炭素焙燒爐的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及炭素焙燒爐，更具體地說涉及具有豎直配置的焙燒爐道的炭素焙燒爐。在一種結(jié)構(gòu)中，本發(fā)明涉及具有至少一條豎直設(shè)置的焙燒爐道但是通常為豎直設(shè)置的焙燒爐道陣列的爐子，該焙燒爐道用來焙燒在包覆在犧牲介質(zhì)中期間向下行進穿過焙燒爐道的炭素體。
【背景技術(shù)】
[0002]各種操作都需要生炭在使用之前進行焙燒。這些操作中的一些采用顆粒狀生炭，而其它采用了塊狀生炭。一種這樣的焙燒操作是制造陽極，該陽極隨后用于生產(chǎn)鋁。通過電解方法將氧化鋁轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘黉X導(dǎo)致大量消耗炭素陽極。熔融鋁沉積到炭素陰極上，并且同時氧沉積在電解池的炭素陽極上并且消耗該炭素陽極。通常，每生產(chǎn)一噸鋁要消耗0.4噸炭素。因此，鋁冶煉廠需要大量連續(xù)供應(yīng)炭素陽極。冶煉廠一般現(xiàn)場制造炭素陽極作為鋁生產(chǎn)工藝的整體組成部分。
[0003]用于鋁生產(chǎn)過程的炭素陽極制造包括生產(chǎn)“生的”陽極塊并且焙燒這些“生的”陽極塊以生產(chǎn)適用于鋁生產(chǎn)過程的陽極。“生的”陽極塊的生產(chǎn)涉及將壓碎的焦炭或無煙煤與粘接劑混合，該粘接劑例如包含有煤焦油瀝青。然后將該粘性混合物壓制以形成“生的”陽極塊。根據(jù)冶煉廠的要求，“生的”陽極塊其重量通常為幾百公斤至一噸以上。焦炭和瀝青粘接劑的混合物通常在室溫下固化并且在超過大約50攝氏度的溫度下軟化。揮發(fā)性組分在50攝氏度至400攝氏度之間的溫度下釋放出。在進一步加熱一段時間至大約1200攝氏度時，陽極硬化，從而導(dǎo)致更好的物理性能，例如導(dǎo)電性和抗氧化性。
[0004]在WO 99/06779中披露了具有基本上豎直的焙燒爐道的炭素陽極焙燒爐。生的陽極在豎直焙燒爐道內(nèi)包裝在犧牲介質(zhì)中，并且向下運動穿過焙燒區(qū)。經(jīng)焙燒的陽極與包圍著這些陽極的犧牲介質(zhì)的一部分一起從焙燒爐道的底部去除。犧牲介質(zhì)在焙燒爐道內(nèi)的運動必須如此進行控制，從而底部陽極的去除不會擾亂犧牲介質(zhì)圍繞著高于焙燒爐道設(shè)置的陽極的包覆。犧牲介質(zhì)的裝載和卸載是急需改善的問題。
[0005]例如在WO 99/06779中所披露的豎直爐道焙燒爐的另一個問題在于經(jīng)焙燒陽極在焙燒爐的底部處的去除。這些陽極在處于焙燒爐道中期間設(shè)置在自支撐柱中。在不翻倒該柱的同時去除最下面的經(jīng)焙燒陽極的問題是急需改善的問題。
[0006]瀝青煙霧或揮發(fā)物的去除和處理是急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了具有至少一個豎直焙燒爐道的炭素焙燒爐，它采用用于控制用來在焙燒爐道內(nèi)包圍炭素體的犧牲介質(zhì)的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法包括設(shè)置在裝載犧牲介質(zhì)的焙燒爐頂部處的元件和設(shè)置在卸載犧牲介質(zhì)的焙燒爐底部處的元件。
[0008]本發(fā)明提供了一種炭素焙燒爐，它具有在支撐著保持在焙燒爐道中的炭素體柱期間將在焙燒爐道陣列底部處的受焙燒炭素體卸載的系統(tǒng)和方法。
[0009]本發(fā)明提供了一種揮發(fā)物抽取系統(tǒng)，它從焙燒爐的上部抽取揮發(fā)物煙霧并且在焙燒爐的焙燒部分中將揮發(fā)物煙霧導(dǎo)入到燃燒爐中。該系統(tǒng)使得揮發(fā)物煙霧能夠選擇地傳輸給后燃燒室并且在緊急情況期間自動地輸送給后燃燒室。
[0010]本發(fā)明提供了揮發(fā)物抽取通道，它們與焙燒煙霧通道分開并且夾在焙燒煙霧通道的各個部分之間。
[0011]本發(fā)明提供了揮發(fā)物抽取入口，它們從焙燒爐道向上傾斜。
[0012]本發(fā)明提供了具有用來將介質(zhì)輸送給焙燒爐道的犧牲介質(zhì)輸送系統(tǒng)。
[0013]本發(fā)明提供了夾鉗組件，它們夾持第二最下面制品以使得最下面的制品能夠從焙燒爐去除。
[0014]本發(fā)明提供了與焙燒爐的每個系統(tǒng)關(guān)聯(lián)使用的方法。
[0015]現(xiàn)在將參照這些附圖對本發(fā)明作進一步說明。在這些附圖中，炭素制品由用在鋁熔煉工業(yè)中的陽極所表示。要理解的是，本發(fā)明的各個特征同樣適用于以塊狀或顆粒狀提供的其它炭素制品的焙燒。
[0016]在本發(fā)明中所述的多個單獨的焙燒爐特征和方法步驟可以相互組合以形成其它獨特的組合方案。
【附圖說明】
[0017]圖1為具有呈陣列布置的多個焙燒爐道的豎直爐道炭素焙燒爐的示例性結(jié)構(gòu)的正視圖。
[0018]圖2為圖1的示例性焙燒爐結(jié)構(gòu)的頂視圖。
[0019]圖3為該焙燒爐的頂部的透視圖，顯示出設(shè)置在其最上面位置處的六個陽極，其中兩個焙燒爐道空出以便顯示出在焙燒爐道的頂部周圍的結(jié)構(gòu)。圖3還顯示出用于將犧牲介質(zhì)裝載到陽極周圍的焙燒爐道中的系統(tǒng)。
[0020]圖4為焙燒爐道的透視圖，其中陽極拆除以顯示出陽極引導(dǎo)件、刷子和犧牲介質(zhì)輸送機。該視圖還顯示出在耐火磚中的開口，它們限定了通向揮發(fā)物煙霧去除系統(tǒng)的入口。
[0021]圖5A為在揮發(fā)物抽出開口出的焙燒爐壁的剖視圖。
[0022]圖5B為用于揮發(fā)物煙霧抽出通道的襯墊結(jié)構(gòu)上的透視圖。
[0023]圖5C為用單獨閥門控制的分段揮發(fā)物抽出通道的示意圖。
[0024]圖6為從焙燒爐道內(nèi)部向上朝著焙燒爐道頂部看的透視圖，其中將耐火磚去除以顯示出重疊的刷子和通向犧牲介質(zhì)輸送機的出口。
[0025]圖7為用來將犧牲介質(zhì)輸送給圍繞著陽極的焙燒爐道頂部的犧牲介質(zhì)輸送機的裝載端部的透視圖。
[0026]圖7A為沿著在圖7中的7A-7A線剖開的剖視圖，顯示出如何采用可調(diào)節(jié)門來控制犧牲介質(zhì)的供給。
[0027]圖8為圖7的犧牲介質(zhì)輸送機的端部的透視圖，顯示出用于傳動鏈條的調(diào)節(jié)機構(gòu)。
[0028]圖9為圖7和8的犧牲介質(zhì)輸送機的透視圖，顯示出刷子和出口開口，它們使得犧牲介質(zhì)能夠離開輸送機進入到圍繞著陽極的焙燒爐道。
[0029]圖10為圖7和8的犧牲介質(zhì)輸送機的一部分的頂部透視圖，顯示出惰輥和槳葉，用來沿著輸送機的長度分配犧牲介質(zhì)。
[0030]圖11為六條揮發(fā)物抽出通道的透視圖，在沒有耐火磚和在這些通道與燃燒器和后燃室之間的可選擇配置的連接部的情況下顯示出。
[0031]圖12為焙燒爐的側(cè)面的透視圖，顯示出主焙燒爐燃燒器和用來輸送揮發(fā)物煙霧的管道。
[0032]圖13為設(shè)置在焙燒爐道的底部處的示例性犧牲介質(zhì)控制組件的端視圖。
[0033]圖14為犧牲介質(zhì)控制組件的示意性剖視圖，用示意性箭頭顯示出犧牲介質(zhì)的運動。
[0034]圖15為在圖14中顯示出的組件的端部的透視圖，其中為了清楚起見去除了陽極。
[0035]圖16為向上朝著陽極焙燒爐道的底部看的透視圖，顯示出圖15的結(jié)構(gòu)的位置，并且還顯示出用于犧牲介質(zhì)控制組件的典型促動機構(gòu)。
[0036]圖17為示例性輸送機的一部分的透視圖，用來在受焙燒陽極已經(jīng)從焙燒爐道中移出之后使得受焙燒陽極從焙燒爐下面移出。
[0037]圖18為用來卸載最下面的受焙燒陽極并且控制陽極柱通過焙燒爐道的運動的機構(gòu)的透視圖。
[0038]圖19為圖18的機構(gòu)的透視圖，其中去除了一些部分以顯示出另外的特征。
[0039]圖20為在兩條相鄰焙燒爐道的底部側(cè)看的透視圖，顯示出用來在從焙燒爐中去除最下面的受焙燒陽極期間用來支撐該陽極柱的保持裝置。
[0040]圖21為示意圖，顯示出用于保持裝置和保持裝置的促動器的示例性結(jié)構(gòu)。
[0041]圖22顯示出在陽極卸載期間保持陽極柱的保持裝置的促動器。
[0042]圖23為側(cè)透視圖，顯示出在去除最下面受焙燒陽極期間與陽極結(jié)合的圖20的保持裝置，并且還顯示出用于這些保持裝置的可選促動器。
[0043]圖24顯示出設(shè)置在共同驅(qū)動軸上的一對保持裝置。
[0044]圖25和26顯示出用于適應(yīng)保持裝置的兩個位置。
[0045]圖27為用于卸載陽極的可選輸送機結(jié)構(gòu)的頂部示意圖。
[0046]圖28為圖27的端視圖。
[0047]圖29為設(shè)置在陽極頂部上的可選陽極間隔件的頂視圖。
[0048]圖30為焙燒爐主體的側(cè)視圖，顯示出氣流通道。
[0049]圖31在一組揮發(fā)物抽出入口的位置處的貫穿圖30剖開的剖視圖。
[0050]圖32為貫穿焙燒爐道剖開的剖視圖，顯示出揮發(fā)物抽出入口的布置。
[0051]圖33為貫穿焙燒爐主體的剖視圖，顯示出供揮發(fā)物抽出入口使用的襯墊。
[0052]類似的附圖標記在整個說明書中指代類似的部件。
【具體實施方式】
[0053]豎直爐道焙燒爐的示例性結(jié)構(gòu)在下面的說明書中用附圖標記10表示。圖1顯示出焙燒爐10的正視圖，而圖2顯示出焙燒爐10的頂視圖，顯示出呈3X4陣列布置的多個炭素體焙燒爐道12的位置，其中具有三排焙燒爐道和四列焙燒爐道。在該實施例中，該焙燒爐道陣列12因此包括沒有完全備其它焙燒爐道包圍的多條(在該實施例中為十條)周邊焙燒爐道以及完全由其它焙燒爐道12包圍(在從頂部看時)的多條(兩條)受包圍爐道12。該烘焙爐道陣列包括前排14烘焙爐道12、中排16和后排18。在其它陣列結(jié)構(gòu)中，會有不同數(shù)量的中排16以提高生產(chǎn)能力。在該結(jié)構(gòu)中，前排最靠近在焙燒爐10底部處的卸載方向。在圖2中，受焙燒的炭素體沿著與在圖1中朝著觀看者的方向?qū)?yīng)的面向圖面底部(即焙燒爐10的前部20)的方向從烘焙爐道12的底部卸載。這些焙燒爐道12大體上為矩形，并且比將要穿過該焙燒爐道12的炭素體更大但是形狀大體上相同。在其它結(jié)構(gòu)中，焙燒爐道12的形狀可以與炭素體的形狀不同。焙燒爐道12的尺寸使得炭素體能夠由犧牲介質(zhì)例如顆粒狀包覆焦炭包圍。犧牲介質(zhì)可以為將在焙燒過程期間保護炭素體的任意介質(zhì)。犧牲介質(zhì)在其與在所焙燒制品中的炭反應(yīng)之前優(yōu)先與焙燒爐中的氧反應(yīng)或犧牲該氧。優(yōu)選的是，犧牲介質(zhì)是易碎的以使之容易結(jié)合在炭素制品周圍并且使得炭素制品容易在燒窯內(nèi)運動。可以選擇犧牲介質(zhì)以在使得炭素制品容易運動穿過焙燒爐和給炭素制品相對于在燒窯內(nèi)的氧提供足夠的保護之間提供最佳平衡。在一種結(jié)構(gòu)中，犧牲介質(zhì)其最大粒徑小于15毫米。
[0054]生的炭素體30在焙燒爐10的頂部處裝載到焙燒爐道12