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隨著陽(yáng)極成本壓力的增加以及大型電解槽對(duì)陽(yáng)極質(zhì)量要求的提升，罐式煅燒爐以其所具備的碳質(zhì)燒損低、產(chǎn)品質(zhì)量好、生產(chǎn)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)越來(lái)越受到市場(chǎng)的青睞。傳統(tǒng)罐式爐給人留下的印象是自動(dòng)化水平低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作環(huán)境差、占地面積大，加之近幾年原料石油焦含量不斷提高，罐式爐使用壽命受到了很大的影響。為了解決傳統(tǒng)罐式爐存在的問(wèn)題，近幾年沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院在罐式爐工藝技術(shù)、爐體結(jié)構(gòu)及耐火材料、自動(dòng)控制技術(shù)等方面開(kāi)展了大量的研究與開(kāi)發(fā)工作。
罐式爐煅燒技術(shù)開(kāi)發(fā)
1、低溫煅燒工藝技術(shù)
低溫煅燒，是指在保證煅燒焦真密度、粉末比電阻等理化性能指標(biāo)的基礎(chǔ)上，通過(guò)罐式爐爐體結(jié)構(gòu)及煅燒工藝控制等優(yōu)化，有效地控制罐式爐各層火道的溫度使其低于傳統(tǒng)罐式爐溫度水平，從而降低物料最高煅燒溫度。
通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)研究，并在總結(jié)現(xiàn)場(chǎng)工藝實(shí)踐的基礎(chǔ)上，提出罐式爐低溫煅燒石油焦技術(shù)理論、爐體新結(jié)構(gòu)以及實(shí)際工藝控制方法。該技術(shù)可降低揮發(fā)份在料罐內(nèi)溢出速率，進(jìn)一步降低碳質(zhì)燒損率0.5wt%，在同樣爐體尺寸情況下提高單罐產(chǎn)量10%-15%，使得單罐產(chǎn)能達(dá)到130~150kg/罐.小時(shí)，同時(shí)降低了石油焦中硫分的逸出率，增強(qiáng)罐式爐對(duì)高硫焦的適應(yīng)性，延長(zhǎng)爐體使用壽命。尤其重要的是該技術(shù)通過(guò)降低石油焦顆粒和瀝青焦顆粒的最高熱處理溫度差，使得兩種顆粒的抗氧化能力基本持平，在電解槽上兩者都不會(huì)出現(xiàn)優(yōu)先氧化反應(yīng)的現(xiàn)象，可降低預(yù)焙陽(yáng)極因優(yōu)先氧化而產(chǎn)生的炭渣。
2、耐硫侵蝕新型硅磚
為解決高硫焦影響罐式爐使用壽命的問(wèn)題，通過(guò)理論分析硅磚耐侵蝕機(jī)理，優(yōu)化硅磚配方，開(kāi)發(fā)了罐式爐專用耐硫侵蝕硅磚，實(shí)現(xiàn)了硅磚與石油焦中硫反應(yīng)速率的大幅降低。破壞性試驗(yàn)結(jié)果表明該新型硅磚耐硫侵蝕速率水平僅為普通硅磚的1/3，保守預(yù)測(cè)在同樣使用高硫焦的情況下(硫含量2.5%~3.0%)，可延長(zhǎng)罐式爐使用壽命1倍以上。新型硅磚常溫耐壓強(qiáng)度達(dá)到60~80MPa，比普通硅磚高1倍，顯氣孔率達(dá)到17%~19%，比普通硅磚提高20%耐磨系數(shù)也高于普通硅磚。新型硅磚的高強(qiáng)、致密、耐磨性能提高了磚體抗石油焦沖刷以及罐壁清焦過(guò)程的機(jī)械沖擊，保障了罐式爐使用壽命。
3、自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)
與回轉(zhuǎn)窯相比，罐式爐自動(dòng)化水平低一直是其技術(shù)發(fā)展領(lǐng)域的瓶頸。目前，罐式爐雖然設(shè)計(jì)了溫度和負(fù)壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但實(shí)際上該系統(tǒng)沒(méi)有調(diào)控的功能，主要依賴人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行調(diào)溫。人工調(diào)溫勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作效率低，同時(shí)還存在溫度調(diào)節(jié)幅度大、火道溫度波動(dòng)的問(wèn)題，有時(shí)同組罐式爐內(nèi)二層位置火道溫度相差100℃以上，不僅影響產(chǎn)品質(zhì)量均一性，并且由于超溫大大縮短了硅磚及罐式爐使用壽命。針對(duì)罐式爐人工調(diào)溫的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)為期一年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了國(guó)內(nèi)首套罐式爐自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果良好。該系統(tǒng)有以下幾個(gè)方面的特點(diǎn)：
1)對(duì)監(jiān)控溫度實(shí)現(xiàn)精確控制，火道目標(biāo)溫度波動(dòng)范圍≤±15℃，較人工調(diào)溫±30℃以上的波動(dòng)有較大提高;同時(shí)提高了罐式爐對(duì)揮發(fā)分適應(yīng)性。
2)煅燒焦質(zhì)量完全可以滿足需求，并根據(jù)不同的質(zhì)量需求和揮發(fā)分含量設(shè)定不同的控制目標(biāo)溫度，調(diào)整快。
3)運(yùn)行環(huán)境不存在高溫高壓，設(shè)備穩(wěn)定可靠，故障率低。
4)減少人員配置，對(duì)于一個(gè)20萬(wàn)噸/年的煅燒車間，配置32罐罐式爐10臺(tái)，需要40個(gè)調(diào)溫工種，自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)則只需要多增加1-2名檢修人員。
罐式爐煅燒技術(shù)應(yīng)用及效益
沈陽(yáng)鋁鎂設(shè)計(jì)研究院罐式爐低溫煅燒技術(shù)于2014年獲得了中國(guó)有色金屬工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)。低溫煅燒技術(shù)無(wú)論是從工藝角度還是從爐子壽命角度都有較大的優(yōu)勢(shì)，配套耐硫侵蝕硅磚和自動(dòng)調(diào)溫系統(tǒng)，使傳統(tǒng)罐式爐更好地應(yīng)對(duì)石油焦中硫含量波動(dòng)，滿足高產(chǎn)率、自動(dòng)化操作的生產(chǎn)需求，大幅提升了我國(guó)罐式爐煅燒綜合技術(shù)水平。該技術(shù)已整體或部分地應(yīng)用于中鋁撫順?shù)X業(yè)公司、江蘇蘇亞迪炭材有限公司、中鋁山東華宇煅燒項(xiàng)目、山東信發(fā)集團(tuán)碳素項(xiàng)目以及索通嘉峪關(guān)等多個(gè)項(xiàng)目，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行效果良好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
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