延长阳极焙烧炉寿命的理论研究

朱东旭

（东北大学设计研究院（有限公司），辽宁 沈阳 110013）

1 阳极焙烧炉的简介

阳极焙烧炉是阳极焙烧工序中重要的设备之一，也是整个焙烧工序中投资最为昂贵的设备。阳极焙烧炉是由不同种类的耐火材料砌筑而成，其中最重要的部分是火道墙和横墙构成的料箱结构，阳极炭块依次侧立装在料箱内，火道内喷入燃料燃烧，火道内最高烟气温度1150℃～1200℃，升温曲线在150h～200h。整个焙烧系统中分为预热区、升温区以及冷却区，在每个焙烧周期内，耐火材料都将经历从低温到高温，并从高温回到低温的温度变化，对耐火材料的性能提出了更加严苛的要求。

焙烧阳极控制系统

2 影响焙烧炉使用寿命的因素

2.1 良好的耐火材料质量

2.1.1 耐火砖

质量较好的耐火砖，具有较高的耐火度和荷重软化温度、高温下的线变率化较低、较好的耐急冷急热性，在正常的使用过程中，能够抵御高温冲刷及燃料燃烧产生的废旧烟气的酸碱性气氛的侵蚀。耐火砖位于焙烧炉高温部分，与火焰和制品直接接触，是焙烧炉最主要的耐火材料。良好的耐火砖将使焙烧炉整体的性能大大提高，将对生产运行有着重要意义。

2.1.2 保温砖

质量较好的保温砖，具有较低的导热系数，进而起到高效的绝热作用。热平衡计算显示,敞开式阳极炉由于其周期性操作的特点,蓄热和散热损失占到了整个热支出的40%以上。因此，有效加强炉子焙烧保温系统的绝热能力,特别是提高轻质材料在整个筑炉材料使用中的比例,能够尽可能降低炉子的蓄热损失和散热损失。

2.1.3 耐火纤维制品

质量较好的耐火纤维制品，具有较高的耐火度、使用寿命长、热稳定性好、化学稳定性好等特点。耐火纤维制品是以Al2O3和SiO2为主要成分组成的玻璃相或结晶相二元化合物。主要应用于焙烧炉膨胀缝中，故一般选取耐火纤维毡这种有柔性的纤维制品。从经济性考虑一般选取普通耐火纤维制品，密度为220kg/m³即可。

2.1.4 保温纤维制品

保温纤维制品物理化学性能与耐火纤维制品基本相似，只是保温纤维制品密度和耐火度相比更低而绝热性能却有所提高。质量较好的保温纤维制品，具有较低的热导率、绝热效果好、密度小、比热容与普通耐火砖相似，因此与砖炉衬相比，其散热损失不大，而蓄热损失则大大减少。

2.2 良好的砌筑质量

良好的筑炉须严格按照筑炉规程和要求进行砌筑施工，并须符合设计图纸；砖缝须均匀，尤其火道墙砖缝，使炭块挥发分溢出均匀；膨胀缝须按设计要求留设，其位置和构造必须准确，宽度不应有负公差，缝内必须填紧耐火纤维制品并不得有其它杂物；保证泥浆饱满，从而增强焙烧炉的整体强度、减少整体漏风系数；耐火纤维制品和保温纤维制品密封严实，炉墙倾斜度在合理范围内。

2.3 良好的烘炉质量

良好的烘炉质量首先应根据现场实际情况，制定出合理的烘炉曲线。烘炉包括：烘炉期限、升温速率、恒温时间、最高温度、烘炉措施和操作要点。烘炉必须严格按照烘炉曲线进行，应注意保证炉膛内温度均匀地上升与分布。烘炉过程中应及时以热工仪表测定各部位的实际温度，详细记录并绘制实际的烘炉曲线。

2.4 合理的生产操作

2.4.1 调温生产操作

在实际生产调温过程中，需保证燃料完全脉冲，并垂直喷入火道内，避免燃烧直接喷向火道墙，使燃料燃烧不充分进而造成结焦的现象，并使火道墙局部超温烧坏火道墙。及时记录热电偶的使用情况，发现误差的大的热电偶需及时维修，避免由于热电偶显示错误造成炉体局部或大部温度过高，损坏耐火材料。焙烧炉在运行的时候，要求其温度必须均匀，如果火道之间存在的温度出现较大差异，在不同的材料膨胀系数下会造成火道弯曲，导致整个焙烧系统的控精度不足，火道和火道之间的温度也存在很大偏差，造成气流和温度在炉室的温度分布极不均匀，同时在同一火道的温度也会出现很大的差异。造成炉体变形或者是栌炉墙破损坍塌。

2.4.2 装出炉生产操作

装出炉操作工在进行正常的装出炉作业时，需避免填充料水分大及粒度不均、吊装产品时碰撞火道墙、填充料覆盖漏入火道、用抓斗抓料时碰撞火道墙、抓料料斗或出炉后的熟制品未能放置在予制盖板的中间而出现挤压火道、在高温炉室相对应的安全通道上放置重物等操作

2.4.3 修炉操作

修炉工需严格按照修炉制定的修炉规程进行维修工作。应及时清理火道墙上的填充料，避免增加火道墙的传热热阻，降低传热效果。由于材质和加热温度不均匀，使得耐火的材料在体积收缩上存在着很大的问题，应对火道的砖缝进行控制，对那些大于4 mm的砖缝进行填充，避免填充料通过砖缝侧漏到火道内从而加大填充材料的消耗。在管理层面上制定修炉计划，并及时监督执行。

3 提高阳极焙烧炉使用寿命的关键要点

①提高耐火材料质量。由于我国特有的工程管理模式，各行业一般都配备独立的设计院，设计院根据业主需求设计出满足生产的阳极焙烧炉，再由业主根据设计院提供的阳极焙烧炉技术规范以及图纸，采购耐火材料。这种模式导致业主不严格按照设计院给出的技术规范采购耐火材料，从而导致耐火材料质量普遍较低，因此从源头上，业主务必严格按照设计院技术规范要求采购符合设计要求的耐火材料。且应该选择业绩好，信用度高的耐火材料厂家，在生产过程中派驻专业监理人员，保障耐火材料生产质量。②提高砌筑质量。目前，市场上有大量的筑炉公司，砌筑水平也参差不齐，业主在招标时，需选择好筑炉公司，并在砌筑过程中，严格把关，有不符合要求的要严格整改。③提高烘炉质量。阳极焙烧炉配备先进的燃控系统，需要技术人员在烘炉过程中，做好策划，对烘炉过程中阳极焙烧炉的各个部分监控到位。④优化生产管理。阳极焙烧炉的设计寿命一般为8年，日常的生产管理对焙烧炉寿命的影响占有很大比重。要做好炉室的日常维护，避免超温工作，特别要注意边火道的漏风问题，避免过烧。合理利用挥发分的燃烧，不仅节能更有利于后续的净化。可采用自动矫直机，对变形小的火道墙做到经常维护。