杏彩体育:炭素热工设备及原理

　　【摘要】本文主要从炭素热工设备的现状、炭素热工设备基本原理、炭素热工设备主要部位施工及质量控制、炭素热工设备常见故障及其排除途径几个方面对炭素热工设备及原理进行探讨。

　　炭素热工设备是指将炭素材料进行热处理的热工设备，所以掌握炭素热工设备的基本构造及原理是很重要的。明确热工设备的基本构成及原理，才能更好的利用炭素热工设备。

　　炭素热工设备是一种复杂的热工设备，它是利用炭素原材料石油焦在煅烧温度作用下逸出挥发份与空气混合在火道内燃料，在隔绝空气的条件下对炭素材料进行高温干馏的一种设备。炭素二车间煅烧炉是顺流式罐式煅烧炉，这种炉子优点是煅烧质量好，氧化烧损小，热效率高和维护费用低。

　　煅烧炉由炉体、加料、排料和冷却装置、挥发份集合道、烟道及排料机等部分组成，炉体由20个用耐火材料砌成的结构相同及垂直配置的煅烧罐组成。每4个罐为一组，共5组，罐的下部设有首层和四层两个空气道，沿煅烧罐高度配置8层火道。

　　炭素车间的煅烧炉在使用数年后，已超过设计使用寿命。煅烧炉在经历次烘炉之后，使炉体变形严重。具体表现在：

　　（二）罐壁由于多年使用，磨损、冲刷罐壁壁厚已由原来80 mm到现在不足60 mm，强度大大降低，罐壁硅砖墙面变形出现裂纹，挥发份直接从罐内溢入火道，若采用措施不当极易造成局部过热，形成熔洞甚至烧穿，在这方面2#煅烧炉尤为严重。

　　（三）火道变形错位，挥发份得不到合理控制和利用，炉温和负压调整、灵敏度下降，给煅烧炉操作带来很大困难。

　　炭素热工设备是一种直接把电流通入内串接起来的焙烧制品，利用制品本身的电阻使电能转为热能，将制品石墨化的一种电阻炉。其基本原理是将焙烧电极卧放在炉内，按其轴线串接成行，然后固定在两根导电电极之间，为减少热损失，在焙烧电极周围覆盖了保温料。通电后，电流直接流向电极，依靠其本身的电阻发热，并迅速升温，仅10h左右即可达到石墨化需要的温度，使生产周期大为缩短。

　　串接式炉在送电过程中，电流在电极内分布均匀，从而使得电极在升温时，表里的温差很小，虽然高速升温，却不会导致制品开裂，使得缩短生产周期成为可能，同时由于不依靠电阻料来传递热量，当然也没有这部分的热量消耗，仅这两项，构成了串接式炉更为节能的基础，并且还具有生产操作采用自动化控制，改善劳动条件等优点。

　　砌砖前，按照炉体构架和基础的中心线，测量出煅烧罐，烟道的纵横中心线，并分别引画在炉体骨架和支承板的侧面，以便各部位砌体的画线和砌筑。整个煅烧炉砌体的标高部位以炉体构架支承板表面的标高为基准。砌砖用的线杆，除利用构架四周的立柱外，还要根据实际需要在炉子周围适当增设线杆，以便控制砌体的平直和标高。

　　罐式煅烧炉的煅烧罐和火道，长期处于热应力和化学侵蚀的综合破坏效应。为了延长内衬使用寿命，尽量减轻或避免施工损坏因素的作业，对耐火材料的砌筑有以下基本要求：耐火材料与隔热材料要防潮；耐火泥浆与耐火砖相适应；耐火砖砌体应错缝砌筑，不允许有通缝。砖缝泥浆应饱满、均匀；粘土耐火砖缝应控制在2～3mm，硅砖的砖缝控制在1～3mm；砌体应平整和垂直，砌筑时要经常随砌随检查；严禁使用铁锤砌砖。耐火砖是脆性材料，禁不起刚性材料的冲击，必须使用木锤、橡皮锤等柔性工具砌筑。

　　这部分包括：煅烧罐下部黏土砖砌体、底部的预热空气道，相应高度的外墙砌体。砌筑前，应仔细复查支承板表面的标高，平整度和板上24个下料口的中心线、尺寸。

　　在支承板表面上铺一层 10 mm厚的石棉类隔热板，然后铺一层 0.5 mm厚的薄钢板，作为砌体的滑动层。按照所画的中心线及砖层线，从煅烧罐的下料口开始砌砖，接着砌其他部位砌体，煅烧罐的下料口砌体形成后，仔细检查各组煅烧罐（包括相邻煅烧罐）中心线是否符合要求。当砌筑预热空气道砖层时，应随砌随清扫，外墙的各种砌体均随着煅烧罐的相应砖层依次砌筑，这包括粘土砖、粘土质隔热耐火砖等。砌筑都要拉线，以保持墙面平整和垂直。

　　这段是煅烧炉最重要的部位，包括煅烧罐的硅砖段，各层燃烧火道，隔墙及四周墙。它们都是用硅砖砌筑，硅砖砌体外面还有粘土砖、粘土质隔热砖组成的外墙。在粘土砖外墙中还有各种通道。硅砖砌体一般采用掺有水玻璃的硅质耐火泥浆砌筑。砌体砖缝的允许厚度为：煅烧段和火道盖板1～2mm，火道隔墙四周墙2～3mm。

　　由于设计问题造成了热工设备的异常响动，产生了噪音，其原因是流量与压力剧变或脉动增大、机械振动等等，要使噪声尽量消除或者减少就要改善结构，总体来说，消除或控制噪声有以下几种方法:(一)更换密封；(二)为了保持油管的畅通，清楚管内的垃圾；除去脏物，使吸油管畅通；(三)进行适度的拧紧；(四)在吸油端连接处涂油，若有好转，则紧固连接件，或更换密封，降低吸油高度；(五)为了紧固连接件，使其同心，对其重新进行安装；(六)清理或更换泵体；(七)换用效果更好的滤油器；(八)使转速降至允许最高转速以下；(九)提高油液质量，使用更适应的液压油；(十)更换齿轮或研磨修整，更换损坏零件；(十一)检查并修复有关零件拆卸溢流阀清洗；(十二)采取隔离消振措施。

　　炭素热工系统的油温不能高于55度，这个温度才是适宜的，热工设备的温度也不能高出10度，系统卸荷不科学会造成管道流苏选的过高、压力损失过大等，这些都是因为设计不当造成的液压泵过热。炭素热工设备过热故障的产生的原因有以下几方面:

　　(一)装配质量较差，比如炭素热工设备的轴向间隙比较小，转子的垂直度很差，集合形状超低，运动表面的油膜被破坏，造成了机械效率降低和干摩擦，而导致了炭素热工设备的过热现象。

　　(二)由于油液叫浑浊，不够清洁，增大了内部磨损，导致容积效率下降，油从内部间隙泄漏节流而产生热量；

　　解决以上问题的方法主要是:检查侧板和轴套，对有问题的进行修理或者更新；更换粘度合理的液压油；扩大散热面积；将压力和转速进行适当的调整。

　　炭素热工设备泄漏的多少直接决定炭素热工设备的输出，直接关系到系统速度的稳定性和输出功率的状态。泄漏故障原因主要有:油封或密封圈损伤；密封表面有问题；泵内零件间隙过大，造成磨损；柱塞泵中心弹簧损坏，使缸体与配油盘间失去密封性。解决以上问题的手段是:更换油封或密封圈；更换或重新配研零件；检查修理；更换弹簧。

　　只有对炭素热工设备的原理有了正确的认识和理解，掌握热工设备在工作中容易产生的故障问题，及时的排查，才能够好的保证炭素热工设备的正常运行，保证生产。所以，对炭素热工设备及原理有深刻的认识是十分必要的。

　　[1]周文中.有机载热体加热炉在炭素行业中的应用.炭素技术.2013年3月，第2期，166-168.

　　[3]顾伟良.炭素炉窑的发展趋势及节能措施 .炭素技术 .2012年1月，第1期，10-15.