节能密封火孔盖在焙烧炉中的应用范文

《炭素技术杂志》2015年第五期

摘要：

鉴于目前国内阳极厂敞开式环式焙烧炉火孔密封的特点和不足，结合多年来在第一代T型铸铁，第二代T型普通耐火材料火孔圈、火孔盖使用的基础上进行了优化，提出和应用了新型V型节能密封火孔盖，新型火孔盖具有密封性好，散热少，使用寿命长等特点，使用后节能降耗效果显著。

关键词：

焙烧炉；节能V型密封；火道盖

敞开式环式焙烧炉是生产炭素制品用大型热工炉窑设备。对一个预焙阳极生产厂而言，焙烧炉密封效果的好坏将直接影响所生产的产品质量及各项消耗。目前国内的敞开式焙烧炉普遍使用T型铸铁火孔圈、火孔盖，T型普通耐火材料火孔圈或火孔盖进行火孔密封。T型铸铁火孔圈、火孔盖，由于高温下易收缩、变形造成火孔圈与浇注料盖板脱离。普通耐火材料火孔圈、火孔盖易断裂、掉边，变形破裂后的火孔圈、火孔盖密封不严容易形成缝隙,炉子负压降低,热损失增大，使用寿命短，更换频繁，维修量增大，维修费用较高。为了解决密封火孔用的火孔圈、火孔盖存在的问题，上世纪80年代以来，不少企业试图用耐火材料来替代铸铁火孔圈、火孔盖提高炉室的密封，但因采用人工浇注，出厂前未经高温处理生产的火孔圈、火孔盖质量波动大、尺寸偏差大、炉盖匹配性能差、易开裂漏风，使用寿命短等原因，一直未得到推广。索通公司山东生产中心是以生产铝电解用预焙阳极为主的专业生产厂，年产量可达28万t，共有4台38室敞开式环式焙烧炉。1#焙烧炉始建于2005年，2006年6月投产运行，2#焙烧炉始建于2007年6月，同年10月投产运行，1#、2#焙烧炉均采用第一代T型铸铁火孔圈、火孔盖，如图1所示。

因考虑铸铁火孔圈、火孔盖高温后容易变形、收缩及密封效果差等，2009年10月3#、4#焙烧炉投产时采用了第二代T型普通耐火材料火孔圈、火孔盖，如图2，以提高焙烧炉的密封效果及降低各项消耗，延长火孔圈、火孔盖的使用寿命，但在日常使用中发现T型铸铁火孔圈、火孔盖、T型普通耐火材料火孔圈、火孔盖主要存在以下缺点：（1）T型铸铁火孔圈、火孔盖因为人工铸造而成，密封面采用平面密封，密封效果不好，负压及热损耗损失大。火道表面密封尤其重要，大部分的冷空气是通过表面进入火道的，因此，火道表面的密封应能最大程度地减少冷空气的进入[1]。由于T型铸铁火孔圈、火孔盖，在焙烧高温过程中受热容易收缩、变形，造成火孔圈与浇注料盖板脱离，火孔圈、火孔盖密封面结合不好，并且形成缝隙。（2）T型普通耐火材料火孔圈、火孔盖采用人工浇注，未经高温处理，密封面不光滑，易开裂、易掉边，密封性能差。冷空气自火孔圈、火孔盖进入火道后，预热期时升温过慢，冷却过程降温过快。火道内上下温差增大，造成上层制品保温时间短，上层焙烧的产品质量不稳定。

1新型V型密封火孔盖

为了解决敞开式环式焙烧炉火孔圈、火孔盖存在的问题，2012年索通公司利用原火孔盖结构原理，由贵阳新高铝炭材料技术有限公司（以下简称贵阳新高）提供材料及技术支持，在3#焙烧炉做了几个新型V型节能密封火孔盖的应用试验。新型V型节能密封炉盖有火孔圈、V型大盖、V型小盖3件套组成经使用，发现密封效果远没有想象的好，随即向贵阳新高提出技术上的改进意见，经贵阳新高再次改进，试用后发现可以满足焙烧炉火道盖密封的效果，2013年在公司3#焙烧炉做了9个炉室新型V型节能密封盖批次实验，如图3。确认该项目在密封效果、使用寿命、节能减排方面的成果后，于2014年初进行了全部改造，改造后的新型V型节能密封火孔盖有以下特点：

（1）锥面密封结构新型V型节能密封火孔盖整体采用高档莫来石、特种铝矾土及复合结合剂及增强耐磨提高抗热震性的添加剂精制而成，锥面密封结构替代传统耐火材料盖的平面密封结构，从根本上解决了以前耐火材料火孔盖密封不良造成漏气、密封面积料造成漏气、高温取出时易卡住、使用寿命短的问题。

（2）机压成型该火孔盖由机压成型替代人工浇注并经过焙烧而成，经焙烧后对炉盖进行了均匀烧结，提高了火孔盖整体质量、火孔盖各部分尺寸一致，匹配性能好，解决了以前耐火材料火孔盖因采用人工浇注并未高温处理而产生的质量波动大、尺寸偏差大、火孔盖匹配性差，易漏风的问题（人工浇注，为提高产量需使用多套模具多人同时浇注）。

（3）安装便捷并不容易脱落安装前先将旧炉盖座圈取下，沿预制块上的观察孔边用锉刀、堑子等锉出Φ320mm，高度50mm左右的圈，清理粉尘后用毛刷沾水浸湿孔圈周围，然后涂敷耐火泥（用高温胶泥更好），将火孔盖底圈压紧，抹平耐火泥即可，彻底解决了火孔圈收缩、变形、脱落现象。

（4）使用寿命长使用寿命可达2年以上，是传统耐火材料盖使用寿命的1~1.5倍；正常使用难开裂，经高温焙烧冷却后观察无细小裂纹，并配有专门夹具，高温取放非常轻巧便利。

（5）减少负压泄漏，降低燃气消耗、热损耗焙烧过程中使用新型V型节能密封火孔盖比使用普通T型火孔盖的火道产生的负压高20~30Pa。高温过程中使用红外线测温仪进行检测，发现使用新型火孔盖温度比使用普通铸铁的火道，火孔盖温度要低80~100℃，如表1，炉面整体温度下降。炉体散热是阳极焙烧炉热耗的小部分,但这一小部分的节能潜力也很可观，采用炉体密封有效地控制系统负压，使排烟量降到最小，是阳极焙烧炉节约能耗的有效手段[2]。自3#焙烧炉全部改造完成后，同比4#焙烧炉天然气消耗明显降低，每天下降500m3左右，经过6个月的使用观察、对比、记录，初步计算，按192h焙烧升温曲线运行，3#炉比4#炉天然气吨单耗降低5～8m3，节能效果明显。

（6）产品质量稳定因火孔盖密封性能好，减少了因冷空气进入火道而降低火道上部温度造成上下温差大及预热期升温慢产生的不良影响，使阳极焙烧质量更均匀，不会因上下温差大造成上层炭块焙烧不充分电解应用时掉渣现象，同时也能减少焙烧阳极上层裂纹，提高阳极质量。表1为新型V型节能密封火孔盖与普通T型铸铁火孔盖表面温度对比。经现场测量记录可以看出，普通T型铸铁火孔盖在进入P4后使用红外线测温仪检测火孔盖表面温度在220~290℃，而新型V型节能密封炉火孔盖的温度在100~150℃。在进入P5后，普通T型铸铁火孔盖,表面温度在280~310℃，而新型V型节能密封火孔盖的温度在200~240℃。在进入P6高温后，普通T型铸铁火孔盖表面温度达到290~330℃，而新型V型节能密封火孔盖的温度在230~250℃。高温过后在进入1C后，普通T型铸铁火孔盖表面温度在260~300℃，而新型V型节能密封火孔盖的温度在210~240℃。综合上述，经对比，新型火孔盖温度比普通铸铁火孔盖温度要低80~100℃，炉面整体温度下降。从表2中可以看出，第一代T型铸铁火孔圈、火孔盖密封效果差，易脱落、易变形、收缩，使用几个周期后漏风多、散热多，能耗较高，而且使用寿命短。第二代T型普通耐火材料火孔盖在原有基础上解决了高温过程易脱落、易变形、收缩的现象，但密封效果依然很差，而且容易开裂、掉边，使用寿命提高到了一年左右。新型V型节能密封火孔盖彻底解决了第一代、第二代中存在的不足。采用高铝质耐火材料，机压成型的现代化工艺，使用寿命长，密封效果好，真正起到节能减排的目的。

2结论

索通公司通过在环式焙烧炉上成功应用新型V型节能密封火孔盖，同时结合国际上先进的焙烧工艺设备新技术，克服了第一代T型铸铁，第二代T型普通耐火材料火孔圈、火孔盖的缺点和不足，有较多的节能措施和较大的节能潜力，为今后焙烧炉设计及技术改造提供了很好的借鉴和帮助：（1）新型V型节能密封火孔盖改造完成并投入运行后，锥面密封结构解决了T型铸铁火孔盖与普通T型耐火材料火孔盖平面密封效果不好，易漏风现象。机压成型取代了人工铸造或人工浇注并高温处理彻底解决了因人工铸造或人工浇注未经高温处理产生的表面不光滑、易开裂、易掉边、易收缩、变形、脱落现象。（2）新型V型节能密封火孔盖散热少、能耗低，安装后不脱落，节约了维修费用，减轻工人的劳动强度。（3）新型V型节能密封火孔盖使用寿命长，降低了热量损耗及燃气损耗，保证了产品的质量，值得应用和推广。

参考文献：

[1]常先恩，陈开斌.铝用炭素阳极焙烧炉节能技术探讨[J].炭素技术，2007（5）：33-35.

[2]曹广和，于国友.从炉子的热平衡来看新型阳极焙烧炉的节能特点[J].轻金属,2004（10）：60-62.

作者：邢召路 周国景 高守磊 单位：索通发展股份有限公司