摘要:本文主要针对山西华圣铝业有限公司采用的32罐顺流式煅烧炉，在烘炉过程中硅砖晶型转化和炉体体积变化的有效控制进行了阐述,同时对国内的铝用炭素罐式煅烧炉烘炉状况做了简单介绍,并指出了炭素大型罐式煅烧炉烘炉温度控制的消化利用。

 

关键词：罐式煅烧炉 烘炉   硅砖   保温点

 

近年来，随着铝工业的建设向大规模、高效节能的方向迅速发展，新建的电解铝厂生产规模大部分都在20万吨／年以上。铝用炭素行业也得到快速发展，罐式煅烧炉作为炭素生产主要设备之一，具有一次性投资大，使用周期长，炭质烧损低的特点。罐式煅烧炉的设计使用寿命以8年为期限，如何延长炉体使用寿命，一直是国内同行业不断探索的问题。

罐式煅烧炉的使用寿命主要与下列因素有关：科学合理的设计是延长炉体使用寿命的基础；采用高质量的耐火材料是延长炉体使用寿命的保障；优良规范的施工质量是延长炉体使用寿命的前提；科学严谨的启动和合理使用、精心维护是延长炉体使用寿命的关键^〔1〕。那么，罐式煅烧炉的烘炉就显得尤为重要。

2.1 罐式煅烧炉设备状况

罐式煅烧炉依据产量的不同，可分为六组24罐、七组28罐等；依据质量的不同可分为六层、八层等；依据火焰与物料流动方向可分为逆流式与顺流式。

目前，国内大多数炭素厂主要采用罐式煅烧炉进行石油焦煅烧。如：茌平、永城、三门峡、抚顺、渑池等都采用24罐顺流式煅烧炉；焦作采用28罐顺流式煅烧炉；而山西华圣采用沈阳铝镁设计院设计的国内首家大型32罐顺流式煅烧炉。

2.2 罐式煅烧炉的特点

罐式煅烧炉的主体是由：硅砖、耐火砖、保温砖和红砖等多种异型耐火材料砌筑而成，其心脏部位是用硅砖砌筑。硅砖是由含石英（SiO₂）93％以上的硅石，经粉碎、成型、灼烧而成的，其特点是具有良好的导热性，高温下荷重软化点高，对于煅烧物料的磨损具有良好的抗磨性能，其耐火度可达1700-1750℃，在2㎏／㎝的荷重下，其软化点可达1640℃。采用硅砖砌筑火道和罐壁可以提高煅烧温度、质量和产量。但硅砖也有其薄弱的一面，即：硅砖的膨胀量比较大，耐急冷急热性差，剧烈的温度波动,将会使它发生破损,这是因为随着温度的变化,组成硅砖的成分SiO₂发生了晶型转化,造成硅砖体积的急剧膨胀和收缩。

2.3罐式煅烧炉的烘炉

2.3.1烘炉的目的

烘炉就是将新建的炉子用外加热源的方式逐出硅结构体中水分，并按升温计划把炉子加热到生产使用的高温状态，使泥浆烧结为一个整体而转入生产。烘炉的目的一般有以下几点：

①排出砌筑灰浆和砖体中含有的水分；

②使砌筑灰浆与砖体烧结；

③使耐火砖，尤其是硅砖均匀膨胀，避免炉体变形或出现较大裂缝。

2.3.2过去确定烘炉保温点的方法

通常情况下，罐式煅烧炉烘炉温度保温点依据硅砖在不同温度下，其结晶形态转化时的温度预先确定以减少炉高膨胀。

硅砖的晶型转化温度如下：

① β型石英的变化，此变化为快速转化。

117℃ γ_—磷石英      β_—磷石英 +0.2%

163℃ β_—磷石英         α_磷石英 +0.2%

183-270℃β_—方石英 α_方石英 +2.8%

573℃ β_—石英     α_石英    +0.8%

②α型石英的转化,此转化为慢转化.

870℃ α_—石英         α__磷石英   +16.0%

1470℃ α_—磷石英   α__方石英 +15.0%

1720℃ α_—方石英     α__石英玻璃 +15.0%

据此，一般罐式炉的烘炉升温速度和炉高日膨胀量为：

烘炉总共约需55天

2.3.3 采用确定保温点厂家烘炉的实测数据

有关厂家罐式煅烧炉多次烘炉中，各规定保温点的实测膨胀量如下：

2.3.4烘炉中存在的缺陷

①从烘炉曲线中看，各个保温点是依据硅砖晶型转化点的温度确定的，这在实验中是合理的，而实际烘炉中则不然。因为罐式煅烧炉火道一般为8层，烘炉时多以首层末端温度为基准（顺流式罐式炉），当首层温度达到晶型转化温度时，其它各层火道温度存在差异不可能达到晶型转化温度，这就无法确定准确的保温点。

②从炉体膨胀情况看，当首层温度达到晶型转化点温度时，整个炉体膨胀的并不多，这时保温意义并不大。而在首层温度超过晶型转化温度时，其它各层的温度才达到晶型转化温度，因而只得在非保温点的温度下进行保温。根据以上情况，烘炉曲线中预定的保温温度和时间就无实际意义。