罐式煅烧炉的在线修补技术研究

许敏，李浩，刘伟

（中铝山东有限公司，山东 淄博，255052）

煅烧炉是炭素生产的“两炉一机”，是炭素生产的重要煅烧设备之一。罐式煅烧炉具有煅烧质量稳定、碳质烧损少、无需外加燃料等优点，因此在国内得到普遍应用。煅烧炉一般运行2-3年就会发生罐体破损，加之近几年为了降低成本，大量使用高硫焦更加重了这一趋势。罐体破损后，罐体内煅后焦流出阻塞火道，进而造成煅烧炉无法正常运行，炉温降低，产量、质量大受影响。

煅烧炉罐体破损修补是一个行业难题，传统处理方法有整体大修、局部喷补、短路处理三种。其中煅烧炉整体大修，效果最好，但检修费用高，每组煅烧炉大修费用高达100万元，修炉时间长，停炉、拆除、砌筑、烘炉，检修时间长达6个月；局部喷补，虽然可以实现不停炉修补，但修补质量差，喷出的泥浆强度无法达到炉砖的强度，且只能处理小面积的破损，更无法处理坍塌的隔板砖；短路处理，检修费用低，可以使火道疏通，但是破坏了炉体温度梯度，不利于产品质量稳定。

中铝山东有限公司技术人员研发了罐式煅烧炉在线修补技术，很好的解决了罐体破损修补这一行业难题。该技术可以在不拆除大墙以及完全停产的情况下，实现罐体修补，且修补后使用邻近火道挥发分来进行烘炉，具有修补质量高，接近于完全大修质量水平；检修费用低，每组5万元左右；检修时间短，22天左右即可完成。中铝山东有限公司炭素于2016年8月对1台煅烧炉的二组、四组、五组进行了在线修补，效果良好。

1 罐体破损现状分析

1.1 煅烧炉温度现状

从上面统计表可以看出：二组、四组、五组的个别火道温度无法达到工艺要求（首层火道温度1050℃～1200℃；二层火道温度1250℃～1380℃）。

1.2 煅烧炉分火道负压

从上面统计表可以看出：二组、四组、五组的个别火道负压无法达到工艺要求；（首层火道负压15～20pa；二层火道负压25～30Pa）。

1.3 煅后焦真密度

从上面统计表可以看出破损煅烧炉的真密度不稳定，且合格率偏低（真密度＞2.05g/cm3）。

1.4 罐体破损面积个数，空罐检查，火道阻塞情况

通过在线观察、空罐检查，其中二组有3条火道堵塞严重，破损位置位于4-7层；四组有3条火道堵塞严重，破损位置位于3-7层；五组有2条火道堵塞严重，破损位置位于2-8层；根据破损的位置和面积，其他方式例如喷补、在线修补难以保证煅烧炉长期运行。

2 项目方案

2.1 罐体冷却

2.1.1 四组、五组的冷却

罐体的降温冷却过程需停排料，同时关闭首层、二层的挥发分拉板。为了最大限度减少产量、质量损失，采用逐组检修的方式。首先，利用2天的时间排空检修组及相邻罐体，再利用4天时间进行冷却。为快速将罐体内温度降到50℃以下，可以采取以下措施：①五组开始空罐之后，先在料斗上方加盖板将其密封；②在料全部排空后，打开上方的盖板进行冷却，同时在卸料阀处加助吹风管；③在炉顶加轴流风机降温。

2.1.2 中间组的冷却

二组利用2天时间空罐，打开罐体上部盖板冷却，同时将一组、三组靠近二组的4个罐停止排料，关闭其挥发分拉板进行降温。

为降低对负压的影响，同时保证冷却效果，关闭七层废气拉板保证负压，同时打开首层、二层一直到七层的观察口进行冷却。另外，打开卸料阀处理口，通风管冷却。由于二组处于两组之间，只采取上述办法冷却效果不佳。

为快速降温，我们启动其排烟机，并将二组七层拉板打开，一方面为了火道快速降温，同时保证煅烧炉负压，利用5天时间，罐体温度降到了50℃以下。

2.2 罐体检修

2.2.1 四组、五组的检修

进入五组罐体开始检修后，按照1个罐/天进度组织，五组检修完提前1天，将原先保温的四组2个罐排空，开始检修15#、16#罐。

为不影响三组排料，针对13#、14#罐的检修，采用自然冷却办法进行降温，但效果不佳，因此将三组的11#、12#罐停排料保温，同时将11#、12#火道首层、二层的挥发分拉板关闭进行降温。采用该办法2天后，13#、14#罐体温度由原先130℃降到了60℃，达到了进罐作业的要求。

表1 煅烧炉温度

表2 煅烧炉分火道负压

表3 修炉材料、方式及标准

表4 烘炉过程

待13#、14#罐体利用2天时间检修完后，五组开始加煅后焦点火烘炉，同时三组的11#、12#火道温度采用停2个小时排2个小时的办法逐步提温，待七层处达到800℃以上后，三组恢复正常排料。

2.2.2 中间组的检修

由于二组4个罐只有1个破损较严重，因此检修速度较快。利用2天时间检修完毕。

2.2.3 修炉材料、方式及标准

2.3 罐体烘炉

2.3.1 挥发分烘炉技术

与传统的烘炉方式不同，本次烘炉采用挥发分烘炉，将相邻运行罐体的挥发分引入修复罐体点燃烘炉。此项技术可以节省烘炉燃料费用，升温控制精度基本满足烘炉需要，具体操作方法及注意事项如下：

（1）点火烘炉过程中，先将所借用挥发分火组的七层盖子支起，便于降低此组的负压而使挥发分向所需要烘组转移，同时在竖道口插上烟管后，不能将其密封，防止挥发分灭火且含量急剧增多导致爆炸，需要待首层砖发红之后再将竖道口进行密封。

（2）烘炉过程中，要注意4条火道挥发分的均匀性，保证每条火道下火均匀，温度均匀上升。在前期烘炉时要将首层的空气拉板、二层的挥发分、空气拉板关闭，使挥发分从首层达到二层.备注：刚开始烘炉时温度较低，挥发分燃烧不好，不易空气太多，否则会造成温度下降，其靠负压从墙体漏缝处抽的空气即足够。

（3）烘炉过程中，为了保证五组的挥发分，采用以下办法：降低整体负压，同时将所引挥发分组的七层盖子支起，以便挥发分溢出到所烘组中，也可适当关闭一组、二组的挥发分拉板，在同样的负压条件下，抽进的空气促使挥发分从竖道口溢到五组。降低负压的另一个目的为：减少空气便于火焰拉长而充分烘炉。

2.3.2 五组、四组的具体烘炉过程

2.3.3 中间组的具体烘炉过程

图1 煅后焦真密度变化曲线

表5 烘炉过程

表5 火道温度

表6 火道负压

图2 煅后焦真密度变化曲线

为尽快恢复一组、三组停排料罐体两侧的火道温度，一组的3#、4#于二组5#、6#罐修完后，开始停2个小时排2个小时，三组9#、10#罐于二组全部修炉完毕后，开始停2个小时排2个小时逐步提温，以上四个罐于二组烘炉后的第3天排3个小时停1个小时，于二组烘炉后的第4天，八层火道达到900度以上，恢复正常排料。

3 效果

采取以上罐体修补及启动技术后，可快速实现煅烧炉达标、达产，并大大降低检修费用，取得了较好的技术效果。

3.1 炉温

从上面统计表可以看出：破损罐体经修补后，火道温度全部达到工艺要求（首层火道温度1050℃～1200℃；二层火道温度1250℃～1380℃）。

3.2 负压情况

从上面统计表可以看出：罐体修补后，火道负压全部达到工艺要求（首层15-20pa；二层25-30Pa）。

3.3 真密度情况

从上面统计表可以看出：煅烧炉检修后，煅后焦的真密度得到了较大的提升，2.06以上合格率达到100%，且质量非常稳定，为后续工序的生产提供了优质的原料。

3.4 效益情况

（1）相对于停炉检修、启动周期2个月，该技术的应用，可减少因煅烧炉检修造成的产量损失1700吨（按照单罐1小时排料量88KG计算），不仅降低煅后焦生产成本，而且可大大减少因煅烧炉检修，造成炭素生产线不平衡的问题；

（2）按照烘炉启动每组需要天然气8000m3计算，该技术可节约烘炉启动费用12万元，同时可节约烘炉所需的喷枪、补偿导线、报警仪及其他相关改造费用；

（3）因只对个别组修补，可降低因烘炉集中添加煅后焦的工作量，同时可避免排料初期振动器堵料的问题。

4 结论

在遇到煅烧炉破损，影响火道温度、负压，进而影响质量、产量时，通过在线修补技术和挥发分烘炉技术的处理，可以安全、快速扭转因煅烧炉破损造成的被动局面，而且通过日后的应用效果来看，在节约检修费用、缩短检修周期的情况下，可以很好的保证产量、质量，从而延长煅烧炉的大修周期，降低煅后焦的生产成本，具有较好的推广意义。