拜尔法溶出压煮器火烧结疤分析

张 健 李海东

（中电投山西铝业，山西 原平 034100）

拜尔法溶出压煮器火烧结疤分析

张 健 李海东

（中电投山西铝业，山西 原平 034100）

火烧作业是压煮器日常检修清理结疤的关键环节，火烧作业的优良与否与压煮器换热效果息息相关，它是决定机组温度高低的最重要因素。本文对压煮器火烧作业的装置结构，火烧过程具体作业要求，火烧现状进行了详细描述和分析。

铝工业；循环经济；火烧结疤；可持续发展

在拜尔法生产氧化铝的过程中，我国普遍使用的是一水硬铝石型铝土矿，伴随着国内氧化铝工业的迅猛发展，矿石需求量的不断增加，矿石品位呈日趋下降的趋势。对于拜尔法生产中的溶出工序来说，这种趋势即表现为压煮器管束结疤越来越厚，严重影响换热效果。温度作为溶出工序控制的重要参数之一，它的高低直接影响氧化铝溶出效果的好坏，所以如何在线外压煮器的检修中较为彻底的解决结疤问题，以保持机组温度，保证溶出效果，降低蒸汽耗量，是我们现在不得不去考虑的一个重大问题。火烧作为压煮器结疤清理中的重要环节，地位就日益突出，这就要求我们必须要充分了解火烧作业的具体过程，实现对火烧作业可控过程的精细化管理，以期火烧作业的最优化操作，达到降本增效的目的。

火烧作业是压煮器结疤清理工作中的第一环，如果火烧不彻底，结疤没有裂缝脱落，将会对后续高压清洗工作的开展带来很大困难，提高清理成本。

1 火烧机装置结构

1.1 油车部分

负责储存火烧一次所需要的柴油，向喷头装置连续供应一定压力和一定流量的油泵；规格为1×1×2.2m的油箱，容量为900L。

1.2 升降系统

负责驱动喷头装置在压煮器内的上下自动循环升降，使每一根管束都能完全得到清理，升降系统能调节转速，控制升降速度；升降速度2～3m/min。

1.3 喷头装置

将柴油和气压按一定比例混合，点燃后喷出符合要求的火焰；流量2～3L/min，油泵喷出油压为0.8Mpa。

1.4 排风系统

用来排出燃烧产生的废气，空气流量1m3/s。

2 火烧机用途和原理

2.1 用途

压煮器加热管束在生产运行中表面会有结疤产生，随着生产的进行，结疤会逐渐变厚。结疤对加热管束的传热系数影响很大，结疤越厚传热系数越低，热效率就越低。当热效率很低时溶出温度就达不到生产要求，同时还会增大汽耗。因此压煮器在运行一定时间后必须隔离清理结疤，而且这一工作是周期性的。

2.2 原理

利用火烧的办法，使结疤受热膨胀胀裂，从而使压煮器加热管束上的结疤脱落下来得以清理。我厂火烧配合高压清洗车共同使用。火烧之后进行高压清洗作业，结疤清理率在90%以上。

3 火烧作业要求

3.1 轨道安装

必须使用跟轨道钢丝绳配套的钢丝绳卡，钢丝绳卡螺母要紧固牢。在火烧过程中，喷嘴安装在轨道上，在电机的带动下，沿轨道上下移动，加上喷嘴火焰的反冲力的作用，都对轨道产生作用力，安装不好容易产生松动现象，此时喷嘴由于轨道的松动，无法继续上下移动进行火烧，且我厂使用的火烧机点火方式为人工点火，重新固定完轨道后需要退到侧部人孔进行重新点火，加大了工作量，且影响火烧效果。

3.2 仪表风阀及油阀控制

3.2.1 油阀开度

开度过大，柴油用量过大，会增加火烧成本，且在供风量一定的情况下容易燃烧不充分，产生黑烟，污染环境。用量过小，会导致火烧效果不理想，结疤脱落不彻底，给后续高压清洗的工作带来困难。

3.2.2 仪表风阀开度

开度过大，造成火焰不连续，呈间断性一股一股的火焰，严重时会吹灭火焰；开度过小，柴油供氧量不足，燃烧不充分，产生黑烟，污染环境，且造成火焰对管束的冲刷强度不够，影响火烧效果，即风量过大或者过小都会使火焰不达标，影响火烧效果。

3.2.3 阀门开度控制方法

油阀及仪表风阀的控制都对火烧作业有着至关重要的影响，是火烧过程中非常重要的一个环节。我们通过两个方法来控制风阀及油阀开关大小。一是看风机是否冒黑烟；二是看脱落结疤的表面。一般来说，风机不冒黑烟，烟为青黑色，结疤表面不湿润，不附着柴油，较为干燥，呈黑色，则为控制的刚好。但是要防止油量风量均过大，此时虽然阀门控制可以达到上述要求，但会产生太多热量，导致风机负荷加大，严重时烧坏风机。根据经验来看，结疤以4mm左右为火烧界限，结疤厚度<4mm，不需要火烧，此时结疤太薄，烧不下来；在结疤厚度>4mm，因结疤量的不同，压煮器Ra114～122耗油量约为800L～900L/台，Ra123～125约400L～500L/台。

3.3 喷嘴出油的选择

3.3.1 喷油嘴结构

喷嘴有七个孔，中间一个孔，周围有六个孔呈三角形环绕中间孔。

3.3.2 出油方式

3.3.2.1 中间孔出油

中间孔出油，边上六个孔出风，风包裹着油喷射而出，火焰喷射面较为集中，为一条直线，这种火焰喷射强度较大，对管束的冲击力较大，即单位时间内管束接受炙烤的时间较长，但缺点在于喷射面较小，火焰由于喷射强度较大，射程较远在火焰碰到压煮器壁后会产生反弹，反弹火焰虽然也能包裹管束进行火烧但冲击强度已降低，更严重在于火焰反吹会烘烤到油气管总成，造成油气管总成的损伤，这种出油方式不推荐，另外火焰包裹管束较少，则必然要求喷嘴上升下降速度要降低，搅拌攀车跨度要减少，即同样的用油量增加了喷嘴在相同位置的停留时间，即相对中间孔出风来说会增加耗油量。

3.3.2.2 中间孔出风

中间孔出风，边上六个孔出油，油喷射出来之后范围较大，经中间孔仪表风的加强，火焰呈扇面状，火焰覆盖面积较大，包裹管束较多，相对来说，喷头上升下降速度要求及搅拌攀车跨度不是很严格，易于操作，且火焰的喷射强度相对来说较低，不会产生火焰反弹的现象，火烧效果也较为理想。

3.4 配置经验丰富的火烧队伍作业

要求配置经验丰富，技术过硬的火烧检修人员进行作业，保证每次隔离出来的加热保温段压煮器都进行火烧作业，要求火烧作业人员要尽职尽责，火烧彻底，以保证火烧作业呈良性循环。一次火烧不彻底，残留结疤在两根管束之间，则在下次投用之后这些结疤就会跟新的结疤粘合结死，结疤会更厚更多，很难清理。此时火烧有很大的困难，粘接部分很难脱落，当火烧已经不起作用时，最终只能重新更换管束，以保证换热效果，大大增加生产成本。所以我们必须要保证火烧作业的连续性与严谨性，尽可能地避免人为原因造成的管束结疤过厚。

3.5 搅拌运转时间

搅拌运转率也关系着管束结疤的多少，运转时间短，料浆容易沉淀，附着在管束上，形成结疤。线外压煮器搅拌消缺的工作很重要，要尽可能的保证压煮器搅拌的正常运行，一方面保证换热效果，一方面防止结疤。

3.6 压煮器投用时间

压煮器投用的时间越长结疤越厚，合理安排压煮器的隔离，有利于结疤的清理。我厂加热段压煮器两个周期（90天）隔离出来一次，矿石A/S比在5.5左右，压煮器结疤均不超过7mm，机组温度一个周期下降约在8～12度，基本上能满足溶出系统对温度的要求。

4 现状

4.1 压煮器火烧区域分布

从火烧整体情况来看，Ra107～113为预热段压煮器，料浆仍为生料浆，结疤柔软蓬松，不需要火烧作业，高压清洗即可满足要求，Ra114处于加热段第一台压煮器，料浆仍为生料浆，结疤松软，且我厂四个系列该压煮器均为2012年大修压煮器，结疤较薄，可根据实际情况是否火烧，自四月份以来有四台目前未进行火烧作业，高压清洗状况良好，结疤脱落也较为彻底。Ra114火烧从目前情况来看，结疤脱落依然很少。Ra115～125都需要火烧作业，其中Ra115～122为240排管束，又是换热的重要压煮器，对结疤清理要求较为严格，火烧要求较高，在火烧过程中，攀车需要三圈，即需要火烧三遍。Ra123-125为保温段压煮器，管排较少，两排管束之间距离较大，火烧较为容易。

4.2 排风系统现状

火烧机风机安装在顶部人孔处，在进行火烧作业时，当火烧机喷油嘴沿着轨道运动至压煮器顶部时，由于风机的抽风作用，火焰在顶部会向顶部人孔处靠拢，这就必然导致在压煮器内距离顶部人孔稍远的管束得不到足够的火焰强度，火烧较为不理想，而在压煮器内部顶部人孔对面，安装有高排连排及就地压力表取压管道，距离上环管较近，料浆在运行过程中容易在这些相对狭窄的地方结疤，故清理上相对来说较为困难，也是此处结疤稍厚的一个原因。

4.3 火烧作业初期现状

管束结疤脱落原理是管束内通水，外壁结疤火烧受热，管束钢材及结疤因膨胀率不同而导致结疤脱落，而在火烧作业初期，压煮器内是常温，管束结疤受热需要一个过程，此时结疤温度未达到火烧要求温度，结疤脱落较少，根据我厂现用火烧机的规格，一般在搅拌轴攀车至1/4圈时，管束结疤即升温至火烧要求温度，此时结疤才开始大量脱落。

4.4 管束结疤现状

在火烧作业中，并不是所有的结疤都能随着火烧作业而脱落，管束结疤有一部分附着在管壁上不会脱落，这种现象导致在该压煮器投用过程中，未清理掉的结疤处会继续结疤，越来越厚，而两根管束之间的距离为30mm，即若两根管束的结疤都达到15mm，相邻两排管束的结疤就粘接在一起了，火焰此时已经进不到这两根管束之间，无法火烧，人工清理又非常困难，只能重新更换管束。业内压煮器更换管束的周期为3年，从我厂更换抽离的旧管束结疤情况来看，结疤基本上跟这种情况吻合。

结论

通过以上分析，我们可以看出，火烧作业对压煮器本身有使用要求，通过提高搅拌运转率，合理的安排压煮器的隔离，尽量控制管束结疤在火烧要求的合理范围内，充分发挥火烧的优势，给火烧作业提供一个良好的环境；并且要求在火烧作业过程中充分考虑所有影响火烧的因素，包括轨道的安装，油阀风阀的调节以及选择出风孔，加热段前两台压煮器是否火烧等，以降本增效为着眼点，使火烧作业精细化操作，实现火烧作业的优化控制。火烧作业本身有一定的局限性，但是瑕不掩瑜，火烧作业对压煮器管束结疤的清理还是很有效果的。

只有优化操作火烧作业，保证结疤清理量，才能提高溶出机组的温度，保证了机组温度，才能实现氧化铝的较好溶出效果，为后续工序提供合格的物料，优化后续工序的运行环境。在工作中，要充分认识到火烧作业对溶出机组运行的重要性，保证结疤清理的效果，保证溶出率，为我山西铝业氧化铝的生产添上浓墨重彩的一笔。

[1]拜耳法溶出技术及装备的比较选择[J].有色矿冶，2007（06）.

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10.13612/j.cnki.cntp.2014.04.115