節(jié)能密封火孔蓋在焙燒爐中的應用

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1、節(jié)能密封火孔蓋在焙燒爐中的應用 節(jié)能密封火孔蓋在焙燒爐中的應用 2016/01/11 《炭素技術雜志》2015年第五期 摘要： 鑒于目前國內(nèi)陽極廠敞開式環(huán)式焙燒爐火孔密封的特點和不足，結合多年來在第一代T型鑄鐵，第二代T型普通耐火材料火孔圈、火孔蓋使用的基礎上進行了優(yōu)化，提出和應用了新型V型節(jié)能密封火孔蓋，新型火孔蓋具有密封性好，散熱少，使用壽命長等特點，使用后節(jié)能降耗效果顯著。 關鍵詞： 焙燒爐；節(jié)能V型密封；火道蓋 敞開式環(huán)式焙燒爐是生產(chǎn)

2、炭素制品用大型熱工爐窯設備。對一個預焙陽極生產(chǎn)廠而言，焙燒爐密封效果的好壞將直接影響所生產(chǎn)的產(chǎn)品質量及各項消耗。目前國內(nèi)的敞開式焙燒爐普遍使用T型鑄鐵火孔圈、火孔蓋，T型普通耐火材料火孔圈或火孔蓋進行火孔密封。T型鑄鐵火孔圈、火孔蓋，由于高溫下易收縮、變形造成火孔圈與澆注料蓋板脫離。普通耐火材料火孔圈、火孔蓋易斷裂、掉邊，變形破裂后的火孔圈、火孔蓋密封不嚴容易形成縫隙,爐子負壓降低,熱損失增大，使用壽命短，更換頻繁，維修量增大，維修費用較高。為了解決密封火孔用的火孔圈、火孔蓋存在的問題，上世紀80年代以來，不少企業(yè)試圖用耐火材料來替代鑄鐵火孔圈、火孔蓋提高爐室的密封，但因采用人工澆注，出廠前未

3、經(jīng)高溫處理生產(chǎn)的火孔圈、火孔蓋質量波動大、尺寸偏差大、爐蓋匹配性能差、易開裂漏風，使用壽命短等原因，一直未得到推廣。索通公司山東生產(chǎn)中心是以生產(chǎn)鋁電解用預焙陽極為主的專業(yè)生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量可達28萬t，共有4臺38室敞開式環(huán)式焙燒爐。1#焙燒爐始建于2005年，2006年6月投產(chǎn)運行，2#焙燒爐始建于2007年6月，同年10月投產(chǎn)運行，1#、2#焙燒爐均采用第一代T型鑄鐵火孔圈、火孔蓋，如圖1所示。 因考慮鑄鐵火孔圈、火孔蓋高溫后容易變形、收縮及密封效果差等，2009年10月3#、4#焙燒爐投產(chǎn)時采用了第二代T型普通耐火材料火孔圈、火孔蓋，如圖2，以提高焙燒爐的密封效果及降低各項消耗，延長火

4、孔圈、火孔蓋的使用壽命，但在日常使用中發(fā)現(xiàn)T型鑄鐵火孔圈、火孔蓋、T型普通耐火材料火孔圈、火孔蓋主要存在以下缺點：（1）T型鑄鐵火孔圈、火孔蓋因為人工鑄造而成，密封面采用平面密封，密封效果不好，負壓及熱損耗損失大。火道表面密封尤其重要，大部分的冷空氣是通過表面進入火道的，因此，火道表面的密封應能最大程度地減少冷空氣的進入[1]。由于T型鑄鐵火孔圈、火孔蓋，在焙燒高溫過程中受熱容易收縮、變形，造成火孔圈與澆注料蓋板脫離，火孔圈、火孔蓋密封面結合不好，并且形成縫隙。（2）T型普通耐火材料火孔圈、火孔蓋采用人工澆注，未經(jīng)高溫處理，密封面不光滑，易開裂、易掉邊，密封性能差。冷空氣自火孔圈、火孔蓋進入火

5、道后，預熱期時升溫過慢，冷卻過程降溫過快?；鸬纼?nèi)上下溫差增大，造成上層制品保溫時間短，上層焙燒的產(chǎn)品質量不穩(wěn)定。 1新型V型密封火孔蓋 為了解決敞開式環(huán)式焙燒爐火孔圈、火孔蓋存在的問題，2012年索通公司利用原火孔蓋結構原理，由貴陽新高鋁炭材料技術有限公司（以下簡稱貴陽新高）提供材料及技術支持，在3#焙燒爐做了幾個新型V型節(jié)能密封火孔蓋的應用試驗。新型V型節(jié)能密封爐蓋有火孔圈、V型大蓋、V型小蓋3件套組成經(jīng)使用，發(fā)現(xiàn)密封效果遠沒有想象的好，隨即向貴陽新高提出技術上的改進意見，經(jīng)貴陽新高再次改進，試用后發(fā)現(xiàn)可以滿足焙燒爐火道蓋密封的效果，2013年在公司3#焙燒爐做了9個爐室新型V型

6、節(jié)能密封蓋批次實驗，如圖3。確認該項目在密封效果、使用壽命、節(jié)能減排方面的成果后，于2014年初進行了全部改造，改造后的新型V型節(jié)能密封火孔蓋有以下特點： （1）錐面密封結構新型V型節(jié)能密封火孔蓋整體采用高檔莫來石、特種鋁礬土及復合結合劑及增強耐磨提高抗熱震性的添加劑精制而成，錐面密封結構替代傳統(tǒng)耐火材料蓋的平面密封結構，從根本上解決了以前耐火材料火孔蓋密封不良造成漏氣、密封面積料造成漏氣、高溫取出時易卡住、使用壽命短的問題。 （2）機壓成型該火孔蓋由機壓成型替代人工澆注并經(jīng)過焙燒而成，經(jīng)焙燒后對爐蓋進行了均勻燒結，提高了火孔蓋整體質量、火孔蓋各部分尺寸一致，匹配性能好，解決了以前

7、耐火材料火孔蓋因采用人工澆注并未高溫處理而產(chǎn)生的質量波動大、尺寸偏差大、火孔蓋匹配性差，易漏風的問題（人工澆注，為提高產(chǎn)量需使用多套模具多人同時澆注）。 （3）安裝便捷并不容易脫落安裝前先將舊爐蓋座圈取下，沿預制塊上的觀察孔邊用銼刀、塹子等銼出Φ320mm，高度50mm左右的圈，清理粉塵后用毛刷沾水浸濕孔圈周圍，然后涂敷耐火泥（用高溫膠泥更好），將火孔蓋底圈壓緊，抹平耐火泥即可，徹底解決了火孔圈收縮、變形、脫落現(xiàn)象。 （4）使用壽命長使用壽命可達2年以上，是傳統(tǒng)耐火材料蓋使用壽命的1~1.5倍；正常使用難開裂，經(jīng)高溫焙燒冷卻后觀察無細小裂紋，并配有專門夾具，高溫取放非常輕巧便利。

8、 （5）減少負壓泄漏，降低燃氣消耗、熱損耗焙燒過程中使用新型V型節(jié)能密封火孔蓋比使用普通T型火孔蓋的火道產(chǎn)生的負壓高20~30Pa。高溫過程中使用紅外線測溫儀進行檢測，發(fā)現(xiàn)使用新型火孔蓋溫度比使用普通鑄鐵的火道，火孔蓋溫度要低80~100℃，如表1，爐面整體溫度下降。爐體散熱是陽極焙燒爐熱耗的小部分,但這一小部分的節(jié)能潛力也很可觀，采用爐體密封有效地控制系統(tǒng)負壓，使排煙量降到最小，是陽極焙燒爐節(jié)約能耗的有效手段[2]。自3#焙燒爐全部改造完成后，同比4#焙燒爐天然氣消耗明顯降低，每天下降500m3左右，經(jīng)過6個月的使用觀察、對比、記錄，初步計算，按192h焙燒升溫曲線運行，3#爐比4#爐天

9、然氣噸單耗降低5～8m3，節(jié)能效果明顯。 （6）產(chǎn)品質量穩(wěn)定因火孔蓋密封性能好，減少了因冷空氣進入火道而降低火道上部溫度造成上下溫差大及預熱期升溫慢產(chǎn)生的不良影響，使陽極焙燒質量更均勻，不會因上下溫差大造成上層炭塊焙燒不充分電解應用時掉渣現(xiàn)象，同時也能減少焙燒陽極上層裂紋，提高陽極質量。表1為新型V型節(jié)能密封火孔蓋與普通T型鑄鐵火孔蓋表面溫度對比。經(jīng)現(xiàn)場測量記錄可以看出，普通T型鑄鐵火孔蓋在進入P4后使用紅外線測溫儀檢測火孔蓋表面溫度在220~290℃，而新型V型節(jié)能密封爐火孔蓋的溫度在100~150℃。在進入P5后，普通T型鑄鐵火孔蓋,表面溫度在280~310℃，而新型V型節(jié)能密封火孔

10、蓋的溫度在200~240℃。在進入P6高溫后，普通T型鑄鐵火孔蓋表面溫度達到290~330℃，而新型V型節(jié)能密封火孔蓋的溫度在230~250℃。高溫過后在進入1C后，普通T型鑄鐵火孔蓋表面溫度在260~300℃，而新型V型節(jié)能密封火孔蓋的溫度在210~240℃。綜合上述，經(jīng)對比，新型火孔蓋溫度比普通鑄鐵火孔蓋溫度要低80~100℃，爐面整體溫度下降。從表2中可以看出，第一代T型鑄鐵火孔圈、火孔蓋密封效果差，易脫落、易變形、收縮，使用幾個周期后漏風多、散熱多，能耗較高，而且使用壽命短。第二代T型普通耐火材料火孔蓋在原有基礎上解決了高溫過程易脫落、易變形、收縮的現(xiàn)象，但密封效果依然很差，而且容易開

11、裂、掉邊，使用壽命提高到了一年左右。新型V型節(jié)能密封火孔蓋徹底解決了第一代、第二代中存在的不足。采用高鋁質耐火材料，機壓成型的現(xiàn)代化工藝，使用壽命長，密封效果好，真正起到節(jié)能減排的目的。 2結論 索通公司通過在環(huán)式焙燒爐上成功應用新型V型節(jié)能密封火孔蓋，同時結合國際上先進的焙燒工藝設備新技術，克服了第一代T型鑄鐵，第二代T型普通耐火材料火孔圈、火孔蓋的缺點和不足，有較多的節(jié)能措施和較大的節(jié)能潛力，為今后焙燒爐設計及技術改造提供了很好的借鑒和幫助：（1）新型V型節(jié)能密封火孔蓋改造完成并投入運行后，錐面密封結構解決了T型鑄鐵火孔蓋與普通T型耐火材料火孔蓋平面密封效果不好，易漏風現(xiàn)象。機壓成型取代了人工鑄造或人工澆注并高溫處理徹底解決了因人工鑄造或人工澆注未經(jīng)高溫處理產(chǎn)生的表面不光滑、易開裂、易掉邊、易收縮、變形、脫落現(xiàn)象。（2）新型V型節(jié)能密封火孔蓋散熱少、能耗低，安裝后不脫落，節(jié)約了維修費用，減輕工人的勞動強度。（3）新型V型節(jié)能密封火孔蓋使用壽命長，降低了熱量損耗及燃氣損耗，保證了產(chǎn)品的質量，值得應用和推廣。 參考文獻： [1]常先恩，陳開斌.鋁用炭素陽極焙燒爐節(jié)能技術探討[J].炭素技術，2007（5）：33-35. [2]曹廣和，于國友.從爐子的熱平衡來看新型陽極焙燒爐的節(jié)能特點[J].輕金屬,2004（10）：60-62.