【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，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?；炷翂?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。通過對原有焙燒爐使用情況的細(xì)致分析，對原有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×寬×高)改到5246mm×780mm×5560mm(長×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)自動控溫成為現(xiàn)實(shí)。公司先后對兩臺焙燒爐進(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)對料箱中的陽極進(jìn)行預(yù)熱、焙燒、冷卻;并對焙燒過程進(jìn)行記錄、存儲、管理、優(yōu)化控制。控制精度符合工藝要求爐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)自動控溫燃油量消耗比手動調(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，減輕了對基礎(chǔ)的作用力，有利于減少爐體的下沉，延長爐體壽命;燃燒系統(tǒng)自動化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，減輕了工人的勞動強(qiáng)度，改善了工作環(huán)境，延長了焙燒爐的使用壽命，對后續(xù)設(shè)備的安全運(yùn)行提供了安全保障。

因此，對相關(guān)工作人員而言，需要在正確認(rèn)識相關(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。