3 華圣公司確定罐式煅燒爐保溫點的依據(jù)和控制方法
山西華圣鋁業(yè)公司采用的是沈陽鋁鎂設(shè)計院設(shè)計的全國大型32罐順流式煅燒爐，在國內(nèi)首次使用，烘爐時對爐高膨脹量和爐體體積變化無可借鑒，在針對眾多罐式爐廠家烘爐的方法分析后，制定了一套較為合理的烘爐方法。
3.1確定保溫點的依據(jù)是爐體縱向膨脹量，即以爐高膨脹量為確定保溫點
因為硅磚在不同溫度下有不同的膨脹量，而且多層火道的溫度難以達到一致，所以當(dāng)日膨脹量接近或超過規(guī)定的膨脹速度時，就立即保溫，以保證硅磚均勻膨脹，如果沒有超過規(guī)定的膨脹速度，則就按預(yù)定的升溫曲線繼續(xù)升溫，當(dāng)首層溫度達到晶型轉(zhuǎn)化溫度區(qū)時，要按要求嚴(yán)格控制升溫速度，不許升溫過快，使各層火道的溫度依次緩慢的通過晶型轉(zhuǎn)化溫度區(qū)，盡可能使硅磚在各幾何方向上的膨脹量均勻一致，以保證爐體的密封性。
罐式煅燒爐烘爐過程中不可避免地存在上下火道間溫差和邊號火道與中間火道之間的溫差,縮小上下層溫差,努力提高低層溫度是提高烘爐質(zhì)量、延長爐體壽命的關(guān)鍵〔2〕。
3.2確定罐式煅燒爐烘爐中膨脹的速度
?
?
硅磚在溫度區(qū)間線膨脹率（％）
?
?
??? ??????? | 50 | 100 | 150 | 200 | 250 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 | 1000 | 1100 | 1200 |
標(biāo)磚 | 0.03 | 0.07 | 0.17 | 0.14 | 0.69 | 0.91 | 1.04 | 1.13 | 1.19 | 1.23 | 1.27 | 1.28 | 1.28 | 1.27 | 1.22 |
G-4 | 0.03 | 0.07 | 0.16 | 0.44 | 0.70 | 0.94 | 1.06 | 1.15 | 1.23 | 1.28 | 1.31 | 1.30 | 1.29 | 1.28 | 1.24 |
G-5 | 0.03 | 0.09 | 0.24 | 0.53 | 0.81 | 0.98 | 1.08 | 1.17 | 1.22 | 1.26 | 1.29 | 1.30 | 1.31 | 1.30 | 1.26 |
G-3 | 0.03 | 0.09 | 0.19 | 0.51 | 0.82 | 0.93 | 1.04 | 1.13 | 1.18 | 1.23 | 1.26 | 1.26 | 1.26 | 1.24 | 1.19 |
從上表可知，硅磚在低溫區(qū)間膨脹率較大，因此，在烘爐低溫階段應(yīng)放慢升溫速度。
確定烘爐中膨脹的速度要求為：
300℃前日膨脹量不超過1㎜
600℃前日膨脹量不超過1.25㎜
1200℃前日膨脹量不超過1.5㎜
3.3確定烘爐爐體的日膨脹率
由于石英有溫度的晶型轉(zhuǎn)化溫度及體積變化，因而不能忽冷忽熱，如果在烘爐升溫中溫度忽高忽低（特別是在晶型轉(zhuǎn)化區(qū)），都會由于體積變化產(chǎn)生的應(yīng)力使硅體破壞，制定烘爐計劃就是了解硅磚的上述性能。根據(jù)以往烘爐經(jīng)驗，一般的日膨脹率為0.03- 0.035%，作為確定烘爐的升溫速度和爐體日膨脹率的依據(jù)。
為了保證烘爐質(zhì)量，我們采用0.03％的爐體日膨脹率作為可行的安全界限。
4 華圣公司罐式煅燒爐烘爐方法的實施
4.1罐式煅燒爐烘爐控制過程
山西華圣公司從2006年12月26日-2007年3月14日，采用以上保溫方法，對一臺32罐8層火道罐式煅燒爐烘爐時日高膨脹量超過規(guī)定限度后而保溫所測的一組數(shù)據(jù)。
?
爐號 | 日期 | 日膨脹量㎜ | 保溫溫度℃ |
2# | 2007.1.6 | 1.27 | 126 |
2# | 2007.1.9 | 1.05 | 134 |
2# | 2007.1.13 | 1.21 | 168 |
2# | 2007.1.15 | 1.28 | 174 |
2# | 2007.1.24 | 1.50 | 234 |
2# | 2007.2.1 | 1.44 | 315 |
2# | 2007.2.15 | 1.20 | 429 |
2# | 2007.2.22 | 1.35 | 557 |
2# | 2007.2.26 | 1.51 | 671 |
根據(jù)粘土磚膨脹率為0.5%（室溫---900℃）、硅磚的膨脹率為1.3%（室溫---1100℃），粘土磚的高度為1020＋884㎜、硅磚高度為4488㎜。則計算爐高總膨脹量為：
4488×1.3%＋(1020＋884)×0.5%=58+9.52=67.52㎜
?
?
根據(jù)我們采用的保溫方法，烘爐后測量爐高膨脹量為（單位：㎜）：
?
序?號 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
膨脹量 | 65 | 66 | 66 | 66 | 68 | 67 | 65 | 67 | 69 | 70 | 69 | 69 |
序?號 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
膨脹量 | 69 | 70 | 70 | 67 | 65 | 66 | 66 | 65 | 65 | 66 | 66 | 65 |
平均膨脹量：1608÷24＝66.7㎜
通過采用這種保溫方法后，從整個烘爐情況看是成功的，在爐高方向上確定的24個膨脹量測得的數(shù)據(jù)基本是均勻的。平均總膨脹量也在爐體最大膨脹限度內(nèi)，爐四周出現(xiàn)的裂紋也比較小。
4.2 罐式煅燒爐烘爐后產(chǎn)品質(zhì)量
山西華圣公司罐式煅燒爐從2007年3月中旬開始排料，4月份產(chǎn)品質(zhì)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下：
?
時間 | 比電阻 μΩm | 真密度g/㎝3 | 時間 | 比電阻μΩm | 真密度g/㎝3 | 時間 | 比電阻μΩm | 真密度g/㎝3 |
4.1 | 545 | 2.01 | 4.11 | 485 | 2.03 | 4.21 | 445 | 2.07 |
4.2 | 531 | 2.03 | 4.12 | 464 | 2.06 | 4.22 | 453 | 2.07 |
4.3 | 520 | 2.03 | 4.13 | 525 | 2.03 | 4.23 | 465 | 2.06 |
4.4 | 512 | 2.02 | 4.14 | 498 | 2.04 | 4.24 | 478 | 2.04 |
4.5 | 511 | 2.02 | 4.15 | 481 | 2.05 | 4.25 | 481 | 2.03 |
4.6 | 512 | 2.01 | 4.16 | 490 | 2.04 | 4.26 | 498 | 2.04 |
4.7 | 498 | 2.01 | 4.17 | 465 | 2.05 | 4.27 | 484 | 2.04 |
4.8 | 498 | 2.02 | 4.18 | 481 | 2.05 | 4.28 | 485 | 2.06 |
4.9 | 486 | 2.02 | 4.19 | 486 | 2.04 | 4.29 | 469 | 2.06 |
4.10 | 501 | 2.01 | 4.20 | 448 | 2.08 | 4.30 | 470 | 2.05 |
經(jīng)過一個月的試生產(chǎn)，罐式煅燒爐各部位操作靈敏，揮發(fā)分得到充分利用，煅后焦產(chǎn)量、質(zhì)量趨于穩(wěn)定合格率達到92.54％，達到同行業(yè)領(lǐng)先水平。
5、結(jié)語
山西華圣鋁業(yè)公司采用的全國首家大型罐式煅燒爐，初次使用重達千余噸的大型爐體結(jié)構(gòu)，在烘爐中采用新的確定保溫點的方法，緩慢升溫，整個烘爐時間達70余天，為國內(nèi)在今后采用大型罐式煅燒爐的發(fā)展和烘爐使用提供借鑒。
①由于罐式煅燒爐為8層的多層火道結(jié)構(gòu)，烘爐時各層火道的溫度不可能同步，無論測點在何處選取，都難以按硅磚晶型轉(zhuǎn)化溫度來確定保溫點。
②在烘爐操作中按原烘爐曲線中規(guī)定的保溫點保溫，爐體的膨脹量不大，而非保溫點溫度區(qū)又出現(xiàn)了膨脹量過大的現(xiàn)象，所以不得不被迫保溫。即浪費了人力、物力，又延長了烘爐時間，操作不慎還可能使?fàn)t體產(chǎn)生較大的裂紋，影響爐體壽命。
③在嚴(yán)格按升溫曲線進行緩慢升溫中，以日膨脹量的多少來確定保溫是可行的，也是比較準(zhǔn)確的，當(dāng)日膨脹量超過規(guī)定時，立即采取保溫，穩(wěn)定住膨脹，當(dāng)日膨脹低于規(guī)定時，可按曲線繼續(xù)升溫。
?
參考文獻：
1、周耀庭等《罐式煅燒爐煤炭快速啟動新技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用》輕金屬，2001（7）P52
2、尼云泉《罐式煅燒爐使用壽命影響因素分析》炭素工藝與設(shè)備.2006（11）P131。
