【摘要】焙燒爐是鋁用炭陽極生產(chǎn)線中的主要生產(chǎn)設(shè)備之一，在生產(chǎn)中具有重要的作用，通過焙燒使陽極達(dá)到必要的質(zhì)量特性。焙燒爐爐型結(jié)構(gòu)及焙燒工藝控制直接影響焙燒產(chǎn)品的質(zhì)量。目前我國大多數(shù)廠家采用的是敞開式環(huán)式焙燒爐。隨著規(guī)模的擴(kuò)大，產(chǎn)能的增加，如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗、清潔生產(chǎn)是共同期待的目標(biāo)。本文通過對(duì)山東某碳素股份有限公司的炭素焙燒爐砌筑施工順序與技術(shù)措施進(jìn)行闡述，并對(duì)該公司的節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究。

工程概括

山東某碳素股份有限公司于1999年建成第一臺(tái)36室7料箱8火道環(huán)式焙燒爐，耐火材料用量在10000t以上，投資額很大，升溫曲線由最初的360h轉(zhuǎn)到240h，由于爐型老、升溫曲線長(zhǎng)，能耗居高不下。后幾經(jīng)改造和擴(kuò)建，到目前為止公司已形成30萬t的產(chǎn)能。

焙燒爐體的改進(jìn)

(1)焙燒爐體外面砌有混凝土外殼，為防止熱量向外擴(kuò)散，混凝土墻內(nèi)側(cè)設(shè)有波浪形隔熱層，內(nèi)火道墻由厚度為110mm的耐火磚砌成。經(jīng)多年運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，火道墻出現(xiàn)不同程度的變形，尤其邊火道變形較嚴(yán)重。變形的原因是多方面的，但與爐型結(jié)構(gòu)及耐火材料的材質(zhì)有很大關(guān)系。混凝土墻內(nèi)側(cè)波浪形隔熱層在受熱時(shí)膨脹量不一致，是導(dǎo)致邊火道變形嚴(yán)重的重要因素之一。

(2)針對(duì)公司42室8箱焙燒爐耐火材料采取以下改造措施：將火道墻厚度由110mm改為80mm，火道墻磚采用低蠕變高鋁耐火材料，并對(duì)橫墻、爐體寬向尺寸、爐底板磚尺寸、澆注塊尺寸都做相應(yīng)的改動(dòng)。通過對(duì)原有焙燒爐使用情況的細(xì)致分析，對(duì)原有40余種黏土耐火磚重新設(shè)計(jì)。

(3)料箱的改進(jìn)：在工藝條件允許的情況下，料箱尺寸由4580mm×830mm×4950mm(長(zhǎng)×寬×高)改到5246mm×780mm×5560mm(長(zhǎng)×寬×高)，提高料箱高度，使每料箱的裝爐量由立裝18塊增加到21塊，裝爐量增加了16.7%，提高了產(chǎn)量。

焙燒溫度的控制

焙燒溫度控制系統(tǒng)：在炭陽極焙燒過程中最關(guān)鍵的是溫度控制，它直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量和成品率等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，以液體作燃料的焙燒爐，早先普遍采用油、水點(diǎn)滴摻和乳化混燒技術(shù)，采用人工調(diào)整閥門控制下油量大小的方法，難以保證溫度梯度控制在一定的精度范圍內(nèi)。隨著電子工業(yè)的飛躍發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)的普遍應(yīng)用，焙燒爐實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控溫成為現(xiàn)實(shí)。公司先后對(duì)兩臺(tái)焙燒爐進(jìn)行了改造，使用效果良好。焙燒爐溫度控制系統(tǒng)對(duì)預(yù)熱區(qū)和焙燒區(qū)各料箱、煙道的溫度和煙道的負(fù)壓進(jìn)行有效地控制，使其在工藝要求的升溫曲線和負(fù)壓范圍內(nèi)對(duì)料箱中的陽極進(jìn)行預(yù)熱、焙燒、冷卻;并對(duì)焙燒過程進(jìn)行記錄、存儲(chǔ)、管理、優(yōu)化控制?？刂凭确瞎に囈鬆t室溫度與給定曲線相比偏差為±1℃，而工藝要求±25℃，爐室內(nèi)水平溫差為10%～0℃，上下溫差為55%左右，極大提高了產(chǎn)品的質(zhì)量，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

節(jié)能應(yīng)用及改進(jìn)效果

(1)通過技術(shù)改進(jìn)，相同42室8箱焙燒爐耐火材料用量比較：火道墻磚用量：原有設(shè)計(jì)方案耐火黏土磚用量約為6800t，采用新改進(jìn)焙燒爐方案火道墻磚用量約為5300t，節(jié)約約1500t。橫墻磚及爐底板用量：原有設(shè)計(jì)方案耐火黏土磚用量約為2700t，采用新改進(jìn)焙燒爐方案火道墻磚用量約為2600t，節(jié)約約100t。燒注塊用量：原有設(shè)計(jì)方案澆注塊用量約為1020t，采用新改進(jìn)焙燒爐方案澆注塊用量約為920t，節(jié)約約100t。耐火材料節(jié)約投資資金，以1700t，每噸1000元計(jì)，節(jié)約資金投入170萬元。

(2)自動(dòng)控溫燃油量消耗比手動(dòng)調(diào)溫節(jié)省15kg/t左右，按焙燒產(chǎn)量每年10萬t、燃油市場(chǎng)價(jià)格3000元/t計(jì)算，節(jié)約燃油(0.015×100000×0.3=)450萬元;電耗50萬kW·h/年(電價(jià)0.70元/kW·h)，則每年費(fèi)用35萬元，再加上每年的維修費(fèi)用40萬元，則每年可節(jié)約費(fèi)用375萬元。

(3)燃料：焙燒爐加熱一般以重油、煤氣和天然氣為燃料，目前由于國內(nèi)油資源的匱乏，天然氣的西送東輸，不少廠家的燃燒架進(jìn)行了油改天燃?xì)飧脑?。從各個(gè)廠家的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，更有節(jié)能降耗的潛力，以我公司數(shù)據(jù)對(duì)比，使用燃油噸耗70kg，每噸3000元，天然氣一般噸耗75m3，單價(jià)2.2元/m3，則每噸節(jié)省0.07×3000-75×2.2=45元，節(jié)能效果顯著。使用天然氣作燃料不但節(jié)約能耗，而且可實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，減少污染物的排放。

結(jié)論

通過改進(jìn)，降低了爐體的散熱，提高燃料的利用率;由于火道墻寬度的減少，對(duì)焙燒爐室中的炭陽極生塊傳熱效果更好，達(dá)到焙燒炭塊內(nèi)外均質(zhì)的目的，有利于降低炭塊電阻率;由于爐體的減輕，減輕了對(duì)基礎(chǔ)的作用力，有利于減少爐體的下沉，延長(zhǎng)爐體壽命;燃燒系統(tǒng)自動(dòng)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，延長(zhǎng)了焙燒爐的使用壽命，對(duì)后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行提供了安全保障。

因此，對(duì)相關(guān)工作人員而言，需要在正確認(rèn)識(shí)相關(guān)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)的前提下，不斷優(yōu)化處理方法，確保相關(guān)措施具有良好的操作性，最終獲得更好的炭素焙燒爐施工效果。