阳极焙烧炉烟气净化系统着火原因分析与对策研究

沈元昌

黄河鑫业有限公司

摘要：阳极焙烧炉烟气净化系统是将生阳极焙烧过程中产生的有害有毒气体进行净化处理后排出，而气体污染物的成分及含量根据原料和燃料的不同有所差别。阳极焙烧炉烟气净化系统的安全运行核心在于防，关键在于管理。要坚持不断完善、强化管理的理念，大大降低着火发生的概率，使设备在各种状态下操作不会受到冲击和损坏，抗干扰能力强，工作稳定可靠，烟气排放达到国家标准。

关键词：阳极焙烧炉；烟气净化系统；着火原因；对策研究

1阳极焙烧炉净化系统概述

阻火器的作用是：在生产中由于主排风机的负压作用下会有一部分的填充料颗粒透过炉墙进入到主烟道中，通过蒸汽降温和金属丝网，防止大颗粒的料进入除尘系统，引起着火。特别是生产一段时间后，随着炉室火道强墙的变形加重，这种现象更加的明显。

预除尘的作用是：通过重力沉降作用，把进入的大颗粒除去，同时防止静电场着火。

喷淋冷却系统的作用：水从特制的喷头流出时，在压缩空气的作用下雾化，对高温烟气降温，控制沥青烟气的温度在90±2℃；同时，提高沥青烟气和焦油的比表面积，使焦油颗粒荷电均匀，提高静电场的捕集效率。

高压静电场的作用是：在72KV的高压作用下，正负电荷分别向电场的两个极板运动，在极板上放电，形成沥青的颗粒，沉积在极板上。最后沉积在加热漏斗中，由人工定期的排放。

主排风机的作用：在正常生产中为炉面燃烧系统提供足够的负压，保证炉面上的燃烧系统设备正常的工作。

烟囱的作用：在正常生产中排放净化后的气体；当风机故障时，提供足够的负压，保证炉面设备和炉子安全。

2着火原因分析

2.1火源

在焙烧车间正常生产中，在烟斗1500～2500Pa负压的作用下，部分小于1.0mm的填充料透过立缝进到火道中；当立缝变大后，较大颗粒的填充料通过立缝进入火道中，由于它们颗粒较大，在控制不正常的情况下，被抽到烟斗，沉积在烟斗中。当烟斗的温度较高时，不能自行熄灭，加上在此沉积物的增多，基体的温度上升一定极限时。烟斗开始着火，如未及时发现或处理不当，造成较大的火星或火团在烟道中蔓延，进而引发着火。当200～285℃烟气经过烟斗进入环形烟道，依次进入主烟道或旁通烟道，温度逐渐降低，在阻火器的作用下，较小的火星可以被熄灭，但当较大的火星不能被及时熄灭，进入预除尘、静电场，并在此集聚，温度升高，就可能引发着火。

2.2可燃物

焙烧通常使用的燃料是重油、煤气或天然气。在控制正常的情况下，燃料几乎全部燃烧。若控制不当，会有部分的燃料在高温烟气的作用下裂解。生成超细的炭黑、H2、CH4、C2H6、CnHm、CO、NOx等可燃物质；再者，预焙阳极生块中含有9％～12％的沥青挥发分，燃烧掉的挥发分按50％～70％计算，还有30％～50％的挥发分，即有产品质量3.15％～5.25％的挥发分进入到烟斗中：其次，由于填充料的多次使用，其中小于0.05mm的超细颗粒等其他可燃物质。在设备管壁上沉积的海绵状物质就是上述众多物质的混合物。此物质比较疏松，附着面积较大，易着火，且不易扑灭，容易复燃。

2.3助燃空气

在焙烧车间的生产中。由于烟斗观察孔、环形烟道井窖密封不严。清理井盖密封不严，以及管道的破损造成的漏风，使得新鲜的空气进入净化系统。在正常的生产中，如果上述的各处密封较严，在烟气中，氧气的含量极低，CO2和NOx较多，是不容易发生着火的。

2.4着火易发部位

着火的部位多数在烟气气流被变向或流动速度较慢的位置，此处容易沉积可燃物质和火星，如拐角、预除尘的漏斗、静电场的入口处、风机的进口分配处等。众所周知，燃烧的3个条件只有全部满足时，才能着火，因此，在正常的焙烧车间生产组织中，只要切断着火的三要素中的任何的一个，就可以防止着火事故的发生。

3采取的技术措施

3.1采用重油改质燃烧新技术

焙烧生产中，可以明显观察到重油燃烧时火道内返上来的黑烟一不完全燃烧的特征之一；在电捕集器和烟管内，可以找到烟气净化系统着火的主要可燃物一重油不完全燃烧形成的絮状物，它的多孔特性保障了氧气的持续渗入，使热量能够积聚从而形成稳定的燃烧。

重油改质燃烧技术，是在重油中加入一定量的水，在添加剂和剪切力的作用下，水以1～5μm的液滴均匀分散在油中，形成稳定的“油包水”型乳化液，凝固点由38℃降到8～18℃，更易于流动。改质燃烧技术有别于传统意义上的乳化技术：①所用技术设备不同，该设备可连续生成和输送改质油；②所用添加剂不同，改质燃烧所用的添加剂还具有催化、促进燃烧的作用。

改质燃烧技术促进完全燃烧、节约能源消耗的原理是：

(1)改质油燃烧时，水先汽化，瞬间把包在外围的油相分裂成更小的油滴，“微爆”的作用提高了油滴的表面活化能，直径降到5μm以下，相对于改质前的100μm，其完全燃烧所需的反应时间只是原来的1/20，大大加快了燃烧反应速度。

(2)改质油燃烧时产生的水蒸气具有“汽提效应”，能除去燃油火焰外围形成的气膜，对传热表面起清洁作用，减少结焦与积碳现象。同时能实现低氧燃烧，显著降低SO₂、NOx等物质的生成，对设备具有防腐作用。

(3)火焰中的炭黑和燃料中微小的水蒸气发生化学反应，炭粒子被气化生成的CO和H₂，形成“水煤气效应”，CO和H₂又进一步燃烧，可以达到节约燃料的目的。

(4)采用改质燃烧技术时，燃烧产物中的三原子气体数增加，二原子气体数减少，而三原子气体的黑度系数较高，具有更高的热辐射系数，从而节约能源。

从使用情况看，采用该技术后，重油流动性好、结焦少、火道内的黑烟少、净化系统着火少。该技术可达到12%～15%的节油率。

3.2保持电捕集器合适的烟气温度

有观点认为，为了避免着火就应该将喷淋筒的水开大一些，这样可以灭掉火源。对阳极焙烧炉烟气净化系统却适得其反。因为烟气温度越低，沉积下来的可燃物就越多，可燃物的着火点也越低，一旦遇上触发因素，着火就不可避免了。在烟气温度相对较高的250℃排烟架并不着火，在烟气温度低下来以后电捕集器、风机却容易着火，就能证明这个观点。所以应调节水喷淋的水量使电捕集器保持适当偏高的烟气温度，以避免可燃物的大量沉积。这首先可以减少着火次数；此外保持适量的水雾，可以使粉尘尽量留在喷淋筒内，避免大量进入前电场；温度适当偏高还可节约水资源。

3.3控制好焙烧的工艺条件

对年产6万吨的预焙阳极生产厂家来说，每天排出的沥青挥发分近10t，所以焙烧曲线一定要合理，尽量提高预热炉室的基体温度，使沥青挥发分排出时能燃烧得比较充分。排烟架的负压要控制得适当小一些，炉墙缝留设的也要小一些，还要对过细的填充料进行筛分，以避免过多的细粉被抽入净化系统。细粉的存在不仅降低电捕集效率，它和沥青挥发物混在一起粘度非常大，很难清理，一旦着火还非常耐烧。

3.4加强着火多发部位的清理

可燃物在烟气被变相的地方沉积下来，如果长时间不清理，其数量是可观的，着起火来的危害很大。因此我们在着火多发部位开了多个清理孔，定期进行清理。对电捕集器可用水冲掉积灰，然后用机械或药剂进行清理。用水蒸汽对电捕集器内的壁挂沥青进行加热清理，据了解效果也不错。

结束语

通过上面的分析，造成焙烧车间烟气净化系统着火的原因是多方面的，但着火的三要素是解决问题的关键．由于各厂家的设备和实际情况千差万别．如何在实际生产中落实和解决，应该根据实际情况判断后采取相应的措施。

参考文献：

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