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隨著陽極成本壓力的增加以及大型電解槽對陽極質(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)點越來越受到市場的青睞。傳統(tǒng)罐式爐給人留下的印象是自動化水平低、勞動強度大、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)罐式爐存在的問題，近幾年沈陽鋁鎂設(shè)計研究院在罐式爐工藝技術(shù)、爐體結(jié)構(gòu)及耐火材料、自動控制技術(shù)等方面開展了大量的研究與開發(fā)工作。
罐式爐煅燒技術(shù)開發(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。
通過大量的實驗室實驗研究，并在總結(jié)現(xiàn)場工藝實踐的基礎(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)能達到130~150kg/罐.小時，同時降低了石油焦中硫分的逸出率，增強罐式爐對高硫焦的適應(yīng)性，延長爐體使用壽命。尤其重要的是該技術(shù)通過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出現(xiàn)優(yōu)先氧化反應(yīng)的現(xiàn)象，可降低預(yù)焙陽極因優(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題，通過理論分析硅磚耐侵蝕機理，優(yōu)化硅磚配方，開發(fā)了罐式爐專用耐硫侵蝕硅磚，實現(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)測在同樣使用高硫焦的情況下(硫含量2.5%~3.0%)，可延長罐式爐使用壽命1倍以上。新型硅磚常溫耐壓強度達到60~80MPa，比普通硅磚高1倍，顯氣孔率達到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、致密、耐磨性能提高了磚體抗石油焦沖刷以及罐壁清焦過程的機械沖擊，保障了罐式爐使用壽命。
3、自動調(diào)溫系統(tǒng)
與回轉(zhuǎn)窯相比，罐式爐自動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)計了溫度和負壓監(jiān)測系統(tǒng)，但實際上該系統(tǒng)沒有調(diào)控的功能，主要依賴人工經(jīng)驗進行調(diào)溫。人工調(diào)溫勞動強度大、工作效率低，同時還存在溫度調(diào)節(jié)幅度大、火道溫度波動的問題，有時同組罐式爐內(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。針對罐式爐人工調(diào)溫的問題，經(jīng)過為期一年的現(xiàn)場試驗，開發(fā)了國內(nèi)首套罐式爐自動調(diào)溫系統(tǒng)，現(xiàn)場應(yīng)用效果良好。該系統(tǒng)有以下幾個方面的特點：
1)對監(jiān)控溫度實現(xiàn)精確控制，火道目標(biāo)溫度波動范圍≤±15℃，較人工調(diào)溫±30℃以上的波動有較大提高;同時提高了罐式爐對揮發(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，對于一個20萬噸/年的煅燒車間，配置32罐罐式爐10臺，需要40個調(diào)溫工種，自動調(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
沈陽鋁鎂設(shè)計研究院罐式爐低溫煅燒技術(shù)于2014年獲得了中國有色金屬工業(yè)協(xié)會科學(xué)技術(shù)進步一等獎。低溫煅燒技術(shù)無論是從工藝角度還是從爐子壽命角度都有較大的優(yōu)勢，配套耐硫侵蝕硅磚和自動調(diào)溫系統(tǒng)，使傳統(tǒng)罐式爐更好地應(yīng)對石油焦中硫含量波動，滿足高產(chǎn)率、自動化操作的生產(chǎn)需求，大幅提升了我國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)用于中鋁撫順鋁業(yè)公司、江蘇蘇亞迪炭材有限公司、中鋁山東華宇煅燒項目、山東信發(fā)集團碳素項目以及索通嘉峪關(guān)等多個項目，現(xiàn)場運行效果良好、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
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