CN102753926B - 调整阳极焙烧炉的方法以及适于使用该方法的炉 - Google Patents

Abstract

碳阳极的焙烧炉的调整方法，该炉包括：纵向中空隔间，在每一隔间中，热焙烧气流可循环，所述中空隔间彼此之间限定接收待被焙烧的阳极的单元格；以及，一个相对于所述中空隔间旋转的加热***，其包括将空气吹入各个中空隔间的上游吹入斜坡、从各个中空隔间吸出气体的下游吸出斜坡，以及至少一个加热斜坡。该方法包括一个所述隔间和阳极的自然预加热阶段，所述阳极释放挥发性可燃物质，该可燃物质在所述中空隔间燃烧，作为所述加热斜坡下游的所述炉的自然预加热区域中的脱气前缘。根据本发明，在所述中空隔间中循环的气流被改变，从而基于离开第二自然预加热区域(Z2)的气流(31)控制穿过第一自然预加热区域的气流(30、31)，以控制所述脱气前缘的位置。

Description

调整阳极焙烧炉的方法以及适于使用该方法的炉

技术领域

本发明涉及一种称作“环形炉(four àfeu tournant，英文为“ringfurnace”)”的炉的调整方法，所述炉用于焙烧含碳块，尤其是焙烧用于通过电解作用生产铝的碳阳极。

背景技术

如在专利文献FR 2 600 152、FR 2 614 093、EP1070224和WO91/19147中，所述类型的炉的调整方法是已知的。

如上述文献中所述，所述类型的炉(还称作“敞开室式炉”)包括：在纵向方向上的多个室，用于自然预加热、焙烧、吹入、强制冷却和卸料；以及非活动室，每一室在横向方向上都由中空加热隔间和单元格交替并置组成，其中气体在所述中空加热隔间中循环，并且待被焙烧的含碳块在所述单元格中堆叠，所述块被称为“煤尘”的含碳粉尘覆盖。执行焙烧的热气或烟道气(fumée de combustion)循环流过在炉的纵向方向上延伸的中空薄壁隔间。中空隔间的上部设有称作“燃烧器口(ouvreau)”的可封闭开口。它们可额外地包括隔板(chicane)或连砖(entretoise)，以延长所述气体或烟道气的流动路径，并且将所述气体或烟道气分布得更均匀。所述单元格的上部是开口的，以允许通过堆叠来装载原始块以及允许卸载冷却的焙烧块。

所述类型的炉通常包括两个纵向的栏(travée)，所述栏的总体长度可以超出一百米，并且包括由横向壁所分隔开的一连串室。在这两个栏的纵向端部处使它们通过转弯烟道而连通，这使得有可能从一个栏向另一个栏传递气体。

通过长度等于所述室的宽度的加热斜坡来加热所述炉，所述加热斜坡对于每一中空隔间包括一个或多个燃烧器或一个或多个喷射器。所述喷射器或燃烧器经由燃烧器口被引入相关的室的中空隔间中。在所述燃烧器或喷射器的上游(相对于旋转火的前进方向，还对应于中空隔间中的气体循环的方向)，存在装配至设有风扇的上游吹入斜坡的燃烧空气吹入腿(jambe)，这些吹入腿经由燃烧器口被连接至所述隔间。在所述燃烧器或喷射器下游，存在装配至下游吸出斜坡的烟道气吸出腿，所述下游吸出斜坡供应烟收集和处理中心，并且装备有节气门(volet)从而控制所述吸出腿的吸出速率为期望水平。通过喷射进焙烧室中的初级燃料燃烧以及由所述块所发出的挥发性可燃物质(例如，多环芳香烃)组成的次级燃料燃烧来提供加热。当自然预加热室中的所述块的温度升高时，所述挥发性可燃物质更特别地由来自所述块的硬煤沥青发出。所述隔间在自然预加热室中处于负压，挥发性可燃物质离开所述单元格，经由出于所述目的而制作的开口穿过中空隔间，并且与保留在烟道气中的氧气一起燃烧，所述烟道气在这些室的中空隔间中循环。

通常，十个室是同时“活动的”：四个在吹入区；三个在加热区；以及，三个在自然预加热区。

随着焙烧发生，例如在28小时的循环中，使得一组“上游吹入斜坡/加热斜坡/下游吸出斜坡”向前移动(旋转)一个室，这样每一个室接连地实现不同的功能：

-在自然预加热区域的下游(非“活动的”室或装载室)，用于原始含碳块的装载功能；

-在自然预加热区域，通过在隔间中循环的烟道气以及次级燃料燃烧，用于所述隔间、含碳块等的自然预加热功能；

-在焙烧区域，用于将含碳块加热至1100-1200℃的功能，以及最后

-在吹入区域，用于通过将外部冷空气吹入中空隔间来冷却含碳块的功能，并且相应地，通过隔间、含碳块等所发出的热来预加热在中空隔间中循环的、构成所述炉的助燃剂的所述空气的功能；

-所述吹入区域之后(下游)是一个用于强制冷却和对已被冷却的含碳块卸载的区域。

用于调整所述类型的炉的通常方法是调整某一数量的炉室的温度和/或压力。通常，在10个同时活动的室中，4个具有温度测量以及2个具有压力测量。首先，所述三个加热区域室中的每一个都具有加热斜坡，并且根据烟道气的温度来调整所述加热区域室，通常调整燃料喷射，使得烟道气温度遵循随时间的温度上升曲线。此外，通常根据所测量的燃烧器上游的压力来调整吹入斜坡的风扇速度。最后，可根据所述加热斜坡和吸出斜坡之间的室中测量的负压来调整吸出斜坡的节气门的开启。但是通常，尤其在最近的炉中，通过温度设定点(典型地，自然预加热区域中的一点处的烟道气温度)来控制所述负压本身，使得通过温度测量和其与随时间变化的设定点的比较来控制所述节气门。

通常调整方法的预期结果是，通过考虑焙烧的不同阶段以及阻止未燃烧残渣产生未燃烧残渣的烟和沉淀物，使得含碳块遵循温度上升。所述阳极的温度上升通常包括温度大体线性上升至约1100-1200℃，对应于含碳块的最终焙烧温度，并且主要依赖于组成阳极的原材料的性质。为了获得所述期望的阳极温度上升，确定了所述隔间中的气体的温度曲线，所述温度曲线还考虑了由于挥发性可燃物质的燃烧所引起的卡路里的影响。

例如，由公开了一种传统调整方法的专利申请FR 2 600 152已知的，通过基于隔间中的温度测量调整焙烧区域中的初级燃料的喷射来获得焙烧区域中所要求的温度。通过调整吸出腿的吸出以及吹入腿的吹入以及由此不同隔间中的空气流量，来控制自然预加热区域中的气体温度的调节。实际上，是根据指定的温度定律来测量温度和改变流量。然后通过尽可能密封地使所有气体或烟道气在隔间中循环来实现自然预加热区域的加热。

此外，在该专利申请FR 2 600 152中，可自动调整所述空气流量，以与吸出孔中的烟不透光度的测量，以及自然预加热区域的隔间中的温度相关。在其中初级燃料和次级燃料被燃烧的区域中，逻辑上增加在所述隔间中循环的空气流量，以减少来自未燃烧残渣的烟。

在专利申请FR 2 614 093中，基于所喷射的初级燃料的量以及包含在含碳块中且根据温度所释放的挥发性可燃物质的量，来计算所述空气流量，或者必要的并且足以获得在含碳块的焙烧期间所释放的挥发性可燃物质以及所喷射的初级燃料的完全燃烧的空气的量。

在专利申请WO 91/19147中，通过测量所述隔间中的氧气含量来控制所述炉中的氧气与燃料的比例，并且如果需要，将空气喷射进紧邻焙烧区域的下游的隔间中，使得所述氧气含量足以允许所有挥发性可燃物质的燃烧，从而调整和最小化所述空气流量。在用于所述挥发性可燃物质的燃烧的焙烧区域之后直接加入冷却空气具有使气体冷却以及使得由含碳块所释放的挥发性可燃物质有自发点燃风险的缺陷。

专利EP 1 070 224公开了一种能够优化燃烧和热传递的调节***，通过基于热焓流监控设定点来减轻参数中的突然变化而实现。

因而在环形炉领域中一个重复出现的问题是隔间中来自未燃烧残渣的烟的形成。由于来自所述未燃烧残渣的烟主要是在氧气量(所喷射的初级燃料或由含碳块所释放的次级燃料的直接邻近周围)不足以使得初级燃料和次级燃料完全燃烧时形成，所以现有技术提出了可以确定被引入所述隔间的空气量的众多调整方法。这些调整方法主要基于大量室以及同一室的不同隔间中的温度测量和压力测量。除了这些基本测量之外，可使用补充测量，如所引用的现有技术中指出的。

还始终不变的是，无论如何必须将在隔间中循环的气流保持在最小水平处，从而限制由负压导致的空气内渗(主要在自然预加热区域中)为最小值。

在这两个对立要求中，出于安全原因，在实践中，提供足以实现初级燃料和次级燃料的完全燃烧的空气输入是优先的。

尤其重要的是，在自然预加热区域中，次级燃料被朝向中空隔间吸出，并且在存在于烟道气中的残留氧气存在时立即燃烧。否则，来自未燃烧残渣的烟或沥青蒸汽可沉积且阻塞所述吸出腿、下游吸出斜坡以及通向烟处理和收集中心的烟道。然后这些沉积物在接触由循环气体所输送的煤尘的炽热颗粒时可点燃。这些火焰损坏了所述管道***和烟收集器。考虑到这些风险，通过相应地增大所吸出的烟道气流量以限制来自未燃烧残渣的烟来施加安全裕度。

但是隔间中流量的增加导致所述隔间中的热传递平衡完全改变。向焙烧区域以及来自吹入区域的预加热空气输入被增加，从而有必要燃烧更多的初级燃料来达到阳极焙烧温度。此外，向自然预加热区域以及来自焙烧区域的热空气输入被增加，从而加速自然预加热区域中的温度上升，并且可背离需遵循的预设的温度上升定律。现在，自然预加热区域中的温度上升决定了自然预加热区域隔间中出现次级燃料的燃烧的地方以及次级燃料燃烧前缘(通常称为脱气前缘(front dedégazage))的位置。实际上，次级燃料根据含碳块的温度被含碳块释放。脱气前缘意为挥发性可燃物质的燃烧的下游界限。在已知的调整方法中，所述脱气前缘持久地在火的前进方向上移动。脱气前缘的位置是用于调整碳阳极环形炉的一个非常重要的参数。必须将所述脱气前缘保持为距离吸出腿一合理距离，从而限制由次级燃料的燃烧中固有的火焰或由这些火焰所点燃的以及由气体循环所挟带的煤尘的炽热颗粒所引起的对设备的损坏，以及吸出腿、下游吸出斜坡、烟道以及气体收集和处理中心中的火灾风险。“合理距离”意为，例如脱气前缘和吸出腿之间的距离足以使脱气前缘周围所点燃的煤尘的炽热颗粒熄灭。例如，对于包括十个室、且其中三个实现自然预加热功能的炉，则不能将脱气前缘向前移动到第一室的中间的下游(其上安装有下游吸出斜坡)。在炉调整中，脱气前缘的位置是一个重要的安全标准。

此外，在现有技术的炉中，在所述隔间中循环的空气流量的增加使得脱气前缘向吸出斜坡前进，这对所述炉以及操作人员的安全是有害的。

在许多炉上，通过通常的操作循环，充分地增加空气流量从而消除来自未燃烧残渣的烟同时将脱气前缘保持在合适的位置上是不可能的。对于对来自未燃烧残渣的烟的形成相当敏感的炉，例如某些老炉或已损坏的炉，情况尤其如此。对于具有小压力损失的炉，例如“无隔板”或具有连砖的炉，例如专利EP1093560所公开的炉，情况也是如此，对于这些炉，气体路径更短并且沿着气体路径的压力损失低，使得甚至空气流量的小的增加也非常显著地造成脱气前缘向前移动。

此外，尽管已知的调节***适于使用为这些炉所设计的通常的操作循环来焙烧，即例如对于在十个室上的焙烧而言24小时和32小时之间的加热***旋转循环，但是使用这些炉用于33小时或以上的长循环的焙烧是不可能的，因为大量时间投入在使自然预加热室中的温度上升，以及为使初级燃料和次级燃料适当燃烧且不形成来自未燃烧残渣的烟而必需大的空气流量，在接近下游吸出斜坡的室中的阳极和气体的温度上升得太强烈，且脱气前缘太接近下游吸出斜坡。

循环时间的改变受经济原因的支配以确保含碳块的生产赶上需求，所以存在对于一种调整方法的极大需求，该方法应允许在可用循环时间方面的极大灵活性。

最后，当今对炉的操作和调整的特征在于，在自然预加热区域内脱气前缘的位置上采用大的安全裕度，其对于炉调整的一个主要参数——即，由吹入室的上游的空气的鼓风以及由自然预加热室的下游的烟道气的吸出所生成的在中空隔间中循环的气体流量——具有直接影响。为限制来自未燃烧残渣的烟的安全裕度以及对脱气前缘的位置的安全裕度之间的对抗，导致实际的调整方法的使用被限定为循环时间和/或理想的炉等方面的某些优化情况。

被用来调整与脱气前缘的位置相关的气体流量的安全裕度有时还可导致气体温度的缓慢上升，尤其在吸出斜坡上游的直接的室中，并且可导致冷脱气现象，这意味着当由阳极所释放的、达到盐析(relargage)温度的挥发性可燃物质进入中空隔间时，不会被点燃，因为在与这些阳极相对的隔间中循环的气体温度并未高得足以使得所述挥发性可燃物质点燃。然后，所述未燃烧的挥发性可燃物质在中空隔间中冷凝，并且导致对炉性能有害的沉积物。

在环形炉领域中，控制脱气前缘的位置是一个永恒的问题，因为使用已知的调整方法不能可靠且精确地定位所述脱气前缘，但是出于安全原因必须保持足够远离所述吸出斜坡而不太远以阻止冷脱气。

本发明旨在通过提出一种改进的调整方法来解决这些问题，使得有可能扩宽环形炉使用领域。本发明附加地旨在提出另一种简单且可靠的调整方法，以减少所述燃烧问题。

发明内容

为此，本发明涉及一种调整碳阳极的焙烧炉的方法，所述碳阳极用于通过电解作用生产铝，所述炉包括：

-纵向中空隔间，在每一个隔间中，热焙烧气流可以某一流量和某一温度循环，所述中空隔间彼此之间限定单元格以接收待被焙烧的阳极，并且所述中空隔间包括多个燃烧器口；

-以及，一个相对于所述中空隔间旋转的加热***，其包括：具有几个吹入腿的上游斜坡，将空气吹入各个中空隔间；具有几个吸出腿的下游斜坡，从各个中空隔间吸出气体；以及，在所述上游斜坡和下游斜坡之间的至少一个加热斜坡，其对于每一隔间装备有至少一个燃烧器或至少一个燃料喷射器；

用于使气流在中空隔间中循环的线路，所述线路在吹入腿和对应的吸出腿之间的中空隔间中形成；

该方法包括一个所述隔间和阳极的自然预加热阶段，在该阶段期间，所述阳极释放挥发性可燃物质，所述挥发性可燃物质在中空隔间内部燃烧，形成脱气前缘，以预加热所述气体、隔间和阳极，所述自然预加热阶段在所述加热斜坡下游的炉的自然预加热区域中实现，

其特征在于，所述自然预加热区域被分割为：至少一个第一自然预加热区域，位于距离所述加热斜坡第一距离处；以及，第二自然预加热区域，位于距离所述加热斜坡第二距离处，所述第一距离大于所述第二距离；

以及，其中改变在所述中空隔间中循环的气流，从而基于离开第二自然预加热区域的气流，控制穿过所述第一自然预加热区域的气流，以调节所述第一自然预加热区域中的隔间和阳极的温度上升，并且控制所述脱气前缘的位置。

所述流的改变出现在所述第一自然预加热区域和所述第二自然预加热区域之间，尤其通过将来自所述隔间的外部的流添加至离开所述第二自然预加热区域的流，通过将冷却剂添加到离开所述第二自然预加热区域的流中，或者通过将离开所述第二自然预加热区域的流的一部分改向朝向所述隔间的外部。

因而所述第一自然预加热区域优选地包括其自身的控制***，使得有可能调整在所述第一自然预加热区域中循环的气体温度以及气体流量，而不管所述离开所述第二自然预加热区域的气体温度和气体流量。这样，控制穿过所述第一自然预加热区域的气体温度和气体流量与控制离开所述第二自然预加热区域的气体温度和气体流量不相关联。然而，离开所述第二自然预加热区域的气体可有利地用于提供必要的热能，以提高与所述调整相关的所述第一自然预加热区域中的阳极的温度。

因此，阳极的温度上升和脱气前缘在第一自然预加热区域中的位置不再与如同现有技术的调整方法的情况一样与上游区域或第二自然预加热区域中的气体所携带的热能相关联，在现有技术的情况中离开第二自然预加热区域的全部气流被直接传递且尽可能密封地传递至第一自然预加热区域。在脱气前缘下游的所述炉的自然预加热区域中，气体的热能可被气体流量和气体温度所限定。根据本发明，由离开第二加热区域的气体所输送的热能仅可被部分地用于调整第一自然预加热区域中的隔间和含碳块的温度上升。仅使用期望量的热能。

根据本发明，因而可独立于在所述第二自然预加热区域以及还有所述炉的其余部分中所发生的热传递来控制在所述第一自然预加热区域中所发生的热传递。这使得有可能影响所述第一区域中的阳极的温度上升，并且从而控制它。控制所述第一自然预加热区域中的阳极的温度上升使得有可能控制所述挥发性可燃物质的释放，以及从而有可能控制自然预加热区域中的脱气前缘的位置，尤其是在焙烧循环结束时。

因而，在中空隔间中循环的气体流量不再需要被有关脱气前缘的位置的要求所限制。

因此，在吹入区域、焙烧区域和第二自然预加热区域中循环的气体流量仅仅是影响第一自然预加热区域中的热传递和阳极的温度上升的其中一个次要参数，这使得有可能调节脱气前缘的位置，从而有可能调节和控制脱气前缘的位置，而不管在吹入区域、焙烧区域和第二自然预加热区域中循环的气体流量以及气体的温度。因而，所述流量可被调整以及可被增加得足够大，从而减少或阻止燃烧问题，尤其是有利于挥发性可燃物质的燃烧。

此外，由于可独立于在吹入区域、焙烧区域和第二自然预加热区域中循环的气体流量来精确地调整脱气前缘的位置，所以不再对在不适当状况时使用炉或者不被现有技术的调整方法所允许的状况下使用炉有任何限制。

因而，实施本发明的方法尤其在具有无隔板的隔间的炉中是有利的，在所述炉中压力损失一般较小。

当期望以大于33小时的长循环来运行炉时，实施本发明的方法也是尤其有利的。

对于包括大量加热斜坡，例如4个或更多个，并且从而要求大量氧气用于良好燃烧的大炉，本发明的方法的实施也是尤其有利的。

当在所述炉中沥青的量特别大并且要求大量氧气用于挥发性可燃物质适当燃烧时，例如当阳极具有高的沥青含量时，当在单元格中存在大量阳极时，或者当阳极尺寸大时，实施本发明的方法也是尤其有利的。

本发明的方法允许在非第一自然预加热区域的炉的区域中循环的气体流量的控制完全自由，在所述第一自然预加热区域内发生初级燃料和次级燃料的燃烧。因而，有可能以上面所呈现的已知方法所指出的方式来控制所述流量，例如通过计算所有初级燃料和次级燃料的燃烧，或者通过检测来自未燃烧残渣的烟。

还有可能进一步增大所述流量，超出先前必要的值。然后所述流量有利地使得有可能在高负压下将来自所述单元格的挥发性可燃物质排出朝向中空隔间，以完全燃烧所述挥发性可燃物质。因而，有利的是以高于阻止燃烧问题所必要的几个百分点来增大流量，从而避免由于挥发性可燃物质的排气不良所造成的现有技术的问题；即，未排出的沥青蒸汽保留在煤尘中，并且导致阳极、煤尘和阳极、或煤尘和隔间不期望地粘在一起，或者形成单元格表面上的沥青屈(chrysène)沉积物。

此外，由于不再需要保留为调整与脱气前缘的位置有关的气体流量而施行的安全裕度，可将气体流量增大得足以使与处于脱气前缘水平处的阳极相对的气体持久地足够热，以阻止所述阳极的冷脱气。

因而，在所述中空隔间中循环的气体流量的增大基于如下事实优化了所述炉中的能量：

-所有挥发性可燃物质被排出至所述中空隔间；

-所有挥发性可燃物质在所述隔间中燃烧，因为所述隔间中的气体温度足以点燃所述挥发性可燃物质；以及

-所述初级燃料和次级燃料完全燃烧。

所述总结的结果与通常所接受的观点相反，通常所接受的观点声称通过增大空气流量，由于中空隔间中冷空气的内渗的增加，减小了炉的能量效率。

根据本发明，在整个循环期间或者仅在所述循环的一部分期间，穿过所述第一自然预加热区域的气体的流量和温度可与所述离开第二自然预加热区域的气体的流量和温度不相关联。

当仅在所述循环的一部分期间发生所述不相关联时，则在所述循环的其他部分期间使用传统已知类型的调整策略来调整所述炉，在所述其他部分期间，离开第二自然预加热区域的气体进入第一自然预加热区域，且没有对流量或温度的任何具体的修改。

根据本发明的另一方面，还可使用所述不相关联来提供用于操纵的空间，从而保持所述炉中的高流量的气体循环，同时保持所述脱气前缘距离所述下游吸出斜坡一合理距离，而不是对称地在每一循环或对于每一隔间实施。换句话说，当不期望的改变出现时，本发明的方法接替已知类型的传统方法。

根据本发明的方法的第一实施方案，离开第二自然预加热区域的气体在穿过第一自然预加热区域之前被冷却。由此，这些冷却的气体输送至所述隔间和阳极的能量，与这些气体原本按照已知方法全部都被直接或者密封地传递相比更少。从而，所述离开第二自然预加热区域的气体的冷却在其穿过第一自然预加热区域之前被调整，从而控制所述阳极的温度上升以及所述脱气前缘的位置。

通过将来自所述第一自然预加热区域和第二自然预加热区域之间的隔间外部的气体引入所述隔间来有利地实施所述冷却。所述外部空气(显著比离开所述第二自然预加热区域的气体更冷)与离开第二自然预加热区域的气体混合以在穿过第一自然预加热区域之前使其冷却。穿过第一自然预加热区域的气体的温度比离开第二自然预加热区域的气体的温度更低。所引入的外部空气的量以及所述外部空气的温度使得有可能调整所述阳极的温度上升以及所述脱气前缘的位置。

通过开启在所述第一和第二自然预加热区域之间的燃烧器口来有利地引入外部空气，以通过外部空气的进入来冷却离开第二自然预加热区域的气体。由于所述自然预加热区域的隔间中的负压，所述外部空气被吸入所述隔间，并且由于布置在第一自然预加热区域的下游的下游吸出斜坡的吸出，所述外部空气与所述离开第二自然预加热区域的气体一起穿过所述第一自然预加热区域。

有利地，在引入所述外部气体期间或者当所述燃烧器口被开启时，由所述吸出腿所吸出的气体流量被增大以保持离开所述第二预加热区域的气体流量。

这样，穿过所述第一自然预加热区域的气体的流量和温度被调整，从而控制所述脱气前缘的位置且不影响穿过所述第二自然预加热区域的气体的流量和温度。这样一种本发明的控制方法可在现有的炉上实施，且不要求任何改变。它涉及一种调整环形炉的新方法，但是可与现有技术的传统调整方法共同实施。开启燃烧器口不干扰所述炉的调整或安全参数。

本发明的方法违背环形炉领域中的所有教导，在这些教导中，建议在整个阳极焙烧操作期间尽可能将所述隔间和单元格保持为不漏的，从而保持外部空气至隔间中的内渗低至最小值。根据本发明，确定了期望将所述外部空气引入隔间中的地方，并且调整了引入隔间的外部空气的量，从而独立于在所述空气入口上游的隔间中循环的空气的温度和流量来控制在外部空气入口下游的隔间中循环的空气的温度和流量。这使得有可能控制所述阳极的温度上升，以及从而控制所述脱气前缘的位置。

可通过所述炉的操作人员手动开启所述燃烧器口或者通过例如阀***(système de vanne)来自动开启所述燃烧器口，所述阀***被事先布置在所述第一自然预加热区域和第二自然预加热区域之间的燃烧器口上，且可被致动以开启所述燃烧器口。

根据本发明，所述燃烧器口可被完全地或者部分地开启(即开启至某一百分比)，从而调整进入所述隔间的空气的量；此外，所述燃烧器口的开启百分比可随时间改变。

本发明的方法有利地包括如下阶段：对于中空隔间中的气流循环的每一线路，测量所述自然预加热区域中的至少一个给定点处的温度；将所测量的温度与对应的参照进行比较；以及，根据所述比较的结果命令一动作使离开所述第二自然预加热区域的气体在穿过所述第一自然预加热区域之前冷却，例如根据所述比较结果将所述燃烧器口开启至一开启百分比。更特别地在所述第一自然预加热区域和/或所述第二自然预加热区域中测量温度，然后将所述温度与由定律所构成的参照进行比较，所述定律表达为温度随时间的函数。

此外，有利地可根据时间(特别是在每一循环的某一段期间)给出用于使离开所述第二自然预加热区域的气体在穿过所述第一自然预加热区域之前冷却的命令动作。所述燃烧器口例如可以在每一循环开始或结束时所指定的一段期间内是半开的。

有利地，本发明的方法还包括这样一个阶段：在炉的燃烧器口上安装设有阀***的多个柔性套管(manchette souple)，以开启和闭合所述燃烧器口。在本发明的框架内，还可考虑其他被设计用于部分或完全开启所述燃烧器口的自动设备。

在所述隔间内循环的气体流量可被调整，以至由至少一个燃烧器或至少一个燃料喷射器以及由所述挥发性可燃物质所提供的所有燃料可被燃烧。

还可按照如下方式调整在所述隔间中循环的气体的流量：对于每一气体循环线路，测量所述隔间中的烟的量，尤其通过不透光测量或一氧化碳(CO)含量测量；将所述测量与相应的参照进行比较；以及，根据所述比较的结果来命令所述气体流量的调整。

在本发明的方法的第二实施方案中，离开第二自然预加热区域的气体的至少一部分被转向离开所述中空隔间。转向离开所述中空隔间的气体不穿过所述第一自然预加热区域，从而不参与所述第一自然预加热区域中的所述隔间以及含碳块的温度上升。本发明的所述方法还违背本领域中通常所接受的观点，所述观点趋向于最大程度地利用由所述气体所传送的热量，以在所述阳极和中空隔间中形成温度上升。

根据本发明的一个有利实施方案，所述下游斜坡包括——对于每一隔间——第一气体吸出腿和带有阀***的第二气体吸出腿，所述第一吸出腿被装配至所述第一自然预加热区域下游的燃烧器口，所述第二吸出腿被装配在所述第一自然预加热区域和所述第二自然预加热区域之间的燃烧器口。因而，可控制所述阀***，从而调整穿过所述第一自然预加热区域的气体流量。

根据本发明的另一有利实施方案，相对于所述旋转加热***的其余部分，下游斜坡的移动被延迟。在所述后一实施方案中，所述第一预加热区域更特别地对应于所述炉的第一活动室。在所述循环的第一部分期间，所述下游吸出斜坡将不被放置在所述第一自然预加热区域的下游。因而，在所述循环的第一部分期间离开所述第二自然预加热区域的气体将不会穿过所述第一自然预加热区域，并且将不用于所述隔间和阳极的温度上升。所述实施方案具有快速执行所述阳极温度上升的另外优势，因为在移动吸出斜坡后，离开第二自然预加热区域的气体处于高温，特别是与所述循环的开始时离开第二自然预加热区域的气体的温度相比较。所述实施方案对所述炉的安全是无害的，因为在循环开始时，所述脱气前缘距离所述下游吸出斜坡相当远。

基于例如通过计算或实验所预先确定的参照时间来命令所述下游吸出斜坡的移动。

此外，单独地控制每一气体循环线路，从而允许在气体循环的各线路之间脱气前缘的完全对准，以及获得更均匀的焙烧。

在其中调整自然预加热区域中的阳极温度上升的基本手段是吹入空气和吸出空气的流量的现有技术方法中，各循环线路之间的流量的分散可导致阳极温度上升水平的分散，这意味着一些阳极必定被过度焙烧，从而确保所有阳极的最低质量，这导致事实上降低所述炉的能量效率。本发明的方法有利地提供更精确的对第一自然预加热区域中的温度上升的调整，从而更均匀的焙烧。此外，由于阳极温度的上升以及脱气前缘的位置不再直接依赖于吹入流量或吸出流量，可例如对所有气体循环线路将流量保持为相同，使得炉中的燃烧更均匀。

优选地，在第一自然预加热区域中所述阳极的温度被限制为250℃，从而避免所述阳极的冷脱气，以及脱气前缘的过度向前移动。

根据本发明，还可设计如下一种调整方法，其中所述炉的第一自然预加热区域包括一个自主加热***，并且其中通过所述自主加热***来执行所述第一自然预加热区域中的阳极的受控温度上升。自主加热***意为所述第一自然预加热区域从所述炉的其余部分断开连接。所述自主加热***例如可包括燃烧器。

本发明还涉及一种用于通过电解作用生产铝的阳极的焙烧炉，包括：

-纵向中空隔间，在每一隔间中，热焙烧气流可以某一流量和某一温度循环，所述中空隔间彼此之间限定单元格以接收待被焙烧的阳极，并且所述中空隔间包括多个燃烧器口；

-一个相对于所述中空隔间旋转的加热***，其包括：具有几个吹入腿的上游斜坡，将空气吹入多个中空隔间中；具有几个吸出腿的下游斜坡，从所述多个中空隔间吸出气体；以及，在所述上游斜坡和下游斜坡之间的至少一个加热斜坡，其对于每一隔间装备有至少一个燃烧器或至少一个燃料喷射器；

用于使气流在所述中空隔间中循环的线路，所述线路在吹入腿和对应的吸出腿之间的中空隔间中形成；

所述炉的自然预加热区域被限定在所述加热斜坡的下游，在所述自然预加热区域上，所述阳极释放挥发性可燃物质，该可燃物质在所述隔间中燃烧，形成脱气前缘以预加热所述气体、所述隔间和所述阳极，所述自然预加热区域被分割为位于距离所述加热斜坡第一距离处的至少一个第一自然预加热区域，以及位于距离所述加热斜坡第二距离处的第二自然预加热区域，所述第一距离大于所述第二距离，以及

其特征在于，它适于实施根据任一前述权利要求所述的方法，并且包括：

-所述自然预加热区域中的温度测量装置；

-能够将所述温度与对应的参照进行比较的分析装置；

-能够根据由所述分析装置执行的比较的结果命令一动作、以冷却穿过所述第一自然预加热区域的气体的命令装置。

本发明的所述炉还可包括冷却装置，所述冷却装置能够使离开所述第二自然预加热区域的气体在穿过所述第一自然预加热区域之前冷却。这些冷却装置例如可以是可被开启的燃烧器口，或者***所述燃烧器口中并且设有阀***的柔性套管，以调节所述燃烧器口的开启百分比。

附图说明

参考随附的图，下文描述了作为非限制性实施例的本发明的几个可能的实施方案：

图1是一个典型的阳极焙烧炉的局部立体图，在所述阳极焙烧炉中可实施本发明的方法。

图2是图1中的炉的俯视图。

图3是图1和图2的炉的隔间的侧视示意图。

图4是在根据本发明的第一实施方案的手动实施方式的一个实施例中，所述炉隔间的一部分的详细侧视示意图。

图5是根据本发明的一个实施方案的在所述第一自然预加热区域和所述第二自然预加热区域中所测量的气体温度随时间变化的图表。

图6是根据本发明的一个实施方案的在所述第二自然预加热区域和所述吸出腿的吸出节气门的开口中所测量的负压随时间变化的图表。

图7是在根据本发明的第一实施方案的自动实施方式的一个实施例中，所述炉隔间的一部分的详细侧视示意图。

图8是当在第二自然预加热区域中测量气体温度时，所述隔间中的气体温度相对于参照定律随时间变化的图表。

图9是当在第一自然预加热区域或其下游中测量所述气体温度时，所述隔间中的气体温度相对于参照定律随时间变化的图表。

图10是在根据本发明的第二实施方案的自动实施方式的一个实施例中，所述炉隔间的一部分的详细侧视示意图。

图11是示出了使用本发明的方法和传统方法在所述炉中的气体和阳极的温度的总体变化的图表。

具体实施方式

随后的详细描述涉及将本发明应用至包括环形室式炉(fouràfeutournant àchambres)的设施，例如图1至图3中所示出的。然而，本发明不限于所述类型的炉。特别是，本发明还可应用至包括无中间横向壁的炉的设施。

炉1包括一个基本平行六面体形式的绝热外壳(enceinte)2，相对于该绝热外壳2限定了纵向方向X和横向方向Y。在外壳2中放置有沿着方向X限定连续室C的横向壁3。在每一室C中，纵向地放置设有中空隔间4，且在所述中空隔间4之间形成延长单元格5。因而，每一室C包括几个隔间4a至4i，如图2中所示。

隔间4包括薄侧壁6，通常被连砖7和隔板8所分隔开。中空隔间的端部包括开口10，并且所述中空隔间的端部被嵌入到横向壁3的凹口9中。这些凹口9自身设有与隔间4的开口10相对的开口10’，从而允许一个室C的隔间4中循环的气体穿过到达下一室。除了尤其用于***加热装置(例如，燃料喷射器或燃烧器)的燃烧器口11或开口，隔间4还包括：下游吸出斜坡13的吸出腿12，所述吸出斜坡连接至沿炉1布置的主导管14；空气吹入腿；测量设备传感器(例如，热电偶、不透光度计)；维修器具等。

如在图2中具体可看到的，室C在纵向方向上形成长栏15，炉1通常包括两个平行的栏，每一个栏大约为一百米长，以中心壁16为边界。因而，在每一个栏15中，存在隔间4的纵向线路。

在单元格5中，原始含碳块17(即，待被焙烧的阳极)被堆叠，然后单元格5被填充有称为“煤尘”18的颗粒材料或粉状材料(通常基于焦炭)，它们环绕这些块17并且在焙烧时保护这些块17。

阳极焙烧炉还包括一个加热***，其通常包括：一个上游吹入斜坡19，具有将空气(通过开口11)吹入室C的不同隔间4中的几个吹入腿20；两个或三个加热斜坡21、22、23，每一个加热斜坡都由——对于每一个隔间——一个或两个燃料燃烧器或喷射器组成；以及，下游吸出斜坡13，具有几个吸出腿12，从室C的不同隔间4(自开口11)吸出气体。

如在图3中可以看到的，根据下列典型的固定配置，加热***的不同部件被布置为彼此相隔：空气吹入斜坡19位于给定室C1的入口处；第一燃烧器/喷射器斜坡21被放置在空气吹入斜坡19下游的第五室C5上方，第二燃烧器/喷射器斜坡22被放置在所述第一斜坡21下游紧邻的室C6上方；第三燃烧器/喷射器斜坡23被放置在所述第二斜坡22下游紧邻的室C7上方；以及，吸出斜坡13在所述第三斜坡23下游的第三室C10的出口处。

更一般而言，不同元件的相对位置总是相同的(即，在火、吹入斜坡19、燃烧器/喷射器斜坡21、22、23、以及吸出斜坡13的方向上)。然而，各个元件之间的间距(从室的数目来说)在炉与炉之间可变化。第一燃烧器/喷射器斜坡21例如可位于室C4或C3上方。此外，吸出斜坡13可位于所述第三斜坡23下游的第二室的出口处。此外，燃烧器/喷射器斜坡的数目可改变，通常从2至4。

在现有技术已知的传统焙烧操作期间，空气被吹入腿20吹入。所述空气(混合有由燃烧器/喷射器斜坡21、22、23所喷射的初级燃料以及由阳极的焙烧所产生的次级燃料)在隔间4的纵向线路中循环，从一室至另一室，沿着由隔板8所形成的路径或循环线路，并且从一个隔间穿过开口10至另一隔间，直至它被吸出腿12所吸出。所述吸出腿具有吸出节气门，其开启的百分比使得能对所述炉隔间中负压作出调整。所述炉以及更具体地所述隔间和单元格被尽可能密封地闭合，以将冷空气的渗入或者热空气的渗出限制为最小值。

因而，在吹入腿20和对应的吸出腿12之间，沿着连续的隔间4存在总体上纵向的气体循环线路24。“总体上纵向”指的是气体从吹入腿朝向对应的吸出腿循环，总体上沿着方向X，同时局部做出通常为波动的竖直运动，如图3中所示。如上面所指出的，气流由以下构成：空气；由所喷射的液态或气态初级燃料的燃烧所形成的气体；以及，由含碳块17所释放的挥发性物质(次级燃料)。由初级燃料和次级燃料的燃烧所产生的热被传输至包括在单元格5中的含碳块17，这使得所述含碳块17被焙烧。

对于给定的室C，含碳块的焙烧操作通常包括：为所述室C的单元格5装载原始含碳块17；加热所述室C直至它达到含碳块17的焙烧温度(通常从1100℃至1200℃)；将室C冷却至可移除已焙烧的含碳块的温度；以及，将室C冷却至室温。

所述旋转火的原理在于通过移动所述加热***而在所述炉室上连续地执行所述加热循环。因而，给定的室连续地经过以下阶段：自然预加热(通过在所述隔间中循环的热气)、强制加热和吹入。所述焙烧区域由位于所述吹入斜坡和所述吸出斜坡之间的所有室形成。在图2和图3中，所述火的方向由箭头F表示。

现在参考图2和图3来描述在给定时刻加热***所处的水平处，炉1的不同室C中所处的状况。

吹入斜坡19之后首先的四个室C1至C4称作吹入区域BL，分别为BL4、BL3、BL2和BL1。在这些吹入区域BL中，存在过度压力。放置在此的阳极已被焙烧，并且通过吹入被冷却，这导致被吹入空气的温度的增加，所述空气将被用于燃烧。随后的六个室C5至C10，直至吸出斜坡13，是负压区域。基本上在这两批室之间的接点位于“零点”P0。这是炉1中的压力基本上等于大气压力的一点。零点位于所述第一加热斜坡的上游，从而阻止燃烧产物通过外渗而被释放到周围环境中。

通常提供一个测压斜坡25(rampe de prise de pression，称作零点斜坡25(PZR))，其被布置为相对于加热***固定，以控制零点处的压力。在所示出的实施方案中，零点斜坡25位于隔间4的燃烧器口11的水平处，尽可能位于最后的室C4(位于吹入区域中的BL1)的下游。然而，所述零点斜坡25可被放置在吹入区域BL的另一点处。

在所述负压区域中，从上游至下游连续地存在下列情况：

-位于三个加热斜坡21、22、23的下方的室C5、C6和C7水平处的加热区域HR，包括：强制加热区域，在首先两个室C5、C6中，分别为HR3、HR2；以及随后的强制预加热区域HR1，在随后的室C7中。所述吹入区域BL中的预加热空气的温度足以造成燃料的点燃和燃烧；

-室C8、C9和C10水平处的自然预加热区域PN，分别为PN3、PN2和PN1。来自所述加热区域的热气允许由所述含碳块释放的挥发性可燃物质点燃，同时在预加热区域中预加热。

恰好位于吸出斜坡13之后(在图3中最右方)的室C(称为死室)是准备接收原始含碳块17的室，因而，当加热***在火的方向F上移动时，所述原始含碳块17将连续经受：自然预加热(PN1、PN2，然后PN3)、强制预加热(HR1)、强制加热(HR2，然后HR3)，随后是吹入(BL1、BL2、BL3，然后是BL4)，之后卸载所述已焙烧且已冷却的阳极。

所述加热***还包括温度测量装置，该装置通常对于每个加热斜坡和每个隔间包括至少一个高温计或热电偶26，每一个高温计或热电偶26都紧邻每一加热斜坡21、22、23的下游被放置。

还额外地设置至少一个压力和/或温度测量斜坡(TPR)27，被放置在最后的加热斜坡23和吸出斜坡13之间，即在区域PN中。在图2和图3所示的实施方案中，存在单个TPR斜坡，用于同时测量温度和压力。所述斜坡被定位在与吸出斜坡13相同的室C10的水平处，即在第一自然预加热室PN1中，例如在所述室较上游的燃烧器口11处。

根据本发明的一个可能的变体方案，可在所述自然预加热区域中不同的地方测量压力和温度。在这种情况下，温度测量斜坡和压力测量斜坡彼此不同。优选地，在PN1处做出温度测量，而在区域PN中的任意点处执行压力测量。

在说明书通篇中，表述“测量斜坡27”或“TPR”将被用于指代温度测量和压力测量，在区域PN中，可选地在不同的位置。

本发明的控制方法旨在使得在第一自然预加热区域Z1中的阳极的温度控制模式与在炉1的其余部分中的阳极的温度控制模式不相关联，从而控制脱气前缘的位置，并且使得所述脱气前缘的位置与在所述第一自然预加热区域Z1上游的隔间4中循环的气体温度和气体流量不相关联。因而，所述自然预加热区域被分割为两个不同的区域，即具有不同的温度控制模式的第一自然预加热区域Z1和第二自然预加热区域Z2。所述第二自然预加热区域Z2是与加热区域HR最接近的自然预加热区域PN的一部分，并且第一自然预加热区域Z1在所述第二自然预加热区域Z2的下游。

在本发明的第一实施方案中，外部空气在所述炉的特定点处、在所述第一自然预加热区域和所述第二自然预加热区域之间进入隔间4，使得它与在中空隔间4中循环的气流相混合，并且冷却所述气体。

所述实施方案可有利地在例如上面所描述的现有的炉1上实施，而不要求任何具体的结构改型。

本发明的方法包括例如如下步骤：

-调整在隔间4中循环的空气的流量D，而不考虑所述调整对于炉1中的脱气前缘的位置的影响；所述流量可例如被确定为使得所有初级燃料和次级燃料可被完全燃烧，或者例如基于来自不透光计或一氧化碳检测器的测量来连续调整；此外，所述流量可被增大几个百分点，以提高例如所述挥发性可燃物质从所述单元格朝向中空隔间的排出，并且增大PN1中的气体的温度，用于更好地点燃所述挥发性可燃物质；

-如从现有技术方法已知的，调整所述炉的隔间4中的气体的温度上升的定律；

-在测量斜坡27处测量每一隔间4的所述温度，并且当所述温度达到给定参照值时，开启置于所述测量斜坡下游的燃烧器口11’，以及更特别地，开启直接置于所述测量斜坡下游的燃烧器口11’，直至所进行的循环结束。

当开启燃烧器口11’时，由于自然预加热区域PN中的隔间处于负压，外部空气流30(其比在隔间中循环的气体流31中的气体更冷)自发地进入隔间4。然后，外部空气流30与循环气体流31相混合并且冷却这些循环气体，从而由增加的流30和31组成的且在所述开启的燃烧器口11’下游的隔间中循环的所述流中的气体处于比所述开启的燃烧器口11’上游的流31中的气体更低的温度。

然后在开启所述燃烧器口的时刻和结束所述循环的时刻之间，所述阳极的温度上升减慢，或者甚至停止。因而，开启燃烧器口11’使得有可能独立于所述开启的燃烧器口11’上游的隔间中循环的气体温度和气体流量来控制置于燃烧器口下游的阳极的温度上升，以及从而控制所述炉1中的脱气前缘的位置。

有利地，开启燃烧器口11’不干扰所述炉的其他调整参数，因为测量斜坡27被置于开启的燃烧器口11’的上游。因而，测量斜坡27检测不到在所述开启的燃烧器口11’下游的隔间中循环的气体的温度下降。此外，测量斜坡27检测到由于开启燃烧器口11’而造成的负压的变化，使得炉调节器发出命令使吸出腿12的吸出节气门更大地开启，以补偿由于开启燃烧器口11’而被引入隔间的外部空气的量，并且保持所述开启的燃烧器口上游的炉1中恒定水平的负压，从而保持所述开启的燃烧器口11’上游的恒定的气体流量。

此外，开启所述燃烧器口11’不涉及对炉安全装置的任何改型。

确定炉隔间中的气体的温度上升定律是由环形炉领域的专家日常执行的一项任务。在确定上述时，所述该领域的专家可额外地考虑开启燃烧器口11’的影响。

所述实施方案已在包括52个室、10个隔间、9个单元格、和每个单元格21个阳极的、且利用气体加热***工作的隔板炉(four àchicane)1上实施几个月。所述炉1的加热***对应于图3中示出的加热***，具有10个活动室和3个加热斜坡21、22、23。

发明人选择使得所述炉1在特别长的36小时循环中运行，从而限制由所述炉生产的阳极的数量，并且减少在生产所述阳极时所消耗的气体量。

使用所述长循环用于现有技术的传统方法是非常困难并且不是最优的，因为不可能同时获得所述初级燃料和次级燃料的完全燃烧以及为安全起见保持脱气前缘充分远离所述吸出斜坡，因此有利地发明人实施了本发明的新方法。

发明人寻求在循环的结束时在相当接近吸出斜坡13处获得脱气前缘，即，使得它在所述循环的结束时穿过PN1的室和PN2的室之间的横向壁。所述非常接近于吸出斜坡的位置是期望的，因为它将冷脱气的风险限制为最小值。这是可能的，因为可精确地控制所述脱气前缘的位置；它不再依赖于许多不定的炉运行参数，这些参数先前要求必须保持大的安全余量。

为此，当由测量斜坡27所测量的气体温度达到750℃时，测量斜坡的下游紧接的燃烧器口11’被完全开启，如图4中可以看到的。于是，所述第一自然预加热区域Z1对应于燃烧器口11’和下游吸出斜坡13之间的区域，而第二自然预加热区域Z2对应于燃烧器口11’上游的自然预加热区域。在开启燃烧器口11’之后，燃烧器口11’保持开启，直至循环结束。因而该操作非常简单，并且可通过操作人员完全手动执行。

操作人员在控制屏幕32上核查每一隔间的测量斜坡27处所测量的温度，并且当该温度达到参照值750℃时，其手动地开启对应的中空隔间的燃烧器口11’。对于所有隔间4来执行所述操作。因此，为了能够实施，本发明的方法与现有仪器相比较，不要求在传统炉上附加任何仪器。

有利地，在所释放的次级燃料量是由两个单元格所环绕的其他隔间的一半的端部隔间中，用于开启燃烧器口的参照值增加至850℃。

在开启之后，如图4中可以看到的，外部空气流30被引入中空隔间4，以添加至来自第二自然预加热区域Z2的气体流31或与来自第二自然预加热区域Z2的气体流31相混合，从而在第一自然预加热区域Z1中循环。

图5同时示出了在一个循环中表示在测量斜坡27处所测量的气体的温度(T的单位为℃)随时间(t的单位为小时)变化的曲线40，以及在下游吸出斜坡13的内部所测量的气体温度随时间变化的曲线42。在测量斜坡27水平处的气体温度，以及从而在第二自然预加热区域Z2中的温度，继续在整个循环中规则性地上升，而下游吸出斜坡13水平处的气体温度，以及从而在第一自然预加热区域Z1中的温度，在测量斜坡处所测量的温度达到参照值750℃时(即，当燃烧器口11’是开启的时)突然减小。所述第一自然预加热区域Z1具有其自身的温度上升模式，包括当燃烧器口11’被开启时所述规则的温度上升的中断。

此外，图6示出的曲线44表示测量斜坡27处随时间的负压测量(压力P的单位为Pa)，曲线46表示吸出腿12的吸出节气门随时间的开启百分比(％)。应注意，当开启燃烧器口11’时(在约30小时时)，如同调整***的目的一样，在测量斜坡27的水平处的负压保持稳定和连续，从而穿过所述第二自然预加热区域以及从而离开所述第二自然预加热区域Z2的气流31的流量总体上保持稳定和连续。另一方面，在开启燃烧器口11’之后，穿过第一自然预加热区域Z1的气流的流量极大地增加，如曲线46所示。所述这样来解释：由于增加了离开第二自然预加热区域Z2的气流31的流量，以及经由开启的燃烧器口11’进入的外部空气体流30的流量。

这样，控制穿过所述第一自然预加热区域Z1的气流的流量和气体的温度与控制离开所述第二自然预加热区域Z2的气流的流量和气体的温度不相关联。通过调整所述外部空气入口来调整所述第一自然预加热区域Z1中的所述隔间以及含碳块的温度上升。在上述实施例中，通过燃烧器口11’被开启的时间来调整所述外部空气入口。

当在一个隔间4中循环的气体的温度上升相对于其他隔间4中的气体的温度上升是延迟的时，则所述隔间的燃烧器口11’相对于其他燃烧器口11’被延迟开启，从而相对于其他隔间，所述第一自然预加热区域Z1中的所述隔间的温度上升补偿了其延迟的温度上升，进而所述脱气前缘对称地对准。所述脱气前缘的对准增大了所述炉中的温度的同一性，并且极大地提高了炉1的能量效率。

本发明人注意到，当以36小时的循环操作所述炉并且在测量斜坡27处750℃的参照温度开启燃烧器口11’时，开启出现在该循环结束之前的平均6小时时。

在相同炉上的其他实验已示出开启分别发生在循环结束之前的2小时和4小时，所述其他实验为循环分别为28小时和26小时，且燃烧器口在测量斜坡27处的参照温度为750℃的情况下开启。

因而，本发明的方法可适用于任何循环时间。

图11示出了通过使用本发明的方法利用开启燃烧器口(实线)与使用传统方法(虚线)相比、在阳极焙烧炉的室中总体的气体温度(顶部曲线)和阳极温度(底部曲线)的上升的图表。室1、2和3是自然预加热，室4、5和6被加热以及室7被冷却。可观察到，使用本发明方法的自然预加热区域中的阳极温度上升更快速，这是由于室2和3中的挥发性可燃物质更好的燃烧，显著增加了穿过这些隔间的气体温度。还可观察到由于使用本发明的方法开启燃烧器口而导致的第一室中的气体温度的控制。

所述阳极温度上升梯度非常陡，通常大于5℃/h，更通常大于7℃/h，并且可高达17℃/h。所述陡的阳极温度上升梯度——得益于本发明的方法，基于有可能控制所述脱气前缘的位置以及从而使得所述炉以大的负压操作这一事实——使阳极焙烧更快，以及从而增大炉生产率。还应注意到，在出现脱气的温度区域中的阳极温度上升梯度更陡，如果有可能保持所述阳极温度相当低(例如，约200-220℃，低于先前循环的脱气温度，例如通过开启所述燃烧器口)。所述大的温度变化有利于所述挥发性可燃物质的燃烧，并且阻止冷脱气。

上述指示的值仅作为一个指导而给出，并且可根据炉、期望的调整标准、阳极的构成等而改变，如在环形炉领域中已知的。此外，待被开启的燃烧器口，以及从而所述第一自然预加热区域和所述第二自然预加热区域之间的界限位置可取决于期望的调整标准——特别是就脱气前缘的位置而言。

在这几个月期间实施本发明的方法使得可观察到：

-通过不透光计和视觉观察确定的不存在来自未燃烧残渣的烟；

-不存在未燃烧残渣或沥青屈的沉积物；

-煤尘粘结极大减少；

-不存在煤尘中的结块；

-改进的燃烧，使得在减小初级燃料燃烧的同时、有可能达到约1145℃的高的阳极焙烧温度(使用1.45m长的热电偶来测量)；

-在不同隔间中的脱气前缘的可重复的对准；

-在中空隔间中达到约1000℃的脱气温度。

当以36小时循环进行操作时，由气体收集和处理中心所处理的气体量以约10％略微地增加；用于开启燃烧器口11’的参照温度在该循环结束之前约6小时达到。此负面影响大部分被上述本发明的方法的许多优势所平衡。

本发明的调整方法的优势源于如下事实，即可调整所述炉中的负压水平，以及从而在所述隔间中循环的空气流量，而不必担心被独立控制的脱气前缘的位置。因而，可使得所述炉以高水平的负压以及从而以高的流量操作，并且因此改进当阳极温度上升时由所述阳极释放的次级燃料在隔间中的吸出，阻止了来自未燃烧残渣的烟，并且通过大量添加氧气以及通过热气的瞬时点燃来改进总体燃烧。

如同在现有技术的方法中，还优选的是通过注意整个炉的隔间和单元格的密封性，例如通过用蓬盖(bàche)覆盖所述隔间和单元格，来保持内渗和外渗为最小值，以优化所述炉的能量效率。

本发明的方法的许多变体方案可从上面给出的实施例衍生出。

开启所述燃烧器口的时间可以例如基于不是温度斜坡27所测量的温度的另一温度给出，例如基于燃烧器口11’下游处所取的温度，例如进入吸出腿12的气体温度，或者在接近阳极17的单元格15中所测量的温度。

此外，有利地，可在确定开启燃烧器口11’的时间上给予操作人员辅助。为此，本发明的方法可包括：

-连续记录所测量的温度；

-将所记录的温度与参照值进行连续比较；

-如果所记录的温度和对应的参照值之间的比较满足预设标准(例如，超过阈值)，则发射一信号。由此，所述信号例如是可见或可听的警报，以触发燃烧器口11’的手动开启。

还可通过限定所述燃烧器口的开启的百分比仅实现燃烧器口11’的部分开启，从而更精确地调整进入所述隔间的外部空气量。

另外可能的是，为燃烧器口11’提供阀***，或者为炉隔间提供与现有的燃烧器口联合的特定的空气入口***，这些阀***或者空气入口***例如适合比简单的燃烧器口11更容易处理，或者适合允许燃烧器口或者受控制的空气入口的部分开启。

可另外自动实施上述本发明的第一实施方案。

本发明的方法包括例如如下步骤：

-调整在隔间4中循环的空气的流量D，而不考虑所述调整对所述炉中的脱气前缘的位置的影响；

-调整所述炉隔间中的气体的温度上升定律，如现有技术的方法中已知的；

-在接收所述测量斜坡27的燃烧器口11的下游紧邻的、每一隔间4的燃烧器口11’上，装配一个设有阀***52——具有自动的成比例的开启，例如电气操作阀——的柔性套管50，如图7中所示；柔性套管50由例如未示出的、横向延伸至所述隔间的特定斜坡来负担；

-对于每一隔间，在调节单元54的存储器56中连续测量和记录测量斜坡27处所测量的温度，如图8中的曲线57所示；

-在调节单元54的比较器58或者分析装置中将所述已测量和记录的温度相对于参照值进行连续比较；所述参照值例如随时间改变，从而所述参照值表现为作为时间函数的参照温度曲线，如图8中的曲线59所示；

-根据所述比较结果，经由调节单元的决策制定和命令单元60来触发和不触发动作；所述决策制定和命令单元例如当例如已测量和记录的温度57与作为时间函数的所述参照温度曲线59交叉且穿过该曲线的上方时(图8中的点62)触发所述动作；已触发的动作为例如自动开启所述阀***52；所述自动开启可以是部分的，具有的开启百分比是例如在测量斜坡27处所测量的温度和温度参照曲线59的值之间的差值(在图8中对于给定时间t由双箭头64表示)的函数；于是，可连续和自动改变所述阀***的开启百分比。

因而，有利地，可逐渐开启所述燃烧器口，使得由下游吸出斜坡13所吸出的流量(其允许第二自然预加热区域的中空隔间中的负压水平基本保持不变)也逐渐增加。于是，限制了所述吸出流量的变化对所述气体收集和处理中心的操作的影响。

可在本发明的框架内实施所述自动控制方法的许多变体方案，例如：

-可用液压千斤顶(vérin hydraulique)型的设备来更换设有成比例开启的阀***52的柔性套管50，该设备适于升高燃烧器口11’的盖以部分或完全开启燃烧器口11’。该设备可由调节单元54所控制。

-有利地，可使用于比较和用于命令燃烧器口11’开启的温度测量在工作的燃烧器口11’的下游进行，从而直接控制燃烧器口11’的开启对第一自然预加热区域Z1中的气体温度的影响，以及从而对所述第一自然预加热区域Z1中的阳极的温度上升的影响；可通过尤其出于该目的而装配至炉的温度计或者通过当前通常存在于吸出腿12的水平处的温度计来测量所述温度；然后，如图9中所示，在吸出腿中所测量和记录的温度曲线57’必须有利地在与参照温度曲线59’交叉之后遵循参照温度曲线59’，通过例如PID调节器来计算燃烧器口11’的开启百分比；有利地，在整个循环中，在所述吸出腿中测量和记录的温度曲线还可遵循特定的参照温度曲线。

-在隔间的至少两个不同的点(例如，燃烧器口11’的下游和上游)处测量温度，并且将每一测量值与分别对应的参照值进行比较，使得两个比较结果权衡待触发的动作，其使得有可能进一步提高所述调整的精确度。

-还可考虑例如吸出速率、外部空气温度、脱气前缘的对准等参数，以确定所述用于比较的参照值。

上述的独立的针对手动模式和自动模式的不同特征可有不同组合，而保持在本发明的框架内。

此外，如在几个月中在实施手动控制方法期间所观察到的，在该循环中以相对规则的时间间隔出现所述燃烧器口的开启，使得有可能基于焙烧循环的时间行进来命令所述燃烧器口11’的开启。此外，还应当有可能控制上述炉基于36小时的循环来操作，在焙烧循环结束之前六小时命令所述燃烧器口11’开启。

在本发明的方法的第二实施方案中，离开第二自然预加热区域Z2的至少一部分气体以及从而一部分气流被转向至中空隔间4的外部，使得被转向至中空隔间外部的那部分气体不穿过第一自然预加热区域Z1，并且因而不参与第一自然预加热区域Z1中的隔间4和含碳块17的温度上升。

根据图10中示意性示出的本发明的一个有利实施方案，对于每一隔间，下游吸出斜坡13’包括第一吸出腿70、第二吸出腿72和阀***74。第一吸出腿70以通常的方式被安装在第一自然预加热区域Z1下游的燃烧器口11上，以及第二吸出腿72被安装在第一自然预加热区域Z1和第二自然预加热区域Z2之间的燃烧器口11’上。在图10的实施例中，第一自然预加热区域Z1和第二自然预加热区域Z2之间的间隔是在PN1中、在测量斜坡27的下游紧邻的燃烧器口11’上。由此，有可能命令阀***74，从而控制调整穿过第一自然预加热区域Z1且被第一吸出腿70所吸出的气体流量，以及控制经由燃烧器口11’离开中空隔间并且被第二吸出腿72所吸出的气体流量。

实施本发明的方法的一个实施例为，例如在整个循环中保持第一吸出腿70和第二吸出腿72之间预定的恒定的开启水平，从而在整个循环中被第二吸出腿72所吸出的气体不参与第一自然预加热区域Z1中的阳极17的温度上升。

如上面参考第一实施方案所呈现的，该阀***74还可被调节单元命令，例如基于已测量的温度与参照温度的比较结果，或者基于时间编程。

离开第二自然预加热区域Z2的所有气体可例如在该循环开始时被第一吸出腿70吸出，然后命令该阀***74根据已测量的所述气体的温度上升来修改被第一吸出腿和第二吸出腿所吸出的气体分布。

在一个具体实施方案中，离开第二自然预加热区域Z2的所有气体在该循环开始时被第二吸出腿72吸出，然后离开第二自然预加热区域Z2的所有气体被第一吸出腿70吸出。这样的具体实施方案具有可在已知炉上——即具有包括单个吸出腿的吸出斜坡——实施的优势。为此，在焙烧循环结束时，下游吸出斜坡不与旋转加热***的其余部分一起移动，而是延迟了所述下游吸出斜坡的移动。因而，在该循环开始时，在该下游吸出斜坡移动之前，所述单个吸出腿对应于离开第二自然预加热区域Z2的所有气体穿过的第二吸出腿；然后，在该循环中，在所述吸出斜坡移动之后，所述单个吸出腿对应于离开第二自然预加热区域的所有气体穿过的第一吸出腿。所述下游吸出斜坡的移动例如基于由计算或实验所预定的参考时间来命令。

不言而喻，本发明不限于上面通过实施例所描述的实施方案，而是包括所有实施方案的变体。

Claims (22)

1.一种调整碳阳极(17)的焙烧炉(1)的方法，所述碳阳极用于通过电解作用生产铝，该炉包括：

-纵向中空隔间(4)，在每一中空隔间中，热焙烧气流可以某一流量和某一温度循环，所述中空隔间彼此之间限定单元格(5)以接收待被焙烧的阳极，并且所述中空隔间包括多个燃烧器口；

-以及，一个相对于所述中空隔间旋转的加热***，其包括：具有几个吹入腿(20)的上游斜坡(19)，将空气吹入各个中空隔间(4)；具有几个吸出腿(12)的下游斜坡(13)，从各个中空隔间(4)吸出气体；以及，在所述上游斜坡(19)和所述下游斜坡(13)之间的至少一个加热斜坡(21、22、23)，其对于每一中空隔间装备有至少一个燃烧器或至少一个燃料喷射器；

用于使气流(24)在所述中空隔间(4)中循环的线路，所述线路在吹入腿(20)和对应的吸出腿(12)之间的中空隔间(4)中形成；

该方法包括一个所述中空隔间和阳极的自然预加热阶段，在该阶段期间，所述阳极释放挥发性可燃物质，所述挥发性可燃物质在中空隔间内部燃烧，形成脱气前缘，以预加热所述气体、所述中空隔间和所述阳极，所述自然预加热阶段在所述加热斜坡下游的炉的自然预加热区域中实现；

其特征在于，所述自然预加热区域被分割为：至少一个第一自然预加热区域(Z1)，位于距离所述加热斜坡第一距离处；以及，第二自然预加热区域(Z2)，位于距离所述加热斜坡第二距离处，所述第一距离大于所述第二距离；

以及，其中改变在所述中空隔间中循环的气流，从而基于离开所述第二自然预加热区域(Z2)的气流(31)，控制穿过所述第一自然预加热区域(Z1)的气流(30、31)，以调节所述第一自然预加热区域(Z1)中的中空隔间和阳极的温度上升，并且控制所述脱气前缘的位置。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述离开所述第二自然预加热区域的气体(31)在穿过所述第一自然预加热区域(Z1)之前被冷却。

3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中来自所述第一自然预加热区域和所述第二自然预加热区域之间的中空隔间(4)外部的外部空气(30)被引入中空隔间。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一自然预加热区域和所述第二自然预加热区域之间的燃烧器口(11’)被完全或部分开启，以通过输入外部空气来冷却离开所述第二自然预加热区域(Z2)的气体(31)。

5.根据权利要求3所述的方法，其中在引入空气或所述燃烧器口开启时，被所述吸出腿吸出的气体流量被增大，从而保持离开所述第二自然预加热区域的气体流量。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一自然预加热区域(Z1)和所述第二自然预加热区域(Z2)之间的所述燃烧器口设有阀***(52)，并且其中所述阀***被致动以开启所述燃烧器口(11’)。

7.根据权利要求4所述的方法，其中随时间改变所述燃烧器口(11’)的开启。

8.根据权利要求1或2所述的方法，包括：

a)对于每一线路，在所述自然预加热区域的至少一个给定点处测量温度；

b)将已测量的温度与对应的参照进行比较；

c)根据在步骤b)中所执行的比较的结果来命令一动作以使离开所述第二自然预加热区域(Z2)的气体在穿过所述第一自然预加热区域(Z1)之前冷却。

9.根据权利要求8所述的方法，其中在所述第一自然预加热区域(Z1)和/或在所述第二自然预加热区域(Z2)中测量所述温度。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述燃烧器口(11’)的开启百分比依赖于在步骤b)中所执行的比较的结果。

11.根据权利要求8所述的方法，其中用于在步骤b)中所执行的比较的参照(59、59’)是表达为温度随时间的函数的定律。

12.根据权利要求1或2所述的方法，包括随时间命令一动作以使离开所述第二自然预加热区域(Z2)的气体在穿过所述第一自然预加热区域(Z1)之前冷却。

13.根据权利要求1或2所述的方法，其中设有用于开启和闭合燃烧器口(11’)的阀***(52)的多个柔性套管(50)被安装在所述炉的燃烧器口(11’)上。

14.根据权利要求1所述的方法，其中离开所述第二自然预加热区域(Z2)的至少一部分气流被转向至中空隔间(4)的外部。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述下游斜坡包括——对于每个中空隔间(4)——设有阀***(74)的第一气体吸出腿(70)和第二气体吸出腿(72)，并且其中所述第一吸出腿(70)被装配在所述第一自然预加热区域(Z1)下游的燃烧器口(11)上，第二吸出腿(72)被装配在所述第一自然预加热区域(Z1)和所述第二自然预加热区域(Z2)之间的燃烧器口(11’)上。

16.根据权利要求15所述的方法，其中控制所述阀***(74)，从而调整穿过所述第一自然预加热区域(Z1)的气流流量。

17.根据权利要求14所述的方法，其中所述下游吸出斜坡的移动相对于所述旋转加热***的其余部分被延迟。

18.根据权利要求1或2所述的方法，在具有无隔板的中空隔间的炉上实施。

19.根据权利要求1或2所述的方法，在以长于33小时的循环运行的炉上实施。

20.一种用于通过电解作用生产铝的碳阳极(17)的焙烧炉(1)，包括：

-纵向中空隔间(4)，在每一中空隔间中，热焙烧气流可以某一流量和某一温度循环，所述中空隔间彼此之间限定单元格(5)以接收待被焙烧的阳极，并且所述中空隔间包括多个燃烧器口(11、11’)；

-一个相对于所述中空隔间旋转的加热***，其包括：具有几个吹入腿(20)的上游斜坡(19)，将空气吹入各个中空隔间(4)；具有几个吸出腿(12)的下游斜坡(13)，从各个中空隔间(4)吸出气体；以及，在所述上游斜坡(19)和所述下游斜坡(13)之间的至少一个加热斜坡(21、22、23)，其对于每一中空隔间装备有至少一个燃烧器或至少一个燃料喷射器；

用于使气流(24)在所述中空隔间(4)中循环的线路，所述线路在吹入腿(20)和对应的吸出腿(12)之间的中空隔间(4)中形成；

所述炉的自然预加热区域被限定在所述加热斜坡的下游，在所述自然预加热区域上，所述阳极释放挥发性可燃物质，该可燃物质在所述中空隔间中燃烧，形成脱气前缘，以预加热所述气体、所述中空隔间和所述阳极，所述自然预加热区域被分割为位于距离所述加热斜坡第一距离处的至少一个第一自然预加热区域(Z1)，以及位于距离所述加热斜坡第二距离处的第二自然预加热区域(Z2)，所述第一距离大于所述第二距离，以及

其特征在于，它适于实施根据任一前述权利要求所述的方法，并且包括：

-所述自然预加热区域(Z1，Z2)中的温度测量装置(27、56)；

-能够将所述温度与对应的参照进行比较的分析装置(58)；

-能够根据由所述分析装置(58)执行的比较的结果命令一动作以使穿过所述第一自然预加热区域(Z1)的气体冷却的命令装置(60)。

21.根据权利要求20所述的炉，包括能够使离开所述第二自然预加热区域(Z2)的气体在穿过所述第一自然预加热区域(Z1)之前冷却的冷却装置。

22.根据权利要求21所述的炉，其中所述冷却装置包括可开启的燃烧器口，或者***所述燃烧器口(11’)并设有阀***(52)的柔性套管(50)，以调节燃烧器口(11’)的开启百分比。