炭素焙燒爐面溫度偏高的原因與危害及處理措施
作者：張恒海 （上海恒樣儀表科技有限公司   郵編：200070）
 

摘要：作者是專業生產鋁用炭素焙燒專用熱電偶廠家，多年來在與國內幾十家鋁用炭素焙燒合作過程中，所見到過的各種不同程度的現象的原由。通過專家現場處理分析后，得到以下原因，會造成的負面影響，以及如何解決問題。

關鍵詞：陽極焙燒爐面溫度偏高 原由 危害 解決途徑 優化。
The harm and solving method of the over-temperature
on the surface of anode baking furnace
Zhang henghai

（Shanghai Hengyang Instruments TechnologyCo., Ltd., Shanghai 200070）
 
Subtract: The writer has been working in the professionalthermocouple manufacturer,during the several years of supply andcooperation with anode baking factories,found the effects ofvarious kinds of factors,through the experts’analysis andinstruction in worksite.we got the main causes,and the harm to thequality of anode products,and how to solve this problem.
Key words: Anode Baking Furnace, Over-temperature, Causes; SolvingMethods, Optimizing.

     一、 出現爐面溫度偏高的原因

     我國炭素焙燒爐基本使用的是淺析敞開式環室爐，所用的燃料有：重油、恩油、煤氣、天然氣等。尤其是在使用重油、恩油且這些質量與指標達不到標準時，*容易出現焙燒爐面溫度偏高的現象。因為油的質量差，濃度流暢不均勻，燃點就不一，再加上油的質量影響油泵的壓力，燃燒器的工作參數不在*佳狀態，就難以控制，時常會出現結焦現象，嚴重的在爐面就起火，好些的在噴嘴口處就開始燃燒，如果系統負壓低，原本風向由垂直向下變為平行流向。隨著負壓風向平行直接從**通道口抽走，主要原因：1、設備系統負壓可能偏底，這與凈化系統風機風量大小、漏風、爐面操作水平、爐室狀況、爐蓋密封、填充料有關。2、燃料質量太差，容易結焦。3、爐子火道粘結物太多（包括結焦塊），造成燃燒煙氣不能上下循環流動燃燒或部分循環流動燃燒。使整個或部分火力從爐子火道上部**口抽走。所以造成爐面溫度偏高。（因新型焙燒爐型煙氣主要走W型火道可參考爐型圖1）

     二、 造成的四大危害

     1.受影響的是熱電偶，中間部分容易燒毀，因為火力沒有按正常規律W型上下循環燃燒，而直接平行從上面**口抽走，**口位置也正是對著熱電偶的中間（可參考爐型圖結構）。也有些用戶會產生疑惑：我們的設備是全自動的，溫度過高會自動調節。如在熱電偶端部出現高溫超過設定溫度1150—1180℃是可以調節的。當爐面出現溫度偏高時，雖測得的端部溫度仍為1150—1180℃時，其實中間溫度早已超過1300℃以上。因熱電偶的保護管融化溫度在1370℃，所以熱電偶肯定被燒斷。
     2.爐面會出現燒塌變形現象，嚴重的將拉磚燒斷降低了爐的使用壽命，同時給操作人員也造成不便。
     3.對產品質量造成很大影響，燃燒不均勻。使炭塊受熱不均勻，上層碳塊容易氧化，底層未充分燃燒，這將直接影響電解生產，合格率會大幅度下降。
     4.熱值得不到充分的利用，燃料浪費嚴重，給企業造成不同程度的經濟損失。

     總之，影響爐面溫度偏高的因素較為復雜，綜合分析，主要與爐子結構設計、焙燒控制系統質量、爐面操作水平、燃料質量、爐子爐蓋及系統密封、填充料質量、爐子老化等諸多因素有關。

      三、解決途徑

      1.首先要檢查系統負壓是否偏低（在一標題第1條已提到：查凈化系統風機風量、整體漏風情況、人為操作、填充料質量等），同時還要對燃燒器噴嘴經常清洗，確保油路通暢。
     2.檢查燃料質量是否達標，尤其是重油，要檢查它的粘度、灰份、閃點、水份、機械雜質；濃度太高的需加以稀釋，直至達標為準，便于充分燃燒（凡燒重油的企業，建議加一套重油軟化裝置，一套價值20萬左右，可咨詢萬方炭素；有條件的*好改為天然氣或煤氣焙燒裝置。用燃氣裝置的好處很多，經濟、實惠、衛生且省力）。
     3.火道要定期清理，*好一季度清理一次，以減少堵塞，保持火道暢通。清理方法為：可制作一根6000x100x60mm的方型吸管（鋁制品），對接多功能行車吸料接口，即可使用。可咨詢蘭鋁炭素。

     綜合分析：在爐面操作應注意以下幾個方面：1.出現不正常情況要及時檢查設備各個系統部位，調整風量，保證負壓所需的壓力。2.清理煙道中的焦油，加強煙道密封，及時修補火道損壞處，合理打開火道蓋的數量。3.調整燃燒器參數流量，4.確保火道無雜物（結焦塊）暢通，使其在*佳工作狀態下生產。

     在我們所考察的6家企業有：伊川炭素、萬方炭素、南山二炭素、鎮江炭素等，他們原來都存在不同程度的這種現象。當初*為嚴重的時候，熱電偶使用壽命僅幾天時間就被燒斷、爐體變形、產品合格率低等。經作者和專家們到現場，對幾家車間技術人員精心指導下，雙方共同努力調整后，現在熱電偶使用壽命都能達到半年以上，現燒成炭塊合格率提高了，報廢品也少了。*后提示用戶：在生產中凡出現熱電偶在短時間內中間燒毀的現象，說明系統很可能出現了問題，需及時檢查。

      四、結論

     由上述造成爐面溫度偏高的種種原因可得知，想縮小溫差，只要解決如下幾個問題：1、在未建造的企業要注意焙燒爐的設計，采用先進的焙燒控制系統。2、提高爐面操作技術水平。3、選用合格的燃料和填充料。4、加強技術和設備保養管理。就一定能夠縮小溫差，提高產品合格率。

      五、防范爐面溫度偏高補救措施：
為了防范焙燒爐面溫度偏高，免得企業設備遭受意外損害，產品質量穩定，節約燃料，根據我們長期觀察各個企業焙燒爐面溫度偏高的現象，做出總結和分析，建議增加測溫報警裝置的補救措施。
我們自行設計出一套方案，其可行性正在驗證中，理論上應該是可行的。本裝置設計結構包括：在原有火道測溫熱電偶的插深550-600mm處，增加一組測溫點（稱雙支多點熱電偶，詳見附圖1）、一組補償導線、一只溫度變送器、信號報警器。根據不同使用溫度標準，在PLC控制系統軟件中增加一組正常工作溫度設置程序或單獨加一臺溫度巡檢儀（箱），將中間所測工作溫度可同時顯示出來，如中間溫度超高，PLC控制盤或巡檢儀會自動顯示溫度數據并報警提示。
結構步驟：分流口熱電偶溫度→變送器→PLC控制系統或巡檢儀→報警器，這個測溫點是設定在火道上部緩沖口（稱分流口），以便隨時觀察溫度是否偏高（詳見附圖1和附圖2），增加的整套測溫報警保護裝置成本含人工改造費8個火道約28000元/套。用巡檢儀總成本約18000元/套，每增加一點加10%。
 
     在生產過程中，如果溫度偏高甚至特別高（達1300℃以上）就會影響熱電偶和爐子使用壽命，并造成燃料超標，燒出的碳塊合格率下降等危害。
     出現爐面溫度偏高的原因有以下幾個方面：1、系統負壓可能偏低；2、燃料供給系統壓力不足及燃料質量不達標；3、爐面漏風；4、人為操作工藝流程不當。
     上述原因會導致燃料噴霧不到位，甚至結焦，煙氣流向不暢通，從下向上斜沖爐背面和分流口及死角，結果從分流口平行抽走，不能正常走W型現象，需要及時調整。
     增加測溫報警保護裝置有如下幾方面優點：1、能保護熱電偶使用壽命；2、減少爐面溫度偏高現象，能大大延長焙燒爐的使用壽命；3、減少燃料不必要的浪費；4、對提高產品合格率等起到了重大作用。
     目前國內外設計的焙燒爐設備系統，每個火道都是一個測溫點，只能提示正常工作溫度（1150-1180℃不等），而不能提示上層及分流口實際溫度，這個點溫度正常低于下端工作點溫度20℃左右，在出現異常時，短時間會達到1300℃以上，因為熱電偶保護管熔化點是1370℃，爐墻磚合重軟化點溫度在1300-1400℃，所以使得多家企業遭受爐面溫度偏高等所帶來的上述幾大危害。加之爐面操作工人技術水平不足等因素，給企業帶來很大損失。
     據我們初步了解和統計：我國有80%以上企業設備都存在過上述不同程度的問題。
     1.有很多熱電偶在使用期限未滿，中間就被燒斷，終止使用。
     2.爐面長時間受高溫燃燒，得不到報警提示，未能及時處理，造成爐面嚴重變形受損，縮短使用壽命。新建的爐子*短壽命不到二年就已燒得嚴重變形，大部分不到三、四年就已損壞嚴重（其中也存在磚材質量因素）。
     3.燃料不同程度的超標約10%-30%，得不到充分利用，使得產品合格率下降。
     通過調研總結：我們認為增加測溫報警系統很有必要。利益之大，至少能給企業增加10%-15%的經濟效益。建議各個設計部門及專家和企業領導選擇試用。同時也希望各位專家學者及企業領導能給予支持和配合，共同開發新的成果。我公司可為你們提供設備和技術咨詢服務。

     本文所涉及的內容不盡完善，經驗不足，如有用詞不當，敬請廣大讀者來電021-5608 8795/56086458或E-mail:hyyibiao@126.com給予指正補充。同時感謝關鋁炭素專家樊文國和李輝先生給本文的修正和指導。