一种铝电解碳素预焙阳极预热方法技术

本发明专利技术公开了一种铝电解碳素预焙阳极预热方法，采用铝用碳素煅烧回转窑高温烟气作为热源，在预热炉中将装好的碳素预焙阳极进行预热，在24小时内可以使阳极的平均温度达到≥300℃；按电解槽换极周期的要求，将加热后的阳极起出预热炉，装入运送预热阳极的专用保温装置，送到电解车间后上槽更换旧阳极使用。预热后的阳极可降低阳极受到的热震影响、降低阳极碳耗、减少对电解槽稳定性和热平衡的波动、提高电流效率、缩短阳极导通电流的时间、减少炉底沉淀、减少换极时所发生的阳极效应和针振及阳极电流分布混乱恶劣状况，为电解槽的正常运行带来极大的好处。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铝电解生产领域，特别涉及一种铝电解碳素预焙阳极的加热方法。 
技术介绍
在现行工业铝电解生产中所使用的碳素预焙阳极，随着电化学反应的进行，阳极不断地消耗，需要定期更换。 在换极时，因阳极是脆性材料会发生严重的热震问题：由于新阳极未预热，新阳极的起始温度等于环境温度，当新阳极进入到950～960℃的熔融电解质中时，就有高热流向阳极体内渗透，阳极在高温作用下开始热膨胀，产生热应力；阳极温度与电解质温度之间的温差越大，热应力越大，阳极受到的热震影响就越大，从而产生裂纹、断裂、掉渣，影响到电解槽的正常运行、降低槽电流效率、增加阳极的消耗。因此，必须采取措施尽可能地降低热应力来避免因热震而引起的阳极破坏。在电解生产中，相比灰分等其他指标，阳极的抗热震性更受关注，这是一个迫切需要解决的难题。 新阳极进入电解槽后，从常温逐步升高到电解正常生产的温度需要从电解槽中吸取大量的热量，使槽温剧烈波动，而槽温恢复到正常至少要十多个小时，在这期间，新阳极的吸热对电解槽的稳定性、热平衡、电流效率、阳极电流分布等方面有严重的负面作用，还很有可能诱发阳极效应、针振、炉底沉淀等恶劣后果，对电解槽的正常生产干扰极大。若能在换极前将阳极预热，则对电解槽十分有利，这也是个大难题，国内外尚无工业适用的预热整体阳极的技术。 铝用碳素煅烧回转窑在生产时产生大量温度≥800℃的高温烟气，这些高温烟气是一种输送和使用方便、无需排渣、不容易造成环境污染的优质能源。传统的烟气余热利用方式是在回转窑尾部配套余热锅炉生产水蒸汽，将部分烟气热能转换为水蒸汽热能，用于发电、生产和取暖，该方式存在两个不足： 1.一般企业的蒸汽用量有限，在夏、秋季不能取暖时，水蒸汽因富裕而排空处理形成能源浪费；2.进入余热锅炉中的高温烟气经热交换后排出时温度依然很高，烟气热能没有得到有效利用，热效率很低。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种铝电解碳素预焙阳极预热方法，能够对阳极进行整体预热，克服铝电解更换碳素预焙阳极时存在的固有缺点，同时充分利用铝用碳素煅烧时产生的余热，提高能源利用效率。 本专利技术采用的技术方案是：一种铝电解碳素预焙阳极预热方法，先将铝电解碳素预焙阳极装入预热炉中的阳极加热室，然后采用铝用碳素煅烧回转窑高温烟气作为热源，烟气温度区间在700～1100℃，利用其流经预热炉中的火道时，热量通过阳极加热室的耐火砖墙壁传送到内部，经过热交换将阳极进行预热，预热时高温烟气不与阳极直接接触，且阳极表面覆盖焦质填充料并盖有阳极保温隔热盖。采用所述铝用碳素煅烧回转窑高温烟气作为热源，对于常规尺寸的碳素预焙阳极（例如1550×660×570mm），在24小时内可以使其平均温度达到≥300℃。待阳极符合温度要求后，按照电解槽换极周期的要求，装入运送预热阳极的专用保温装置，将其运送到电解车间，再上槽更换旧阳极使用。 预热阳极的保温室是一个箱式结构，箱体外层为钢板，箱体内部四周侧壁由保温材料制成，箱体内底面设有一排可放置四块阳极的工字钢制成的阳极支架，箱体内底部为耐火材料制成，箱体上表面为可翻转的主体为保温材料的阳极保温盖，其与装入箱内的阳极铝导杆之间的缝隙用耐火纤维封堵以防止空气流动并保温，整个箱体的底部由焊接的两块长槽型钢作为支撑。 关于预热炉的设计可参考阳极焙烧炉。一个比较有代表性的方案是：长方向6个加热室，每个室容纳5块阳极，合计30块阳极； 室大小为6240×760×1500，分解（1500×5+40×6）×（660+50×2）×（600+450+90-110+300+100）长度为6240，即5块极长、阳极间距40、阳极与端墙距离40；宽度为760，即阳极宽、阳极与边部端墙距离50；高度为1500，即底部承载阳极装置的高度100、阳极高600+钢爪450+焊接块90-碳坑110、上部空间300（留够一定的余度方便操作）。宽方向4个预热道（预热炉室）、5个火道——从左至右为1火道1预热道（预热炉室）1火道，即2个火道之间夹一个预热道（预热炉室），4个预热道就配5个火道——火道走高温烟气，预热道装待预热的阳极碳块——预热炉室的边墙之间距离就是火道的通道。 每个预热道即室的宽度，为内宽760 + 两端的耐火墙厚度（可参考焙烧炉）； 火道宽可参考焙烧炉。上部保温结构：炉盖、阳极保温盖、火道耐火上层和保温盖这三个部分的设计，应能在保证热量尽可能少散失的前提下，具有一定的承载人或重物重量的能力。 预热炉的要点是保证烟气和碳素阳极在加热过程时没有外来空气的影响，也就是要保证密封；否则 阳极会出现氧化、烟气温度和热量也会下降，对加热效率有影响。 预热车间需要确认的内容有以下几点： （1）待预热阳极的放置点；（2）专用保温装置的放置点；（3）专用保温装置如何上车；（4）行车的设置和使用；（5）阳极的装入与起出操作规范。按电解槽换极周期，电解车间应在换极前60min发来阳极需求，车间将预热好的阳极起出，立即装入用于运输的特制的专用保温装置中，并用改装的阳极运输车马上送到电解车间使用； 配套煅烧烟气的烟道改造和烟囱的建设。燃烧室为匹配预热炉的烟气开口设置，即是否在这里就加装烟气流量控制阀门。烟囱的设计与建设需要提供足够的负压来吸引烟气流动。几个关键点说明： （1）预热炉长度可能会超过50m，是不是过长了？实际不长，原因可以参看焙烧炉，按每次运转6炉室，每炉室中由于高度够高，约5m或更长，由于有隔板的影响，实际每炉室中烟气流动的长度超过10m，6个炉室就是60m，因此，本技术中相比之下这个不是什么问题，可以通过设计来调节烟气的流动。（2）为什么电流效率能提高1%？ 其一、按冯乃祥著作《铝电解》第172页“热震部分”根据文献资料的报道，由一般的热冲击问题给电解槽造成的电流效率损失可以达到1.5%，这里按温差减少的幅度为原来的温差的三分之一来定，即有0.5% ；其二、由于阳极非工作时间的缩短，阳极电流分布也将更快地达到平衡，这里也会提高电流效率；其三、电流效率是在电解槽稳定运行的状况下才能有高数值的表现，而电解槽在换极时原来的长达10多个小时的电解温度波动期间内电流效率能高的上去么，由于预热阳极对热平衡和稳定性的影响波动时间大为缩短，所以电解槽更快地进入平稳工作期，这样平均电流效率才会增加上去。基于此三点，槽电流效率提高1%已经是低估又低估了。（3）碳耗的降低量，分析同上。 （4）按任必军著作《300kA预焙阳极电解槽槽寿命及其影响因素》第150页表中数据， 换极时1.0t阳极所需能量为230度电，所需时间>8小时。 按1.0 t阳极所需能量为230度电，吨铝对应的550kg阳极预热所需的能量为 230×0.55=126.5度， 如果这个230度电数据是无关于掉入槽的覆盖料、后加上的覆盖料、空极热损失这些因素影响，那么所得出的126.5度电与 550kg阳极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝电解碳素预焙阳极预热方法，其特征在于：热源为铝用碳素煅烧回转窑高温烟气。

【技术特征摘要】
1.一种铝电解碳素预焙阳极预热方法，其特征在于：热源为铝用碳素煅烧回转窑高温烟气。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解碳素预焙阳极预热方法，其特征在于：高温烟气的温度区间为700～1100℃。
3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷波，张磊，车玲，梁寿喜，郑敏辉，
申请(专利权)人：中国铝业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52