[发明专利]用于碳块焙烧环形炉的烟气处理中心的控制优化方法

说明书

本发明涉及用于电冶金学的焙烧碳块领域，尤其是用于铝的电解 产物的焙烧碳阳极和阴极，本发明更具体地涉及烟气处理中心(下文 称为FTC)的控制优化方法，以用于净化焙烧炉(下文称为BF)产 生的焙烧烟气，对于所述的碳块，BF为“环形”焙烧炉，且优选地， 为“顶开”或者“封闭”，其焙烧烟气被BF的至少一个排气歧管抽吸并 收集到烟气总管中，该烟气总管将所收集到烟气输送至FTC。

FTC也是一种熟知的类型，包括塔和至少一个反应器，其中，所 述塔用于在主体的出口处通过把水喷射至所述的烟气上来冷却烟气， 而所述反应器用于通过将烟气与一种粉末状的反应物(例如，氧化铝) 相接触，然后过滤填装的反应物，尤其通过吸附与烟气进一步接触的 氟化物以及滤过的烟气粉尘，并在所述反应器里内循环使用至少一部 分滤过后的反应物且与新的反应物混合，来进行烟气的物理化学中 和。

众所周知，为获得铝(Al)，用于铝电解的阴极和阳极是氧化铝 (Al₂O₃)电解化学反应所必需的碳块。这种阴极或阳极生产中所使用的 基材是形成团块状经过焙烧的石油焦炭和作为液态粘结剂的碳黑沥 青。首先，通过强力混合基材来制成坯块，并压实坯块以便由两种主要 组成物所形成的粘结团成形，随后将该坯块在1100℃的温度下焙烧大 约100小时。该热处理的作用是使沥青转化为焦炭，进而在阳极和阴 极上进行交换，以便满足阳极和阴极在电解槽内使用的机械阻力和导 电率。

这些碳块的坯块都是在我们所熟知的、被称为“环槽炉”或“环形 炉”的焙烧炉中进行焙烧的，使用该焙烧炉可以实现反向电流的气体 -固体换热器的原理。

用于阳极的焙烧炉(BF)在以下专利文件中有具体的描述：US 4 859175，WO 91/19147，US 6339729，US 6436335以及CA 2550880， 有关更具体的细节可进一步参考这些文献。不过，也给出它们的结构 和操作的表示，请参考下文中的图1和图2，它们分别表示了“顶开” 环形炉结构的平面简图，在该实例中，图1示出了具有两个炉子的环 形炉，图2以剖视的局部透视图的方式示出了该炉的内部结构。

焙烧炉(BF)1包括两个平行的壳体或部件1a和1b，其沿着纵向 轴XX在炉的长度方向上延伸，并各自包括一系列由横向壁3隔开的 横向腔室2(垂直于轴XX)。沿着长度方向，例如炉1的横向方向， 每个腔室2由交替隔开且并列布置的凹陷部4和薄的保温火道墙6组 成，其中，该凹陷部为上开口，以便填装待焙烧的碳块、和取出冷却 了的焙烧块，碳块堆叠在凹陷部内并充满着碳粉以待焙烧。腔室2的 火道墙6从同一壳体1a或1b的其它腔室2的火道墙6沿着纵向(与 炉1的主轴XX平行)延伸，且各火道墙6之间通过纵向壁上部中的 空隙7相连通，与设置在横向壁3上的纵向通道相对，从而火道墙6 形成数排纵向壁，这些纵向壁与主轴XX平行，且气流(可燃性空气， 可燃性气体以及可燃性气体和烟)可通过这些纵向壁，从而有可能确 保阳极5的预加热和焙烧，然后它们的冷却。火道墙6进一步地包括 用于扩展和更均匀地分配助燃空气或烟气通道的装置8，在其上部具 有称为“端口”的开口9，该开口可由可装拆的盖来封闭。

炉1的两部件1a和1b在其纵向端部由交臂(crossover)10连接， 从而有可能使气流从一个部件传递到另一个部件，并且有时可以从一 个部件1a或1b的火道墙6的各排的末端连通至另一部件1b或1a的 火道墙6的相应排的末端。

环形炉，也就是被称为“火焰前进炉”(fire advance furnaces)的 操作方法包括在同一工作周期内使火焰面从一个腔室2移动毗邻的腔 室的操作，从而使得各个腔室2依次连续地进行预热、强制加热、完 全燃烧、然后冷却(先自然冷却然后强制冷却)阶段。

阳极5的焙烧由一个或多个火焰或者火焰组实现，如图1(示出 了两个火焰组)所示的从一个腔室循环地移动至另一个腔室(沿箭头 所示的方向)。每个火焰或火焰组由5个连续的区域A到E组成，如 图1所示，从下到上与一排排火道墙6中气流流动的方向一致，而与 腔室与腔室间循环的方向相反：

A)预热区包括，涉及部件1a的火焰并考虑图1上方炉1端部的 交臂10上的箭头指示的火焰循环方向：