【正文】 目前已經(jīng)確定煅燒爐的 40個料罐 40條火道中燒穿的料罐和火道達(dá)到 30多條，且有的料罐（火道）可以看到不止一處的燒穿點。碳素廠建廠至今先后對十幾臺次的煅燒爐大修，采用的幾乎都是山東第二耐火材料廠硅磚（僅一次采用洛陽耐火材料廠硅磚） ，很少出現(xiàn)類似情況；即使?fàn)t子運行 10年左右出現(xiàn)非火道主體的少量缺損，也不會影響爐子正常運行。2. 市場預(yù)測及分析2022年，我國原鋁產(chǎn)量達(dá)到了 938萬 t，刨除少量自焙產(chǎn)能外，約需預(yù)焙陽極 500萬 t左右。有關(guān)資料顯示，到 2022年底，全國電解鋁產(chǎn)能將達(dá)到約 1460萬 t，實際產(chǎn)量將達(dá)到約 1260萬 t。美國部分大型碳素廠已經(jīng)關(guān)停，并且國外碳陽極廠每隔 3～5 年需要進(jìn)行大修，帶來周期性需求增長，由于近期國家取消了對碳陽極主要原材料石油焦和瀝青的出口退稅，造成國外碳陽極廠成本上升，外商改進(jìn)口石油焦和瀝青為從中國進(jìn)口碳陽極。國際市場的巨大需求，引發(fā)國內(nèi)民營碳陽極廠擴(kuò)建浪潮，大量專業(yè)碳陽極廠迅速擴(kuò)張，僅濟(jì)寧碳素廠產(chǎn)量就已經(jīng)達(dá)到 20萬 t，產(chǎn)量10萬 t以上的專業(yè)廠還不斷涌現(xiàn)。分公司碳素廠出口碳陽極產(chǎn)品在國際市場上極具競爭力，是公司的出口創(chuàng)匯拳頭產(chǎn)品。2022 年以來，碳素廠不斷提升碳陽極產(chǎn)品的研發(fā)能力，為不同客戶提供不同規(guī)格、不同質(zhì)量的個性化產(chǎn)品。2022 年針對出口陽極嚴(yán)格的質(zhì)量要求，碳素廠做了大量的技術(shù)研究和管理創(chuàng)新工作，使碳陽極質(zhì)量與國際接軌。6 年中共計出口碳陽極 40萬 t以上。幾年來，通過與美國艾明可、韓國正彩、瑞士 RD公司的合作，以及出口歐美市場優(yōu)質(zhì)陽極的研制與生產(chǎn)，已打開市場，并贏得了良好的信譽。目前的戰(zhàn)略伙伴有：美國艾明克公司、韓國正彩公司、瑞士 RD公司、碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 19 德國金馬特公司等，2022 年意向合同 20萬 t，已簽訂合同 16萬 t。與德國、迪拜、美國奧爾馬特、俄羅斯鋁業(yè)簽訂的均為長期合同。分公司碳陽極的市場前景非常好。由于產(chǎn)量不能滿足國際市場訂單需求，2022 年分公司碳陽極出口份額下降為 25%。3. 工藝改造方案. 6煅燒爐現(xiàn)狀罐式煅燒爐的使用期限，多數(shù)是依據(jù)爐體的技術(shù)狀況及操作維護(hù)決定的，在國內(nèi)罐式煅燒爐的使用期限一般為 6～8 年，有的使用壽命長達(dá)十幾年。分公司碳素廠 6煅燒爐于 2022年 6月建成，10 月 10日點火烘爐。從 2022年 10月起 6煅燒爐運行不足 2年時間，就陸續(xù)發(fā)現(xiàn)開始出現(xiàn)料罐燒穿現(xiàn)象，到目前為止，40 個料罐 40條火道中已經(jīng)確定燒穿的料罐和火道達(dá)到 30多條，且有的料罐（火道）不止一處的燒穿點。料罐及火道出現(xiàn)問題情況詳見表 12?；鸬篮土瞎拗g的硅磚墻被擊穿，火道的負(fù)壓條件被破壞，多條火道出現(xiàn)竄火、下火，煙道溫度過高，煅燒爐后大墻被燒穿等問題層出不窮，當(dāng)前因為火道燒穿嚴(yán)重已經(jīng)不能進(jìn)行生產(chǎn)的料罐累計已經(jīng)達(dá)到 14個罐，其它雖然燒穿但是仍在生產(chǎn)的料罐還在進(jìn)一步惡化。碳素廠針對煅燒爐出現(xiàn)的燒穿問題和現(xiàn)象，從耐火材料、砌筑、烘爐、操作等各個環(huán)節(jié)進(jìn)行認(rèn)真分析。碳素廠現(xiàn)有 6臺煅燒爐，結(jié)構(gòu)、操作方法基本都相同，其余煅燒爐使用年限都已超過 8年，即使因長時間使用引起的燒穿也僅是個別料罐，像 6煅燒爐這樣的情況還是第一次出現(xiàn)。煅燒爐中心耐高溫部分材料由硅磚砌筑，一旦出現(xiàn)燒穿，在不停爐時 1300℃左右的高溫情況下無法實施修補。所以應(yīng)盡快對 6煅燒爐進(jìn)行更新改造。原料石油焦和煤瀝青進(jìn)廠后，分別貯存在原料倉庫內(nèi)。煅后焦進(jìn)行兩次破碎及篩分，分得三種合格粒料，分別存放于配料小倉內(nèi)。磨好的細(xì)粉存放于細(xì)粉配料小倉內(nèi)。振動成型后的生塊廢品經(jīng)粗碎、中碎后貯存在配料小倉內(nèi)。固體煤瀝青進(jìn)廠后加入瀝青熔化槽內(nèi)，在一定的溫度下進(jìn)行熔化，熔化好的液體瀝青送至高位槽計量貯存。混捏好的糊料，按照不同產(chǎn)品進(jìn)入不同工序，經(jīng)振動成型機(jī)成型，制成碳陽極生坯，將碳陽極生坯裝入敞開式焙燒爐內(nèi)，用合格的冶金焦作填充料，按照指定的升溫曲線進(jìn)行高溫焙燒。碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 22 碳素生產(chǎn)工藝流程簡圖見圖 31。按照生產(chǎn) 12萬 t成品碳陽極，物料平衡計算表見表 31。煅燒爐每小時每罐產(chǎn)量按 90kg，年工作日 365天，日工作三班，每班工作 8小時，設(shè)備運轉(zhuǎn)率 95％，經(jīng)計算：每臺 24罐煅燒爐年產(chǎn)量：2424365＝17975t。當(dāng) 6臺爐子都正常工作時，年產(chǎn)煅后焦：179755+29959=119834t。當(dāng) 4臺 24罐煅燒爐與 6煅燒爐運行時，年產(chǎn)煅后焦：179754+29959=101859t。碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 24 一般情況下，煅燒爐壽命為 8～10 年，大修改造期為 1年左右，就是說實際生產(chǎn)中只有 5臺爐子運行。6爐煅燒能力不足，造成整個煅燒系統(tǒng)能力不足，無法保證生產(chǎn) 12萬 t碳陽極所需的煅后焦，碳素廠產(chǎn)量目標(biāo)將難以實現(xiàn)。按照現(xiàn)有作業(yè)情況，每系統(tǒng)、每班生產(chǎn) 32鍋，每鍋 ，設(shè)備運轉(zhuǎn)率 。從物料平衡表中知技改后需糊量為 141844t。 成型工序能力驗算目前碳素廠有三臺單工位振動成型機(jī)，按照單臺成型機(jī)年實際生產(chǎn)能力 6萬 t計算，可生產(chǎn)預(yù)焙陽極生制品 18萬 t。 焙燒工序能力核算碳素廠共有三臺焙燒爐。 碳素廠現(xiàn)有焙燒能力表 表 32爐別 爐燃燒系統(tǒng)類別 實際生產(chǎn)能力 備 注2爐 二火焰系統(tǒng) 三箱/爐 t/a 使用自動燃燒裝置4爐 二火焰系統(tǒng) 七箱/爐 t/a 使用自動燃燒裝置3爐 二火焰系統(tǒng) 八箱/爐 6萬 t/a 使用自動燃燒裝置合計 13萬 t/a目前 4焙燒爐節(jié)能改造項目正在實施，改造后其焙燒設(shè)計年產(chǎn)能可碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 25 達(dá)到 6萬 t。. 6煅燒爐改造方案 工藝改造方案爐體磚體部分全部重新砌筑，并根據(jù)運行經(jīng)驗進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。（2）更換首層火道部分 10個看火孔。（4）煅燒爐料罐罐頭膨脹縫填充高鋁干氈改為鋯質(zhì)干氈。罐頭膨脹縫為 5mm，過去使用高鋁干氈，其耐火度為 1200℃，2022年測定的罐內(nèi)料溫已經(jīng)超過 1300℃，高鋁干氈不能承受如此高的溫度，在運轉(zhuǎn)中逐漸被消耗，易導(dǎo)致罐縫漏風(fēng)，使料罐局部溫度過高，最后燒穿料罐。煅燒爐下火口尺寸過小易導(dǎo)致下火口、揮發(fā)分大道堵塞；尺寸過大揮發(fā)分在火道內(nèi)燃燒不充分，火道易掛灰。（6）修改溢出口清理孔位置。一般煅燒爐溢出口清理孔的位置都在大道正上方，不能直觀地看到料罐與大道相連的通道部分。（7）改造預(yù)熱空氣外排隨著煅燒爐產(chǎn)量不斷提升，煅燒爐底部溫度過高、冷卻不足的問題日益突出，并引起了煅燒爐水套燒穿、支撐底板燒紅等一系列損壞。同時將后預(yù)熱空氣道由 24個出口改為 12個出口，即每條豎道頂端留一個外排口，取消預(yù)熱空氣進(jìn)四層火道的入口。實際生產(chǎn)過程中，四層的后揮發(fā)分道基本不用，且在運行中易導(dǎo)致爐體密封性差，對爐體維持熱平衡造成不利影響。 6煅燒爐的砌筑及質(zhì)量要求6煅燒爐結(jié)構(gòu)碳素廠采用的是罐式煅燒爐。煅燒爐爐體從結(jié)構(gòu)上可分為煅燒料罐、燃燒火道（包括燃燒口） 、各種通道和外墻。6煅燒爐結(jié)構(gòu)示意圖見圖 32。耐火材料質(zhì)量要求罐式煅燒爐主要砌筑材料包括硅磚、粘土磚、保溫磚等，其主要部位、罐體及火道由異性硅磚砌筑。表 33列出了 6煅燒爐硅磚質(zhì)量指標(biāo)要求。 0～%5 顯氣孔率 不大于 22%6 常溫耐壓強(qiáng)度 不小于 7 真密度 不大于 8 Fe2O3 小于 1%煅燒爐砌筑要求煅燒爐砌筑質(zhì)量的好壞對煅燒爐的生產(chǎn)操作和爐體使用壽命有很大影響。（1）砌筑條件——存放砌筑材料的場地及砌筑時須防雨、防雪；——爐體構(gòu)架和支承板安裝完畢，并經(jīng)復(fù)驗合格；——煙道的混凝土基礎(chǔ)或鋼平臺完工，并經(jīng)檢查合格；——煅燒罐、煅燒火道（包括燃燒口）等部位經(jīng)過預(yù)砌筑，并將異形磚挑選作組合。1）底部粘土磚段：包括煅燒罐下部粘土磚砌體、底部的預(yù)熱空氣道、相應(yīng)高度的外墻砌體。砌筑時，從煅燒罐的下料口開始砌磚，接著砌其碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 29 他部位。砌筑有預(yù)熱空氣道的磚層時，應(yīng)隨砌隨清掃。內(nèi)、外墻的砌筑都要拉線，以保持墻面的平整和垂直。硅磚砌體外面還有粘土磚、粘土質(zhì)隔熱耐火磚、紅磚組成的外墻。硅磚砌體一般采用摻有水玻璃的硅質(zhì)耐火泥漿砌筑。：煅燒罐是一個中空長方形的柱形體，罐體各磚層均由異形磚組成。保持罐體正確的內(nèi)形是施工中的一個重要關(guān)鍵。煅燒硅磚段砌完后，要檢查垂直度，其誤差不得大于 4mm。煅燒罐罐壁較薄，有的僅 80mm厚。：煅燒爐的燃燒火道位于煅燒罐的兩側(cè)，由異形磚組成。砌筑時，要經(jīng)常檢查斷面尺寸，確保磚縫泥漿飽滿，并保持砌體清潔。同時，還要檢查站蓋板磚下砌體上表面的平整度，其誤差值為：碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 30 在每米長度內(nèi)不得大于 2mm；在全長內(nèi)不得大于 4mm。每層火道砌完后，還應(yīng)檢查蓋板磚面的標(biāo)高。：硅磚砌體的上部、下部與粘土磚砌體接觸處，均應(yīng)按設(shè)計要求留設(shè)滑動縫。煅燒罐與磚墻之間的膨脹縫應(yīng)防止堵塞，膨脹縫與火道接觸處應(yīng)填塞石棉繩或耐火纖維?？p內(nèi)填充石棉—硅質(zhì)耐火泥漿填料。在后墻的兩側(cè)粘土磚墻上留設(shè)的空氣道、揮發(fā)分道、廢氣道等孔道，應(yīng)徹底清掃，以保證其暢通。砌筑前，應(yīng)在全爐普遍檢查硅磚砌體上表面的標(biāo)高，其誤差不得超過177。當(dāng)煅燒罐上部加料口的截面逐層縮小時，其工作面的磚層應(yīng)均勻錯臺砌筑；如果加料口的截面沒有改變時，則應(yīng)注意罐體全高的垂直度。頂部砌體中的埋設(shè)件要埋置穩(wěn)固。爐頂?shù)谋貙雍湍突饾沧⒘?，?yīng)在烘爐結(jié)束并經(jīng)精整后施工。要獲得煅燒質(zhì)量好的煅后焦，必須保持首碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 31 層火道溫度達(dá)到 1250～1380℃，需每 1小時對首層、五層煅燒爐火道進(jìn)行測溫一次。首、二層溫度的高低決定著物料的加熱速度以及揮發(fā)份的逸出速度，同樣影響料最終所能達(dá)到的溫度。物料在料罐內(nèi)自上而下流動，同時接受火道傳給的熱量，物料得到升溫，最終被加熱到 1200 ℃以上而達(dá)到煅燒的目的，因此，火道溫度對煅燒質(zhì)量及爐體質(zhì)量具有決定作用?；鸬罍囟鹊目刂?，一方面要避免溫度過高，把磚砌體燒流損壞；另一方面要設(shè)法拉長煅燒帶，使物料達(dá)到更高的煅燒溫度。煅燒爐的燃料揮發(fā)份，主要從首層火道引入，并主要在首、二層火道內(nèi)燃燒。從爐子的煅燒原理也可以看出，首、二層溫度的提高，對提高物料預(yù)熱溫度和縮短預(yù)熱帶，拉長煅燒帶非常重要。由于火道用硅磚砌筑，其耐火度和荷重軟化溫度分別為 1690℃和 1650℃以上，所以必須將首、二層溫度控制在 1250～1380℃，才能保證爐體質(zhì)量?；鸬镭?fù)壓的控制煅燒爐是一種負(fù)壓操作的爐子。燃燒所需空氣也是在負(fù)壓作用下進(jìn)入火道的。因此，保持爐內(nèi)有一定負(fù)壓是必要的，但合理的使用負(fù)壓才是最重要的。實踐證明，八層煅燒爐火道負(fù)壓的使用以35～45Pa 為宜。料罐內(nèi)負(fù)壓能保證在 0～5Pa，有利于揮發(fā)份溢出又不至于吸入空氣。為防止罐壁結(jié)焦棚料，應(yīng)定期清理。加排料制度產(chǎn)量、溫度及質(zhì)量要相互兼顧。6煅燒爐的工藝操作與其它煅燒爐相同，產(chǎn)量控制在80～100kg/h近四年來 6煅燒爐的工藝參數(shù)及質(zhì)量控制見表 37。Ω廠區(qū)緊鄰隴海鐵路，G310 國道由東向南從本區(qū)折轉(zhuǎn)，連霍高速公路從廠區(qū)北部穿越，交通十分便利，地理位置優(yōu)越。區(qū)域平面圖見附圖。 企業(yè)運輸本項目不涉及改變和增加企業(yè)對外運輸量及運輸方式，故不考慮企業(yè)對外運輸問題。本項目改造及其改造完成后，對總平面未造成大的影響，與原有建筑物的間距均滿足了通風(fēng)和防火要求。. 建筑結(jié)構(gòu) 設(shè)計原則（1）認(rèn)真執(zhí)行國家或地方現(xiàn)行的有關(guān)設(shè)計規(guī)范和規(guī)程,遵循安全實用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的原則，以滿足工藝專業(yè)的要求。（3）合理選擇結(jié)構(gòu)方案，使得在建材選取和施工方法上，能夠做到因地制宜、就地取材、施工規(guī)范，從而加快該項目的建設(shè)進(jìn)度。 氣象資料 主要氣候參數(shù)如下: 絕對最高氣溫: ℃； 絕對最低氣溫: ℃； 年平均氣溫: ℃； 最熱月平均氣溫：℃； 最冷月平均氣溫：2℃；年最大降雨量：；年平均降雨量： mm；日最大降雨量： mm(94 年 7月)；日最大積雪深度：12cm；計算雪荷載：；最大凍土深度：27cm；碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 35 年主導(dǎo)風(fēng)向：西風(fēng)（冬季為偏西風(fēng)，夏季為偏東風(fēng)） ；年最大風(fēng)速：；計算風(fēng)壓值：。 工程地質(zhì)以中國有色金屬工業(yè)西安勘察院的《長鋁公司碳素廠技改工程巖土工程勘察報告書》為參考，耕植土以下為黃土狀土：褐黃色，堅硬狀態(tài)，地基土承載力標(biāo)準(zhǔn)值在 150kpa～180kpa 之間。土層是否有濕陷性及其他詳細(xì)情況以該場地地質(zhì)勘察報告為準(zhǔn)。 結(jié)構(gòu)設(shè)計現(xiàn) 6煅燒爐廠房跨度 15m，長 36m，柱頂標(biāo)高 ，采用鋼結(jié)構(gòu)，屋面系統(tǒng)采用鋼筋砼工字形薄腹屋面梁和大型屋面板，鋼天窗架，6m 標(biāo)準(zhǔn)柱距，基礎(chǔ)采用柱下樁基礎(chǔ)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用 ，爐基礎(chǔ)采用鋼筋砼基礎(chǔ)。煅燒爐體下鋼平臺支撐系統(tǒng)，經(jīng)仔細(xì)觀察后未發(fā)現(xiàn)異常情況，也不需改動。該變配電室內(nèi)設(shè)兩臺碳素廠碳素煅燒爐更新改造項目可行性研究報告 36 S91000/10，1000kVA 變壓器，現(xiàn)有負(fù)荷率約 60