阴极焙烧炉常见问题及解决方法
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摘 要 随着后金融危机到来，全球经济处于复苏期，金属铝需求回升，电解铝企业也逐步恢复生产，整个阴极炭块市场也逐渐好转，阴极焙烧炉作为阴极碳素制品重要生产工具，在生产过程中，阴极焙烧炉存在一些常见问题，需要采取一定措施进行解决，本文就针对阴极焙烧炉中常见问题进行了分析，并提出了相应的解决方法。
关键词 阴极焙烧炉；常见问题；解决方法
中图分类号 TF713 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2013）011-0198-01
随着我国铝电解业的快速发展，阴极炭块质量与产量均获得了较大提高，我国阴极焙烧炉绝大多数为带盖环式的焙烧炉，这种焙烧炉在生产过程中，常会出现一些问题，影响阴极炭块的生产质量与数量，并且也不符合现代减排低耗要求，为增强阴极炭块质量与生产效率，采取合理方式尽心解决，可有效推动我国铝电解业发展，增强市场竞争力。
1 阴极焙烧炉常见问题
阴极碳素制品原料多为沥青焦、石油焦与无烟煤等，通过破碎、煅烧与配成型后，增强机械强度，并减低电阻率，焙烧生制品，我国阴极焙烧多数是带盖式的焙烧炉，设备包含阴极焙烧炉、吸料罐、燃烧控制装置与冷却炉盖等，在整个系统中，阴极焙烧炉为主要设备，随着铝电解业不断发展，阴极的碳素制品的产量与质量要求越来越高，原有阴极焙烧炉缺点逐渐暴露，国内焙烧炉多是采用带盖的环式焙烧炉，路改多采取高铝砖与钢框架结构所砌筑城的，首先，炉盖具有砌筑时间长与施工难度大的问题，炉盖为矩形结构，由两个拱进行砌筑城的，甚至有时需要加工砖进行砌筑，一个炉盖需要4天左右时间方能完成，极大消耗了时间；其次，阴极焙烧炉砌砖厚度较大，不一般不容易烧透，在生产当中，砌砖拱顶向下塌，易出现严重变形，砌砖质量也难以得到有效保证，生产之后就容易出现收缩问题，带来生产安全隐患；再者，隔热性能非常有限，不利于散热，稳定性也不好，火焰接触部位的剥落较为严重，传统阴极焙烧炉的气孔率比较大，抗高温的气流冲刷力较弱，铝质材料的耐热耐冷性能比较差，容易出现裂纹，出现剥落状况，而带盖焙烧炉要求耐高温的同时，有需要保温，耐火砖材料是相同的，焙烧过程中，容易出现热量散失严重问题，加大了能量消耗；然后，阴极带盖焙烧炉的内部结构常会出现不合理现象，料箱装炉量比较小，料箱小又带有隔墙，整体散热面积比较大，绝热保温性能也不高，烟气的流通阻力强，负压损失比较大，对于燃烧进行控制难度大，焙烧的能耗高而周期又较长，在生产过程中，这些问题是带盖焙烧炉常见问题，采取一定措施解决这些问题是必要的。
2 阴极焙烧炉常见问题的解决方法
2.1 整浇炉盖的应用改善原炉盖
在阴极焙烧炉当中，原炉盖采用的是的钢框架与高铝砖材料，阴极焙烧炉炉盖可采用整浇盖方式，材料可选用刚玉质的聚轻砖细粉或颗粒作为骨料基质，添加剂为轻型的聚苯乙烯，在中间铺上不锈钢丝，钢模分成两层给予振动，并一次整体的浇注成型，在浇筑的时候，耐火层厚度应为15cm，保温层厚度是10cm，当炉盖浇注之后，可使用吊车将其吊装于阴极焙烧炉上面，在吊装前，烘干是非常关键的环节，应掌握炉盖烘干时间以及水分蒸发速度，避免裂纹出现。同时，现场向电加热器进行通电，电加热器要依据实际需要来控制温度，让炉盖有一定强度，以解决浇注料的初期强度问题，让炉盖能够在脱模后立即实施吊装应用。这种整浇炉盖可单独制作，节省了施工时间，并且在烧制生产过程中，整体没有变化，无裂纹出现，其保温性能也比较好，热量散失比较少，同时还演唱了炉盖的应用寿命，降低了炉盖成本造价，施工时间比较短，原炉盖砌筑时间为4天，而整浇炉盖时间仅1天就可。
2.2 压缩空气的预热温度，减少焙烧周期
阴极焙烧炉燃烧的空气主要来自冷却室与雾化压缩空气，冷却室空气主要是依靠加热室热交换之后，进入到燃烧室辅助重油进行燃烧的，来雾化压缩空气则是电加热至100℃之后，对加热炉室预热空气温度进行了降低。运用高温加热器，对焙烧炉表面余热实施管路改造，把压缩空气预热至300℃，这是由于空气的预热温度升高，重油燃烧的温度就会升高，当预热的温度升高200℃，燃烧温度就会升高150℃，焙烧炉中的温度不需升高时，降低焙烧炉燃料量，可有效节约能源目的。在火焰周期上，可将48h降低到42h，减少6h的火焰周期，保证焙烧炉的保温时间同时，减少阴极水平与垂直温度间的差距，确保阴极终温是均匀的，目前温度所采取的是PLC控制，对阴极升温速度进行调整是较为容易的，采用这种方式，碳素制品的质量并不会受到影响，还能节省重油燃烧时间，增强焙烧炉的生产能力，并达到了节能减排作用。
2.3 强化预热炉室封闭，避免外部冷空气渗漏
为降低阴极焙烧炉的能量消耗，提高炭块生产效率与质量，可加强焙烧炉顶封闭性，降低外部的冷空气渗漏，这是环式焙阴极焙烧炉有效节能方法，在焙烧炉中，其排气系统可分成预热室、燃烧室与炉外管道等系统。通过漏风测试可知，预热室漏风量非常大，大约占据40%左右，因炉内的负压大，会吸入大量冷空气进入，此部分冷空气会降低烟气与阴极温度，加剧了燃料消耗；燃料室中，空气漏风量占据10%左右，此部分空气主要与冷却室进行热交换，对所送预热空气进行交换以维持燃料正常的燃烧；排气管道进风是漏风量中的主要位置，不过对燃料消耗不会产生直接影响，仅是缩减了排放废气温度，依据热平衡方程，对火焰系统稳态的热平衡进行估计，排放烟气热量是燃烧放出热量60%左右。焙烧炉在长期应用过程中，炉面变形较为严重，尤其是横墙、炉盖与大墙漏风是较大的，除了采取整浇盖方法外，还可采取双层炉盖的方式，运用空气导热的系数比较低的原理，降低焙烧炉中的热量损失，以节约能源使用。
2.4 制定焙烧升温曲线
在阴极焙烧炉的生产过程中，制定焙烧升温曲线，可有效反映碳素制品开始加热至结束当中各温度环节的升温速度，升温曲线所指的是生坯进行温度加热的制度，在焙烧过程中，升温曲线是非常重要的，实施合理升温曲线，可以说是焙烧炉正常工作与碳素制品质量重要保证。在阴极焙烧当中，依据物理与化学反应，对各阶段温度的升温速度进行确定，并考虑阴极焙烧炉填充物种类、结构、生坯挥发含量与焙烧品种等因素，要提高阴极焙烧炉的生产效率与质量，需要了解各环节的物理系化学变化，生制品焙烧当中，升温曲线应遵从两头快与中间慢这一原则，开始快速加强温度升高速度主要为了预热软化，黏结剂的焦化环节，升温速度应该缓慢实施，升温太快，很容易造成碳素制品的内外具有较大温度梯度，并产生裂纹及密度低等现象，在高温焦化环节，为完善焦化程度，应该快速升温，在焙烧的当中，要对最高的焙烧温度进行确定，以确保碳素制品的质量。
3 结束语
随着我国电解铝业不断发展，阴极炭块的质量与生产效率要求不断提高，阴极焙烧炉是电解铝业生产的重要方式，在阴极焙烧生产中，经常会遇到能量消耗大、裂纹以及炉内结构不合理等问题，为解决阴极焙烧炉常见问题，可采取有效措施，对阴极焙烧炉进行改进，减少燃料消耗，以解决焙烧炉常见问题，提高碳素制品的生产效率与质量。
参考文献
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