某公司有立裝、臥裝兩種形式敞幵式陽極焙燒爐6臺，專業(yè)生產(chǎn)鋁電解用炭陽極。焙燒爐大修周期通常為8~10年，焙燒爐整體大修后4年內(nèi).火道墻經(jīng)過正常的維護(hù)保養(yǎng)，一般不會出現(xiàn)嚴(yán)重變形，不需要規(guī)模性的投資修理。
近3年，該公司對超大修周期使用的焙燒爐進(jìn)行了整體拆除大修，對其他爐室變形嚴(yán)重的火道墻也進(jìn)行了局部拆除重新砌筑但是，焙燒爐在使用中，出現(xiàn)火道墻嚴(yán)重的規(guī)律性C形彎曲變形，有些甚至在砌筑后不足一年便出現(xiàn)明顯的彎曲或破損裂縫,火道墻的變形和破損，給公司炭陽極的生產(chǎn)組織、產(chǎn)品質(zhì)星、成本控制等造成巨大困難，對電解槽的工藝參數(shù)控制和平穩(wěn)運(yùn)行造成極大不確定性影響。
火道墻變形破損原因分析
根據(jù)火道墻墻體規(guī)律性C形變形、墻面局部內(nèi)凹、貫通形裂縫、修理時(shí)拆除的黏土耐火磚變形情況等，結(jié)合砌筑時(shí)的工藝控制、日常使用維護(hù)實(shí)際，對焙燒爐火道墻的彎曲變形和破損，從工藝特點(diǎn)、墻體幾何形狀、劣化趨勢、拆除后廢料的狀態(tài)等方面，以火道墻自身為主進(jìn)行原因分析。
(1)由于產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點(diǎn)所限，火道墻使用過程中，墻體在每批次炭陽極焙燒過程中，必須經(jīng)歷自然溫度→逐漸升溫→1250℃高溫保持→降溫→空氣快速冷卻→外界自然溫度狀態(tài)，這樣的溫度變化循環(huán)過程在焙燒爐的生產(chǎn)中持續(xù)循環(huán)進(jìn)行這種周期性溫度循環(huán)造成火道墻本體材料性能惡化、砌筑縫隙和結(jié)構(gòu)劣化、抵抗外力能力降低.
(2)火道墻砌筑耐火磚因承重和溫度不同，在高溫狀態(tài)發(fā)生不同塑性蠕變、幾何尺寸變化在每個(gè)溫度變化周期，火道墻整體幾何形狀發(fā)生熱脹冷縮，各層及磚體發(fā)生水平方向微簠延伸、豎直方向微量縮小的不規(guī)則變形.這種理論分析結(jié)果，從火道墻重砌時(shí)拆除的耐火磚大雖縱向穹曲、橫向扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象中，得到充分驗(yàn)證。
(3) 火道墻耐火磚和耐火泥具備固有的抗熱震性、熱蠕變屬性，不同品級的耐火材料屬性各不相同，在火道墻溫度周期循環(huán)中，造成耐火磚疲勞破壞，砌筑磚出現(xiàn)微裂紋，局部破損，尤其是火道墻部分橫向受力的拉筋磚和噴嘴直噴磚，由于受加熱火焰的直接噴射灼燒作用，疲勞破壞尤為嚴(yán)重(如圖3)，長期運(yùn)行后破壞了火道墻寬度方向的穩(wěn)定性，在填充料和炭陽極裝出外力作用下，形成了使用中火道墻變形、內(nèi)凹等缺陷，而且隨著使用時(shí)間延長和保養(yǎng)缺失持續(xù)劣化。
(4)火道墻砌筑工藝控制不嚴(yán)格，部分間隙偏小，在火道墻砌筑完成后沒有足夠的養(yǎng)生，水分自然揮發(fā)排出時(shí)間短。新砌筑火道墻直接投入使用，升溫過程中耐火磚線性變化和水分快速汽化膨脹逸出，形成墻體在使用過程中縱向幾何變形不一致。火道墻砌筑層縱向間隙發(fā)生不同步減小，個(gè)別間隙消失,形成墻體砌筑磚縱向剛性擠壓、整體伸長，破壞了火道墻本身膨脹補(bǔ)償結(jié)構(gòu)，原設(shè)計(jì)火道墻自動調(diào)節(jié)功能消失，火道墻出現(xiàn)變形、局部結(jié)構(gòu)和形狀破壞，而且隨使用時(shí)間延長持續(xù)劣化。
(5)焙燒爐生產(chǎn)的每個(gè)溫度變化周期，火道墻砌筑磚均出現(xiàn)不同溫度梯度的線性熱脒冷縮效應(yīng)，部分砌筑層因伸縮間隙不同出現(xiàn)剛性擠壓，在料箱內(nèi)填充料的擠壓作用下，墻面形成C形彎曲變形;部分砌筑層甶于變形不同步性，發(fā)生豎向間隙被拉伸變大在周期性的混合作用后，逐步形成了使用中的火道墻斷裂甚至錯位、大面積變形。
(6)焙燒爐運(yùn)行中同一火道墻不同層或同層不同部位的不同步變化，造成火道墻局部應(yīng)力集中，火道墻同層或不同層間出現(xiàn)局部相對運(yùn)動，墻體拉筋磚在長期火焰灼燒和墻體變形產(chǎn)生力作用下，產(chǎn)生扭曲變形或斷裂，墻體原始結(jié)構(gòu)破壞，火道墻穩(wěn)定性惡化，促進(jìn)了火道墻運(yùn)行后期的整體迅速破壞。
(7)焙燒爐運(yùn)行中，填充料在火道墻上燒結(jié)，未及時(shí)清理，多功能天車裝出爐過程中對墻體的碰撞，人工爐面臨時(shí)作業(yè)偶發(fā)事件，受損火道墻維護(hù)保養(yǎng)不及時(shí)等外因，對火道墻的深度劣化、變形甚至坍塌有直接促進(jìn)作用。
(8)上述不利因素同時(shí)并存、周期性持續(xù)產(chǎn)生，形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致火道墻后期的嚴(yán)重變形、甚至坍塌，嚴(yán)重影響炭陽極焙燒質(zhì)雖、產(chǎn)品合格率、以及單位產(chǎn)品能耗。
控制措施
(1)在焙燒爐新建或修理維護(hù)前，控制材料成分和理化指標(biāo)，尤其是砌筑用磚的抗熱震性、熱膨月長率、高溫蠕變性和高溫狀態(tài)強(qiáng)度，同時(shí)控制砌筑泥漿的耐火度和黏結(jié)性能，對使用材料分批次嚴(yán)格進(jìn)行入場檢驗(yàn)，確保材料符合設(shè)計(jì)要求
(2)火道墻砌筑前.制定符合實(shí)際、標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃，細(xì)化施工作業(yè)指導(dǎo)書，嚴(yán)格控制施工進(jìn)度和質(zhì)星，確保計(jì)劃的可操作性.
(3)通過資質(zhì)、經(jīng)驗(yàn)等條件限制，優(yōu)選火道墻砌筑人員，規(guī)定企業(yè)合理的定額工作星，實(shí)現(xiàn)每條火道墻由同一人砌筑、其他人配合，以確保砌筑質(zhì)量的可靠與持續(xù)性。
(4)嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)指導(dǎo)書，控制砌筑質(zhì)量，按照設(shè)計(jì)尺寸和工藝標(biāo)準(zhǔn)施工，嚴(yán)格控制砌筑過程中標(biāo)高、水平尺寸，調(diào)整不同偏差耐火磚，在材料尺寸上確保火道墻立縫間隙大小和均勻性、臥縫泥漿厚度及飽滿度。
(5)火道墻砌筑的每一個(gè)工序上，立縫間隙標(biāo)準(zhǔn)盡量靠近最大極限偏差。嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)意圖，處理好火道墻與橫墻之間、火道墻內(nèi)部的各膨脹間隙。
(6)細(xì)化過程檢查和驗(yàn)收，加強(qiáng)檢驗(yàn)批管理，通過火道墻砌筑中每層磚、每個(gè)步架的檢査驗(yàn)收，從基礎(chǔ)和細(xì)節(jié)上確保整個(gè)火道墻的砌筑質(zhì)量，火道墻新砌或維護(hù)修理后，必須進(jìn)行驗(yàn)收，從制度和工作程序上確?；鸬缐Ρ倔w質(zhì)量。
(7)在火道墻修理完工后，須對新砌筑火道墻墻體養(yǎng)生，使水分自然風(fēng)干，然后按照標(biāo)準(zhǔn)烘爐曲線烘爐，以防火道墻因砌筑水分原因而出現(xiàn)開裂現(xiàn)象。
(8)運(yùn)行中嚴(yán)格執(zhí)行人員作業(yè)規(guī)范、溫度工藝曲線，保持溫度調(diào)整連續(xù)平穩(wěn)，杜絕異常溫度控制手段或嚴(yán)重偏離溫度曲線運(yùn)行。
(9)加強(qiáng)火道墻維護(hù)，及時(shí)清理墻體粘結(jié)料，清除豎向間隙中夾雜的剛性物質(zhì)，修補(bǔ)爐墻缺陷。
(10)對出現(xiàn)整體變形的火道墻進(jìn)行人工或機(jī)械干預(yù)，減小火道墻幾何形狀劣化速度。
(11)減少設(shè)備、制品，填充料、火焰等外界因素對火道墻的不利影響，減少人為損壞。
結(jié) 語
通過加強(qiáng)火道墻整體砌筑、升溫保養(yǎng)、運(yùn)行中的維護(hù)保養(yǎng)，強(qiáng)化火道墻性能劣化的各項(xiàng)預(yù)防控制措施，提高了焙燒爐火道墻使用壽命，保證了焙燒塊產(chǎn)品品質(zhì)，降低了單位產(chǎn)品能耗和成本。
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