为850℃～950℃，阴极(3)的底部温度为600℃以上。焙烧启动工艺及装置的燃料为气体或液体燃料。焙烧启动工艺按升温曲线给定燃料负荷供给，其供给方式为阴极(3)的表面温差为0℃～150℃，阴极(3)的底部温差为0℃～150℃，焙烧终结时阴极(3)的表面温度为850℃～950℃，阴极(3)的底部温度为600℃以上。密封盖板(8)在焙烧期间使整个铝电解预焙槽的内部形成一个烟气循环，并使通过顶部的散热量足够小，以减少铝电解槽上部热量的散失。
附
图1为铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺示意图。图中1为燃烧喷射装置，2为喷管，3为铝电解预焙槽的阴极，4为铝电解预焙槽的阳极，5为阳极与阴极之间的空腔，8为密封盖板。
附图2为铝电解预焙槽气体启动工艺的燃烧喷射装置结构示意图。图中6为燃烧器，7为燃烧室，9为气体或液体燃料接管，10为空气接管。
附图3为喷管的结构示意图。
附图4为铝电解预焙槽焙烧升温曲线示意图。
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详述。
燃烧喷射装置(1)中的燃烧器(6)与燃烧室(7)用螺栓固接，燃烧器(6)与燃烧室(7)之间衬垫石棉板或石棉绳，防止燃烧喷射装置(1)中的高温烟气外泄。喷管(2)经螺栓固接于燃烧室(7)上，喷管(2)与燃烧室(7)之间衬垫石棉板或石棉绳。燃烧器(6)的气体或液体燃料接管(9)、空气接管(10)经耐压软管连接到相应的流量控制系统，由燃料源供应燃料，空气源供应空气。阳极与阳极之间的间隙用密封盖板(8)覆盖，阳极与周围电极之间用密封盖板(8)覆盖，并用石棉纤维填充密封盖板(8)的周围。铝电解预焙槽焙烧启动按规定的焙烧升温曲线升温，焙烧时间72～96小时内阴极(3)的表面温度达到850℃～950℃，阴极(3)的底部温度达到600℃以上。其中，在350℃左右保温使扎糊内结晶水析出，避免阴极(3)的表面和内部产生裂纹；在600℃～650℃左右保温使扎糊充分焦化，避免后期开裂；在650℃以后快速升温可避免阴极(3)在高温下不烧损。当阴极(3)的表面升温至900℃左右时，开始准备铝电解槽启动所需的电解质，在升温的同时，快速灌入适量的电解质。电解质到位后，降阳极与电解质接触，关闭燃料供应源并准备拆除焙烧装置。通电至1/4倍全电流，维持10分钟左右，在确认没有异常情况下，通电至1/2倍全电流，维持10分钟。再确认无异常情况最后通入全电流，在通电的同时，拆除密封盖板(8)。
本发明的焙烧启动工艺具体实施步骤如下1)准备阶段a.燃烧喷射装置(1)安装到铝电解预焙槽之前，备好各种垫片，包括各个管道法兰的石棉橡胶垫片以及燃烧器(6)的石棉耐火垫片，备好气体或液体燃料源，检查压力或燃料量是否正常，并准备点火源。
b.将燃烧喷射装置(1)吊装到焙烧铝电解槽，安装时喷口离阳极(4)的边缘约2cm左右。检查燃烧喷射装置(1)安装是否稳定，装好空气接管(10)及气体或液体燃料接管(9)，并将熄火报警开关拨至点火档。
c.接通检测控制电源，打开温度记录仪及火焰监测仪电源，检查各仪表工作是否正常。
2)点火3)负荷调节燃烧负荷的调节按焙烧升温曲线的要求进行。负荷调节的操作程序如下a.将熄火报警开关拨至运行档，如果出现熄火，立即进入熄火处理程序。
b.在燃气流量5m3/h，空气流量115m3/h时，焙烧6小时；再增至燃气流量8m3/h，空气流量185m3/h时，再焙烧8小时；增加负荷时先加空气，后加煤气；开启空、煤气阀门时动作要缓慢而平稳。
c.增加负荷至燃气流量10m3/h，空气流量230m3/h，焙烧10小时。
d.增加负荷至燃气流量12m3/n，空气流量275m3/h，焙烧12小时。
e.增加负荷至燃气流量13m3/h，空气流量300m3/h，焙烧12小时。
f.最后增加负荷至燃气流量14m3/h，空气流量325m3/h，焙烧24小时将阴极表面温度升至900℃以上，阴极底部温度600℃以上，并准备向铝电解槽内添加电解质。
4)停火先关闭燃气开关，再关闭空气开关。
5)熄火处理当燃烧器(6)发生熄火故障时，应按以下步骤进行a.紧急关断对应流量计前的煤气阀。
b.开大空气阀，吹扫2分钟，关闭空气阀，重新进入点火程序进行点火。
c.关断全部流量计前的煤气阀。
d.保持空气阀状态2分钟，关闭小空气阀，将熄火报警开关拨至点火档，重新进入点火程序进行点火。
本发明与现有技术相比，具有以下优点1)改变了通电焙烧的传统方法，是铝电解预焙槽焙烧工艺上的一个重大突破。
2)焙烧终结时，先灌入液体电解质，使焙烧期间产生的裂缝被电解质填补并凝固，克服了铝液焙烧法中铝液直接进入裂缝导致早期破损和漏炉的缺陷。
3)克服了焦粉焙烧法由于温度分布不均匀所引起的热应力问题，可大大延长铝电解预焙槽的使用寿命。
4)焙烧周期大大缩短(仅需72小时)，并为安全快速升电流和启动创造了条件，节电效果明显、生产效率高、经济实用、安全可靠。
本工艺及装置可广泛用于铝电解预焙槽及各种高温工作电解槽、盐熔炉的焙烧启动，可使焙烧槽的温差降低，大幅度提高使用寿命，从而获得较高的经济效益。
权利要求
1.一种铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺，其特征在于气体或液体燃料由燃烧喷射装置(1)燃烧后产生的高温烟气由喷管(2)直接喷入铝电解预焙槽阴极(3)与阳极(4)之间的空腔(5)，焙烧铝电解预焙槽在72～96小时内达到启动所需的阴极(3)的表面温度为850℃～950℃，阴极(3)的底部温度达到600℃以上。
2.一种铝电解预焙槽气体焙烧启动装置，其特征在于燃烧喷射装置(1)由燃烧器(6)、燃烧室(7)、喷管(2)组合构成，燃烧喷射装置(1)按等流量方式配置至少两个以上的喷管(2)，喷管(2)为扁平形结构。
3.根据权利要求1所述的铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺，其特征在于1)焙烧启动工艺的燃料为气体或液体燃料；2)焙烧启动工艺按升温曲线给定燃料负荷供给，其供给方式为阴极(3)的表面温差为0℃～150℃，阴极(3)的底部温差为0℃～150℃。
全文摘要
本发明涉及一种铝电解预焙槽气体焙烧启动工艺及装置。气体或液体燃料由燃烧喷射装置燃烧后产生的高温烟气经喷管直接喷入阴极与阳极之间的空腔,焙烧铝电解预焙槽,焙烧启动工艺按规定的焙烧升温曲线,焙烧时间72—96小时内达到阴极表面温度850℃～950℃,阴极底部温度达到600℃以上。本发明具有提高铝电解预焙槽使用寿命、生产效率高、经济实用、安全可靠等优点,可广泛用于铝电解预焙槽的培烧启动。
文档编号C25C3/08GK1284572SQ0010256
公开日2001年2月21日 申请日期2000年2月28日 优先权日2000年2月28日
发明者张力, 殷恩生, 刘永刚, 伍成波, 杨元旭, 唐骞, 潘良明 申请人:重庆大学, 平果铝业公司