論焙燒爐7室運(yùn)行對(duì)天然氣消耗的影響

姚智博

（陜西有色榆林新材料集團(tuán)有限公司陽(yáng)極分公司，陜西 榆林 719000）

焙燒爐炭塊焙燒過(guò)程使用天然氣作為燃料，其消耗量的高低對(duì)焙燒生產(chǎn)成本的影響較大。近年來(lái)，降低焙燒天然氣單耗成為焙燒爐生產(chǎn)管控的熱點(diǎn)項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)各炭素廠焙燒車(chē)間均采取多種措施，積極探尋節(jié)氣方式，降本增效。陜西某公司陽(yáng)極焙燒車(chē)間也在為降低焙燒天然氣消耗，開(kāi)展技改科技攻關(guān)項(xiàng)目，并取得了一定成果，為使成果擴(kuò)大化，車(chē)間通過(guò)對(duì)同行業(yè)外單位的考察論證，并仔細(xì)研究火焰系統(tǒng)的焙燒過(guò)程，在車(chē)間3號(hào)廠房進(jìn)行了燃控系統(tǒng)7室運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)，7室運(yùn)行的系統(tǒng)天然氣消耗，對(duì)比6室運(yùn)行又有減少，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 7室運(yùn)行模式簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)6室運(yùn)行爐室分為3個(gè)預(yù)熱區(qū)爐室和3個(gè)加熱區(qū)爐室，7室運(yùn)行是將預(yù)熱區(qū)爐室數(shù)量由3個(gè)增加至4個(gè)，加熱區(qū)爐室數(shù)量保持3個(gè)不變。7室運(yùn)行示意圖如圖1所示，圖1中1P、2P、3P、4P分別為預(yù)熱區(qū)爐室，5P、6P、7P分別為加熱熱爐室。

圖1 7室運(yùn)行示意圖

2 7室運(yùn)行模式對(duì)降低天然氣消耗工作的幫助

2.1 提前預(yù)熱炭塊，烘干炭塊水分

成型生產(chǎn)的生陽(yáng)極進(jìn)入堆垛庫(kù)前，需要進(jìn)行一次過(guò)水冷卻，冷卻后的生陽(yáng)極在堆垛庫(kù)內(nèi)存放16 h以上方可允許焙燒裝爐使用。生陽(yáng)極在堆垛庫(kù)存放其中一個(gè)目的是為了晾干其中的水分，但受外部氣溫及碼垛方式的影響，水分揮發(fā)不徹底，滯留在生陽(yáng)極內(nèi)部。當(dāng)生陽(yáng)極被裝入爐室進(jìn)入焙燒過(guò)程后，在預(yù)熱前期（1P爐室位置），需要吸收熱量來(lái)排出這些水分。傳統(tǒng)6室運(yùn)行模式，1P爐室位置炭塊升溫需遵循“兩頭快”的原則，需加快升溫速率，現(xiàn)因炭塊吸熱排水，造成了部分熱量損失，導(dǎo)致炭塊焙燒前期升溫速率變慢。7室運(yùn)行較6室多一個(gè)預(yù)熱爐室，在1P爐室位置可利用煙氣余熱對(duì)炭塊進(jìn)行預(yù)熱排水，通過(guò)合理控制揮發(fā)份排放位置，進(jìn)而控制1P爐室溫度，在炭塊排水階段控制制品溫度在80℃以下，避免炭塊提前軟化，之后提升升溫速率，使炭塊進(jìn)入正常焙燒階段。

結(jié)合實(shí)驗(yàn)焙燒爐爐況，摸索制定滿足系統(tǒng)工藝控制的排煙架升溫情況，及對(duì)應(yīng)的負(fù)壓控制值大小，7室運(yùn)行排煙架升溫情況如表1所示。

表1 7室運(yùn)行排煙架升溫情況

2.2 延長(zhǎng)預(yù)熱區(qū)炭塊升溫時(shí)間，減緩揮發(fā)份排放速率

7室運(yùn)行因多一個(gè)預(yù)熱爐室的緣故，炭塊在經(jīng)過(guò)1P爐室的排水、軟化階段升溫過(guò)渡后，可更早進(jìn)入揮發(fā)份排放階段。較6室運(yùn)行相比，揮發(fā)份排出段升溫時(shí)間更長(zhǎng)，升溫速率變慢，揮發(fā)份排出放緩，更加契合炭塊升溫“中間慢”的原則。

另陜西有色榆林新材料集團(tuán)有限公司陽(yáng)極分公司焙燒車(chē)間出爐炭塊之前常出現(xiàn)粘料嚴(yán)重的問(wèn)題，因粘料嚴(yán)重導(dǎo)致炭塊難清理，部分炭塊由于清理不干凈而被判廢，造成車(chē)間產(chǎn)品合格率下降。經(jīng)分析，黏料原因之一，可能是因炭塊升溫速率較塊，一定時(shí)間內(nèi)揮發(fā)份排出量較多，揮發(fā)份排出后未及時(shí)進(jìn)入火道而滯留在料箱內(nèi)，經(jīng)高溫直接燒結(jié)后導(dǎo)致填充料黏結(jié)在炭塊表面。7室運(yùn)行具有揮發(fā)份排出放緩的特點(diǎn)，可在一定程度上緩解炭塊黏料問(wèn)題，有利于提高車(chē)間產(chǎn)品合格率，在進(jìn)行天然氣單耗核算時(shí)，有助于單耗值的降低。

2.3 提高預(yù)熱區(qū)炭塊制品溫度，降低燃燒架升溫壓力

炭塊升溫所需熱量是通過(guò)火道—填充料—炭塊間接傳導(dǎo)的，其吸熱是一個(gè)緩慢的過(guò)程，熱量傳導(dǎo)存在一定限值。7室運(yùn)行的預(yù)熱區(qū)炭塊升溫時(shí)間較長(zhǎng)，揮發(fā)份排放速度較緩，揮發(fā)份燃燒產(chǎn)生的熱量可更多的傳遞到炭塊，提升預(yù)熱區(qū)炭塊的制品溫度。對(duì)比車(chē)間實(shí)驗(yàn)爐室6室運(yùn)行和7室運(yùn)行的同爐室預(yù)熱區(qū)制品終溫如圖3所示。

圖3 6室運(yùn)行和7室運(yùn)行預(yù)熱區(qū)制品終溫對(duì)比

從圖3對(duì)比可看出，7室運(yùn)行的預(yù)熱區(qū)制品終溫較6室運(yùn)行的要高，且相對(duì)穩(wěn)定。7室運(yùn)行的揮發(fā)分燃燒熱利用率更高，有助于減少高溫區(qū)域燃燒架的升溫壓力，火道溫度更容易達(dá)到曲線目標(biāo)溫度，燃燒架天然氣功率可相對(duì)維持在一個(gè)較低的功率上，達(dá)到減少天然氣消耗的目的。

2.4 提高轉(zhuǎn)彎爐室的焙燒質(zhì)量，降低轉(zhuǎn)彎期間的天然氣消耗

火焰系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎期間的耗氣量是最大的，其工藝控制難度也大。以往6室運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)彎期間時(shí)常會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)既耗氣，炭塊焙燒質(zhì)量也差的問(wèn)題。運(yùn)行7室后，利用預(yù)熱爐室多的特點(diǎn)，在轉(zhuǎn)彎之前，適當(dāng)提高排煙架溫度，控制揮發(fā)份使其超前，如此在系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎期間，可一定程度上抵消因轉(zhuǎn)彎造成的揮發(fā)份滯后的問(wèn)題，轉(zhuǎn)彎后的第一個(gè)爐室的升溫效果較6室要好。此外在結(jié)合轉(zhuǎn)彎后第一個(gè)爐室的升溫情況，制定轉(zhuǎn)彎曲線，緩解燃燒架升溫壓力，改善燃燒架長(zhǎng)時(shí)間大功率噴氣趕溫的問(wèn)題。對(duì)比6室運(yùn)行與7室運(yùn)行單系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎期間的單班天然氣消耗量如圖4所示。

圖4 6室運(yùn)行和7室運(yùn)行轉(zhuǎn)彎期間天然氣耗量對(duì)比

從圖4對(duì)比可看出，6室運(yùn)行下，在系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎后期，即5P、6P燃燒架位置，天然氣耗量大，原因是前期揮發(fā)份滯后嚴(yán)重，在燃燒架加入升溫后，加速了揮發(fā)份的外排，揮發(fā)份燃燒產(chǎn)生的熱量未能傳導(dǎo)給炭塊，炭塊溫度低，到后期只能通過(guò)天然氣來(lái)升溫，造成天然氣用氣量大。7室運(yùn)行的系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎期間揮發(fā)份外排情況較6室改善明顯，揮發(fā)份燃燒熱利用率高，火道升溫平穩(wěn)，其天然氣耗量也較穩(wěn)定。

經(jīng)統(tǒng)計(jì)計(jì)算，7室運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)彎期間的單班平均天然氣消耗量較6室運(yùn)行減少約450 m3，每月僅在系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎期間，即可節(jié)省天然氣約5 500 m3。加上直行爐室時(shí)的天然氣減少量，每月可節(jié)約天然氣約12000m3，節(jié)約成本約24 000元/月。

3 結(jié)語(yǔ)

與6室運(yùn)行相比，7室運(yùn)行可充分利用預(yù)熱區(qū)揮發(fā)份的排放燃燒，改善預(yù)熱區(qū)的炭塊升溫質(zhì)量，為后期燃燒架的升溫創(chuàng)造良好的前提條件，最終達(dá)到降低焙燒天然氣消耗的目的。同時(shí)7室運(yùn)行也因其預(yù)熱爐室較多，排煙架終溫控制相對(duì)較低，可大大提升系統(tǒng)運(yùn)行的安全性，降低系統(tǒng)火焰隱患，保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。