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碳素焙烧炉的发展及应用

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。

80年代初期贵铝从日本引进了新的环式技术，此后，沈阳、贵阳铝

镁设计院又为我国铝用碳素厂设计了一批具有“日轻炉”或“里德哈

默炉”技术特点的新环式炉，并已相继投产。新一代环式焙烧炉虽从

炉室容积、燃烧方式、炉盖内衬材料等方面有很大改进，使环式焙烧

炉的技术经济指标得以明显改变，但是火道墙仍是采用小块砖砌筑的

砖砌技术，火道墙存在的使用寿命短，大、中修时间长等困扰产量，

产品质量问题依然存在。20年来，我国在环式炉火道墙的研究、创

新方面做的工作比较少。目前，我国环式焙烧炉火道墙凹陷、变形、

使用周期短是影响炉子产能得知要因素；砖砌火道墙的裂缝、漏风、

炉子上下温差大对产品质量有较大的影响；大修时间长、施工环