罐式煅燒爐烘爐保溫點(diǎn)的確定與控制

1、罐式煨燒爐烘爐保溫點(diǎn)的確定與控制姓名：XXX部門(mén)：XXX日期：XXX罐式煅燒爐烘爐保溫點(diǎn)的確定與控制摘要:本文主要針對(duì)山西華圣鋁業(yè)有限公司采用的32罐順流式煅燒爐，在烘爐過(guò)程中硅磚晶型轉(zhuǎn)化和爐體體積變化的有效控制進(jìn)行了闡述,同時(shí)對(duì)國(guó)內(nèi)的鋁用炭素罐式煅燒爐烘爐狀況做了簡(jiǎn)單介紹,并指出了炭素大型罐式煅燒爐烘爐溫度控制的消化利用。關(guān)鍵詞：罐式煅燒爐烘爐硅磚保溫點(diǎn)1引言近年來(lái)，隨著鋁工業(yè)的建設(shè)向大規(guī)模、高效節(jié)能的方向迅速發(fā)展，新建的電解鋁廠(chǎng)生產(chǎn)規(guī)模大部分都在20萬(wàn)噸年以上。鋁用炭素行業(yè)也得到快速發(fā)展，罐式煅燒爐作為炭素生產(chǎn)主要設(shè)備之一，具有一次性投資大，使用周期長(zhǎng)，炭質(zhì)燒損低的特點(diǎn)。罐式煅燒爐的設(shè)計(jì)使

2、用壽命以8年為期限，如何延長(zhǎng)爐體使用壽命，一直是國(guó)內(nèi)同行業(yè)不斷探索的問(wèn)題。罐式煅燒爐的使用壽命主要與下列因素有關(guān)：科學(xué)合理的設(shè)計(jì)是延長(zhǎng)爐體使用壽命的基礎(chǔ)；采用高質(zhì)量的耐火材料是延長(zhǎng)爐體使用壽命的保障；優(yōu)良規(guī)范的施工質(zhì)量是延長(zhǎng)爐體使用壽命的前提；科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膯?dòng)和合理使用、精心維護(hù)是延長(zhǎng)爐體使用壽命的關(guān)鍵1。那么，罐式煅燒爐的烘爐就顯得尤為重要。2目前國(guó)內(nèi)罐式煅燒設(shè)備特點(diǎn)及烘爐方法2.1罐式煅燒爐設(shè)備狀況罐式煅燒爐依據(jù)產(chǎn)量的不同，可分為六組24罐、七組28罐等；依據(jù)質(zhì)量的不同可分為六層、八層等；依據(jù)火焰與物料流動(dòng)方向可分為逆流式與順流式。目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)炭素廠(chǎng)主要采用罐式煅燒爐進(jìn)行石油焦煅燒。如：

3、茌平、永城、三門(mén)峽、撫順、澠池等都采用24罐順流式煅燒爐；焦作采用28罐順流式煅燒爐；而山西華圣采用沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的國(guó)內(nèi)首家大型32罐順流式煅燒爐。2.2罐式煅燒爐的特點(diǎn)罐式煅燒爐的主體是由：硅磚、耐火磚、保溫磚和紅磚等多種異型耐火材料砌筑而成，其心臟部位是用硅磚砌筑。硅磚是由含石英(SiO2)93以上的硅石，經(jīng)粉碎、成型、灼燒而成的，其特點(diǎn)是具有良好的導(dǎo)熱性，高溫下荷重軟化點(diǎn)高，對(duì)于煅燒物料的磨損具有良好的抗磨性能，其耐火度可達(dá)1700-1750，在2kg/cm的荷重下，具軟化點(diǎn)可達(dá)1640Co采用硅磚砌筑火道和罐壁可以提高煅燒溫度、質(zhì)量和產(chǎn)量。但硅磚也有其薄弱的一面，即：硅磚的膨脹量比

4、較大，耐急冷急熱性差，劇烈的溫度波動(dòng),將會(huì)使它發(fā)生破損,這是因?yàn)殡S著溫度的變化，組成硅磚的成分SiO2發(fā)生了晶型轉(zhuǎn)化，造成硅磚體積的急劇膨脹和收縮。2.3罐式煅燒爐的烘爐2.3.1烘爐的目的烘爐就是將新建的爐子用外加熱源的方式逐出硅結(jié)構(gòu)體中水分，并按升溫計(jì)劃把爐子加熱到生產(chǎn)使用的高溫狀態(tài)，使泥漿燒結(jié)為一個(gè)整體而轉(zhuǎn)入生產(chǎn)。烘爐的目的一般有以下幾點(diǎn)：排出砌筑灰漿和磚體中含有的水分；使砌筑灰漿與磚體燒結(jié)；使耐火磚，尤其是硅磚均勻膨脹，避免爐體變形或出現(xiàn)較大裂縫。2.3.2過(guò)去確定烘爐保溫點(diǎn)的方法通常情況下，罐式煅燒爐烘爐溫度保溫點(diǎn)依據(jù)硅磚在不同溫度下，其結(jié)晶形態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)的溫度預(yù)先確定以減少爐高膨脹。硅

5、磚的晶型轉(zhuǎn)化溫度如下：(3型石英的變化，此變化為快速轉(zhuǎn)化。117丫一磷石英B磷石英+0.2%163cB一磷石英%磷石英+0.2%183-270CB一方石英方石英+2.8%573cB石英a_石英+0.8%D0c型石英的轉(zhuǎn)化，此轉(zhuǎn)化為慢轉(zhuǎn)化.870C0c一石英0c磷石英+16.0%147(%磷石英%方石英+15.0%172(%一方石英%_石英玻璃+15.0%據(jù)此，一般罐式爐的烘爐升溫速度和爐高日膨脹量為：溫度區(qū)間升溫度/h需用時(shí)間爐高膨脹注明小時(shí)累計(jì)小時(shí)班膨脹日膨脹累計(jì)膨脹量采用塊狀煙煤烘爐0-60拉平2424110前用木材升溫60-100140640.451.352.249100-1400.41

6、001640.431.307.666排出爐內(nèi)水分140保溫24188140-2400.42504380.451.3521.728240保溫24462240-3000.41506120.471.4130.541300通冷卻水300-3600.61007120.51.536.791360-5500.82389500.481.4451.071550-6000.68310330.491.4756.155575保溫241057600-7001.28311400.51.561.342700-9002.58012200.51.566.342850料開(kāi)始動(dòng)870保溫241244900-120056013040

7、.51.570.092烘爐總共約需55天2.3.3采用確定保溫點(diǎn)廠(chǎng)家烘爐的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)有關(guān)廠(chǎng)家罐式煅燒爐多次烘爐中，各規(guī)定保溫點(diǎn)的實(shí)測(cè)膨脹量如下：爐號(hào)日期日膨脹量加保溫溫度1#2001.12.10.491401#2004.11.110.835751#2004.11.221.338702.3.4烘爐中存在的缺陷從烘爐曲線(xiàn)中看，各個(gè)保溫點(diǎn)是依據(jù)硅磚晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)的溫度確定的，這在實(shí)驗(yàn)中是合理的，而實(shí)際烘爐中則不然。因?yàn)楣奘届褵隣t火道一般為8層，烘爐時(shí)多以首層末端溫度為基準(zhǔn)（順流式罐式爐），當(dāng)首層溫度達(dá)到晶型轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，其它各層火道溫度存在差異不可能達(dá)到晶型轉(zhuǎn)化溫度，這就無(wú)法確定準(zhǔn)確的保溫點(diǎn)。從爐體膨脹情況

8、看，當(dāng)首層溫度達(dá)到晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)溫度時(shí)，整個(gè)爐體膨脹的并不多，這時(shí)保溫意義并不大。而在首層溫度超過(guò)晶型轉(zhuǎn)化溫度時(shí)，其它各層的溫度才達(dá)到晶型轉(zhuǎn)化溫度，因而只得在非保溫點(diǎn)的溫度下進(jìn)行保溫。根據(jù)以上情況，烘爐曲線(xiàn)中預(yù)定的保溫溫度和時(shí)間就無(wú)實(shí)際意義。3華圣公司確定罐式煅燒爐保溫點(diǎn)的依據(jù)和控制方法山西華圣鋁業(yè)公司采用的是沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的全國(guó)大型32罐順流式煅燒爐，在國(guó)內(nèi)首次使用，烘爐時(shí)對(duì)爐高膨脹量和爐體體積變化無(wú)可借鑒，在針對(duì)眾多罐式爐廠(chǎng)家烘爐的方法分析后，制定了一套較為合理的烘爐方法。3.1確定保溫點(diǎn)的依據(jù)是爐體縱向膨脹量，即以爐高膨脹量為確定保溫點(diǎn)因?yàn)楣璐u在不同溫度下有不同的膨脹量，而且多層火道的溫

9、度難以達(dá)到一致，所以當(dāng)日膨脹量接近或超過(guò)規(guī)定的膨脹速度時(shí)，就立即保溫，以保證硅磚均勻膨脹，如果沒(méi)有超過(guò)規(guī)定的膨脹速度，則就按預(yù)定的升溫曲線(xiàn)繼續(xù)升溫，當(dāng)首層溫度達(dá)到晶型轉(zhuǎn)化溫度區(qū)時(shí)，要按要求嚴(yán)格控制升溫速度，不許升溫過(guò)快，使各層火道的溫度依次緩慢的通過(guò)晶型轉(zhuǎn)化溫度區(qū)，盡可能使硅磚在各幾何方向上的膨脹量均勻一致，以保證爐體的密封性。罐式煅燒爐烘爐過(guò)程中不可避免地存在上下火道間溫差和邊號(hào)火道與中間火道之間的溫差,縮小上下層溫差,努力提高低層溫度是提高烘爐質(zhì)量、延長(zhǎng)爐體壽命的關(guān)鍵2。3.2確定罐式煅燒爐烘爐中膨脹的速度溫度硅磚類(lèi)型硅磚在溫度區(qū)間線(xiàn)膨脹率（）50100150200250300400500

10、60070080090010001100120標(biāo)磚00.030.070.170.140.690.911.041.131.191.231.271.281.281.271.22G-40.030.070.160.440.700.941.061.151.231.281.311.301.291.281.24G-50.030.090.240.530.810.981.081.171.221.261.291.301.311.301.26G-30.030.090.190.510.820.931.041.131.181.231.261.261.261.241.19從上表可知，硅磚在低溫區(qū)間膨脹率較大，因此，在烘爐

11、低溫階段應(yīng)放慢升溫速度。確定烘爐中膨脹的速度要求為：300前日膨脹量不超過(guò)1mm600c前日膨脹量不超過(guò)1.25mm1200c前日膨脹量不超過(guò)1.5mm3.3確定烘爐爐體的日膨脹率由于石英有溫度的晶型轉(zhuǎn)化溫度及體積變化，因而不能忽冷忽熱，如果在烘爐升溫中溫度忽高忽低（特別是在晶型轉(zhuǎn)化區(qū)），都會(huì)由于體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力使硅體破壞，制定烘爐計(jì)劃就是了解硅磚的上述性能。根據(jù)以往烘爐經(jīng)驗(yàn)，一般的日膨脹率為0.03-0.035%，作為確定烘爐的升溫速度和爐體日膨脹率的依據(jù)。為了保證烘爐質(zhì)量，我們采用0.03的爐體日膨脹率作為可行的安全界限。4華圣公司罐式煅燒爐烘爐方法的實(shí)施4.1罐式煅燒爐烘爐控制過(guò)程山西

12、華圣公司從2006年12月26日-2007年3月14日，采用以上保溫方法，對(duì)一臺(tái)32罐8層火道罐式煅燒爐烘爐時(shí)日高膨脹量超過(guò)規(guī)定限度后而保溫所測(cè)的一組數(shù)據(jù)。爐號(hào)日期日膨脹量加保溫溫度2#2007.1.61.271262#2007.1.91.051342#2007.1.131.211682#2007.1.151.281742#2007.1.241.502342#2007.2.11.443152#2007.2.151.204292#2007.2.221.355572#2007.2.261.51671根據(jù)粘土磚膨脹率為0.5%（室溫-900）、硅磚的膨脹率為1.3%（室溫-1100），粘土石專(zhuān)的高度

13、為1020+884mm、硅石專(zhuān)高度為4488mm。則計(jì)算爐高總膨脹量為：4488X1.3%+（1020+884）X0.5%=58+9.52=67.52mm根據(jù)我們采用的保溫方法，烘爐后測(cè)量爐高膨脹量為（單位：mm）:序號(hào)123456789101112膨脹量656666666867656769706969序號(hào)131415161718192021222324膨脹量697070676566666565666665平均膨脹量：1608+24=66.7項(xiàng)通過(guò)采用這種保溫方法后，從整個(gè)烘爐情況看是成功的，在爐高方向上確定的24個(gè)膨脹量測(cè)得的數(shù)據(jù)基本是均勻的。平均總膨脹量也在爐體最大膨脹限度內(nèi)，爐四周出現(xiàn)的

14、裂紋也比較小。4.2罐式煅燒爐烘爐后產(chǎn)品質(zhì)量山西華圣公司罐式煅燒爐從2007年3月中旬開(kāi)始排料，4月份產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：時(shí)間比電阻wQm真密度g/cm3時(shí)間比電阻wQm真密度g/cm3時(shí)間比電阻wQm真密度g/cm34.15452.014.114852.034.214452.074.25312.034.124642.064.224532.074.35202.034.135252.034.234652.064.45122.024.144982.044.244782.044.55112.024.154812.054.254812.034.65122.014.164902.044.264982.

15、044.74982.014.174652.054.274842.044.84982.024.184812.054.284852.064.94862.024.194862.044.294692.064.105012.014.204482.084.304702.05經(jīng)過(guò)一個(gè)月的試生產(chǎn)，罐式煅燒爐各部位操作靈敏，揮發(fā)分得到充分利用，煅后焦產(chǎn)量、質(zhì)量趨于穩(wěn)定合格率達(dá)到92.54，達(dá)到同行業(yè)領(lǐng)先水平。5、結(jié)語(yǔ)山西華圣鋁業(yè)公司采用的全國(guó)首家大型罐式煅燒爐，初次使用重達(dá)千余噸的大型爐體結(jié)構(gòu)，在烘爐中采用新的確定保溫點(diǎn)的方法，緩慢升溫，整個(gè)烘爐時(shí)間達(dá)70余天，為國(guó)內(nèi)在今后采用大型罐式煅燒爐的發(fā)展和烘爐使用提供借鑒。由于罐式煅燒爐為8層的多層火道結(jié)構(gòu)，烘爐時(shí)各層火道的溫度不可能同步，無(wú)論測(cè)點(diǎn)在何處選取，都難以按硅磚晶型轉(zhuǎn)化溫度來(lái)確定保溫點(diǎn)。在烘爐操作中按原烘爐曲線(xiàn)中規(guī)定的保溫點(diǎn)保溫，爐體的膨脹量不大，而非保溫點(diǎn)溫度區(qū)又出現(xiàn)了膨脹量過(guò)大的現(xiàn)象，所以不得不被迫保溫。即浪費(fèi)了