延長陽極焙燒爐壽命的理論研究

朱東旭

（東北大學(xué)設(shè)計(jì)研究院（有限公司），遼寧 沈陽 110013）

1 陽極焙燒爐的簡介

陽極焙燒爐是陽極焙燒工序中重要的設(shè)備之一，也是整個(gè)焙燒工序中投資最為昂貴的設(shè)備。陽極焙燒爐是由不同種類的耐火材料砌筑而成，其中最重要的部分是火道墻和橫墻構(gòu)成的料箱結(jié)構(gòu)，陽極炭塊依次側(cè)立裝在料箱內(nèi)，火道內(nèi)噴入燃料燃燒，火道內(nèi)最高煙氣溫度1150℃～1200℃，升溫曲線在150h～200h。整個(gè)焙燒系統(tǒng)中分為預(yù)熱區(qū)、升溫區(qū)以及冷卻區(qū)，在每個(gè)焙燒周期內(nèi)，耐火材料都將經(jīng)歷從低溫到高溫，并從高溫回到低溫的溫度變化，對耐火材料的性能提出了更加嚴(yán)苛的要求。

焙燒陽極控制系統(tǒng)

2 影響焙燒爐使用壽命的因素

2.1 良好的耐火材料質(zhì)量

2.1.1 耐火磚

質(zhì)量較好的耐火磚，具有較高的耐火度和荷重軟化溫度、高溫下的線變率化較低、較好的耐急冷急熱性，在正常的使用過程中，能夠抵御高溫沖刷及燃料燃燒產(chǎn)生的廢舊煙氣的酸堿性氣氛的侵蝕。耐火磚位于焙燒爐高溫部分，與火焰和制品直接接觸，是焙燒爐最主要的耐火材料。良好的耐火磚將使焙燒爐整體的性能大大提高，將對生產(chǎn)運(yùn)行有著重要意義。

2.1.2 保溫磚

質(zhì)量較好的保溫磚，具有較低的導(dǎo)熱系數(shù)，進(jìn)而起到高效的絕熱作用。熱平衡計(jì)算顯示,敞開式陽極爐由于其周期性操作的特點(diǎn),蓄熱和散熱損失占到了整個(gè)熱支出的40%以上。因此，有效加強(qiáng)爐子焙燒保溫系統(tǒng)的絕熱能力,特別是提高輕質(zhì)材料在整個(gè)筑爐材料使用中的比例,能夠盡可能降低爐子的蓄熱損失和散熱損失。

2.1.3 耐火纖維制品

質(zhì)量較好的耐火纖維制品，具有較高的耐火度、使用壽命長、熱穩(wěn)定性好、化學(xué)穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。耐火纖維制品是以Al2O3和SiO2為主要成分組成的玻璃相或結(jié)晶相二元化合物。主要應(yīng)用于焙燒爐膨脹縫中，故一般選取耐火纖維氈這種有柔性的纖維制品。從經(jīng)濟(jì)性考慮一般選取普通耐火纖維制品，密度為220kg/m3即可。

2.1.4 保溫纖維制品

保溫纖維制品物理化學(xué)性能與耐火纖維制品基本相似，只是保溫纖維制品密度和耐火度相比更低而絕熱性能卻有所提高。質(zhì)量較好的保溫纖維制品，具有較低的熱導(dǎo)率、絕熱效果好、密度小、比熱容與普通耐火磚相似，因此與磚爐襯相比，其散熱損失不大，而蓄熱損失則大大減少。

2.2 良好的砌筑質(zhì)量

良好的筑爐須嚴(yán)格按照筑爐規(guī)程和要求進(jìn)行砌筑施工，并須符合設(shè)計(jì)圖紙；磚縫須均勻，尤其火道墻磚縫，使炭塊揮發(fā)分溢出均勻；膨脹縫須按設(shè)計(jì)要求留設(shè)，其位置和構(gòu)造必須準(zhǔn)確，寬度不應(yīng)有負(fù)公差，縫內(nèi)必須填緊耐火纖維制品并不得有其它雜物；保證泥漿飽滿，從而增強(qiáng)焙燒爐的整體強(qiáng)度、減少整體漏風(fēng)系數(shù)；耐火纖維制品和保溫纖維制品密封嚴(yán)實(shí)，爐墻傾斜度在合理范圍內(nèi)。

2.3 良好的烘爐質(zhì)量

良好的烘爐質(zhì)量首先應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，制定出合理的烘爐曲線。烘爐包括：烘爐期限、升溫速率、恒溫時(shí)間、最高溫度、烘爐措施和操作要點(diǎn)。烘爐必須嚴(yán)格按照烘爐曲線進(jìn)行，應(yīng)注意保證爐膛內(nèi)溫度均勻地上升與分布。烘爐過程中應(yīng)及時(shí)以熱工儀表測定各部位的實(shí)際溫度，詳細(xì)記錄并繪制實(shí)際的烘爐曲線。

2.4 合理的生產(chǎn)操作

2.4.1 調(diào)溫生產(chǎn)操作

在實(shí)際生產(chǎn)調(diào)溫過程中，需保證燃料完全脈沖，并垂直噴入火道內(nèi)，避免燃燒直接噴向火道墻，使燃料燃燒不充分進(jìn)而造成結(jié)焦的現(xiàn)象，并使火道墻局部超溫?zé)龎幕鸬缐Α＜皶r(shí)記錄熱電偶的使用情況，發(fā)現(xiàn)誤差的大的熱電偶需及時(shí)維修，避免由于熱電偶顯示錯(cuò)誤造成爐體局部或大部溫度過高，損壞耐火材料。焙燒爐在運(yùn)行的時(shí)候，要求其溫度必須均勻，如果火道之間存在的溫度出現(xiàn)較大差異，在不同的材料膨脹系數(shù)下會造成火道彎曲，導(dǎo)致整個(gè)焙燒系統(tǒng)的控精度不足，火道和火道之間的溫度也存在很大偏差，造成氣流和溫度在爐室的溫度分布極不均勻，同時(shí)在同一火道的溫度也會出現(xiàn)很大的差異。造成爐體變形或者是櫨爐墻破損坍塌。

2.4.2 裝出爐生產(chǎn)操作

裝出爐操作工在進(jìn)行正常的裝出爐作業(yè)時(shí)，需避免填充料水分大及粒度不均、吊裝產(chǎn)品時(shí)碰撞火道墻、填充料覆蓋漏入火道、用抓斗抓料時(shí)碰撞火道墻、抓料料斗或出爐后的熟制品未能放置在予制蓋板的中間而出現(xiàn)擠壓火道、在高溫爐室相對應(yīng)的安全通道上放置重物等操作

2.4.3 修爐操作

修爐工需嚴(yán)格按照修爐制定的修爐規(guī)程進(jìn)行維修工作。應(yīng)及時(shí)清理火道墻上的填充料，避免增加火道墻的傳熱熱阻，降低傳熱效果。由于材質(zhì)和加熱溫度不均勻，使得耐火的材料在體積收縮上存在著很大的問題，應(yīng)對火道的磚縫進(jìn)行控制，對那些大于4 mm的磚縫進(jìn)行填充，避免填充料通過磚縫側(cè)漏到火道內(nèi)從而加大填充材料的消耗。在管理層面上制定修爐計(jì)劃，并及時(shí)監(jiān)督執(zhí)行。

3 提高陽極焙燒爐使用壽命的關(guān)鍵要點(diǎn)

①提高耐火材料質(zhì)量。由于我國特有的工程管理模式，各行業(yè)一般都配備獨(dú)立的設(shè)計(jì)院，設(shè)計(jì)院根據(jù)業(yè)主需求設(shè)計(jì)出滿足生產(chǎn)的陽極焙燒爐，再由業(yè)主根據(jù)設(shè)計(jì)院提供的陽極焙燒爐技術(shù)規(guī)范以及圖紙，采購耐火材料。這種模式導(dǎo)致業(yè)主不嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)院給出的技術(shù)規(guī)范采購耐火材料，從而導(dǎo)致耐火材料質(zhì)量普遍較低，因此從源頭上，業(yè)主務(wù)必嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)院技術(shù)規(guī)范要求采購符合設(shè)計(jì)要求的耐火材料。且應(yīng)該選擇業(yè)績好，信用度高的耐火材料廠家，在生產(chǎn)過程中派駐專業(yè)監(jiān)理人員，保障耐火材料生產(chǎn)質(zhì)量。②提高砌筑質(zhì)量。目前，市場上有大量的筑爐公司，砌筑水平也參差不齊，業(yè)主在招標(biāo)時(shí)，需選擇好筑爐公司，并在砌筑過程中，嚴(yán)格把關(guān)，有不符合要求的要嚴(yán)格整改。③提高烘爐質(zhì)量。陽極焙燒爐配備先進(jìn)的燃控系統(tǒng)，需要技術(shù)人員在烘爐過程中，做好策劃，對烘爐過程中陽極焙燒爐的各個(gè)部分監(jiān)控到位。④優(yōu)化生產(chǎn)管理。陽極焙燒爐的設(shè)計(jì)壽命一般為8年，日常的生產(chǎn)管理對焙燒爐壽命的影響占有很大比重。要做好爐室的日常維護(hù)，避免超溫工作，特別要注意邊火道的漏風(fēng)問題，避免過燒。合理利用揮發(fā)分的燃燒，不僅節(jié)能更有利于后續(xù)的凈化。可采用自動矯直機(jī)，對變形小的火道墻做到經(jīng)常維護(hù)。