炭素焙燒爐面溫度偏高的原因與危害及處理措施

炭素焙燒爐面溫度偏高的原因與危害及處理措施
作者：張恒海 （上海恒樣儀表科技有限公司   郵編：200070）
 

摘要：作者是專業(yè)生產(chǎn)鋁用炭素焙燒專用熱電偶廠家，多年來(lái)在與國(guó)內(nèi)幾十家鋁用炭素焙燒合作過(guò)程中，所見(jiàn)到過(guò)的各種不同程度的現(xiàn)象的原由。通過(guò)專家現(xiàn)場(chǎng)處理分析后，得到以下原因，會(huì)造成的負(fù)面影響，以及如何解決問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：陽(yáng)極焙燒爐面溫度偏高 原由 危害 解決途徑 優(yōu)化。
The harm and solving method of the over-temperature
on the surface of anode baking furnace
Zhang henghai

（Shanghai Hengyang Instruments TechnologyCo., Ltd., Shanghai 200070）
 
Subtract: The writer has been working in the professionalthermocouple manufacturer,during the several years of supply andcooperation with anode baking factories,found the effects ofvarious kinds of factors,through the experts’analysis andinstruction in worksite.we got the main causes,and the harm to thequality of anode products,and how to solve this problem.
Key words: Anode Baking Furnace, Over-temperature, Causes; SolvingMethods, Optimizing.

     一、 出現(xiàn)爐面溫度偏高的原因

     我國(guó)炭素焙燒爐基本使用的是淺析敞開式環(huán)室爐，所用的燃料有：重油、恩油、煤氣、天然氣等。尤其是在使用重油、恩油且這些質(zhì)量與指標(biāo)達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，*容易出現(xiàn)焙燒爐面溫度偏高的現(xiàn)象。因?yàn)橛偷馁|(zhì)量差，濃度流暢不均勻，燃點(diǎn)就不一，再加上油的質(zhì)量影響油泵的壓力，燃燒器的工作參數(shù)不在*佳狀態(tài)，就難以控制，時(shí)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象，嚴(yán)重的在爐面就起火，好些的在噴嘴口處就開始燃燒，如果系統(tǒng)負(fù)壓低，原本風(fēng)向由垂直向下變?yōu)槠叫辛飨?。隨著負(fù)壓風(fēng)向平行直接從**通道口抽走，主要原因：1、設(shè)備系統(tǒng)負(fù)壓可能偏底，這與凈化系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量大小、漏風(fēng)、爐面操作水平、爐室狀況、爐蓋密封、填充料有關(guān)。2、燃料質(zhì)量太差，容易結(jié)焦。3、爐子火道粘結(jié)物太多（包括結(jié)焦塊），造成燃燒煙氣不能上下循環(huán)流動(dòng)燃燒或部分循環(huán)流動(dòng)燃燒。使整個(gè)或部分火力從爐子火道上部**口抽走。所以造成爐面溫度偏高。（因新型焙燒爐型煙氣主要走W型火道可參考爐型圖1）

     二、 造成的四大危害

     1.受影響的是熱電偶，中間部分容易燒毀，因?yàn)榛鹆](méi)有按正常規(guī)律W型上下循環(huán)燃燒，而直接平行從上面**口抽走，**口位置也正是對(duì)著熱電偶的中間（可參考爐型圖結(jié)構(gòu)）。也有些用戶會(huì)產(chǎn)生疑惑：我們的設(shè)備是全自動(dòng)的，溫度過(guò)高會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)。如在熱電偶端部出現(xiàn)高溫超過(guò)設(shè)定溫度1150—1180℃是可以調(diào)節(jié)的。當(dāng)爐面出現(xiàn)溫度偏高時(shí)，雖測(cè)得的端部溫度仍為1150—1180℃時(shí)，其實(shí)中間溫度早已超過(guò)1300℃以上。因熱電偶的保護(hù)管融化溫度在1370℃，所以熱電偶肯定被燒斷。
     2.爐面會(huì)出現(xiàn)燒塌變形現(xiàn)象，嚴(yán)重的將拉磚燒斷降低了爐的使用壽命，同時(shí)給操作人員也造成不便。
     3.對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量造成很大影響，燃燒不均勻。使炭塊受熱不均勻，上層碳?jí)K容易氧化，底層未充分燃燒，這將直接影響電解生產(chǎn)，合格率會(huì)大幅度下降。
     4.熱值得不到充分的利用，燃料浪費(fèi)嚴(yán)重，給企業(yè)造成不同程度的經(jīng)濟(jì)損失。

     總之，影響爐面溫度偏高的因素較為復(fù)雜，綜合分析，主要與爐子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、焙燒控制系統(tǒng)質(zhì)量、爐面操作水平、燃料質(zhì)量、爐子爐蓋及系統(tǒng)密封、填充料質(zhì)量、爐子老化等諸多因素有關(guān)。

      三、解決途徑

      1.首先要檢查系統(tǒng)負(fù)壓是否偏低（在一標(biāo)題第1條已提到：查凈化系統(tǒng)風(fēng)機(jī)風(fēng)量、整體漏風(fēng)情況、人為操作、填充料質(zhì)量等），同時(shí)還要對(duì)燃燒器噴嘴經(jīng)常清洗，確保油路通暢。
     2.檢查燃料質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)，尤其是重油，要檢查它的粘度、灰份、閃點(diǎn)、水份、機(jī)械雜質(zhì)；濃度太高的需加以稀釋，直至達(dá)標(biāo)為準(zhǔn)，便于充分燃燒（凡燒重油的企業(yè)，建議加一套重油軟化裝置，一套價(jià)值20萬(wàn)左右，可咨詢?nèi)f方炭素；有條件的*好改為天然氣或煤氣焙燒裝置。用燃?xì)庋b置的好處很多，經(jīng)濟(jì)、實(shí)惠、衛(wèi)生且省力）。
     3.火道要定期清理，*好一季度清理一次，以減少堵塞，保持火道暢通。清理方法為：可制作一根6000x100x60mm的方型吸管（鋁制品），對(duì)接多功能行車吸料接口，即可使用?？勺稍兲m鋁炭素。

     綜合分析：在爐面操作應(yīng)注意以下幾個(gè)方面：1.出現(xiàn)不正常情況要及時(shí)檢查設(shè)備各個(gè)系統(tǒng)部位，調(diào)整風(fēng)量，保證負(fù)壓所需的壓力。2.清理煙道中的焦油，加強(qiáng)煙道密封，及時(shí)修補(bǔ)火道損壞處，合理打開火道蓋的數(shù)量。3.調(diào)整燃燒器參數(shù)流量，4.確?；鸬罒o(wú)雜物（結(jié)焦塊）暢通，使其在*佳工作狀態(tài)下生產(chǎn)。

     在我們所考察的6家企業(yè)有：伊川炭素、萬(wàn)方炭素、南山二炭素、鎮(zhèn)江炭素等，他們?cè)瓉?lái)都存在不同程度的這種現(xiàn)象。當(dāng)初*為嚴(yán)重的時(shí)候，熱電偶使用壽命僅幾天時(shí)間就被燒斷、爐體變形、產(chǎn)品合格率低等。經(jīng)作者和專家們到現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)幾家車間技術(shù)人員精心指導(dǎo)下，雙方共同努力調(diào)整后，現(xiàn)在熱電偶使用壽命都能達(dá)到半年以上，現(xiàn)燒成炭塊合格率提高了，報(bào)廢品也少了。*后提示用戶：在生產(chǎn)中凡出現(xiàn)熱電偶在短時(shí)間內(nèi)中間燒毀的現(xiàn)象，說(shuō)明系統(tǒng)很可能出現(xiàn)了問(wèn)題，需及時(shí)檢查。

      四、結(jié)論

     由上述造成爐面溫度偏高的種種原因可得知，想縮小溫差，只要解決如下幾個(gè)問(wèn)題：1、在未建造的企業(yè)要注意焙燒爐的設(shè)計(jì)，采用先進(jìn)的焙燒控制系統(tǒng)。2、提高爐面操作技術(shù)水平。3、選用合格的燃料和填充料。4、加強(qiáng)技術(shù)和設(shè)備保養(yǎng)管理。就一定能夠縮小溫差，提高產(chǎn)品合格率。

      五、防范爐面溫度偏高補(bǔ)救措施：
為了防范焙燒爐面溫度偏高，免得企業(yè)設(shè)備遭受意外損害，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，節(jié)約燃料，根據(jù)我們長(zhǎng)期觀察各個(gè)企業(yè)焙燒爐面溫度偏高的現(xiàn)象，做出總結(jié)和分析，建議增加測(cè)溫報(bào)警裝置的補(bǔ)救措施。
我們自行設(shè)計(jì)出一套方案，其可行性正在驗(yàn)證中，理論上應(yīng)該是可行的。本裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括：在原有火道測(cè)溫?zé)犭娕嫉牟迳?50-600mm處，增加一組測(cè)溫點(diǎn)（稱雙支多點(diǎn)熱電偶，詳見(jiàn)附圖1）、一組補(bǔ)償導(dǎo)線、一只溫度變送器、信號(hào)報(bào)警器。根據(jù)不同使用溫度標(biāo)準(zhǔn)，在PLC控制系統(tǒng)軟件中增加一組正常工作溫度設(shè)置程序或單獨(dú)加一臺(tái)溫度巡檢儀（箱），將中間所測(cè)工作溫度可同時(shí)顯示出來(lái)，如中間溫度超高，PLC控制盤或巡檢儀會(huì)自動(dòng)顯示溫度數(shù)據(jù)并報(bào)警提示。
結(jié)構(gòu)步驟：分流口熱電偶溫度→變送器→PLC控制系統(tǒng)或巡檢儀→報(bào)警器，這個(gè)測(cè)溫點(diǎn)是設(shè)定在火道上部緩沖口（稱分流口），以便隨時(shí)觀察溫度是否偏高（詳見(jiàn)附圖1和附圖2），增加的整套測(cè)溫報(bào)警保護(hù)裝置成本含人工改造費(fèi)8個(gè)火道約28000元/套。用巡檢儀總成本約18000元/套，每增加一點(diǎn)加10%。
 
     在生產(chǎn)過(guò)程中，如果溫度偏高甚至特別高（達(dá)1300℃以上）就會(huì)影響熱電偶和爐子使用壽命，并造成燃料超標(biāo)，燒出的碳?jí)K合格率下降等危害。
     出現(xiàn)爐面溫度偏高的原因有以下幾個(gè)方面：1、系統(tǒng)負(fù)壓可能偏低；2、燃料供給系統(tǒng)壓力不足及燃料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)；3、爐面漏風(fēng)；4、人為操作工藝流程不當(dāng)。
     上述原因會(huì)導(dǎo)致燃料噴霧不到位，甚至結(jié)焦，煙氣流向不暢通，從下向上斜沖爐背面和分流口及死角，結(jié)果從分流口平行抽走，不能正常走W型現(xiàn)象，需要及時(shí)調(diào)整。
     增加測(cè)溫報(bào)警保護(hù)裝置有如下幾方面優(yōu)點(diǎn)：1、能保護(hù)熱電偶使用壽命；2、減少爐面溫度偏高現(xiàn)象，能大大延長(zhǎng)焙燒爐的使用壽命；3、減少燃料不必要的浪費(fèi)；4、對(duì)提高產(chǎn)品合格率等起到了重大作用。
     目前國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)的焙燒爐設(shè)備系統(tǒng)，每個(gè)火道都是一個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，只能提示正常工作溫度（1150-1180℃不等），而不能提示上層及分流口實(shí)際溫度，這個(gè)點(diǎn)溫度正常低于下端工作點(diǎn)溫度20℃左右，在出現(xiàn)異常時(shí)，短時(shí)間會(huì)達(dá)到1300℃以上，因?yàn)闊犭娕急Ｗo(hù)管熔化點(diǎn)是1370℃，爐墻磚合重軟化點(diǎn)溫度在1300-1400℃，所以使得多家企業(yè)遭受爐面溫度偏高等所帶來(lái)的上述幾大危害。加之爐面操作工人技術(shù)水平不足等因素，給企業(yè)帶來(lái)很大損失。
     據(jù)我們初步了解和統(tǒng)計(jì)：我國(guó)有80%以上企業(yè)設(shè)備都存在過(guò)上述不同程度的問(wèn)題。
     1.有很多熱電偶在使用期限未滿，中間就被燒斷，終止使用。
     2.爐面長(zhǎng)時(shí)間受高溫燃燒，得不到報(bào)警提示，未能及時(shí)處理，造成爐面嚴(yán)重變形受損，縮短使用壽命。新建的爐子*短壽命不到二年就已燒得嚴(yán)重變形，大部分不到三、四年就已損壞嚴(yán)重（其中也存在磚材質(zhì)量因素）。
     3.燃料不同程度的超標(biāo)約10%-30%，得不到充分利用，使得產(chǎn)品合格率下降。
     通過(guò)調(diào)研總結(jié)：我們認(rèn)為增加測(cè)溫報(bào)警系統(tǒng)很有必要。利益之大，至少能給企業(yè)增加10%-15%的經(jīng)濟(jì)效益。建議各個(gè)設(shè)計(jì)部門及專家和企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)選擇試用。同時(shí)也希望各位專家學(xué)者及企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)能給予支持和配合，共同開發(fā)新的成果。我公司可為你們提供設(shè)備和技術(shù)咨詢服務(wù)。

     本文所涉及的內(nèi)容不盡完善，經(jīng)驗(yàn)不足，如有用詞不當(dāng)，敬請(qǐng)廣大讀者來(lái)電021-5608 8795/56086458或E-mail:hyyibiao@126.com給予指正補(bǔ)充。同時(shí)感謝關(guān)鋁炭素專家樊文國(guó)和李輝先生給本文的修正和指導(dǎo)。