罐式煅燒爐的在線修補技術研究

許敏，李浩，劉偉

（中鋁山東有限公司，山東 淄博，255052）

煅燒爐是炭素生產的“兩爐一機”，是炭素生產的重要煅燒設備之一。罐式煅燒爐具有煅燒質量穩(wěn)定、碳質燒損少、無需外加燃料等優(yōu)點，因此在國內得到普遍應用。煅燒爐一般運行2-3年就會發(fā)生罐體破損，加之近幾年為了降低成本，大量使用高硫焦更加重了這一趨勢。罐體破損后，罐體內煅后焦流出阻塞火道，進而造成煅燒爐無法正常運行，爐溫降低，產量、質量大受影響。

煅燒爐罐體破損修補是一個行業(yè)難題，傳統(tǒng)處理方法有整體大修、局部噴補、短路處理三種。其中煅燒爐整體大修，效果最好，但檢修費用高，每組煅燒爐大修費用高達100萬元，修爐時間長，停爐、拆除、砌筑、烘爐，檢修時間長達6個月；局部噴補，雖然可以實現(xiàn)不停爐修補，但修補質量差，噴出的泥漿強度無法達到爐磚的強度，且只能處理小面積的破損，更無法處理坍塌的隔板磚；短路處理，檢修費用低，可以使火道疏通，但是破壞了爐體溫度梯度，不利于產品質量穩(wěn)定。

中鋁山東有限公司技術人員研發(fā)了罐式煅燒爐在線修補技術，很好的解決了罐體破損修補這一行業(yè)難題。該技術可以在不拆除大墻以及完全停產的情況下，實現(xiàn)罐體修補，且修補后使用鄰近火道揮發(fā)分來進行烘爐，具有修補質量高，接近于完全大修質量水平；檢修費用低，每組5萬元左右；檢修時間短，22天左右即可完成。中鋁山東有限公司炭素于2016年8月對1臺煅燒爐的二組、四組、五組進行了在線修補，效果良好。

1 罐體破損現(xiàn)狀分析

1.1 煅燒爐溫度現(xiàn)狀

從上面統(tǒng)計表可以看出：二組、四組、五組的個別火道溫度無法達到工藝要求（首層火道溫度1050℃～1200℃；二層火道溫度1250℃～1380℃）。

1.2 煅燒爐分火道負壓

從上面統(tǒng)計表可以看出：二組、四組、五組的個別火道負壓無法達到工藝要求；（首層火道負壓15～20pa；二層火道負壓25～30Pa）。

1.3 煅后焦真密度

從上面統(tǒng)計表可以看出破損煅燒爐的真密度不穩(wěn)定，且合格率偏低（真密度＞2.05g/cm3）。

1.4 罐體破損面積個數(shù)，空罐檢查，火道阻塞情況

通過在線觀察、空罐檢查，其中二組有3條火道堵塞嚴重，破損位置位于4-7層；四組有3條火道堵塞嚴重，破損位置位于3-7層；五組有2條火道堵塞嚴重，破損位置位于2-8層；根據(jù)破損的位置和面積，其他方式例如噴補、在線修補難以保證煅燒爐長期運行。

2 項目方案

2.1 罐體冷卻

2.1.1 四組、五組的冷卻

罐體的降溫冷卻過程需停排料，同時關閉首層、二層的揮發(fā)分拉板。為了最大限度減少產量、質量損失，采用逐組檢修的方式。首先，利用2天的時間排空檢修組及相鄰罐體，再利用4天時間進行冷卻。為快速將罐體內溫度降到50℃以下，可以采取以下措施：①五組開始空罐之后，先在料斗上方加蓋板將其密封；②在料全部排空后，打開上方的蓋板進行冷卻，同時在卸料閥處加助吹風管；③在爐頂加軸流風機降溫。

2.1.2 中間組的冷卻

二組利用2天時間空罐，打開罐體上部蓋板冷卻，同時將一組、三組靠近二組的4個罐停止排料，關閉其揮發(fā)分拉板進行降溫。

為降低對負壓的影響，同時保證冷卻效果，關閉七層廢氣拉板保證負壓，同時打開首層、二層一直到七層的觀察口進行冷卻。另外，打開卸料閥處理口，通風管冷卻。由于二組處于兩組之間，只采取上述辦法冷卻效果不佳。

為快速降溫，我們啟動其排煙機，并將二組七層拉板打開，一方面為了火道快速降溫，同時保證煅燒爐負壓，利用5天時間，罐體溫度降到了50℃以下。

2.2 罐體檢修

2.2.1 四組、五組的檢修

進入五組罐體開始檢修后，按照1個罐/天進度組織，五組檢修完提前1天，將原先保溫的四組2個罐排空，開始檢修15#、16#罐。

為不影響三組排料，針對13#、14#罐的檢修，采用自然冷卻辦法進行降溫，但效果不佳，因此將三組的11#、12#罐停排料保溫，同時將11#、12#火道首層、二層的揮發(fā)分拉板關閉進行降溫。采用該辦法2天后，13#、14#罐體溫度由原先130℃降到了60℃，達到了進罐作業(yè)的要求。

表1 煅燒爐溫度

表2 煅燒爐分火道負壓

表3 修爐材料、方式及標準

表4 烘爐過程

待13#、14#罐體利用2天時間檢修完后，五組開始加煅后焦點火烘爐，同時三組的11#、12#火道溫度采用停2個小時排2個小時的辦法逐步提溫，待七層處達到800℃以上后，三組恢復正常排料。

2.2.2 中間組的檢修

由于二組4個罐只有1個破損較嚴重，因此檢修速度較快。利用2天時間檢修完畢。

2.2.3 修爐材料、方式及標準

2.3 罐體烘爐

2.3.1 揮發(fā)分烘爐技術

與傳統(tǒng)的烘爐方式不同，本次烘爐采用揮發(fā)分烘爐，將相鄰運行罐體的揮發(fā)分引入修復罐體點燃烘爐。此項技術可以節(jié)省烘爐燃料費用，升溫控制精度基本滿足烘爐需要，具體操作方法及注意事項如下：

（1）點火烘爐過程中，先將所借用揮發(fā)分火組的七層蓋子支起，便于降低此組的負壓而使揮發(fā)分向所需要烘組轉移，同時在豎道口插上煙管后，不能將其密封，防止揮發(fā)分滅火且含量急劇增多導致爆炸，需要待首層磚發(fā)紅之后再將豎道口進行密封。

（2）烘爐過程中，要注意4條火道揮發(fā)分的均勻性，保證每條火道下火均勻，溫度均勻上升。在前期烘爐時要將首層的空氣拉板、二層的揮發(fā)分、空氣拉板關閉，使揮發(fā)分從首層達到二層.備注：剛開始烘爐時溫度較低，揮發(fā)分燃燒不好，不易空氣太多，否則會造成溫度下降，其靠負壓從墻體漏縫處抽的空氣即足夠。

（3）烘爐過程中，為了保證五組的揮發(fā)分，采用以下辦法：降低整體負壓，同時將所引揮發(fā)分組的七層蓋子支起，以便揮發(fā)分溢出到所烘組中，也可適當關閉一組、二組的揮發(fā)分拉板，在同樣的負壓條件下，抽進的空氣促使揮發(fā)分從豎道口溢到五組。降低負壓的另一個目的為：減少空氣便于火焰拉長而充分烘爐。

2.3.2 五組、四組的具體烘爐過程

2.3.3 中間組的具體烘爐過程

圖1 煅后焦真密度變化曲線

表5 烘爐過程

表5 火道溫度

表6 火道負壓

圖2 煅后焦真密度變化曲線

為盡快恢復一組、三組停排料罐體兩側的火道溫度，一組的3#、4#于二組5#、6#罐修完后，開始停2個小時排2個小時，三組9#、10#罐于二組全部修爐完畢后，開始停2個小時排2個小時逐步提溫，以上四個罐于二組烘爐后的第3天排3個小時停1個小時，于二組烘爐后的第4天，八層火道達到900度以上，恢復正常排料。

3 效果

采取以上罐體修補及啟動技術后，可快速實現(xiàn)煅燒爐達標、達產，并大大降低檢修費用，取得了較好的技術效果。

3.1 爐溫

從上面統(tǒng)計表可以看出：破損罐體經修補后，火道溫度全部達到工藝要求（首層火道溫度1050℃～1200℃；二層火道溫度1250℃～1380℃）。

3.2 負壓情況

從上面統(tǒng)計表可以看出：罐體修補后，火道負壓全部達到工藝要求（首層15-20pa；二層25-30Pa）。

3.3 真密度情況

從上面統(tǒng)計表可以看出：煅燒爐檢修后，煅后焦的真密度得到了較大的提升，2.06以上合格率達到100%，且質量非常穩(wěn)定，為后續(xù)工序的生產提供了優(yōu)質的原料。

3.4 效益情況

（1）相對于停爐檢修、啟動周期2個月，該技術的應用，可減少因煅燒爐檢修造成的產量損失1700噸（按照單罐1小時排料量88KG計算），不僅降低煅后焦生產成本，而且可大大減少因煅燒爐檢修，造成炭素生產線不平衡的問題；

（2）按照烘爐啟動每組需要天然氣8000m3計算，該技術可節(jié)約烘爐啟動費用12萬元，同時可節(jié)約烘爐所需的噴槍、補償導線、報警儀及其他相關改造費用；

（3）因只對個別組修補，可降低因烘爐集中添加煅后焦的工作量，同時可避免排料初期振動器堵料的問題。

4 結論

在遇到煅燒爐破損，影響火道溫度、負壓，進而影響質量、產量時，通過在線修補技術和揮發(fā)分烘爐技術的處理，可以安全、快速扭轉因煅燒爐破損造成的被動局面，而且通過日后的應用效果來看，在節(jié)約檢修費用、縮短檢修周期的情況下，可以很好的保證產量、質量，從而延長煅燒爐的大修周期，降低煅后焦的生產成本，具有較好的推廣意義。