延長陽極焙燒爐使用壽命的方法探討

喬 捷

（寧夏鋁電公司寧東鋁業(yè)分公司，寧夏 銀川 751400）

預(yù)焙陽極是鋁電解槽的核心部分，其炭塊質(zhì)量如何對(duì)鋁電解槽的運(yùn)行工況以及生產(chǎn)成本有著直接影響。陽極焙燒爐是生產(chǎn)預(yù)焙陽極的主要設(shè)備，其實(shí)際運(yùn)行工況對(duì)最終生產(chǎn)質(zhì)量具有直接關(guān)系，必須要采取措施爭取焙燒爐可以維持在良好的工況狀態(tài)。一般陽極焙燒爐的使用壽命在8年左右，但是受各種原因的影響，實(shí)際應(yīng)用中并不能達(dá)到預(yù)期年限。因此還要就怎樣提高陽極焙燒爐使用壽命進(jìn)行分析，積極采取措施來消除各類因素帶來的影響，為預(yù)焙陽極的高質(zhì)量生產(chǎn)打好基礎(chǔ)。

1 陽極焙燒爐運(yùn)行現(xiàn)狀

焙燒爐作為預(yù)焙陽極的重要生產(chǎn)設(shè)備，是生產(chǎn)投資最多的工序。寧東某鋁廠焙燒車間生產(chǎn)使用的為36室環(huán)式立裝焙燒爐，設(shè)計(jì)壽命為8年，年計(jì)劃產(chǎn)能為16萬噸。目前該焙燒爐已經(jīng)持續(xù)使用10年，爐墻出現(xiàn)嚴(yán)重變形破損，爐墻內(nèi)陷嚴(yán)重造成堵塞，料箱寬度縮小，按照目前所采用的護(hù)爐方式僅可以支持2個(gè)～3個(gè)月的使用時(shí)間，而且無法延緩以及解決爐室加速老化問題。并且繼續(xù)生產(chǎn)周期延長加速了爐體老化程度，必定會(huì)影響到炭塊質(zhì)量，導(dǎo)致大批量出爐焙燒塊氧化數(shù)量增加。為達(dá)到高效生產(chǎn)，就務(wù)必要改善目前的焙燒爐現(xiàn)狀，解決爐室老化加速的問題，使得爐室使用壽命延長，切實(shí)滿足實(shí)際生產(chǎn)需求[1]。因此需要從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，分析總結(jié)導(dǎo)致爐室問題產(chǎn)生的原因，然后根據(jù)實(shí)際條件來制定相應(yīng)的調(diào)整方案，促使焙燒爐可以恢復(fù)到良好運(yùn)行狀態(tài)，延長使用壽命的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本的投入，獲得更大經(jīng)濟(jì)效益。

2 陽極焙燒爐使用壽命影響因素

2.1 焙燒爐現(xiàn)狀調(diào)查

為確定爐室問題出現(xiàn)的原因，需要對(duì)焙燒爐做全面的檢查，然后發(fā)現(xiàn)并總結(jié)各類原因，為后續(xù)的整改優(yōu)化措施的制定提供依據(jù)。經(jīng)過調(diào)查后共發(fā)現(xiàn)以下幾種問題：①火道墻磚內(nèi)陷，使得爐室前插板無法正常插入火道孔，再加上系統(tǒng)負(fù)壓偏低而造成加熱區(qū)火道孔返火。②火道墻破損內(nèi)陷較嚴(yán)重，對(duì)填充料的應(yīng)用產(chǎn)生的影響，很容易通過爐墻裂縫進(jìn)入到火道內(nèi)沉積堵塞，導(dǎo)致焙燒系統(tǒng)無法正常升溫。同時(shí)，爐墻破損變形還會(huì)影響到墻內(nèi)氣流的流通，在墻體內(nèi)天然氣燃燒不充分越積越多時(shí)，無法及時(shí)處理就存在較大可能造成天然氣爆炸事故。③火道墻破損變形嚴(yán)重的情況下，在焙燒系統(tǒng)升溫的過程中，裝爐炭塊會(huì)與火道明火直接接觸，從而造成出爐后焙燒塊大批次氧化破損，直接影響焙燒塊外觀合格率[2]。④對(duì)于車間陽極焙燒爐的管理維護(hù)，僅僅是使用輕質(zhì)澆注料對(duì)爐墻、料箱角度小于5mm的裂縫進(jìn)行了處理，采用1:1比例混合高溫水泥涂抹，而寬度超過5mm的裂縫則是選擇膠泥加耐火纖維氈塞實(shí)。但是經(jīng)過跟蹤觀察后可以確定，此種維護(hù)方式對(duì)減緩爐墻破損并無多大效果，無法延長火道墻的使用壽命，每經(jīng)過一個(gè)周期的出爐均可確定爐室破損變形問題在進(jìn)一步加劇。

2.2 焙燒爐使用壽命影響因素

基于車間實(shí)際生產(chǎn)與焙燒爐維護(hù)現(xiàn)狀來看，總結(jié)影響焙燒爐使用壽命的原因可以歸納為以下幾點(diǎn)：①人員因素。存在可能是人員培訓(xùn)不到位、操作水平差以及責(zé)任心不強(qiáng)。例如火道墻修理以及裝爐操作同時(shí)進(jìn)行，存在部分施工材料混入到陽極填充料內(nèi)但是未被發(fā)現(xiàn)。或者是裝出爐過程中，天車工操作以及爐面指揮人員存在失誤，導(dǎo)致炭塊和火道墻之間產(chǎn)生機(jī)械碰撞，火道墻移位變形，尤其是高溫出爐時(shí)一旦出現(xiàn)碰撞必定會(huì)產(chǎn)生重大危害。②材料因素。主要表現(xiàn)為火道墻轉(zhuǎn)不合格以膠泥不合格兩個(gè)方面。很多情況下購買的陽極焙燒爐耐火制品質(zhì)量和性能并不能達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，這樣就會(huì)直接影響到陽極焙燒爐的自身狀態(tài)，為使用壽命的縮短埋下隱患。尤其是現(xiàn)在耐火材料市場競爭激烈，部分小型生產(chǎn)企業(yè)以回收的廢棄陽極焙燒爐耐火磚再次加工，以此來降低成本，獲取價(jià)格優(yōu)勢(shì)，也是造成焙燒爐后期使用壽命縮短的重要原因。③管理因素?？茖W(xué)合理的管理維護(hù)措施也是延長陽極焙燒路使用壽命的關(guān)鍵，但是實(shí)際生產(chǎn)中卻會(huì)因?yàn)楦鞣N原因的影響導(dǎo)致火道墻局部破損變形，甚至出現(xiàn)爐墻砌磚塌陷的問題。對(duì)于剛出現(xiàn)塌陷問題時(shí)重視度不足，未采取措施及時(shí)處理，隨著時(shí)間的延長，終將發(fā)展成重大隱患，對(duì)焙燒爐的使用壽命造成重大影響。檢查后可發(fā)現(xiàn)焙燒爐火道墻欠修，持續(xù)跟蹤兩個(gè)周期內(nèi)分析墻體狀態(tài)，可確定內(nèi)陷以及裂紋繼續(xù)延長，必須要立即采取措施處理，且日后加強(qiáng)觀察和記錄[3]。④生產(chǎn)因素。所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝不合理，再加上焙燒爐存在缺陷，不僅會(huì)影響炭塊焙燒質(zhì)量，還會(huì)縮短焙燒爐使用壽命。例如局部墻體持續(xù)升溫，檢查后發(fā)現(xiàn)所有爐室火道孔直接插入燒嘴進(jìn)行加熱，導(dǎo)致周邊墻體出現(xiàn)不同程度的開裂內(nèi)陷。另外，還存在焙燒升溫曲線異常，終溫最高為1130℃，但是實(shí)際測(cè)量異型磚耐火度為1462℃，這樣焙燒曲線的變化并不會(huì)導(dǎo)致火道墻變形，還需要聯(lián)合其他檢查項(xiàng)目進(jìn)行綜合分析確定[4]。

3 陽極焙燒爐延長使用壽命策略

結(jié)合焙燒爐實(shí)際狀態(tài)的調(diào)查結(jié)果，來制定具有針對(duì)性的優(yōu)化策略，積極采取專業(yè)措施來使其恢復(fù)到最佳運(yùn)行狀態(tài)，為焙燒陽極的生產(chǎn)提供良好條件。采用措施為：①燃燒器改造。對(duì)于檢查發(fā)現(xiàn)的焙燒爐火道墻因持續(xù)高溫破損變形問題，通過整體分析且大量試驗(yàn)后，確定將原來5mm孔徑、400mm長度的燃燒器優(yōu)化改造成3mm孔徑、500mm長度的新型燃燒器，加大火焰的噴出距離，持續(xù)加熱部位相比原來的加熱部位下移150mm，能夠有效緩解火道墻繼續(xù)變形的問題。②（局部）拆除后重砌。對(duì)于（局部）破損變形的火道墻，可以將其拆除后重新砌筑，確保其可以滿足實(shí)際生產(chǎn)需求。第一，制定實(shí)施方案，并做好現(xiàn)場考察。技術(shù)人員需要結(jié)合焙燒爐實(shí)際情況來設(shè)計(jì)火道墻拆除重砌的實(shí)施方案，并做好現(xiàn)場安全評(píng)估，細(xì)化所有作業(yè)步驟，并寫入指導(dǎo)書形成管理制度，提高拆除工作的可行性，以及確保作業(yè)過程的安全性。第二，拆除破損嚴(yán)重的墻塊。做好現(xiàn)場破損變形火道墻狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)能夠使用周期長短來對(duì)損壞最嚴(yán)重、使用周期最短的火道墻變形磚塊進(jìn)行拆除。第三，選配合適磚塊。根據(jù)火道墻不同層數(shù)、不同型號(hào)磚選配新磚，并采用吊運(yùn)的方法將其運(yùn)往待砌爐室料箱。第四，墻體重砌。在爐室基礎(chǔ)維護(hù)保養(yǎng)的前提下，對(duì)選定的局部破損火道墻進(jìn)行拆除重砌，可以有效的控制拆除大修對(duì)生產(chǎn)和成本的影響，同時(shí)延長焙燒爐使用壽命。

4 結(jié)束語

造成陽極焙燒路使用壽命縮短的因素較多，需要基于實(shí)際情況進(jìn)行多方面分析，然后積極采取措施進(jìn)行優(yōu)化改造，創(chuàng)造更加有利的生產(chǎn)條件，同時(shí)延長焙燒爐使用壽命。本次項(xiàng)目中對(duì)破損變形的火道墻處理后，通過跟蹤檢查，確定出爐焙燒塊外觀完好，未出現(xiàn)大批次炭塊表面氧化、掉棱、掉角等問題，原有問題得到有效處理，進(jìn)一步延長了焙燒爐的使用年限。