【正文】 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。預(yù)計(jì)隨著國內(nèi)電解鋁新建、擴(kuò)建產(chǎn)能的不斷釋放，碳陽極需求量還將不斷增長。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(shí)際產(chǎn)量將達(dá)到約 1260萬 t。隨著世界鋁工業(yè)的發(fā)展，國際碳陽極市場非常廣闊，需求前景看好。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)行碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 18 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。由于國際市場對環(huán)保的嚴(yán)格要求，國外許多新建電解鋁廠都沒有設(shè)計(jì)配套的碳素廠，而直接從發(fā)展中國家進(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)。規(guī)模效應(yīng)使民營碳素廠通過增產(chǎn)攤薄人工費(fèi)用和折舊費(fèi)用。河南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。碳素廠 1999年開始研制出口碳陽極，并開辟了俄羅斯、美國等國家的陽極市場，出口品種達(dá) 20幾種，一直以來占碳陽極出口市場份額的 90%以上。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。目前已開發(fā)出 20種出口陽極和 9種國內(nèi)陽極，單塊最重達(dá)到 ，最輕僅有 。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。自開展碳陽極出口業(yè)務(wù)以來，產(chǎn)品出口俄羅斯、印度、伊朗、美國、澳大利亞、加拿大、德國等國家，成為國際采購商到中國采購碳陽極的首選品牌，訂單不斷，供不應(yīng)求。6 年中共計(jì)出口碳陽極 40萬 t以上。碳素廠出口碳陽極產(chǎn)品之所以受到外商廣泛青睞，主要體現(xiàn)在：河南分公司碳陽極成品質(zhì)量已全面達(dá)到了國際標(biāo)準(zhǔn)的要求，其中假比重、強(qiáng)度、電阻率、空氣反應(yīng)性等八項(xiàng)指標(biāo)處于國際領(lǐng)先水平，其它指標(biāo)處于國際先進(jìn)水平。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，并贏得了良好的信碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 19 譽(yù)。同時與德國金馬特、美國的奧爾馬特、俄羅斯鋁業(yè)等用戶建立了良好的伙伴關(guān)系。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、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。其中，德國 t（要求追加 t） ，迪拜 t（要求追加 2萬t） ，澳大利亞 t，美國奧爾馬特 4萬 t，俄羅斯鋁業(yè) 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。另外吉爾吉斯坦 5萬 t，冰島 3萬 t的長期合同正在洽談中。河南分公司碳陽極的市場前景非常好。而作為陽極的出口基地，目前碳素廠的 12萬 t產(chǎn)能遠(yuǎn)不能滿足出口的要求。由于產(chǎn)量不能滿足國際市場訂單需求，2022 年河南分公司碳陽極出口份額下降為 25%。碳素廠只有不斷挖潛，并更新現(xiàn)有設(shè)備，提高設(shè)備產(chǎn)能和產(chǎn)品品質(zhì)，維持現(xiàn)有生產(chǎn)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，或通過技術(shù)改造項(xiàng)目，擴(kuò)大生產(chǎn)能力和碳陽極產(chǎn)量，才能保持現(xiàn)有市場，并在民營企業(yè)占領(lǐng)市場之前，搶占國際市場，并占有大量份額。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。但是，國內(nèi)各地耐火材料理化指標(biāo)差異較大，如果選用的耐火磚質(zhì)量差，加上砌筑質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)要求，操作維護(hù)不當(dāng)，壽命短的只有 3～4 年就迫停爐大修，使投資效益降低，成本增高。河南分公司碳素廠 6煅燒爐于 2022年 6月建成，10 月 10日點(diǎn)火烘爐。同年 12月初烘爐結(jié)束正式帶料運(yùn)行，目前已運(yùn)行 4年半的時間。從 2022年 10月起 6煅燒爐運(yùn)行不足 2年時間，就陸續(xù)發(fā)現(xiàn)開始出碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 20 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(diǎn)。八層火道罐式煅燒爐結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，從觀火孔可以看到的視野有限，所以實(shí)際情況肯定比可以看到的更加嚴(yán)重。料罐及火道出現(xiàn)問題情況詳見表 12。 2022年 8月技術(shù)人員對煅燒爐個別料罐排空觀察，發(fā)現(xiàn)料罐內(nèi)壁燒穿非常嚴(yán)重，最大的地方燒穿面積達(dá) ，且整個料罐內(nèi)壁斑駁?；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?yàn)榛鸬罒﹪?yán)重已經(jīng)不能進(jìn)行生產(chǎn)的料罐累計(jì)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。如果燒穿的面積過大，整個煅燒爐砌體的安全性就會受到嚴(yán)重的威脅。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。由于硅磚部分的耐腐蝕性從理化指標(biāo)上很難判斷，出現(xiàn)如此大面積的燒損最大的可能性就是硅磚的耐腐蝕性太差。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)。碳素廠也采取了一些補(bǔ)救措施，如控制產(chǎn)量、控制溫度，加強(qiáng)爐體的巡視和密封工作，但材質(zhì)的缺陷畢竟存在，采取的措施不能從根本上解決爐體所存在的問題。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(shí)施修補(bǔ)。6煅燒爐 40個罐停排了 14個等于只有 26個在運(yùn)轉(zhuǎn)，再加上為保護(hù)爐體采取了控制煅燒爐產(chǎn)量的措施，每年將減少煅后焦產(chǎn)量 ；爐體漏風(fēng)嚴(yán)重，嚴(yán)重破壞了煅燒爐的負(fù)壓控制系統(tǒng)，煅后焦質(zhì)量經(jīng)常出碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 21 現(xiàn)波動，導(dǎo)致其真密度合格率降低。所以應(yīng)盡快對 6煅燒爐進(jìn)行更新改造。. 碳素廠生產(chǎn)工藝流程簡述碳素生產(chǎn)是以少灰碳素材料——石油焦和煤瀝青為原料，生產(chǎn)鋁電解用預(yù)焙陽極（簡稱碳陽極） 。原料石油焦和煤瀝青進(jìn)廠后，分別貯存在原料倉庫內(nèi)。不同產(chǎn)地石油焦及返回焦，按照規(guī)定的配比，用抓斗天車在配料倉庫內(nèi)進(jìn)行混合配料，經(jīng)破碎機(jī)破碎后入罐式煅燒爐進(jìn)行高溫煅燒。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)。同時部分煅后焦還與生產(chǎn)平衡中多出粒料一并入磨粉料倉，供磨粉機(jī)磨粉（Ⅰ、Ⅱ系統(tǒng)采用球磨機(jī)，Ⅲ系統(tǒng)采用擺式磨粉機(jī)） 。磨好的細(xì)粉存放于細(xì)粉配料小倉內(nèi)。焙燒好的碳陽極廢品經(jīng)粗碎、中碎和篩分，分出粒子骨料和細(xì)料，分別存放于配料小倉內(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)。上述不同物料的合格粒料與粉料按照產(chǎn)品的工藝配方進(jìn)行干料配料。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(jì)量貯存。配好的干料與一定比例瀝青依次加入混捏鍋混捏?；炷蠛玫暮希凑詹煌a(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。焙燒好的碳陽極經(jīng)清除填充料即成碳陽極成品。碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 22 碳素生產(chǎn)工藝流程簡圖見圖 31。圖 31 碳素生產(chǎn)工藝流程簡圖. 碳素廠物料平衡核算碳素廠目前已形成 12萬噸的生產(chǎn)能力，主要生產(chǎn)系統(tǒng)包括：6 臺罐式煅燒爐、3 條生坯生產(chǎn)線（自動配料、單體混捏鍋、單工位振動成型） 、3臺焙燒爐。按照生產(chǎn) 12萬 t成品碳陽極，物料平衡計(jì)算表見表 31。碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 23 物料平衡計(jì)算表 表 31序號 工序 加工物料 配比 成品率 實(shí)收率 加工前 加工后1 成品 1202202 焙燒 94% 127660 1202203 壓型 90% 141844 1276604 混捏 99% 143277 1418445 配料 143277生碎熟碎返回 15% 21492煅后焦 85% 103517瀝青 15% 182686 粉碎 40% 414077 粘結(jié)劑制備 18268瀝青溶化 92% 19856瀝青貯存 99% 202278 中碎篩分細(xì)碎 98% 105630 1035179 煅燒 75% 140840 10563010 初碎 99% 142263 140840 煅燒工序能力驗(yàn)算碳素廠現(xiàn)有 6組 24罐八層火道順流式罐式煅燒爐 5臺（1～5煅燒爐） ，10 組 40罐八層火道順流式罐式煅燒爐 1臺（6煅燒爐） 。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(yùn)轉(zhuǎn)率 95％，經(jīng)計(jì)算：每臺 24罐煅燒爐年產(chǎn)量：2424365＝17975t。6爐 40罐煅燒爐年產(chǎn)量：4024365=29959t。當(dāng) 6臺爐子都正常工作時，年產(chǎn)煅后焦：179755+29959=119834t。當(dāng) 5臺 24罐煅燒爐運(yùn)行時，年產(chǎn)煅后焦：179755=89875t。當(dāng) 4臺 24罐煅燒爐與 6煅燒爐運(yùn)行時，年產(chǎn)煅后焦：179754+29959=101859t。從物料平衡表中可知：年需煅后焦料量為 105630t。碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)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(shí)際生產(chǎn)中只有 5臺爐子運(yùn)行。因此任何一臺煅燒爐，尤其是 6煅燒爐非正常改造，都將對碳素廠的產(chǎn)量完成產(chǎn)生很大影響。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(shí)現(xiàn)。 混捏工序能力驗(yàn)算碳素廠成型車間現(xiàn)有三個生產(chǎn)系統(tǒng)，每個系統(tǒng)安裝有 2022立升混捏鍋 6臺。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(yùn)轉(zhuǎn)率 。三個生產(chǎn)系統(tǒng)每年可生產(chǎn)糊料為： 3233653＝160833t。從物料平衡表中知技改后需糊量為 141844t?；炷蟮纳a(chǎn)能力完全可以滿足年產(chǎn) 12萬噸陽極之要求。 成型工序能力驗(yàn)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(shí)際生產(chǎn)能力 6萬 t計(jì)算，可生產(chǎn)預(yù)焙陽極生制品 18萬 t。從物料平衡計(jì)算中知：碳陽極年產(chǎn) 12萬噸時，生塊需要量127660t，成型工序可滿足生產(chǎn)要求。 焙燒工序能力核算碳素廠共有三臺焙燒爐?，F(xiàn)有焙燒實(shí)際能力如表 32。 碳素廠現(xiàn)有焙燒能力表 表 32爐別 爐燃燒系統(tǒng)類別 實(shí)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(jì) 13萬 t/a目前 4焙燒爐節(jié)能改造項(xiàng)目正在實(shí)施，改造后其焙燒設(shè)計(jì)年產(chǎn)能可碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 25 達(dá)到 6萬 t。. 6煅燒爐工藝主要改造內(nèi)容6煅燒爐體磚體部分全部重新砌筑；更換或加固部分立柱；更換全部沙封蓋和部分沙封底座；更換全部上水套和部分下水套；更換煙道閘板。. 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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行相應(yīng)改進(jìn)。（1）在總煙道上預(yù)留煙氣余熱利用口。（2）更換首層火道部分 10個看火孔。（3）更換爐前后 50個測溫測壓孔的鐵具。（4）煅燒爐料罐罐頭膨脹縫填充高鋁干氈改為鋯質(zhì)干氈。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，多臺煅燒爐罐頭嚴(yán)重?zé)﹩栴}，主要與罐頭密封不嚴(yán)有關(guān)。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(yùn)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。（5）下火口尺寸修改為 150150mm。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。經(jīng)過多次嘗試，下火口尺寸改為 150150mm，既解決了下火口易堵塞的問題，也解決了揮發(fā)分在火道內(nèi)燃燒不充分的問題，對生產(chǎn)操作非常有利。（6）修改溢出口清理孔位置。碳素廠碳素煅燒爐更新改造項(xiàng)目可行性研究報告 26 溢出口主要是連通料罐與揮發(fā)分大道的通道。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。本次將溢出口清理孔的位置改到大道與料罐相連的部分（料罐罐角處） ，可以大大減少溢出口部位的死角，大大降低清理難度，有利于煅燒爐長期運(yùn)行。（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。本次在不增加投資的基礎(chǔ)上，利用煅燒爐預(yù)熱空氣外排可以有效降低底部溫度，防止水套燒穿。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。（8）縮短后揮發(fā)分豎道，將后揮發(fā)分豎道由四層縮短至二層。實(shí)際生產(chǎn)過程中，四層的后揮發(fā)分道基本不用，且在運(yùn)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。