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碳素焙燒爐火道磚
特點:

環視焙燒爐是生產碳素制品最關鍵的大型熱工爐窯設備,對一個預焙陽極生產廠而言,環式焙燒爐的基建投資占整個碳素廠總投資的50%~60%,而且焙燒爐設計及技術的先進性對產品的質量單位投資的產能、能耗及能源綜合利用、爐子壽命、產品生產成本都有很大的影響,焙燒爐火道墻結構的設計,材質的選擇和施工工藝是設計焙燒爐最關鍵的技術。

碳素生產企業環式焙燒爐火道墻采用磚砌結構,由輕質耐火磚、粘土耐火磚、異型耐火磚砌筑而成。根據焙燒爐火道墻尺寸的不同,每條火道墻重約7~9噸,磚層多打40層。在生產過程中,依照工藝要求反復地升降溫(1250℃~1300℃),降溫(20℃~30℃),每次裝、出爐時,天車夾具、碳素產品都不可避免地會碰撞到火道墻上,這樣火道墻就會發生變形,變形達到一定程度,就必須拆除重砌?;鸬缐χ饕獡p壞形式:傳統工藝采用耐火磚加耐火泥漿砌筑,采用了臥縫打灰、立縫不打灰的砌筑工藝,這樣會出現磚縫泥漿脫落,影響了火道墻的整體結構強度。由于砌磚更多的注重了火道墻的牢固性,但忽視了火焰的流向,不可避免地出現溫度死角,對產品的均勻性造成影響。在生產過程中由于產生不均勻熱膨脹以及頻繁升降溫和裝出焙燒品的撞擊,造成火道墻變形,繼而火焰不走正道→溫度死角→溫差變大→爐箱變形等惡性循環,能耗增大,降低爐體壽命,出現頻繁中小修。

目前國內碳素焙燒爐的設計是50年代從國外引進的技術,火道墻采用磚砌筑結構,經歷了半個世紀,并為大多數碳素廠所采用。隨著生產實踐的進一步深入,該技術的一些技術問題也逐漸暴露出來。

(1)邊火道墻向外突出或整體傾斜,使料箱變窄,裝出爐困難;

(2)中間火道向內外凹陷,使火道變窄,影響熱流氣體的流動和燃燒效果;

(3)火道墻裂縫嚴重,導致漏風漏料,影響產品質量,增大熱能損耗,破損比較嚴重的火道墻必須進行中修、大修,由于火道墻是由小塊耐火磚砌筑而成,拆除一條火道墻大約需要7~8小時,重新砌筑需24小時左右,拆除并重砌一條火道墻就必須搬運近17噸的材料,這不僅給修爐工作帶來困難,而且給車間的正常生產增加難度。特別是環式焙燒爐是以循環方式作業,留給維修、拆除、重砌火道墻的時間非常緊張,通常在爐溫還有80℃~90℃時就必須開始刨修,工作環境極為惡劣,反過來又影響施工質量,形成惡性循環。

我國用在環式焙燒爐上的耐火材料質量與國外同類產品相比,有較大的差距,高溫抗蠕變性,荷重軟化點,高溫熱穩定性等理化指標及產品外形尺寸精確度。加之生產管理,操作等方面的影響,我國碳素焙燒爐火道墻的平均使用壽命為80~100爐次,國外焙燒爐一般達到150爐次。

在市場競爭日趨激烈的今天,各類產品都必須以優質廉價來贏得市場,炭素制品也不例外。若焙燒爐火道墻變形嚴重,勢必影響產品的質量,特別是影響產量,增加生產成本,不能滿足生產需求,難以取得良好的經濟效益。

針對磚砌火道墻存在的上述缺陷,國外多家碳素制品生產公司對火道墻結構的設計,材質的采用及砌筑方式等方面作了大量研究的改進,據有關資料報道,美國貝克萊和利德汗姆公司對火道墻的砌筑方式進行了大膽創新,采用異地預砌墻的方法,整體吊運到現場安裝。該技術大大縮短了施工時間,改善了施工環境,減輕了勞動強度,提高了焙燒爐的產量及磚砌火道墻的質量。鑒于我國耐火磚型尺寸的精確度及各類碳素廠起重設備受限,實現異地整體預砌、整體吊裝難以實現。

我國環形焙燒爐技術共經歷兩個發展階段。第一階段50~70年代環式焙燒爐基本上未跳出蘇聯援建時的爐型框架,只在局部結構上有所改進,總體上看來,基本上環式爐技術落后。第二階段,從80年代開始至今是我國環式爐向新環式爐轉變時期。

80年代初期貴鋁從日本引進了新的環式技術,此后,沈陽、貴陽鋁鎂設計院又為我國鋁用碳素廠設計了一批具有“日輕爐”或“里德哈默爐”技術特點的新環式爐,并已相繼投產。新一代環式焙燒爐雖從爐室容積、燃燒方式、爐蓋內襯材料等方面有很大改進,使環式焙燒爐的技術經濟指標得以明顯改變,但是火道墻仍是采用小塊磚砌筑的磚砌技術,火道墻存在的使用壽命短,大、中修時間長等困擾產量,產品質量問題依然存在。20年來,我國在環式爐火道墻的研究、創新方面做的工作比較少。目前,我國環式焙燒爐火道墻凹陷、變形、使用周期短是影響爐子產能得知要因素;磚砌火道墻的裂縫、漏風、爐子上下溫差大對產品質量有較大的影響;大修時間長、施工環境惡劣是生產管理上的難題。因此說,炭素行業急需研制、開發使用新型耐火材料,結構新穎、科學、便于施工、維修的火道墻新技術。使用性能優異的耐火材料,使焙燒爐火道墻的使用周期延長,使爐室內溫度分布更均勻,有利于提高產品質量,設計出科學、合理、高效、簡便的施工工藝,縮短大修火道墻的時間,盡可能提高焙燒爐的產能,降低生產成本。

炭素焙燒爐火道墻組合預制件作為現階段的一項新技術,該項成果是在于它改變了歷史沿用已久的磚砌結構技術,創新了碳素焙燒爐火道墻組合預制件組裝、設計、研制、生產的一整套新的實用技術,此項技術的優點在于:

1、采用子扣式大塊預制件組合,提高焙燒爐整體結構強度,避免因裝出物料碰撞造成的爐墻變形;

2、提高預制件的高溫性能及體積穩定性,耐急冷急熱性及機械強度,能顯著延長焙燒爐壽命;

3、組合預制件增大火道空腔,使焰氣流向趨于合理,消滅溫度死角,解決炭素爐受熱不均,改進產品質量;

4、施工吊裝組合,省力省時,降耗增產,提高經濟效益;

5、預制件,合理分布揮發份逸出孔,將揮發份引入火道燃燒,既增加火道溫度,又避免瀝青積存引起煙道著火的危害。


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