拜爾法溶出壓煮器火燒結疤分析

張 健 李海東

（中電投山西鋁業，山西 原平 034100）

拜爾法溶出壓煮器火燒結疤分析

張 健 李海東

（中電投山西鋁業，山西 原平 034100）

火燒作業是壓煮器日常檢修清理結疤的關鍵環節，火燒作業的優良與否與壓煮器換熱效果息息相關，它是決定機組溫度高低的最重要因素。本文對壓煮器火燒作業的裝置結構，火燒過程具體作業要求，火燒現狀進行了詳細描述和分析。

鋁工業；循環經濟；火燒結疤；可持續發展

在拜爾法生產氧化鋁的過程中，我國普遍使用的是一水硬鋁石型鋁土礦，伴隨著國內氧化鋁工業的迅猛發展，礦石需求量的不斷增加，礦石品位呈日趨下降的趨勢。對于拜爾法生產中的溶出工序來說，這種趨勢即表現為壓煮器管束結疤越來越厚，嚴重影響換熱效果。溫度作為溶出工序控制的重要參數之一，它的高低直接影響氧化鋁溶出效果的好壞，所以如何在線外壓煮器的檢修中較為徹底的解決結疤問題，以保持機組溫度，保證溶出效果，降低蒸汽耗量，是我們現在不得不去考慮的一個重大問題。火燒作為壓煮器結疤清理中的重要環節，地位就日益突出，這就要求我們必須要充分了解火燒作業的具體過程，實現對火燒作業可控過程的精細化管理，以期火燒作業的最優化操作，達到降本增效的目的。

火燒作業是壓煮器結疤清理工作中的第一環，如果火燒不徹底，結疤沒有裂縫脫落，將會對后續高壓清洗工作的開展帶來很大困難，提高清理成本。

1 火燒機裝置結構

1.1 油車部分

負責儲存火燒一次所需要的柴油，向噴頭裝置連續供應一定壓力和一定流量的油泵；規格為1×1×2.2m的油箱，容量為900L。

1.2 升降系統

負責驅動噴頭裝置在壓煮器內的上下自動循環升降，使每一根管束都能完全得到清理，升降系統能調節轉速，控制升降速度；升降速度2～3m/min。

1.3 噴頭裝置

將柴油和氣壓按一定比例混合，點燃后噴出符合要求的火焰；流量2～3L/min，油泵噴出油壓為0.8Mpa。

1.4 排風系統

用來排出燃燒產生的廢氣，空氣流量1m3/s。

2 火燒機用途和原理

2.1 用途

壓煮器加熱管束在生產運行中表面會有結疤產生，隨著生產的進行，結疤會逐漸變厚。結疤對加熱管束的傳熱系數影響很大，結疤越厚傳熱系數越低，熱效率就越低。當熱效率很低時溶出溫度就達不到生產要求，同時還會增大汽耗。因此壓煮器在運行一定時間后必須隔離清理結疤，而且這一工作是周期性的。

2.2 原理

利用火燒的辦法，使結疤受熱膨脹脹裂，從而使壓煮器加熱管束上的結疤脫落下來得以清理。我廠火燒配合高壓清洗車共同使用。火燒之后進行高壓清洗作業，結疤清理率在90%以上。

3 火燒作業要求

3.1 軌道安裝

必須使用跟軌道鋼絲繩配套的鋼絲繩卡，鋼絲繩卡螺母要緊固牢。在火燒過程中，噴嘴安裝在軌道上，在電機的帶動下，沿軌道上下移動，加上噴嘴火焰的反沖力的作用，都對軌道產生作用力，安裝不好容易產生松動現象，此時噴嘴由于軌道的松動，無法繼續上下移動進行火燒，且我廠使用的火燒機點火方式為人工點火，重新固定完軌道后需要退到側部人孔進行重新點火，加大了工作量，且影響火燒效果。

3.2 儀表風閥及油閥控制

3.2.1 油閥開度

開度過大，柴油用量過大，會增加火燒成本，且在供風量一定的情況下容易燃燒不充分，產生黑煙，污染環境。用量過小，會導致火燒效果不理想，結疤脫落不徹底，給后續高壓清洗的工作帶來困難。

3.2.2 儀表風閥開度

開度過大，造成火焰不連續，呈間斷性一股一股的火焰，嚴重時會吹滅火焰；開度過小，柴油供氧量不足，燃燒不充分，產生黑煙，污染環境，且造成火焰對管束的沖刷強度不夠，影響火燒效果，即風量過大或者過小都會使火焰不達標，影響火燒效果。

3.2.3 閥門開度控制方法

油閥及儀表風閥的控制都對火燒作業有著至關重要的影響，是火燒過程中非常重要的一個環節。我們通過兩個方法來控制風閥及油閥開關大小。一是看風機是否冒黑煙；二是看脫落結疤的表面。一般來說，風機不冒黑煙，煙為青黑色，結疤表面不濕潤，不附著柴油，較為干燥，呈黑色，則為控制的剛好。但是要防止油量風量均過大，此時雖然閥門控制可以達到上述要求，但會產生太多熱量，導致風機負荷加大，嚴重時燒壞風機。根據經驗來看，結疤以4mm左右為火燒界限，結疤厚度<4mm，不需要火燒，此時結疤太薄，燒不下來；在結疤厚度>4mm，因結疤量的不同，壓煮器Ra114～122耗油量約為800L～900L/臺，Ra123～125約400L～500L/臺。

3.3 噴嘴出油的選擇

3.3.1 噴油嘴結構

噴嘴有七個孔，中間一個孔，周圍有六個孔呈三角形環繞中間孔。

3.3.2 出油方式

3.3.2.1 中間孔出油

中間孔出油，邊上六個孔出風，風包裹著油噴射而出，火焰噴射面較為集中，為一條直線，這種火焰噴射強度較大，對管束的沖擊力較大，即單位時間內管束接受炙烤的時間較長，但缺點在于噴射面較小，火焰由于噴射強度較大，射程較遠在火焰碰到壓煮器壁后會產生反彈，反彈火焰雖然也能包裹管束進行火燒但沖擊強度已降低，更嚴重在于火焰反吹會烘烤到油氣管總成，造成油氣管總成的損傷，這種出油方式不推薦，另外火焰包裹管束較少，則必然要求噴嘴上升下降速度要降低，攪拌攀車跨度要減少，即同樣的用油量增加了噴嘴在相同位置的停留時間，即相對中間孔出風來說會增加耗油量。

3.3.2.2 中間孔出風

中間孔出風，邊上六個孔出油，油噴射出來之后范圍較大，經中間孔儀表風的加強，火焰呈扇面狀，火焰覆蓋面積較大，包裹管束較多，相對來說，噴頭上升下降速度要求及攪拌攀車跨度不是很嚴格，易于操作，且火焰的噴射強度相對來說較低，不會產生火焰反彈的現象，火燒效果也較為理想。

3.4 配置經驗豐富的火燒隊伍作業

要求配置經驗豐富，技術過硬的火燒檢修人員進行作業，保證每次隔離出來的加熱保溫段壓煮器都進行火燒作業，要求火燒作業人員要盡職盡責，火燒徹底，以保證火燒作業呈良性循環。一次火燒不徹底，殘留結疤在兩根管束之間，則在下次投用之后這些結疤就會跟新的結疤粘合結死，結疤會更厚更多，很難清理。此時火燒有很大的困難，粘接部分很難脫落，當火燒已經不起作用時，最終只能重新更換管束，以保證換熱效果，大大增加生產成本。所以我們必須要保證火燒作業的連續性與嚴謹性，盡可能地避免人為原因造成的管束結疤過厚。

3.5 攪拌運轉時間

攪拌運轉率也關系著管束結疤的多少，運轉時間短，料漿容易沉淀，附著在管束上，形成結疤。線外壓煮器攪拌消缺的工作很重要，要盡可能的保證壓煮器攪拌的正常運行，一方面保證換熱效果，一方面防止結疤。

3.6 壓煮器投用時間

壓煮器投用的時間越長結疤越厚，合理安排壓煮器的隔離，有利于結疤的清理。我廠加熱段壓煮器兩個周期（90天）隔離出來一次，礦石A/S比在5.5左右，壓煮器結疤均不超過7mm，機組溫度一個周期下降約在8～12度，基本上能滿足溶出系統對溫度的要求。

4 現狀

4.1 壓煮器火燒區域分布

從火燒整體情況來看，Ra107～113為預熱段壓煮器，料漿仍為生料漿，結疤柔軟蓬松，不需要火燒作業，高壓清洗即可滿足要求，Ra114處于加熱段第一臺壓煮器，料漿仍為生料漿，結疤松軟，且我廠四個系列該壓煮器均為2012年大修壓煮器，結疤較薄，可根據實際情況是否火燒，自四月份以來有四臺目前未進行火燒作業，高壓清洗狀況良好，結疤脫落也較為徹底。Ra114火燒從目前情況來看，結疤脫落依然很少。Ra115～125都需要火燒作業，其中Ra115～122為240排管束，又是換熱的重要壓煮器，對結疤清理要求較為嚴格，火燒要求較高，在火燒過程中，攀車需要三圈，即需要火燒三遍。Ra123-125為保溫段壓煮器，管排較少，兩排管束之間距離較大，火燒較為容易。

4.2 排風系統現狀

火燒機風機安裝在頂部人孔處，在進行火燒作業時，當火燒機噴油嘴沿著軌道運動至壓煮器頂部時，由于風機的抽風作用，火焰在頂部會向頂部人孔處靠攏，這就必然導致在壓煮器內距離頂部人孔稍遠的管束得不到足夠的火焰強度，火燒較為不理想，而在壓煮器內部頂部人孔對面，安裝有高排連排及就地壓力表取壓管道，距離上環管較近，料漿在運行過程中容易在這些相對狹窄的地方結疤，故清理上相對來說較為困難，也是此處結疤稍厚的一個原因。

4.3 火燒作業初期現狀

管束結疤脫落原理是管束內通水，外壁結疤火燒受熱，管束鋼材及結疤因膨脹率不同而導致結疤脫落，而在火燒作業初期，壓煮器內是常溫，管束結疤受熱需要一個過程，此時結疤溫度未達到火燒要求溫度，結疤脫落較少，根據我廠現用火燒機的規格，一般在攪拌軸攀車至1/4圈時，管束結疤即升溫至火燒要求溫度，此時結疤才開始大量脫落。

4.4 管束結疤現狀

在火燒作業中，并不是所有的結疤都能隨著火燒作業而脫落，管束結疤有一部分附著在管壁上不會脫落，這種現象導致在該壓煮器投用過程中，未清理掉的結疤處會繼續結疤，越來越厚，而兩根管束之間的距離為30mm，即若兩根管束的結疤都達到15mm，相鄰兩排管束的結疤就粘接在一起了，火焰此時已經進不到這兩根管束之間，無法火燒，人工清理又非常困難，只能重新更換管束。業內壓煮器更換管束的周期為3年，從我廠更換抽離的舊管束結疤情況來看，結疤基本上跟這種情況吻合。

結論

通過以上分析，我們可以看出，火燒作業對壓煮器本身有使用要求，通過提高攪拌運轉率，合理的安排壓煮器的隔離，盡量控制管束結疤在火燒要求的合理范圍內，充分發揮火燒的優勢，給火燒作業提供一個良好的環境；并且要求在火燒作業過程中充分考慮所有影響火燒的因素，包括軌道的安裝，油閥風閥的調節以及選擇出風孔，加熱段前兩臺壓煮器是否火燒等，以降本增效為著眼點，使火燒作業精細化操作，實現火燒作業的優化控制。火燒作業本身有一定的局限性，但是瑕不掩瑜，火燒作業對壓煮器管束結疤的清理還是很有效果的。

只有優化操作火燒作業，保證結疤清理量，才能提高溶出機組的溫度，保證了機組溫度，才能實現氧化鋁的較好溶出效果，為后續工序提供合格的物料，優化后續工序的運行環境。在工作中，要充分認識到火燒作業對溶出機組運行的重要性，保證結疤清理的效果，保證溶出率，為我山西鋁業氧化鋁的生產添上濃墨重彩的一筆。

[1]拜耳法溶出技術及裝備的比較選擇[J].有色礦冶，2007（06）.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.115