焙烧烘炉炭块氧化原因分析

1、焙烧烘炉炭块氧化原因分析【摘要】焙烧烘炉期间出炉炭块氧化较为严重，通过对出炉阳极炭 块质量的跟踪，找出导致炭块氧化的原因，避免阳极炭块在生产过程中的 不利因素，提高炭块质量。【关键词】炭块氧化；炉墙缝隙；冷却风；填充料烧损；填充料理化 指标；填充料粒级1. 概述（1）我公司的碳素焙烧工序有1台36炉室、2台54炉室三个生产系 统，8个火焰系统，每个火焰系统18个炉室。焙烧炉是敞开式，w型环式 炉，采用天然气作为燃料加热升温。焙烧炉结构为9火道8料箱，料箱尺 寸为：5438x780x5790rnm,每炉室装生块168块，每料箱装3层，每层7 块，装填充料约54t。三个生产系统年产预焙阳极达到35

2、万吨。（2）我公司现处于焙烧炉烘炉阶段，出炉炭块的氧化情况比较严重。 就此问题，我们进行了炭块氧化抽样分析。2. 氧化分析过程2. 1炭块氧化主要表现在炭块表面酥化，掉渣，表面机械强度降低。 造成炭块氧化的主要原因有以下儿点1：（1）装炉时填充料没有装实或焙烧过程中填充料发生局部下陷，致 使炭块局部暴露，导致氧化。（2）装炉时炭块靠近火道墙，焙烧后造成氧化。（3）出炉时温度过高（出红块），导致氧化。（4）岀炉时间未到就吸岀料箱内填充料，也会造成炭块表面氧化。（5）火道墙冇裂纹，燃料进入料箱与炭块接触，将炭块烧损。2.2根据我公司的实际情况，以上原因均不是造成造成炭块氧化的主 要原因。王树权2等

3、人进而提出了炉室墙缝、炉面预制块（浇铸料）、填 充料和冷却对炭块氧化的影响。2.3根据实察出炉炭块的际观氧化情况（氧化面积大于该面的20%, 就判为氧化块），做出分析：2. 3. 1焙烧过程中填充料的填充高度均高于炉面50 100mm （标准： 高于150mm） z间，进而观察出炉炭块的氧化情况，发现料箱内上层炭块 氧化现象较中、下层更为严重（见表1、2）。上层炭块氧化的位置主要集 中在炭块顶面和底面的上半部分，上端面的氧化现象却不是很严重。由此 推出，料箱内填充料下陷不是导致炭块氧化的主要原因。但是为什么上层 的炭块氧化情况比较严重呢？是否是因为炉面预制块变形扭曲，导致出现 裂缝，空气通过裂

4、缝进入料箱导致上层炭块氧化严重。炭块出炉后，观察 炉面预制块损伤情况，发现并没有大的裂缝出现，故可排除预制块导致炭 块氧化原因。2. 3.2炭块氧化的位置集屮在炭块的顶面和底面的上半部分，而边上 的两炭块的两侧面的上半部分无明显氧化现象，且有些炭块被氧化的部分 形成了一些小的坑洞。分析得出：该现象与两火道墙有关，在冷却过程中, 鼓风架、冷却架鼓入的冷空气通过炉墙竖缝进入料箱，造成炭块氧化。而 氧化部分出现的一些小坑洞，则是由于炭块距离炉墙太近，且填充料颗粒 间隙又较大，通过墙缝的细微冷空气近乎于直接吹在炭块上，导致炭块被 吹部分与氧气充分接触，发生烧损，同时与空气接触的填充料也发生烧损, 直至

5、冷却完成。2. 3.3进一步观察在料箱内即将出炉的炭块，发现：距离墙体稍近的 炭块，在炉墙竖缝对应的位置附近有明显的氧化迹象。分析得出原因有三:（1）料箱墙缝过宽。（2）冷却风鼓入量过大。（3）填充料颗粒间隙较大。2. 3.4在整个料箱内的炭块，居于料箱横墙两端的炭块都有明显的氧 化现象。经观察后得出，靠近横墙的火道墙上的竖缝要比火道墙中间位置 的竖缝更宽，尤其横墙与火道墙之间的缝隙尤为变宽（宽度在59mni之 间）。分析得出：在烘炉过程中，拉大了火道墙与横墙z间的缝隙，故料 箱两端的炭块氧化较为严重。而上层中间炭块氧化现象无法解释，经测量, 烘炉后的火道墙竖缝宽度仍在要求范i韦i之内。故排除

6、炉墙缝隙 过宽的因素。2. 3.5冷却风量与日后正常生产所用风量一致，正常生产预焙阳极炭 块无明显氧化现象，故可排除冷却风量影响。2. 3.6观察整个烘炉过程中，处于焙烧区的2p、3p位置的填充料有较 为严重的“红料”现象，且焙烧区和冷却区的填充料表面有白烟冒岀（冷 却区的冒烟现象尤为明显），甚至在填充料表面冇黄色的硫结晶。至冷却 结束后，尤其在冷却阶段，料箱内填充料下陷较为严重，低于炉面50 80mm。针对这一现象结合以上分析得出：（1）新购入的填充料内含有少量 的水分、硫分、挥发分等物质，即由于懒烧不足，在焙烧过程中发生二次 燃烧。在冷却阶段，冷却风通过炉墙竖缝进入料箱，形成大量冒烟状，同

7、 时内部填充料发生严重烧损。（2）填充料颗粒间的间隙尺寸较大（炉面出 现的“红料”现象，也因颗粒间隙过大导致空气进入所致）。取500g新填 充料进行筛分析实验，填充料粒度情况如表3、4所示。在烘炉完毕后， 填充料的粒度较烘炉时的新料明显减小，且在装炉布料时，用铁棍插入料 箱进行振实、夯实作业。在后期的焙烧过程中，发现红料现象减少，岀炉 炭块的氧化情况也有明显的改善。同样取500g填充料进行筛分析实验， 其粒度情况如表5、6所示。3. 结论综上分析，木次出炉炭块氧化的主要原因：（1）在焙烧过程中，填充料发生二次燃烧致使所接触炭块发生氧化。（2）在冷却过程中，冷却架鼓入的冷却风通过炉墙竖缝进入料箱

8、，致使 填充料烧损，炭块氧化。（3）即炭块氧化的主要因素是填充料，填充料锻 烧不足，粒度过大。4. 解决方法及建议4.1针对炭块氧化原因，提出以下两点解决方法：（1）使用颗粒较小的填充料进行料箱填充，在布料过程中要不停的 夯实填充料，减少填充料颗粒间隙，减少空气进入量。（2）购入高质量的填充料（懒烧充分，水分、硫分、挥发分含量较 低）。4. 2在烘炉阶段炭块氧化现象比较严重，经上诉探究、分析得出，填 充料理化指标和粒度成为影响焙烧质量的主要原因，故建议即将投产的公 司在在烘炉阶段外购粒度较小且质量较高的填充料，或者外购使用过的填 充料，还可以采用新旧填充料混合使用的办法。参考文献1 王树权，陈海龙.焙烧过程屮影响阳极氧化的几个因素西宁： 青海桥头铝点有限公司.2 苏景民.焙烧质量