延長陽極焙燒爐使用壽命的方法探討

喬 捷

（寧夏鋁電公司寧東鋁業分公司，寧夏 銀川 751400）

預焙陽極是鋁電解槽的核心部分，其炭塊質量如何對鋁電解槽的運行工況以及生產成本有著直接影響。陽極焙燒爐是生產預焙陽極的主要設備，其實際運行工況對最終生產質量具有直接關系，必須要采取措施爭取焙燒爐可以維持在良好的工況狀態。一般陽極焙燒爐的使用壽命在8年左右，但是受各種原因的影響，實際應用中并不能達到預期年限。因此還要就怎樣提高陽極焙燒爐使用壽命進行分析，積極采取措施來消除各類因素帶來的影響，為預焙陽極的高質量生產打好基礎。

1 陽極焙燒爐運行現狀

焙燒爐作為預焙陽極的重要生產設備，是生產投資最多的工序。寧東某鋁廠焙燒車間生產使用的為36室環式立裝焙燒爐，設計壽命為8年，年計劃產能為16萬噸。目前該焙燒爐已經持續使用10年，爐墻出現嚴重變形破損，爐墻內陷嚴重造成堵塞，料箱寬度縮小，按照目前所采用的護爐方式僅可以支持2個～3個月的使用時間，而且無法延緩以及解決爐室加速老化問題。并且繼續生產周期延長加速了爐體老化程度，必定會影響到炭塊質量，導致大批量出爐焙燒塊氧化數量增加。為達到高效生產，就務必要改善目前的焙燒爐現狀，解決爐室老化加速的問題，使得爐室使用壽命延長，切實滿足實際生產需求[1]。因此需要從實際生產出發，分析總結導致爐室問題產生的原因，然后根據實際條件來制定相應的調整方案，促使焙燒爐可以恢復到良好運行狀態，延長使用壽命的同時，降低生產成本的投入，獲得更大經濟效益。

2 陽極焙燒爐使用壽命影響因素

2.1 焙燒爐現狀調查

為確定爐室問題出現的原因，需要對焙燒爐做全面的檢查，然后發現并總結各類原因，為后續的整改優化措施的制定提供依據。經過調查后共發現以下幾種問題：①火道墻磚內陷，使得爐室前插板無法正常插入火道孔，再加上系統負壓偏低而造成加熱區火道孔返火。②火道墻破損內陷較嚴重，對填充料的應用產生的影響，很容易通過爐墻裂縫進入到火道內沉積堵塞，導致焙燒系統無法正常升溫。同時，爐墻破損變形還會影響到墻內氣流的流通，在墻體內天然氣燃燒不充分越積越多時，無法及時處理就存在較大可能造成天然氣爆炸事故。③火道墻破損變形嚴重的情況下，在焙燒系統升溫的過程中，裝爐炭塊會與火道明火直接接觸，從而造成出爐后焙燒塊大批次氧化破損，直接影響焙燒塊外觀合格率[2]。④對于車間陽極焙燒爐的管理維護，僅僅是使用輕質澆注料對爐墻、料箱角度小于5mm的裂縫進行了處理，采用1:1比例混合高溫水泥涂抹，而寬度超過5mm的裂縫則是選擇膠泥加耐火纖維氈塞實。但是經過跟蹤觀察后可以確定，此種維護方式對減緩爐墻破損并無多大效果，無法延長火道墻的使用壽命，每經過一個周期的出爐均可確定爐室破損變形問題在進一步加劇。

2.2 焙燒爐使用壽命影響因素

基于車間實際生產與焙燒爐維護現狀來看，總結影響焙燒爐使用壽命的原因可以歸納為以下幾點：①人員因素。存在可能是人員培訓不到位、操作水平差以及責任心不強。例如火道墻修理以及裝爐操作同時進行，存在部分施工材料混入到陽極填充料內但是未被發現。或者是裝出爐過程中，天車工操作以及爐面指揮人員存在失誤，導致炭塊和火道墻之間產生機械碰撞，火道墻移位變形，尤其是高溫出爐時一旦出現碰撞必定會產生重大危害。②材料因素。主要表現為火道墻轉不合格以膠泥不合格兩個方面。很多情況下購買的陽極焙燒爐耐火制品質量和性能并不能達到生產標準，這樣就會直接影響到陽極焙燒爐的自身狀態，為使用壽命的縮短埋下隱患。尤其是現在耐火材料市場競爭激烈，部分小型生產企業以回收的廢棄陽極焙燒爐耐火磚再次加工，以此來降低成本，獲取價格優勢，也是造成焙燒爐后期使用壽命縮短的重要原因。③管理因素。科學合理的管理維護措施也是延長陽極焙燒路使用壽命的關鍵，但是實際生產中卻會因為各種原因的影響導致火道墻局部破損變形，甚至出現爐墻砌磚塌陷的問題。對于剛出現塌陷問題時重視度不足，未采取措施及時處理，隨著時間的延長，終將發展成重大隱患，對焙燒爐的使用壽命造成重大影響。檢查后可發現焙燒爐火道墻欠修，持續跟蹤兩個周期內分析墻體狀態，可確定內陷以及裂紋繼續延長，必須要立即采取措施處理，且日后加強觀察和記錄[3]。④生產因素。所設計的生產工藝不合理，再加上焙燒爐存在缺陷，不僅會影響炭塊焙燒質量，還會縮短焙燒爐使用壽命。例如局部墻體持續升溫，檢查后發現所有爐室火道孔直接插入燒嘴進行加熱，導致周邊墻體出現不同程度的開裂內陷。另外，還存在焙燒升溫曲線異常，終溫最高為1130℃，但是實際測量異型磚耐火度為1462℃，這樣焙燒曲線的變化并不會導致火道墻變形，還需要聯合其他檢查項目進行綜合分析確定[4]。

3 陽極焙燒爐延長使用壽命策略

結合焙燒爐實際狀態的調查結果，來制定具有針對性的優化策略，積極采取專業措施來使其恢復到最佳運行狀態，為焙燒陽極的生產提供良好條件。采用措施為：①燃燒器改造。對于檢查發現的焙燒爐火道墻因持續高溫破損變形問題，通過整體分析且大量試驗后，確定將原來5mm孔徑、400mm長度的燃燒器優化改造成3mm孔徑、500mm長度的新型燃燒器，加大火焰的噴出距離，持續加熱部位相比原來的加熱部位下移150mm，能夠有效緩解火道墻繼續變形的問題。②（局部）拆除后重砌。對于（局部）破損變形的火道墻，可以將其拆除后重新砌筑，確保其可以滿足實際生產需求。第一，制定實施方案，并做好現場考察。技術人員需要結合焙燒爐實際情況來設計火道墻拆除重砌的實施方案，并做好現場安全評估，細化所有作業步驟，并寫入指導書形成管理制度，提高拆除工作的可行性，以及確保作業過程的安全性。第二，拆除破損嚴重的墻塊。做好現場破損變形火道墻狀態的統計，并根據能夠使用周期長短來對損壞最嚴重、使用周期最短的火道墻變形磚塊進行拆除。第三，選配合適磚塊。根據火道墻不同層數、不同型號磚選配新磚，并采用吊運的方法將其運往待砌爐室料箱。第四，墻體重砌。在爐室基礎維護保養的前提下，對選定的局部破損火道墻進行拆除重砌，可以有效的控制拆除大修對生產和成本的影響，同時延長焙燒爐使用壽命。

4 結束語

造成陽極焙燒路使用壽命縮短的因素較多，需要基于實際情況進行多方面分析，然后積極采取措施進行優化改造，創造更加有利的生產條件，同時延長焙燒爐使用壽命。本次項目中對破損變形的火道墻處理后，通過跟蹤檢查，確定出爐焙燒塊外觀完好，未出現大批次炭塊表面氧化、掉棱、掉角等問題，原有問題得到有效處理，進一步延長了焙燒爐的使用年限。