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敞開環(huán)式焙燒爐煙氣凈化系統(tǒng)著火原因分析及預防措施

文檔作者：郎學春穆小杰文檔來源：青海橋頭鋁電股份公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年03月11日
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· 44· 有色冶金節(jié)能 口環(huán)保與綜合利用
敞開環(huán)式焙燒爐煙氣凈化系統(tǒng)著火原因
分析及預防措施
郎學春穆小杰
(青海橋頭鋁電股份公司，西寧810100)
[摘要] 分析了敞開環(huán)式焙燒爐煙氣凈化系統(tǒng)著火原因。結合生產(chǎn)實際，介紹了某公司為了杜絕發(fā)生火災，從
調整電捕焦油器捕集物比例，降低煙氣中的氧含量，改造及清理電捕焦油器，改進電場電壓、電流控制及啟動操作
方法等方面采取的措施。
[關鍵詞] 敞開環(huán)式焙燒爐；電捕焦油器；凈化系統(tǒng)；改進措施
[中圖分類號】TF821；X505 [文獻標志碼]B [文章編號]1008—5122(2014)05—0044—04
Fire Cause and Precaution M easures of Flue Gas
Purification System in Open Ring Furnace
LANG Xue—chun，MU Xiao—jie
Abstract：This paper analyses the fire causes of flue gas purification system in open—ring furnace． Corn—
bined with the actual production，some measures are introduced to prevent fire from the following aspects，
adjusting trapping material proportion in electric tar precipitator，reducing oxygen content in flue gas，
transforming and cleaning up electric tar precipitator，and improving field voltage，control current and
start-up operation．
Key words：open ring furnace；electric tar precipitator；cleanup system ；improvement measures
鋁電解用預焙陽極在焙燒過程中，會產(chǎn)生大量
廢煙氣。一般采用靜電捕集法、氧化鋁吸附凈化法、
焦粉吸附法及堿吸收法等對主要成分為瀝青煙、氟
化物、SO，、粉塵等的焙燒廢煙氣進行治理。由于幾
種方法在工藝流程、投資、運行維護及安全等方面存
在差異，在國家對氟化物、SO：排放限值執(zhí)行
《GB25465-2010鋁工業(yè)污染物排放標準》以前，大
多碳素焙燒爐煙氣凈化采用電捕焦油法。本文介紹
了某公司采用靜電捕集法，為杜絕凈化系統(tǒng)發(fā)生火
災事故，對燃燒系統(tǒng)的工藝控制、凈化系統(tǒng)操作等方
面采取的措施。
[收稿日期]2014—06—20
[作者簡介]郎學春(1976一)，男，云南鎮(zhèn)雄人，大學本
科，工程師，主要從事鋁電解、碳素、鋁合金研發(fā)工作。 圖1 煙氣凈化系統(tǒng)圖
2014年10月第5期 敞開環(huán)式焙燒爐煙氣凈化系統(tǒng)著火原因分析及預防措施—— 郎學春穆小杰 ·45·
煙氣凈化系統(tǒng)的工作流程為：焙燒爐內炭制品
燃燒產(chǎn)生的廢煙氣，通過排煙架匯集到煙道后進入
預除塵器，使大顆粒廢物得到捕集；廢煙氣進入噴霧
冷卻裝置，在噴淋水的作用下，使煙氣降溫；降溫后
的廢煙氣進入電捕焦油器，電場使粉塵獲得電荷，同
時使粉塵被收集。最后，處理達到排放限值的煙氣，
通過排煙風機被排空。
1．2 電捕焦油法煙氣凈化系統(tǒng)設備參數(shù)
某公司使用34室敞開環(huán)式焙燒爐，以天然氣為
加熱燃料，對焙燒爐室的8個料箱中的生坯進行焙
燒。正常生產(chǎn)采用6室加熱、28 h移爐周期的168 h
升溫曲線。爐室設計料箱尺寸為5 246×703×
5 360 mm，每個料箱立裝3層尺寸為1 570×665×
553 mm的生陽極21塊。此系統(tǒng)設計處理煙氣量為
62 000 Nm ／h，電捕焦油器截面積30 m ，煙氣溫度為
150～250 c【=，煙道負壓為2 000～3 000 Pa。為保證對
煙氣的冷卻，噴霧冷卻裝置要求工業(yè)水壓力為0．3
～ 0．5 MPa，壓縮空氣壓力為0．4～0．6 MPa。
2 電捕焦油器內部出現(xiàn)粉塵著火原因
2．1 電捕焦油器內部出現(xiàn)積灰著火現(xiàn)象
某公司焙燒車間2003年投產(chǎn)，2004年打通整
套生產(chǎn)工藝流程，開始生產(chǎn)生陽極。由于在實際生
產(chǎn)中生陽極炭塊的外觀出現(xiàn)裂紋，麻面，假比重達不
到1．60 g／era 等，最后通過從殘極、生碎、粉焦、細焦
的配比量進行配方調整，到2004年年底逐步確定了
生產(chǎn)基本配方。調整后粘結劑瀝青在配方中約占質
量的14％ ～l5％ 。生陽極在焙燒過程中，收集粉塵
的電捕焦油器收集斗會出現(xiàn)積灰燃燒，煙囪冒黑煙
現(xiàn)象，導致燃燒系統(tǒng)關閉。
2．2 電捕焦油器內部積灰著火原因
一般著火并形成穩(wěn)定的燃燒必須具備以下3個
條件：一是要有可燃物；二是要有供應燃料燃燒所需
的充足氧氣；三是要達到可燃物的著火點。通過對
這幾個條件的追溯，可以從凈化設備本身找到著火
的原因。
2．2。1 可燃物來源
電捕焦油器的作用是收塵。由于焙燒煙氣中含
有瀝青煙、粉塵等，煙氣從排煙架經(jīng)過地上煙道、預
除塵器、噴霧冷卻裝置進入電捕焦油器，是被逐步降
溫、處理的過程。當瀝青煙、粉塵等被電捕焦油器收
集后，會沉積在漏斗處。這些物質為碳氫化合物和
炭黑，為可燃物。根據(jù)對電捕焦油器收集物燃燒情
況的試驗發(fā)現(xiàn)：粉塵的著火點比焦油的著火點低，易
燃，但火勢易于控制，焦油的著火點較高，著火后火
勢不易控制。
2．2．2 煙氣中的氧來源
電捕焦油器中的氧，主要來自兩個方面：
(I)來自鼓風機鼓入助燃燃料后剩余的氧及滲
漏的氧。敞開式環(huán)型焙燒爐在預熱階段、火道中的
含氧量遠高于理論含氧量，而燃料燃燒階段的含氧
量卻遠小于理論值。一個火焰周期內第一火道各爐
室含氧量結果及理論含氧量如圖2所示¨ 。由圖2
可知，加熱段6P、5P、4P爐室燃料燃燒后的煙氣經(jīng)
過預熱段2P、3P揮發(fā)分燃燒后，在負壓作用下，爐
室表面的空氣滲透到預熱爐室火道內使煙氣中含氧
量不減反增。
圖2 第一火道一個火焰周期備爐室的含氧量
(2)來自電捕焦油器滲漏的空氣。電捕焦油器
的供電系統(tǒng)，為了使煙氣中的瀝青不致粘結在高壓
瓷瓶上，在供電瓷瓶箱體處安裝了通風加熱裝置，在
負壓作用下，空氣是向箱體內部流動的，也可以滿足
燃燒所需的氧。
總之，由于焙燒爐自身漏風以及電捕焦油器自
身設計需要，煙氣中的氧是能夠滿足燃燒需要的。
2．2．3 著火源來源
從電捕焦油器著火的位置判斷，著火源應來自
兩個方面：
(1)來自焙燒爐中的填充焦。在焙燒過程中，
一般采用填充焦對爐室的制品進行密封，在負壓作
用下，填充焦會從爐室的火道豎縫進入火道，由于焙
燒過程的溫度很高，可以達到1 000℃ 以上，填充焦
進入火道后，沿途雖經(jīng)降溫，但只是表面溫度降低，
內部溫度仍然較高，遇阻下落后，如果落在積存的可
燃物較多、燃點又比較低的積灰上，就會著火 。
(2)來自電捕焦油器打火。由于電捕焦油器陰
· 46· 有色冶金節(jié)能 口環(huán)保與綜合利用
極為陰極絲，收集物存在瀝青，當瀝青在陰極絲上粘
結時，會改變陰極之間的距離。根據(jù)《工業(yè)電除塵
器應用技術》工業(yè)試驗結果，電暈線彼此之間的線
距對放電性能影響較大。線距太寬，中間存在死區(qū)，
放電強度被消弱；相反線距過密，因彼此的屏蔽作用
也會大大降低放電強度。極板間距與工作電壓的關
系如圖3 。當陰極之間距離縮小后，在工作電壓
不變的情況下，會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，點燃收集的積灰。
圖3 極椒l司距與工作電壓的關系
總之，由于電捕焦油器收集物為焙燒爐高溫填
充焦、瀝青煙，以及電捕焦油器漏風和焙燒爐漏風等
原因，為可燃物提供了燃燒條件，促成了電捕焦油器
著火。
3 改進措施
根據(jù)造成電捕焦油器著火的原因分析，某公司
結合生產(chǎn)實際，制定了相應的措施。
3．1 電捕焦油器捕集物比例的調整
為改善電捕焦油器捕集物比例，某公司根據(jù)燃
燒系統(tǒng)運行實際，對預熱爐室揮發(fā)分的位置進行了
有效的控制。通過利用備用燃燒架的熱電偶對預熱
爐室的溫度情況進行測量，發(fā)現(xiàn)預熱爐室的溫度隨
著時間的推移呈拋物線狀。而且，HR1燃燒架的起
點溫度對揮發(fā)分的位置影響較大。為了穩(wěn)定揮發(fā)分
燃燒帶位置，通過對起點溫度從910℃開始，逐次增
加5℃／次的試驗，總結燃燒架起點溫度對揮發(fā)分的
位置影響，最終確定焙燒曲線。將原來燃燒架HR1
的起始溫度從930℃ 調整為920℃ ，使揮發(fā)分的位
置從原來移爐時揮發(fā)分燃燒帶在2P的3、4孔變?yōu)?
2P的4孑L和3P的1孔。揮發(fā)分燃燒帶位置穩(wěn)定
后，電場收集物為焦油和粉灰的混合物，有利于電捕
焦油器的清理。同時，由于瀝青的存在，相對降低了
收集物的著火點。
3．2 降低煙氣中的氧含量
在焙燒爐面，通過對焙燒曲線的調整，使揮發(fā)分
的位置移爐時穩(wěn)定在2P的4孔和3P的1孔。同
時，為降低預熱爐室的冷風滲透，在燃燒系統(tǒng)的1P、
2P爐室火道墻、料箱上鋪設塑料薄膜進行密封，降
低排煙架以前爐室廢煙氣的氧含量。
在電捕焦油器上，通過對電捕焦油器的供電系
統(tǒng)瓷瓶加熱裝置漏風口制做盲板，進行改造，減少進
入電捕焦油器內的含氧量。
3．3 電捕焦油器改造、清理及操作方法改進
3．3．1 電捕焦油器改造及清理
為改善陰極絲、陽極板因粘結焦油、粉塵的混合
物造成的相對距離的減少，某公司通過在陽極板上
加裝采用蒸汽加熱的鎳鎘合金裝置，每天在固定的
時間，對陽極板進行加熱，使收集物能夠JIO~,N從陰極
絲、陽極板上淌下，保證陰極絲、陽極板之間的相對
距離。
另外，根據(jù)多年經(jīng)驗，制定了每周對排煙架進行
清理，每季度對環(huán)形煙道、地下煙道、預除塵器、噴霧
冷卻裝置、電捕焦油器進行全面清理的制度，有效杜
絕了排煙架、煙道著火引發(fā)的電捕焦油器著火。
3．3．2 改進操作方法
焙燒產(chǎn)生的煙氣，一般采用兩級電捕焦油器進
行處理。在一個焙燒周期內，焙燒產(chǎn)生的煙氣量隨
著焙燒周期時間延續(xù)發(fā)生變化。一般，在焙燒進行
至1／2焙燒周期時，系統(tǒng)產(chǎn)生的煙氣量最大。為了
達到除塵效果，通常采用自動控制。當煙氣進入電
捕焦油器后，會出現(xiàn)1 、2 電捕電壓、電流分布不均，
形成1 電捕電壓、電流明顯高于2 電捕電壓、電流。
由于1 電捕電壓高、電流大，會出現(xiàn)打火現(xiàn)象，導致
1 電捕故障率高于2 電捕。為杜絕1 電捕出現(xiàn)打
火現(xiàn)象，可以通過手動調整，適當降低1 電捕二次
電壓，升高2 電捕二次電壓，使電捕電壓、電流分布
一致，達到除塵效果，調整情況如表1。
為杜絕在啟動過程中出現(xiàn)電捕焦油器啟動升壓
過快導致電捕焦油器打火，規(guī)定停止電捕焦油器時，
將電壓控制功率設為0，將“自動”控制轉為“手動”控
制，按“復位”鍵，停電；啟動時，操作為“手動”，穩(wěn)定
后，轉為“自動”控制。通過操作方法的改變，杜絕了
啟動過程中“自動”方式下電壓直接升至40 kV左右
而引起電場打火的現(xiàn)象。
另外，為保證收集物能夠從陰極絲、陽極板上淌
下，冬季燃燒系統(tǒng)采用雙系統(tǒng)運行，夏季燃燒系統(tǒng)采
2014年10月第5期 敞開環(huán)式焙燒爐煙氣凈化系統(tǒng)著火原因分析及預防措施—— 郎學春穆小杰 ·47·
用單系統(tǒng)運行。規(guī)定雙系統(tǒng)運行時，移爐間隔為14
h，電場進口溫度控制在80℃左右，使陰極絲上粘結
的焦油高于收集瀝青的熔點溫度，沿著陰極絲流下；
在單系統(tǒng)運行時，由于進入電場的煙氣溫度較低，在
移爐后降低噴淋冷卻裝置的噴水量來提高電場的進
口溫度。同時，可通過分周期的開啟陽極板加熱裝
置，排放焦油的方法進行控制。
4 結束語
總之，通過對燃燒系統(tǒng)工藝的調整，使揮發(fā)分燃
燒后煙氣中的成分比例發(fā)生變化，保證了電捕焦油
器捕集物的著火點相對較高；同時，在煙氣凈化系統(tǒng)
清理時，制定過渡曲線，保證了揮發(fā)分燃燒位置相對
(上接第43頁)
4．3 設計槽上集煙罩需要注意的其它問題
設計槽上集煙罩要保障各吸氣口負壓均勻、兼
顧風速、安息角或清灰設施，防止出現(xiàn)生產(chǎn)初期排煙
系統(tǒng)較為理想，但隨著生產(chǎn)的進行，管道內粉塵沉降
堵管，影響負壓的合理分布的情況。
5 結束語
鋁電解槽在向越來越大的方向發(fā)展，排煙量也
在逐步增大，就目前該種預焙陽極的槽型而言，受槽
上部結構和空間的影響，要做高質量的集氣效果的
槽上通風設施確實存在一定難度。這就要求設計以
不變，燃燒系統(tǒng)燃燒架對接溫度相對穩(wěn)定以及對電
捕焦油器啟停的規(guī)范操作。杜絕陰極絲打火等措施
的實施，有效改變了造成著火的兩個不利因素。日
常管理中對排煙架、凈化系統(tǒng)的積塵清理，有效的防
止了風機振動，電捕焦油器短路以及收集的粉塵自
燃現(xiàn)象。
[參考文獻]
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工、l 出版社，2006：60—63
電解煙氣量和煙氣流動特性為理論基礎，通過對電
解工藝設施本身的改進提高、集煙罩、密封罩板、上
部框架、陰極槽殼等有關結構的全面構思、優(yōu)化配
置，設計出高捕集效率的集氣裝置，提高煙氣凈化效
率，降低凈化能耗，并達到高標準的環(huán)保效果。
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