罐式煅燒爐烘爐保溫點的確定與控制

1、罐式煨燒爐烘爐保溫點的確定與控制姓名：XXX部門：XXX日期：XXX罐式煅燒爐烘爐保溫點的確定與控制摘要:本文主要針對山西華圣鋁業(yè)有限公司采用的32罐順流式煅燒爐，在烘爐過程中硅磚晶型轉化和爐體體積變化的有效控制進行了闡述,同時對國內的鋁用炭素罐式煅燒爐烘爐狀況做了簡單介紹,并指出了炭素大型罐式煅燒爐烘爐溫度控制的消化利用。關鍵詞：罐式煅燒爐烘爐硅磚保溫點1引言近年來，隨著鋁工業(yè)的建設向大規(guī)模、高效節(jié)能的方向迅速發(fā)展，新建的電解鋁廠生產規(guī)模大部分都在20萬噸年以上。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主要設備之一，具有一次性投資大，使用周期長，炭質燒損低的特點。罐式煅燒爐的設計使

2、用壽命以8年為期限，如何延長爐體使用壽命，一直是國內同行業(yè)不斷探索的問題。罐式煅燒爐的使用壽命主要與下列因素有關：科學合理的設計是延長爐體使用壽命的基礎；采用高質量的耐火材料是延長爐體使用壽命的保障；優(yōu)良規(guī)范的施工質量是延長爐體使用壽命的前提；科學嚴謹的啟動和合理使用、精心維護是延長爐體使用壽命的關鍵1。那么，罐式煅燒爐的烘爐就顯得尤為重要。2目前國內罐式煅燒設備特點及烘爐方法2.1罐式煅燒爐設備狀況罐式煅燒爐依據產量的不同，可分為六組24罐、七組28罐等；依據質量的不同可分為六層、八層等；依據火焰與物料流動方向可分為逆流式與順流式。目前，國內大多數炭素廠主要采用罐式煅燒爐進行石油焦煅燒。如：

3、茌平、永城、三門峽、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鋁鎂設計院設計的國內首家大型32罐順流式煅燒爐。2.2罐式煅燒爐的特點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，經粉碎、成型、灼燒而成的，其特點是具有良好的導熱性，高溫下荷重軟化點高，對于煅燒物料的磨損具有良好的抗磨性能，其耐火度可達1700-1750，在2kg/cm的荷重下，具軟化點可達1640Co采用硅磚砌筑火道和罐壁可以提高煅燒溫度、質量和產量。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,將會使它發(fā)生破損,這是因為隨著溫度的變化，組成硅磚的成分SiO2發(fā)生了晶型轉化，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構體中水分，并按升溫計劃把爐子加熱到生產使用的高溫狀態(tài)，使泥漿燒結為一個整體而轉入生產。烘爐的目的一般有以下幾點：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；使耐火磚，尤其是硅磚均勻膨脹，避免爐體變形或出現較大裂縫。2.3.2過去確定烘爐保溫點的方法通常情況下，罐式煅燒爐烘爐溫度保溫點依據硅磚在不同溫度下，其結晶形態(tài)轉化時的溫度預先確定以減少爐高膨脹。硅

5、磚的晶型轉化溫度如下：(3型石英的變化，此變化為快速轉化。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型石英的轉化，此轉化為慢轉化.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需用時間爐高膨脹注明小時累計小時班膨脹日膨脹累計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料開始動870保溫241244900-120056013040

7、.51.570.092烘爐總共約需55天2.3.3采用確定保溫點廠家烘爐的實測數據有關廠家罐式煅燒爐多次烘爐中，各規(guī)定保溫點的實測膨脹量如下：爐號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中看，各個保溫點是依據硅磚晶型轉化點的溫度確定的，這在實驗中是合理的，而實際烘爐中則不然。因為罐式煅燒爐火道一般為8層，烘爐時多以首層末端溫度為基準（順流式罐式爐），當首層溫度達到晶型轉化溫度時，其它各層火道溫度存在差異不可能達到晶型轉化溫度，這就無法確定準確的保溫點。從爐體膨脹情況

8、看，當首層溫度達到晶型轉化點溫度時，整個爐體膨脹的并不多，這時保溫意義并不大。而在首層溫度超過晶型轉化溫度時，其它各層的溫度才達到晶型轉化溫度，因而只得在非保溫點的溫度下進行保溫。根據以上情況，烘爐曲線中預定的保溫溫度和時間就無實際意義。3華圣公司確定罐式煅燒爐保溫點的依據和控制方法山西華圣鋁業(yè)公司采用的是沈陽鋁鎂設計院設計的全國大型32罐順流式煅燒爐，在國內首次使用，烘爐時對爐高膨脹量和爐體體積變化無可借鑒，在針對眾多罐式爐廠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確定保溫點的依據是爐體縱向膨脹量，即以爐高膨脹量為確定保溫點因為硅磚在不同溫度下有不同的膨脹量，而且多層火道的溫

9、度難以達到一致，所以當日膨脹量接近或超過規(guī)定的膨脹速度時，就立即保溫，以保證硅磚均勻膨脹，如果沒有超過規(guī)定的膨脹速度，則就按預定的升溫曲線繼續(xù)升溫，當首層溫度達到晶型轉化溫度區(qū)時，要按要求嚴格控制升溫速度，不許升溫過快，使各層火道的溫度依次緩慢的通過晶型轉化溫度區(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。罐式煅燒爐烘爐過程中不可避免地存在上下火道間溫差和邊號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量、延長爐體壽命的關鍵2。3.2確定罐式煅燒爐烘爐中膨脹的速度溫度硅磚類型硅磚在溫度區(qū)間線膨脹率（）50100150200250300400500

10、60070080090010001100120標磚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1mm600c前日膨脹量不超過1.25mm1200c前日膨脹量不超過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（特別是在晶型轉化區(qū)），都會由于體積變化產生的應力使硅體破壞，制定烘爐計劃就是了解硅磚的上述性能。根據以往烘爐經驗，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。為了保證烘爐質量，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施4.1罐式煅燒爐烘爐控制過程山西

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，對一臺32罐8層火道罐式煅燒爐烘爐時日高膨脹量超過規(guī)定限度后而保溫所測的一組數據。爐號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），粘土石專的高度

13、為1020+884mm、硅石專高度為4488mm。則計算爐高總膨脹量為：4488X1.3%+（1020+884）X0.5%=58+9.52=67.52mm根據我們采用的保溫方法，烘爐后測量爐高膨脹量為（單位：mm）:序號123456789101112膨脹量656666666867656769706969序號131415161718192021222324膨脹量697070676566666565666665平均膨脹量：1608+24=66.7項通過采用這種保溫方法后，從整個烘爐情況看是成功的，在爐高方向上確定的24個膨脹量測得的數據基本是均勻的。平均總膨脹量也在爐體最大膨脹限度內，爐四周出現的

14、裂紋也比較小。4.2罐式煅燒爐烘爐后產品質量山西華圣公司罐式煅燒爐從2007年3月中旬開始排料，4月份產品質量統計數據如下：時間比電阻wQm真密度g/cm3時間比電阻wQm真密度g/cm3時間比電阻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經過一個月的試生產，罐式煅燒爐各部位操作靈敏，揮發(fā)分得到充分利用，煅后焦產量、質量趨于穩(wěn)定合格率達到92.54，達到同行業(yè)領先水平。5、結語山西華圣鋁業(yè)公司采用的全國首家大型罐式煅燒爐，初次使用重達千余噸的大型爐體結構，在烘爐中采用新的確定保溫點的方法，緩慢升溫，整個烘爐時間達70余天，為國內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層的多層火道結構，烘爐時各層火道的溫度不可能同步，無論測點在何處選取，都難以按硅磚晶型轉化溫度來確定保溫點。在烘爐操作中按原烘爐曲線中規(guī)定的保溫點保溫，爐體的膨脹量不大，而非保溫點溫度區(qū)又出現了膨脹量過大的現象，所以不得不被迫保溫。即浪費了