环式焙烧炉 (ring type baking furnace)
一种由若干个结构相同的炉室呈双排布置，按移动的火焰系统运转，对压型生制品进行焙烧热处理的热工设备。
概况
组成环式焙烧炉炉子的各炉室之间既可连通，也可切断。生产时，把几个炉室串连起来组成一个火焰系统。(见彩图插页第l5页)其运行情况见图1。燃料从l3号炉室给入并燃烧，这里成为温度最高的炉室，完成对生制品焙烧后，高温废烟气并不立即排人烟道，而是在负压抽力的作用下依次流经
14、15、16、1、2号炉室，利用其余热对生制品进行焙烧前的预热，在这一过程中，烟气温度逐渐降低，从2号炉室流出后，已无再利用的价值，便经连通罩排入烟道。于是从l3号至2号炉室便构成一个火焰系统。l3号炉室是加热室，l4号至2号炉室是预热室。7号至l2号炉室是焙烧完的制品通行冷却的炉室，冷却制品的空气或者是靠12号炉室的负压从大气中吸进，或者是靠鼓风机强制鼓人。冷却用空气在流经7号至l2号炉室时，与进入冷却温度高达1000℃的制品发生热交换，既冷却了制品，又加热了自身(一般可达800℃以上)。然后进入13号炉室供烧料燃烧。起到提高热利用率和焙烧温度的目的。6号至3号炉室则分别处于出炉、修炉、装炉，待加热作业阶段，是预备炉室。炉子运行一定的间隔时间后，l3号炉室的制品焙烧结束，停止向其供热，将燃烧装置移至14号炉室，l3号炉室进入冷却阶段，l4号炉室变成加热室，由于火焰系统少了一个炉室需要增加一个炉室，所以在移动燃烧装置的同时将连通烟道的连通罩从2号炉室移至3号炉室，使3号炉室进入火焰系统，形成15号至3号炉室为预热室，8号至l3号炉室为冷却室，其余4号至7号炉室则为预备室，环式炉的运行就是火焰系统按一定的作业周期这样周而复始的循环。火焰系统一个一个炉室地沿环形路线移动，所包含的炉室号逐渐在变换。对于火焰系统中的每一个炉室都
依次经历烟气预热、焙烧和冷却阶段，然后进行预备作业。由上可见，对于环式焙烧炉的火焰系统而言是连续作业，而对于单个炉室来说则是间断式周期性作业。一个火焰系统所辖的炉室数可按生产的具体情况加以调整，一台炉可有一个或几个火焰系统，根据炉子的产能决定。几个火焰系统同时运行，焙烧的作业周期应协调一致。
带盖炉在加热期间(包括加热和焙烧)以及冷却阶段初期要用炉盖把炉室盖严，使炉室密闭。无盖炉则没有盖，炉室在运行期间都是敞开的。带盖炉炉盖和炉室之间的空间是走烟气的通道，有时燃料也在这里燃烧。所以不盖上炉盖，炉子就无法运行，而无盖炉燃料燃烧和烟气流动都在密闭的火道内进行，所以炉子在运行时不加盖，是敞开的。
带盖炉还可分有火井式和无火井式两种。火井是燃料的燃烧室和烟气的通道。无火井炉没有火井，燃料是在炉盖下面的空间燃烧，而以中间隔墙内的上升火道来替代火井的通道作用。
带盖炉装备在炭素厂或铝厂里，既可焙烧电极，又可焙烧铝用阳极和阴极，适用多品种、多规格产品的生产。无盖炉则主要装备在铝厂，生产铝用阳极，而且要求阳极规格单一。
带盖炉中国的带盖炉由l～2个火焰系统组成。一个火焰系统的炉子有l6～20个炉室，两个火焰系统的则有30～36个炉室。其他国家有更大型的炉子，含3～5个火焰系统。有火井和无火井的带盖炉其结构示于图2、图3。加热时炉室都盖上炉盖。对有火井炉燃料在火井内燃烧，对燃烧后的高温烟气流至炉盖下的空间，而无火井炉燃料直接在
已充分利用了热量并且温度降至l50℃左右的烟气经中间隔墙内的斜坡烟道进入侧部烟道，炉子排出的烟气在净化系统中除去粉尘和焦油后，最后经排烟机从烟囱排人大气。有的炉子还设置旁通烟道，以便在排烟机和净化系统出现故障以及焚烧烟道时，烟气直接经旁通烟道进入烟囱。下面对炉子的主要构造及组成分别做介绍。
炉底及大墙位于炉室的底部及四周，直接砌筑于炉子混凝土基础上，按炉体所处的位置有地下式和地上式两种结构。一般为方便操作和减少散热，采用地下式结构，把整个炉子砌在深达5m多的地下。但当地下水位较高时，为防水则采用地上式结构。要求炉子基础下面的土壤必须坚实而质地均匀。炉底和大墙中设保温层，以减少散热损失并保护基础。
炉盖下的空间燃烧，之后烟气通过格子砖孔垂直向下到达炉底，经砖墩再流至下一个串联的炉室，在这里炉气经火井或上升火道又到达炉盖下面，然后再经格子砖，炉底流至第三个炉室，依次烟气流经串联在一起的每一个炉室，完成对生制品的焙烧作业。
料箱及火道用格子砖墙把炉室分隔成4～8个等面积的长方形或长条形料箱，料箱内装制品及填充料，格子砖墙上的孔即为火道。料箱和火道的底部是坑面砖。坑面砖靠砖墩支撑，砖墩之间的间隙可以走烟气。热烟气就是在这一流动过程中完成对料箱中的制品的热交换。
火井及中间隔墙火井位于炉室的前端。只有火井式炉才有火井。送入炉内的燃料，先在火井中与预热空气混合进行燃烧，生成的热烟气再进入炉室，达到温度均匀的目的。无火井式炉，燃料直接在炉盖下面的空间燃烧。中间隔墙位于相邻两个炉室之间，内中有连通两个炉室的烟道，从前一个炉室炉底流来的烟气，对有火井式炉要经过火井才能到达炉室上部；对无火井式炉，是通过中间隔墙中的上升火道直接到达炉室上部。当烟气不需引入下一个炉室时，还可通过中间隔墙中的斜坡烟道与侧部烟道接通。
燃烧系统中国多数带盖炉以发生炉煤气为燃料，煤气管铺设在炉两侧的地沟内，对应每个炉室设支管，并以煤气连通罩与炉室接通，送入炉内的煤气经埋砌在砖里的小煤气管从烧嘴砖送入并燃烧，有火井式炉烧嘴砖砌在火井出口处，煤气在火井上部燃烧，无火井式炉烧嘴砖砌在大墙里，煤气在炉盖下面的空间燃烧。少数炉子以固定在燃烧架上的煤气烧嘴或重油喷嘴直接从炉盖插入进行燃烧。对于有火井式炉，这种燃烧方式可以使燃烧和空气混合充分燃烧完全。煤气和重油管道应设吹洗清扫装置，重油管道还应有加热保温设施。
连通火道在炉子的两个端头，使两排炉室彼此串连起来，烟气能够相通。因为连通火道较长，为防止烟气温度降低太多，有的炉子在连通火道上还设有补充热量的辅助燃烧装置。
侧部烟道位于炉子两侧。有砖烟道和钢烟道两种结构，钢烟道的气密性较好。在侧烟道上对应每个炉室设有竖烟道，需要排烟时采用烟气连通罩使炉室和竖烟道接通，这样，炉室的烟气经斜坡烟道、烟气连通罩、竖烟道而进入侧部烟道。从炉室排出的烟气温度在150℃左右。烟气中含有的焦油会沉积下来，为便于汇集，烟道宜带有坡度。烟道应定期清扫和焚烧，以免断面减小导致炉子产生负压。回收的焦油可用做燃料供人炉内。
炉盖炉室上炉盖后，其上部的敞开部分即为密闭的空间。进入火焰系统的炉室都要加盖，完成焙烧进入冷却的炉室也暂不取盖，这一方面可以减缓冷却，另外还可以提高进入高温炉室作为助燃的预热空气的温度。一个火焰系统需ll～13个炉盖。炉盖由骨架和耐火材料构成，重约l0～15t，使用天车吊运。炉盖所用的耐火材料有耐火砖与浇注料两种。炉
盖砖为特异型，制作困难，砌筑要求高，但是使用寿命可长达8～10年。浇注料炉盖施工简便，造价低，有一定的推广价值。炉盖的骨架是铸铁或铸钢结构，可以保证结构强度的要求。此外，炉盖还应加强保温、防止漏气，以减少散热损失和控制烟气量。
强制冷却装置中国大部分带盖炉都采取自然冷却方式，只有在炎热地区或炉子的炉室数较少时才对焙烧后的制品进行强制冷却。这里在炉子四周设强制冷却风管，并配置风机。工作时将外部空气鼓人炉内冷却制品，被加热了的空气经风管和风机排至车间，风管和炉室的连接也是采用连通罩。
无盖炉中国的无盖炉由34～90个炉室组成，分为2～5个火焰系统。每个系统中有5～6个炉室加热，9～10个炉室冷却，其余4个炉室用于装出炉和检修。无盖炉的结构见图4。无盖炉没有炉盖，燃料直接在密闭的火道内或横墙的上部通道燃烧。火道内设有折流墙，使燃烧生成的高温烟气在火道里迂回流动，并经横墙的上部通道流人串连的下一个炉室的火道，在这里再经过一次或两次折流，翻过横墙又进入第三个炉室的火道。依次，烟气流经串连在一起的火焰系统中每一个炉室的火道，完成对料箱内的生制品的加热和焙烧后，温度已降至350℃以下，最后经安装在横墙上的烟道排至环形烟道。无盖炉炉后也设有烟气净化系统，也采用机械排烟。经过净化的烟气由烟囱排人大气。
炉底、侧墙和挡墙无盖炉也有地上和地下两种配置方式。砌在炉基础上的炉底由轻质浇注料，保温砖和耐火砖组成。侧墙为保温砖，挡墙为耐火砖，这两部分相当于有盖炉的大墙。炉底和侧墙的保温砖可防止炉内热量的散失，并使}昆凝土基础表面不超过允许的温度。
横墙位于炉室之间，相当于有盖炉的中间隔墙。横墙上部有与前后火道相对应的通道，其顶部有方孔安全铸铁座和盖。从这里既可供入燃料燃烧，又可以通过烟道抽出废烟气，还可以向冷却炉室送风或抽风，以进行制品的冷却。
火道及料箱横墙之间的部分是炉室，由几条平行的纵向道把炉室分为(n～1)个大小相同的料箱。一般，每个炉室有5～7个料箱，6～8条火道。火道内设有折流墙，使烟气在
火道内按v形或w形做上下曲折的流动。这种流动方式有利于火道内的温度均匀。火道壁的部分砖缝砌筑时做得能够透气，以使料箱内的制品逸出的挥发分能够透过这些砖缝进入火道内燃烧。火道顶部开有2～4个孔，便于供人燃料，测温测压及观察等操作。有把火道做成整体装配式的，便于检修火道时用天车进行整体吊装。这样既不会影响炉子运转，又便于检修的作业环境得到改善，从而可获得更好的修炉质量。火焰系统内串连炉室的前后火道是彼此相通的，但横向的各条火道则是彼此独立的。只有在进人烟道后，各条火道的烟气才混合。
连通火道位于炉子端部把两排炉室的火道连接起来的通道。连通火道的结构应尽量使烟气重新分配至各条火道时能够均匀。
环形烟道安装在炉子周围炉子排烟的通道。环形烟道一般为钢烟道，内衬耐火材料，对应于每个横墙设铸铁的烟气接口，平时加盖，排烟时用烟斗连接横墙上对应每条火道的方孔和环形烟道上相应的烟气接口，废烟气就从火道导入环形烟道。环形烟道的出口接烟气净化系统。
燃烧装置无盖炉一般以发生炉煤气或重油为燃料。无论采用何种燃料，都是以便于移动的燃烧架实现对炉子的供热。燃烧架用软管和安装于炉两侧的燃料管连接，通过横墙口的方孔或火道上的燃烧口向炉子送人燃料。燃烧架的煤气和重油管道应设吹洗清扫装置。重油管道还应有加热保温措施。对燃料量的控制有手动和自动两种方式，自动的方式可以达到准确控制火道温度，节约燃料的目的。一个炉室用1～2个燃烧架加热。用2个燃烧架可以缩小炉室的前后温差。也可以把2个燃烧架做成一体，即所谓双火焰燃烧架。
烟斗用于炉室排烟的可以移动的装置。用烟斗把要排烟的炉室和环形烟道连接起来，就能将炉室的废气引导至环形烟道内，烟斗上设有测温测压装置，根据炉室调温的要求，用手动或自动的方式调节烟斗总管或支管上的蝶阀，就能控制火道的负压。
冷却装置无盖炉对焙烧后的制品采用强制的冷却方式，有鼓风和抽风两种冷却装置，鼓进的冷空气在冷却制品的过程中被加热，其中一部分进入高温炉室助燃，另一部分随抽风冷却装置抽进炉内的空气一起被排入车间，由于是鼓风和抽风两台冷却装置同时动作，所以有一个风压平衡问题。一方面要选择好两台装置的作业位置，另一方面装置的风量风压也可以在一定范围内调整。
热工特点及控制
环式焙烧炉的热工过程是很复杂的，其特点如下：
(1)若干个炉室串连在一起运行，低温炉室用高温炉室的废烟气加热，排烟温度低，烟气的热量得到比较充分的利用。
(2)利用经预热的空气助燃。高温炉室燃料的燃烧是靠负压抽进冷却炉室的热空气而助燃的，负压愈大，抽进的热空气就愈多，一般高温炉室都为微负压操作，因此抽进的热空气
量是有限的，只有采用鼓风的方式才能较为有效地进行调整。利用冷却炉室预热空气回收热量提高炉子的热利用率。
(3)环式焙烧炉按火焰系统运行，其特点是运行时炉室和制品不动，而燃烧装置按一定的火焰周期移动。虽然就整台炉子而言，生产是连续的，但对单个炉室则是从低温到高温，再到冷却，其温度场是变化的，对单个炉室的这种周期性间断作业的方式，炉子要消耗大量热量来加热耐火砌体，因而大大影响了热效率。
(4)采用制品加填充料的装炉方式及间接的加热方式，这就造成制品的加热大大滞后且温度的不均匀，与加热介质形成较大的温差。同一时间，各个部位的制品的焙烧进程是极不一致的。实践中采取在焙烧温度下延长保温时间来缩小这种不一致，以减少制品在焙烧质量上的差异。
(5)在焙烧过程中制品要逸出挥发分气体。在一定的温度下和有充足的空气时，挥发分燃烧而释放出热量。这对炉子的热工过程有较大的影响，在炉子控制上要特别予以考虑。
(6)炉子热工过程控制的依据是焙烧温度曲线，合理的温度曲线的升温速度是两头快，中间慢。在保证制品加热安全的前提下尽量缩短加热时间。由于是若干个炉室串连组成火焰系统运行，所以各炉室都采用相同的焙烧温度曲线，为使炉室温度严格按曲线规定进行升温，就要对燃料量和炉室负压进行控制和调节，它仍是根据对温度的测定结果，用人工或自动方式对燃料量和负压进行调节。有一种对各点温度随时进行扫描、测定、监视、记录的系统，使测温工作实现了自动化，但这种自动循环检测的方式也只是提供控制的依据，而不提供控制的手段，带盖炉一个炉室只需测定一点(一般设在炉盖下)的温度就能满足控制的要求，而无盖炉需要对每条火道的温度都进行测定并单独控制才能满足对炉室热工制度进行控制的要求。
技术性能
中国典型的有盖和无盖环式焙烧炉的性能举例见表1。
产能计算环式焙烧炉按装炉量计算的年生产能力为：
式中G为一台炉子的年生产能力(年装炉量)t/a；T为年的日历小时数，h；t为采用的焙烧周期，h；m为火焰系统中的加热炉室数，个；B为每个炉室的平均装炉量，t；n行为一台炉子的火焰系统数，个。
平衡计算对炉子的物料和热量进行的平衡计算。由于计算结果可对炉子的工作状况，特别是热工状况做出分析，以改进炉子的操作，达到高产低耗的目的。下面列出32室有火井带盖炉和68室无盖炉(表1)的物料平衡和热平衡(表2～5)。
一、焙烧的概念和机理 1 焙烧的概念：焙烧是把压型后的生制品装在焙烧炉内、保护介质（填充料）中，在隔绝空气的条件下，按规定的升温速度进行间接加热，使生制品内的黏结剂焦化，并与骨料颗粒固结成一体的热处理过程。 2 焙烧的机理： 炭素生产用的黏结剂一般为煤沥青，是一种由多种多环和杂环芳香族化合物及少量高分子物质组成的混合物。生制品中的骨料已经过1300℃左右的高温煅烧，所以焙烧的过程主要就是黏结剂煤沥青焦化形成沥青焦的过程。 二、焙烧目的 焙烧的主要目的是使黏结剂成为沥青焦，把骨料颗粒结成一个整体，获得最大的残炭量，使制品具有良好的物理化学性能。具体物理化学性能主要有以下几个方面： 1、排除挥发分 2、降低比电阻，提高导电性能 3、固定几何形状 4、黏结剂焦化 5、提高各项物理化学性能 三、焙烧过程的四个不同阶段 1、低温预热阶段 明火温度350℃时，制品温度在200℃左右，黏结剂软化，制品成塑性状态，这段的升温速度要快一些。 2、挥发分大量排除，黏结剂焦化阶段 明火温度在350℃—800℃之间，制品本身温度在200℃—700℃之间，黏结剂开始分解，挥发分大量排除。450℃—500℃时黏结剂焦化成沥青焦。此阶段必须均匀缓慢的升温。 3、高温烧结阶段 明火温度达到800℃—1200℃，制品本身温度达到700℃以上，黏结焦化过程基本结束。此阶段升温速度可以适当加快一些，当达到最高温度后保温15—20小时，这是为了缩小焙烧炉内水平和垂直方向的温差。 4、冷却阶段 冷却过程温度下降太快，会引起产品内外收缩不均产生裂纹废品，也会对焙烧炉炉体带来不利影响，因此，冷却降温速度控制在50℃/h为宜，到800℃以下可使其自然冷却，一般到400℃以下方可出炉。 四、对焙烧过程产生影响主要有以下因素 （一）、升温速度的影响 （二）、压力的影响 （三）、制品收缩的影响 （四）、焙烧炉室温度场分布的影响 （五）、黏结剂迁移的影响 （详细论述省略） 一、填充料的主要作用 1、防止制品氧化 2、固定制品几何形状 3、传导热量 4、阻碍挥发分的顺利排除，同时导出挥发分
环式焙烧炉 (ring type baking furnace) 国内外碳素焙烧炉发展状况 环视焙烧炉是生产碳素制品最关键的大型热工炉窑设备，对一个预焙阳极生产厂而言，环式焙烧炉的基建投资占整个碳素厂总投资的50%～60%，而且焙烧炉设计及技术的先进性对产品的质量单位投资的产能、能耗及能源综合利用、炉子寿命、产品生产成本都有很大的影响，焙烧炉火道墙结构的设计，材质的选择和施工工艺是设计焙烧炉最关键的技术。 碳素生产企业环式焙烧炉火道墙采用砖砌结构，由轻质耐火砖、粘土耐火砖、异型耐火砖砌筑而成。根据焙烧炉火道墙尺寸的不同，每条火道墙重约7～9吨，砖层多打40层。在生产过程中，依照工艺要求反复地升降温（1250℃～1300℃），降温（20℃～30℃），每次装、出炉时，天车夹具、碳素产品都不可避免地会碰撞到火道墙上，这样火道墙就会发生变形，变形达到一定程度，就必须拆除重砌。火道墙主要损坏形式：传统工艺采用耐火砖加耐火泥浆砌筑，采用了卧缝打灰、立缝不打灰的砌筑工艺，这样会出现砖缝泥浆脱落，影响了火道墙的整体结构强度。由于砌砖更多的注重了火道墙的牢固性，但忽视了火焰的流向，不可避免地出现温度死角，对产品的均匀性造成影响。在生产过程中由于产生不均匀热膨胀以及频繁升降温和装出焙烧品的撞击，造成火道墙变形，继而火焰不走正道→温度死角→温差变大→炉箱变形等恶性循环，能耗增大，降低炉体寿命，出现频繁中小修。 目前国内碳素焙烧炉的设计是50年代从国外引进的技术，火道墙采用砖砌筑结构，经历了半个世纪，并为大多数碳素厂所采用。随着生产实践的进一步深入，该技术的一些技术问题也逐渐暴露出来。 （1）边火道墙向外突出或整体倾斜，使料箱变窄，装出炉困难； （2）中间火道向内外凹陷，使火道变窄，影响热流气体的流动和燃烧效果； （3）火道墙裂缝严重，导致漏风漏料，影响产品质量，增大热能损耗，破损比较严重的火道墙必须进行中修、大修，由于火道墙是由小块耐火砖砌筑而成，拆除一条火道墙大约需要7～8小时，重新砌筑需24小时左右，拆除并重砌一条火道墙就必须搬运近17吨的材料，这不仅给修炉工作带来困难，而且给车间的正常生产增加难度。特别是环式焙烧炉是以循环方式作业，留给维修、拆除、重砌火道墙的时间非常紧张，通常在炉温还有80℃～90℃时就必须开始刨修，工作环境极为恶劣，反过来又影响施工质量，形成恶性循环。 我国用在环式焙烧炉上的耐火材料质量与国外同类产品相比，有较大的差距，高温抗蠕变性，荷重软化点，高温热稳定性等理化指标及产品外形尺寸精确度。加之生产管理，操作等方面的影响，我国碳素焙烧炉火道墙的平均使用寿命为80～100炉次，国外焙烧炉一般达到150炉次。 在市场竞争日趋激烈的今天，各类产品都必须以优质廉价来赢得市场，炭素制品也不例外。若焙烧炉火道墙变形严重，势必影响产品的质量，特别是影响产量，增加生产成本，不能满足生产需求，难以取得良好的经济效益。 针对砖砌火道墙存在的上述缺陷，国外多家碳素制品生产公司对火道墙结构的设计，材质的采用及砌筑方式等方面作了大量研究的改进，据有关资料报道，美国贝克莱和利德汗姆公司对火道墙的砌筑方式进行了大胆创新，采用异地预砌墙的方法，整体吊运到现场安装。该技术大大缩短了施工时间，改善了施工环境，减轻了劳动强度，提高了焙烧炉的产量及砖
furnace) baking (ring type 环式焙烧炉 国内外碳素焙烧炉发展状况 环视焙烧炉是生产碳素制品最关键的大型热工炉窑设备，对一个预焙阳极生产厂而言，环式焙烧炉的基建投资占整个碳素厂总投资的50%～60%，而且焙烧炉设计及技术的先进性对产品的质量单位投资的产能、能耗及能源综合利用、炉子寿命、产品生产成本都有很大的影响，焙烧炉火道墙结构的设计，材质的选择和施工工艺是设计焙烧炉最关键的技术。 碳素生产企业环式焙烧炉火道墙采用砖砌结构，由轻质耐火砖、粘土耐火砖、异型耐火砖砌筑而成。根据焙烧炉火道墙尺寸的不同，每条火道墙重约7～9吨，砖层多打40层。在生产过程中，依照工艺要求反复地升降温（1250℃～1300℃），降温（20℃～30℃），每次装、出炉时，天车夹具、碳素产品都不可避免地会碰撞到火道墙上，这样火道墙就会发生变形，变形达到一定程度，就必须拆除重砌。火道墙主要损坏形式：传统工艺采用耐火砖加耐火泥浆砌筑，采用了卧缝打灰、立缝不打灰的砌筑工艺，这样会出现砖缝泥浆脱落，影响了火道墙的整体结构强度。由于砌砖更多的注重了火道墙的牢固性，但忽视了火焰的流向，不可避免地出现温度死角，对产品的均匀性造成影响。在生产过程中由于产生不均匀热膨胀以及频繁升降温和装出焙烧品的撞击，造成火道墙变形，继而火焰不走正道→温度死角→温差变大→炉箱变形等恶性循环，能耗增大，降低炉体寿命，出现频繁中小修。 目前国内碳素焙烧炉的设计是50年代从国外引进的技术，火道墙采用砖砌筑结构，经历了半个世纪，并为大多数碳素厂所采用。随着生产实践的进一步深入，该技术的一些技术问题也逐渐暴露出来。 （1）边火道墙向外突出或整体倾斜，使料箱变窄，装出炉困难； （2）中间火道向内外凹陷，使火道变窄，影响热流气体的流动和燃烧效果； （3）火道墙裂缝严重，导致漏风漏料，影响产品质量，增大热能损耗，破损比较严重的火道墙必须进行中修、大修，由于火道墙是由小块耐火砖砌筑而成，拆除一条火道墙大约需要7～8小时，重新砌筑需24小时左右，拆除并重砌一条火道墙就必须搬运近17吨的材料，这不仅给修炉工作带来困难，而且给车间的正常生产增加难度。特别是环式焙烧炉是以循环方式作业，留给维修、拆除、重砌火道墙的时间非常紧张，通常在炉温还有80℃～90℃时就必须开始刨修，工作环境极为恶劣，反过来又影响施工质量，形成恶性循环。 我国用在环式焙烧炉上的耐火材料质量与国外同类产品相比，有较大的差距，高温抗蠕变性，荷重软化点，高温热稳定性等理化指标及产品外形尺寸精确度。加之生产管理，操作等方面的影响，我国碳素焙烧炉火道墙的平均使用寿命为80～100炉次，国外焙烧炉一般达到150炉次。 在市场竞争日趋激烈的今天，各类产品都必须以优质廉价来赢得市场，炭素制品也不例外。若焙烧炉火道墙变形严重，势必影响产品的质量，特别是影响产量，增加生产成本，不能满足生产需求，难以取得良好的经济效益。 针对砖砌火道墙存在的上述缺陷，国外多家碳素制品生产公司对火道墙结构的设计，材质的采用及砌筑方式等方面作了大量研究的改进，据有关资料报道，美国贝克莱和利德汗姆公司对火道墙的砌筑方式进行了大胆创新，采用异地预砌墙的方法，整体吊运到现场安装。提高了焙烧炉的产量及砖减轻了劳动强度，改善了施工环境，该技术大大缩短了施工时间， 砌火道墙的质量。鉴于我国耐火砖型尺寸的精确度及各类碳素厂起重设备受限，实现异地整体预砌、整体吊装难以实现。 我国环形焙烧炉技术共经历两个发展阶段。第一阶段50～70年代环式焙烧炉基本上未跳出苏联援建时的炉型框架，只在局部结构上有所改进，总体上看来，基本上环式炉技术落后。第二阶段，从80年代开始至今是我国环式炉向新环式炉转变时期。
第四篇阳极焙烧 第一章焙烧工艺 一．概述 阳极焙烧工艺过程，把阳极升温到到1100O C，保温并冷却的过程。 阳极焙烧必须满足下列三个目标： 1.保证需要的产量 2. 优良的焙烧，质量满足电解使用的要求。 3．最低的成本 保证需要的产量 火焰周期取决于所需的产量和每个炉室的焙烧阳极的平均吨数，也就是说当一个焙烧炉建成以后，焙烧的产量直接取决于合理的火焰周期，火焰周期通常是24小时—30小时，通常为26－28小时。 其次是火焰系统的构成。 焙烧炉的年产量=火焰系统数×炉室数×每个炉室的装炉量（t）×365天×24小时÷火焰周期 良好的焙烧 良好的焙烧，即焙烧后的阳极必须满足电解车间质量的要求，焙烧的过程目的在于使沥青焦化，以便达到： 1. 阳极成为良好的导电和导热体 2. 提高阳极的机械性能 3.较低的氧化反应率 焙烧产品最大的均匀性，即对于同一炉室的不同料箱，同一料箱中不同位置的阳极，焙烧的阳极品质的均匀性。也就是所有的阳极应基本上按相同的升温和冷却曲线的，焙烧到同样的温度。 这与炉室及火道的结构有关。 最低的成本 它涉及到全部价格的所有领域。产品的合格率、燃料的消耗、火道耐火材料的使用寿命（维护费用） 二．焙烧过程中的现象特征： 阳极焙烧过程中可以分为三个不同的范围： 20 O C—200 O C 200 O C—550 O C 550 O C—1100 O C
从20O C—200O C在生阳极焙烧期间，其内部应力得以释放。通常情况下，所用的沥青的软化点为110O C，阳极从开始（室温）升高到约200O C时，有一个塑性的状态，在这一阶段，阳极变软，炉室内的填充料保证阳极的不变形。升温速度一般低于10O C/H。 从200O C—550O C 在这个间，沥青的挥发份将散发出来，在350O C—550O C 期间，最大限度的挥发份排出，重质物质经过连续不断的分解，透过填充料，及耐火砖逢，挥发份将在火道中燃烧，其条件： 氧气含量是充分的；火道温度为750O C；火道中有必须的烟气混合物。 注意：燃烧是放热反应，但一些物质的分解是吸热的。 这个阶段非常重要。因为挥发性物质释放可能在阳极里产生相当大的应力，甚至导致裂纹,内部应力大多数取决于在阳极中心和外表面的温度差别。在温差超过120℃时，裂纹的危险性较高。（当然生阳极质量也是一个重要的因素。）温差与热传递速度有联系，热传递速度主要受烟气与阳极之间的温差和多层热扩散率控制。（砖--填充料--阳极）。 通常必须避免过快的阳极升温速度直到阳极中心温度到550。在一般情况下。升温速度必须低于20℃/h，中间与边缘的温差不得超过100℃。 挥发物质的散发会导致阳极的膨胀，但沥青在变成半焦时，有收缩现象。阳极的收缩决定于干料粒度的大小分布和沥青的组成。 从550 O C—1100 O C 这区间的特点是半焦质到沥青焦。这个转变的形成，随着挥发物的逸出，特别是氢气，直到750℃。 在连续焙烧到750℃以上，允许焦碳和沥青焦之间不同的反应率得以减少，。焙烧必须连续，温度达到1080--1150℃，以便达到足够的阳极密度标准，任何一块焙烧后的阳极的真密度： 焦碳的真密度-0。005 ≤焙烧后的阳极的真密度。该标准必须达到，以使在电解槽中的碳粉最少并降低阳极反应的能力。 由于焦碳里的硫释放出来的缘故，其反应可能增加，因此，在选择原料时必须考虑到这一点。 在最后阶段,焙烧温度的增加速率仅取于加热区的技术的可能性.
炭素焙烧炉用热电偶 一、炭素焙烧简介 铝电解用预焙阳极炭素焙烧炉，是采用环式焙烧技术，由若干个结构相同的炉室呈双排布置，按移动的火焰系统运转，对压型的炭素生制品进行焙烧的大型热加工设备。我国的炭素焙烧起步于50~70年代的苏联技术，在80~90年代贵州铝厂先后引进日本和法国的技术后获得了迅猛发展。我国的电解铝产量已从2001年的337万吨猛增到2011年的1806万吨（约占全球总产量的40%），预焙阳极出口量2012年已超过130万。我国已成为世界铝用炭素制品和电解铝的生产强国。 炭素焙烧是铝电解工业的重要工序，炭素阳极的质量好坏将直接影响到铝电解生产的效率和能耗。三十多年来，我国的炭素焙烧企业不断改进生产设备和生产控制系统，不断优化炭素焙烧工艺和加强焙烧过程控制，促进了产品质量和生产效率的不断提高。一般情况下，一个焙烧周期为240~280h，炭素阳极的最终焙烧温度为1050~1200℃。炭素焙烧过程的温度安排见下表： 典型的炭素焙烧过程温度控制情况表 阶段温度范围（℃）升温或保温时间（h）升降温速度（℃/h）预热软化150~3502010.0 挥发分逸出焦化350~850707.17 高温烧结升温850~1180408.25 高温烧结保温1180500 冷却降温阶段1180~250~100 温度的测量和控制是炭素焙烧过程中最重要的技术内容，测量温度的准确性、控制温度的稳定性、炭素阳极温度的均匀性、升温速率、温度梯度以及焙烧最高温度等因素对炭素阳极质量都有很大影响。所以，采用优质的具有良好性价比的热电偶测量温度，对炭素焙烧企业非常重要。 二、炭素焙烧对热电偶的基本要求 1、使用温度高：要求热电偶能长期适应1200℃的高温环境，最高可能超过1300℃（因为测量端不一定处于料箱内最高温度点）。这已是廉金属热电偶以及高温合金保护管、常用高温绝缘材料的极限工作温度。 2、强腐蚀环境：炭素焙烧过程使用重油、水煤气、天然气等作加热燃料，在焙烧的炭素阳极中还有大量的挥发分（石油沥青、焦炭杂质等）逸出助燃，碳、硫气氛高温腐蚀非常
90室5火焰阳极碳块焙烧炉检修规程 1.总则 本规程适用于碳素厂90室5火焰敞开式环式阳极碳块焙烧炉的检修。 2.施工前准备（见通用规程） 3.检修过程及方法 3.1火道墙 3.1.1拆卸 A.先吊风机进炉室底吹风，降低火道墙的墙体温度； B.拆卸移开上部盖板，加快冷却速度； C.温度达到60℃以下，拿出风机； D.拆卸火道墙上部浇注件； E.拆卸火道墙墙体。 3.1.2检查、修复、更换 检查火道墙的缝隙、开裂、变形情况，确定火道墙是否修补，如果通过填塞岩棉、筑炉维修仍不能满足工艺使用要求，则拆除墙体大修更换；检查是否做好施工前耐火砖及材料的准备工作与安全事项，保证各项定置管理符合标准要求；检查墙体砌筑的吊线、拉线是否符合施工要求，耐火泥浆调整配方及稀释程度效果是否符合筑炉标准规定；检查火道墙砌筑是否按筑炉手册的各项规定进行施工，大修时对使用过的旧砖不应修复利用，必须更换新砖。 3.1.3清洗与装配 抹平墙体的灰浆缝，清理炉室及烟道口内的工器具与杂物，安装按与拆卸过程相反顺序施工；重新砌筑的火道墙必须遵照《90室阳极焙烧炉验收标准》(GBYL3-35-LY)的规定并参照《工业炉砌筑工程施工及验收规范》(GBJ211-87)执行，并通过焙烧炉检修技术标准中有关参数的验收要求。 3.2连通火道、横墙 3.2.1拆卸 A.先拆卸连通火道、横墙上部的炉顶浇注件； B.拆卸横墙； C. 拆卸横墙烟道的密闭挡板； D.拆卸连通火道。 3.2.2检查、修复、更换 检查连通火道、横墙的缝隙、开裂、变形情况，确定连通火道、横墙是否修补，如果通过填塞岩棉、筑炉维修仍不能满足工艺使用要求，则拆除墙体大修更换；检查是否做好施工前耐火砖及材料的准备工作与安全事项，保证各项定置管理符合标准要求；检查墙体砌筑的吊线、拉线是否符合施工要求，耐火泥浆调整配方及稀释程度效果是否符合筑炉标准规定；检查连通火道、横墙砌筑是否按筑炉手册的各项规定进行施工，大修时对使用过的旧砖不应修复利用，必须更换新砖。 3.2.3清洗与装配 抹平墙体的灰浆缝，清理炉室及烟道口内的工器具与杂物，安装按与拆卸过程相反顺序施工；重新砌筑的连通火道、横墙必须遵照《90室阳极焙烧炉验收标准》(GBYL3-35-LY)的规定并参照《工业炉砌筑工程施工及验收规范》(GBJ211-87)执行，并通过焙烧炉检修技术标准中有关参数的验收要求。 3.3挡墙、侧墙 3.3.1拆卸 A.先拆挡墙、侧墙上部的浇注层； B.拆卸挡墙； C. 拆卸侧墙。 3.3.2检查、修复、更换
多层自悬式焙烧炉炉床关键 施工工艺的控制 张克亮（攀钢冶金工程技术有限公司修建分公司邮编 617062） 摘要：针对多层自悬式焙烧炉这种国内少有的炉型结构、独特高难度的炉窑施工技术，我单位从长期施工中发现，炉床的稳定性对整个焙烧炉周期寿命起决定性影响，因此，本文从炉床砌筑工艺中的预砌筑、拱胎支设、炉床砌体砌筑和砌体养护等四个关键工序如何实行有效控制进行了介绍，侧重于实际操作方面的总结，以形成较为成熟的现场作业经验。 关键词：焙烧炉床结构预砌筑拱胎灰缝 一、前言 攀钢钒制品在国内市场占有率达80%，在国际市场的占有率为20%，攀钢将在“十一五”末，成为世界上最大的钒制品生产基地。多层自悬式焙烧炉是钒制品生产的重要热工设备，89年从德国引进（当时为国内独有），攀钢现有8 座。其使用寿命和检修周期直接决定了攀钢钒制品的生产能力。如何提高砌筑质量，做好关键砌筑工艺的控制，从而延长检修和更换炉床的周期，是我们施工单位长期研究的课题。 从1989年开始至2008年，我公司在长达二十年新建、检修过程中，从无到有，通过摸索实践，积累了不少施工经验，形成了系统而独特的多层焙烧炉耐火内衬施工工艺，但在以往实际施工中，常见问题是刚施工完后出现炉床下沉和局部塌陷甚至坍塌，因此克服焙烧床下沉，如何对关键施工工艺进行有效控制和持续改进非常重要。 二、炉床的承重自悬原理及施工工艺分析 （一）、炉床的承重自悬原理。多层自悬式焙烧炉结构比较独特，炉内结构主要由多层悬空炉床、内衬大墙、中心轴及旋转耙臂组成，每层炉床由多环标准、异形耐火砖组合砌筑而成，整个炉床上表面呈水平面，下表面为斜拱面，每层床子重约6—8吨（奇偶层数重量不一），无任何依托支撑自悬结构。炉床自悬原理：一是整个炉床四周与炉子大墙紧密粘合，在径线方向上与床子均布荷载形成力偶平衡。二是主要依靠下表面以一定拱角形成拱的托力。三是切向每环砖之间以及同环每块砖间的自身粘合。因此，这种炉型国内少有，施工技术也罕见，技术要求高，难度大。见图1。
焙烧工艺部分 一、填空填 1、炭阳极生坯在填充料保护下，（隔绝空气）进行高温热处理，使（沥青焦化）的工艺过程称为焙烧。 2、焙烧生坯由两部分组成，一部分是经过高温煅烧的（骨料颗粒），另一部分是粘结剂（煤沥青）。 3、碳制品生坯焙烧后，重量损失值（9-13）%，体积损失值为2-3% 炭素制品如果生坯糊料含黏结剂数量偏多，焙烧时容易出现弯曲变形。 4、升温速度对粘结剂的（析焦量）有很大影响。在升温速度较慢的情况下，粘结剂的析焦量（增大），提高了制品的（密度）和物理机械性能。 5、煅烧的最高温度一般控制在1350℃，焙烧最高温度一般控制在1200℃ 6、挥发分的排除，产品温度在（200℃）以前不明显，随着温度的升高，继续增加，温度在（350—500℃）之间最激烈，（500℃）以上排除较慢，大约在（1100℃）以后才基本结束。 7、当生制品从室温加热到200～250℃时，制品的粘结剂软化，制品处于（塑性状态），体积膨胀，质量不减少。 8、生坯排出挥发分最为剧烈的温度大约是（300~500℃）。在焙烧过程中温度在450—500度时，必须（缓慢升温）。 9、当制品的温度升到800℃以后，随着温度的升高，制品的结构（更加紧密），制品的电阻率（继续下降）。焙烧过程中，温度范围800—1000℃时，持续时间为20小时，其升温速度为每小时（10℃） 10、敞开式环式焙烧炉烘炉时，当温度达到300℃、800℃、1250℃左右时，需要对炉体进行（保温）。 11、从焙烧最高温度降低炉温时，初始降温速度应控制在每小时50℃以内，到（800）℃以下可任其自燃冷却，一般在（300）℃以下出炉。 12、当主控室火道温度显示框底色变红时，表示当前火道温度超过高限设定偏差值。即（火道偏热）；火道温度显示框底色变黄时，表示当前火道温度低于低限设定偏差值。即（火道偏冷）。
一、前言 我公司焙烧有54炉室和18炉室两个生产系统，焙烧炉是敞开式、w型环式炉，分别采用煤气和重油做燃料进行加热升温。54室焙烧炉结构为8火道7料箱，料箱尺寸为：3440×730×4170mm，每炉平装生块84块，有三个火焰系统每个火焰系统为18个炉室。18室焙烧炉结构为9火道8料箱，料箱尺寸为：5330×703×5240mm，每炉立装生块192块，一个火焰系统。两系统年生产能力达到8万吨。 二、制定合理的升温曲线 焙烧是炭素制品生产中的一个重要工序，生坯炭块的焙烧是生坯炭块在专门设计的加热炉内周围用填充料隔绝空气，按一定升温速度将生坯加热到1000℃---1050℃左右的生产工序。在焙烧过程中生坯炭块主要是进行粘结剂的分解和聚合反应。焙烧的升温速度、温度梯度及最高温度对阳极质量都有很大影响。 生坯炭块在焙烧过程中主要是粘结剂的焦化过程，即是沥青进行分解、环化、芳构化和缩聚等反应的综合过程。具体生坯炭块在焙烧炉内焦化过程与温度加热变化如下表。 我公司根据生坯炭块在焙烧炉内焦化的过程及54室焙烧炉室、18室焙烧炉室的结构和煤气、重油的热值计算，分别对54室焙烧炉室和18室焙烧炉室采用了252小时和168小时的加热炭块升温曲线的生产过程。移炉周期分别采用36小时和28小时。 低温预热阶段 200℃左右 制品粘结剂开始软化 中温阶段 200℃--300℃ 制品内吸附的水和化合水以及低分子烷烃被排出。 400℃
以上变化最为突出 500℃--650℃ 碳环聚合形成半焦 高温烧结阶段 700℃以上 半焦结构分解，逐渐形成焦炭，构成乱层堆积结构基本单位的六角网状平面。 900℃以上 这种二维排列的碳原子网格进一步脱氢和收缩，以后就变成了沥青焦。 燃料生产大规格炭块和炭块平装的生产要求，及用重油作为燃料生产大规格炭块和炭块立装的生产要求，该曲线容易操作又安全，尤其在排出挥发份阶段，排出的挥发份不但能充分燃烧，焦化反映比较彻底，而且对低温炉室起到一个很好的预热作用，使系热得到合理利用，烟气进入烟斗后温度平均为200 ℃，到净化系统温度在60℃--130℃，达到技术要求，有利于净化系统对烟气的净化与排放。从产品质量取样结果分析看，理化指标和外观质量都比较好，故我公司54室焙烧炉室采用252小时加热升温曲线，18室焙烧炉室采用168小时加热升温曲线是合理的。 三、炭块变形破损原因分析及解决 生炭块经过焙烧后出下列几种废品 1．立装炭块炭碗塌陷变形 18室焙烧炉室立装炭块经焙烧后炭碗塌陷变形，导致阳极导杆不能安装。其原因: 1.1立装炭块在炉室内填充料不能将炭碗填实, 炭碗内有空隙。在焙烧炭块过程中制品处在软化阶段时,由于炭碗内有空隙炭碗处制品塌陷引起变形,造成废品。 1.2生炭块粘结剂用量偏高。 1.3振动成型压力较低。 我公司现使用纸板将装满填充料的炭碗先固定后再装炉。具体是先将填充料填满炭碗,再用根据炭碗结构尺寸制作的纸板将炭碗内的填充料固定,使立装起的炭块炭碗内被填充料填实,在焙烧过程中炭块炭碗内没有空隙就避免了炭块炭碗的变形。
环式焙烧炉分为带盖式炉和敞开式炉，又分为有火井和无火井两种。中国普遍采用带盖式炉。该炉由焙烧室、料箱加热墙、炉盖和烟道等部分组成。每座环式焙烧炉有18～36个焙烧室，分两列连续排列，前后室加热火道的烟气，既能够串通又可以切断。同时，还能将8～10个焙烧室组成一个火焰串联系统，实现按环形分段加热。在每个焙烧室内，砌成若干个尺寸相同的料箱，箱的四壁用空心异型粘土砖或高铝砖砌筑，砖芯上、下对齐，形成垂直加热火道(即加热墙)。焙烧炉最外层为红砖墙或混凝土墙，非工作层用粘土质隔热砖或漂珠砖砌筑，工作层均用粘土砖砌筑。为了增强炉衬的整体性和节约能源，非工作层可用体积密度为1．2g／cm。的轻质耐火浇注料浇灌，工作层则用粘土结合或低水泥耐火浇注料。环式焙烧炉的使用寿命一般为8～10a。 炭素原料锻烧炉、半成品焙烧炉和石墨化炉所用的耐火材料。原料级烧炉用耐火材料该炉采用煤气或重油作燃料，工作温度为1200~1350℃。常用炉型为罐式炉 和回转窑，其衬体用粘土砖、高铝砖和硅砖砌筑，使用条件好，炉子寿命长。罐式炉用耐火材料该炉炉型分为顺流式(图l)和逆流式两种。姚式炉是由炉体尺寸相同的锻烧嫩组合而成，每4个罐为一组，每座炉子有2~6组锻烧雄. 罐式炉罐体及火道的工作层一般采用硅砖砌筑。罐体工作层外侧和火道砌体、蓄热室及烟道等部位的工作层采用粘土砖砌筑。其外墙全部用红砖砌筑，用金属框架和拉杆紧固炉体。雄式炉的使用寿命一般约为sa回转窑用耐火材料该窑筒体内衬一般采用高铝砖或磷酸高铝质不烧砖砌筑.窑头和窑尾安装密封翠，防止冷空气吸入，以减少氧化损失，罩的内衬一般用粘土砖砌筑。回转窑的使用寿命一般为200~3ood，如窑内衬非工作层采用轻质耐火浇注料浇灌，工作层则用Al必3含量为75%的高铝质耐火浇注料，其整体性