沈阳铝镁院罐式炉煅烧技术的新突破与应用

随着阳极成本压力的增加以及大型电解槽对阳极质量要求的提升，罐式煅烧炉以其所具备的碳质烧损低、产品质量好、生产稳定等优点越来越受到市场的青睐。传统罐式炉给人留下的印象是自动化水平低、劳动强度大、操作环境差、占地面积大，加之近几年原料石油焦含量不断提高，罐式炉使用寿命受到了很大的影响。为了解决传统罐式炉存在的问题，近几年沈阳铝镁设计研究院在罐式炉工艺技术、炉体结构及耐火材料、自动控制技术等方面开展了大量的研究与开发工作。

罐式炉煅烧技术开发

1、低温煅烧工艺技术

低温煅烧，是指在保证煅烧焦真密度、粉末比电阻等理化性能指标的基础上，通过罐式炉炉体结构及煅烧工艺控制等优化，有效地控制罐式炉各层火道的温度使其低于传统罐式炉温度水平，从而降低物料最高煅烧温度。

通过大量的实验室实验研究，并在总结现场工艺实践的基础上，提出罐式炉低温煅烧石油焦技术理论、炉体新结构以及实际工艺控制方法。该技术可降低挥发份在料罐内溢出速率，进一步降低碳质烧损率0.5wt%，在同样炉体尺寸情况下提高单罐产量10%-15%，使得单罐产能达到130~150kg/罐.小时，同时降低了石油焦中硫分的逸出率，增强罐式炉对高硫焦的适应性，延长炉体使用寿命。尤其重要的是该技术通过降低石油焦颗粒和沥青焦颗粒的最高热处理温度差，使得两种颗粒的抗氧化能力基本持平，在电解槽上两者都不会出现优先氧化反应的现象，可降低预焙阳极因优先氧化而产生的炭渣。

2、耐硫侵蚀新型硅砖

为解决高硫焦影响罐式炉使用寿命的问题，通过理论分析硅砖耐侵蚀机理，优化硅砖配方，开发了罐式炉专用耐硫侵蚀硅砖，实现了硅砖与石油焦中硫反应速率的大幅降低。破坏性试验结果表明该新型硅砖耐硫侵蚀速率水平仅为普通硅砖的1/3，保守预测在同样使用高硫焦的情况下(硫含量2.5%~3.0%)，可延长罐式炉使用寿命1倍以上。新型硅砖常温耐压强度达到60~80MPa，比普通硅砖高1倍，显气孔率达到17%~19%，比普通硅砖提高20%耐磨系数也高于普通硅砖。新型硅砖的高强、致密、耐磨性能提高了砖体抗石油焦冲刷以及罐壁清焦过程的机械冲击，保障了罐式炉使用寿命。

3、自动调温系统

与回转窑相比，罐式炉自动化水平低一直是其技术发展领域的瓶颈。目前，罐式炉虽然设计了温度和负压监测系统，但实际上该系统没有调控的功能，主要依赖人工经验进行调温。人工调温劳动强度大、工作效率低，同时还存在温度调节幅度大、火道温度波动的问题，有时同组罐式炉内二层位置火道温度相差100℃以上，不仅影响产品质量均一性，并且由于超温大大缩短了硅砖及罐式炉使用寿命。针对罐式炉人工调温的问题，经过为期一年的现场试验，开发了国内首套罐式炉自动调温系统，现场应用效果良好。该系统有以下几个方面的特点：

1)对监控温度实现精确控制，火道目标温度波动范围≤±15℃，较人工调温±30℃以上的波动有较大提高;同时提高了罐式炉对挥发分适应性。

2)煅烧焦质量完全可以满足需求，并根据不同的质量需求和挥发分含量设定不同的控制目标温度，调整快。

3)运行环境不存在高温高压，设备稳定可靠，故障率低。

4)减少人员配置，对于一个20万吨/年的煅烧车间，配置32罐罐式炉10台，需要40个调温工种，自动调温系统则只需要多增加1-2名检修人员。

罐式炉煅烧技术应用及效益

沈阳铝镁设计研究院罐式炉低温煅烧技术于2014年获得了中国有色金属工业协会科学技术进步一等奖。低温煅烧技术无论是从工艺角度还是从炉子寿命角度都有较大的优势，配套耐硫侵蚀硅砖和自动调温系统，使传统罐式炉更好地应对石油焦中硫含量波动，满足高产率、自动化操作的生产需求，大幅提升了我国罐式炉煅烧综合技术水平。该技术已整体或部分地应用于中铝抚顺铝业公司、江苏苏亚迪炭材有限公司、中铝山东华宇煅烧项目、山东信发集团碳素项目以及索通嘉峪关等多个项目，现场运行效果良好、产品质量稳定。