大型焙燒爐的改進與工藝優化

摘要：鋁用炭陽極焙燒爐屬于鋁用炭素行業的大型綜合類設備，一次性投資大，加之建設及烘爐時間，總共長達半年多時間，一旦停產重建勢必消耗大量資金。本文通過改進焙燒爐結構和優化工藝，降低了炭塊焙燒的生產成本，延長了焙燒爐使用壽命。

關鍵詞：焙燒爐結構;優化工藝;生產成本;使用壽命

1概述

在鋁用炭素行業中，焙燒工序是預焙陽極生產成本最昂貴的環節，主要體現在能耗成本與日常維護費用。焙燒爐的狀況會直接影響到焙燒質量、能耗水平和凈化負荷，無形之中增加了生產成本，所以焙燒爐的管理工作顯得尤其重要，某公司的72室環式敞開式大型焙燒爐，每個爐室15條火道，14個料箱，料箱凈空尺寸：5858mm×780mm×6100mm，年設計產能34萬噸。

2焙燒爐主體改變

2.1焙燒爐大小改變

72室環式敞開式焙燒爐配備4個燃燒系統、4臺多功能天車、2臺夾塊天車、6臺堆垛天車、2編解組系統和1臺凈化脫硫系統，年設計產能34萬噸。

與同等產量的幾臺焙燒爐對比，大型焙燒爐不但投資小、設備利用率高，系統過連通火道的次數也少，質量穩定，能耗也比較少。

2.2焙燒爐爐體結構改變

72室敞開式環室焙燒爐摒棄以前的大小雙火道蓋（大小蓋），采取直徑Φ80小口徑觀火孔，只有一種火道蓋，在5p、6p、1C保溫階段，減少了火道熱量的散失，提高了火道內的保溫效果，減少了燃料的消耗，另外小火道比以前大小火道蓋配置成本更低。

改變以前傳統火道孔上放排煙架的配置方式，把排煙架放在橫墻火井上的配置模式，降低了凈化風機頻率，節省了電耗。

2.3焙燒爐筑爐材料改變

以前焙燒爐噴火口處，火道墻容易燒壞并引起火道墻過早變形，影響了裝出爐的質量，限制了焙燒爐的使用壽命，現在焙燒爐在上下游噴火口處的耐火磚均采用紅柱石磚，（普通磚耐火溫度1400℃，紅柱石耐火磚是1700℃）耐火材料改變，火道墻不容易燒變形和開裂，延長了火道墻使用壽命，減小維護成本，降低了生產成本。

3做好密封工作，優化工藝操作

3.1加強預熱區的密封

①密封區使用雙排插板、第一預熱區采用塑料膜密封，不但減少冷空氣進入爐室造成熱量損失，降低了燃料消耗，還有效地降低了負壓損失，根據現場統計，密封前后火道負壓相差在20Pa以上。

②加強加熱爐室和第1冷卻爐室的密封

密封前，熱電偶底座和噴嘴與澆注料塊按觸不嚴實有空隙，火道內的負壓容易將冷空氣帶入火道，降低了熱電偶測量的真實溫度值，部分熱量也會從這些空隙中散失，誤導燃燒架為了追趕目標溫度而大量噴氣，損失了大量燃料。在加熱爐室，我們將陶瓷纖維毯裁成直徑200mm的圓型狀，并墊到熱電偶底座和噴嘴下面見圖3、圖4，減少了冷空氣進入，降低了熱量損失，達到減少燃料的消耗。

③加強加熱爐室的料箱、火道、橫墻和連通火道的密封，見圖5、圖6。

3.2火焰系統過連通火道時采用雙排煙架操作方式

72室敞開式環式焙燒爐，兩側各36個爐室，兩頭由連通火道連通。由于每個爐室有14個料箱15條火道，連通火道比小型焙燒爐長的多，火焰系統過連通火道時溫度影響大，為了消除這種影響，我們采取雙排煙架的操作方法，加大火道負壓，加快熱量抽到另一側，讓37、1號爐室揮發分盡量按照正常工藝要求排出和燃燒起來，適當加快升溫速率，逐步消除連通火道帶來的負面影響，實現火道溫度按時達到保溫溫度和保溫時間。

3.3火焰系統采用六七室運行方式

六七室運行就是在火焰系統運行半個火焰周期后，提前移動排煙架，加熱爐室由六個增加到七個，1個火焰周期結束后正常移燃燒架和冷卻架，加熱爐室由七個又回到六個爐室，這樣做的目的可以提前預熱，提高4P的目標溫度，也提高陽極最終溫度和保溫時間，陽極的理化指標也有所提高。

3.4噴氣功率調節

該大型焙燒爐明火加熱爐室的火道溫度也是采用熱電偶測量的，其測量位置也設置在火道A孔，所測量的溫度為火道中深1.15米處的煙氣溫度，火道煙氣溫度不但受負壓、燃料供應量的影響，在下游爐室的火道溫度也受上游爐室火道溫度和燃料供應量的影響，如果負壓和燃料供應量不恰當，火道中會出現燃料過?；虿蛔愕默F象，火道中的溫差會加大，造成了燃料浪費還不利于產品質量，在生產過程中，我們根據火道溫度的測量結果，通過反復試驗，確定了4、5、6P燃燒架上下游噴氣功率的配比，使火道上下游的溫度更均勻，產品理化指標更好。

3.5冷卻架閥門開度調節

在火焰系統冷卻過程中，由于邊火道溫度偏低，中間火道溫度偏高的因素，為了火道溫度在冷卻過程中相對均勻狀態，我們根據測量結果，分別對鼓風架和強制冷卻風機風門進行了調整，不但有利于提高焙燒爐的使用壽命還消除了火道溫差對炭塊造成的負面影響。

3.6階梯垂直裝出爐

為了延緩焙燒爐火道的變形，在焙燒爐開始裝爐時，我們就采取先從兩側邊料箱并依次往中間裝的操作方式，出爐時則從中間向兩邊出，焙燒爐經過5年多的生產運行，大部分火道墻變形不大。

4結論

做好爐室的密封和爐面保溫工作是爐面管理工作的組成部分，并且延長焙燒爐的使用壽命，減緩火道的變形至關重要，不斷的優化焙燒工藝，提高陽極的理化性能和降低燃料消耗。

參考文獻：

[1]《鋁電解用炭素材料技術與工藝》.冶金工業出版社，2012.

作者簡介：董志軍，男，漢族，甘肅張掖人，助理工程師，從事鋁用預焙陽極生產管理工作。