浅析天然气铝熔炼炉的主要故障源

作者：岳银福   崔小恒

　　[摘要]本文意在通过深入简出地分析能够直接或者间接造成天然气铝熔炼炉产生故障的主要来源，提出天然气铝熔炼炉的安全防护要点，对于迫切需要提高设备安全运行率及熔炼速率，保障安全生产的企业具有指导性意义。

　　0.前言

　　铝合金熔炼工艺包括铝液的投放、熔化、合金化、精炼、搅拌、扒渣、保温等工序，是铝合金铸造最重要的环节之一，优质高效的熔炼设备是企业能够铸造出优质铝合金产品的保证。从某种角度来讲，一个铝合金铸造企业的熔炼工艺水平以及熔炼设备的优劣直接反映出该企业的铸造水平。熔炼炉作为最主要最常用的熔炼设备，保证熔炼炉能够安全、节能、高效、稳定的运行，是提高熔炼速率及铸造产能的途径之一。我公司经过长期实践总结出天然气熔炼炉几种主要的故障源，通过治理营造了一个安全、高效的生产氛围，提升了企业竞争力。

　　1.天然气铝熔炼炉的现状

　　由于近年来熔炼炉工业的发展以及电力电子技术的高速发展，现代化的熔炼炉燃烧系统已经完全实现了全自动化控制，铝合金熔炼炉工业逐步向节能、环保、高效、安全的方向发展。目前，国内外铝加工行业大多开始采用天然气铝熔炼炉，这种铝熔炼炉能源消耗少、熔炼速度快，是铝加工企业更新换代最理想的产品。

　　铝熔炼炉主要为铝合金铸造提供一个铝液投入、熔炼等铸造前保温的工作场所，是保证企业能够铸造出优质铝合金产品的最关键工艺设备之一，而安全、稳定、节能、高效的铝熔炼炉设备对于提高熔炼效率将至关重要。

　　天然气铝熔炼炉主要由主体钢结构、炉门及升降系统、液压倾翻系统、燃烧系统、排烟系统、温度控制系统、炉压等自动控制系统组成，又因制造厂家的设计理念及设计水平不同而大同小异。我公司使用的是可倾翻式天然气铝熔炼炉，设备先进、操作简单。

　　2.天然气铝熔炼炉的主要故障源

　　我公司的天然气铝熔炼炉经过几年来的连续运行，虽然整体运行平稳，并未出现过较为严重的故障，但经过几年来的统计发现熔炼炉的故障率曾一度领先于其他设备，占用了大量的人力物力资源进行修复，熔炼炉故障源总结主要有以下几种。

　　2.1粉尘

　　大多数铝加工企业都避免不了粉尘的骚扰，粉尘不难发现，熔炼炉周围尤为明显。粉尘的来源很多，有风吹来的、车辆带来的、熔炼工艺过程中精炼扒渣形成的等等。毫无疑问，粉尘的危害很大，不仅不利于设备的运行，而且污染环境，直接威胁工人的身体健康，粉尘在空气中的比例越大，危害就越大。

　　天然气铝熔炼炉采用的是蓄热式燃烧技术，包含2套蓄热式烧嘴，每套蓄热式烧嘴配套一个蓄热箱，蓄热箱内存放蓄热球，用于吸收排烟烟气的热量并加热助燃风；一套点火枪，用于引燃大火火焰。两套蓄热式烧嘴会按照一定的频率进行切换，方便提供助燃风的同时排出烟气，保证炉压在安全的范围内。

　　粉尘分布在熔炼炉周围的空气中，会随着助燃风被助燃风机吸入管道内，在经过蓄热箱时会有一部分沉积在蓄热球间隙之中，当达到一定量后会造成蓄热球板结。蓄热球板结的危害很大，板结较轻时会导致通过蓄热箱的助燃风风压及流量降低，最后导致火焰因缺少助燃风而燃烧不充分、火焰疲软或者频繁熄灭，增加能源消耗；也同样导致通过蓄热箱的排烟风风压及流量降低，最后导致炉膛压力居高不下、未充分燃烧的燃气无法顺利排出炉膛而出现爆炸、炉门周围冒黑烟等。板结严重时会直接造成火焰熄灭或爆炸。所以，蓄热球需要定期更换，以保证助燃风和排烟的通畅，提供安全稳定的运行环境。

　　粉尘通过助燃风管道后会有一部分进入点火枪助燃管道内，长期沉积后会堵塞助燃管道，造成点火枪频繁熄灭，进而影响大火火焰；粉尘沉积在火枪电极会导致电极接触不良或损坏，造成火焰熄灭。

　　还有一部分粉尘会进入到电器元件中，导致电器元件接触不良，造成设备事故。

　　由此可见，粉尘对于天然气铝熔炼炉的危害相当大，尤其是对熔炼炉燃烧系统的危害最为严重。经过统计发现，因为粉尘导致熔炼炉燃烧系统出现故障的数量占整个熔炼炉故障总数的70%以上。

　　2.2高温

　　高温对天然气铝熔炼炉造成的故障主要分为火焰燃烧（直接）和高温炙烤（间接）两种类型，火焰燃烧造成的故障主要体现在炉膛内部浇注料的烧损、炉门铸铁钢砖的烧损、炉门密封的烧损、蓄热式烧嘴的烧损；高温炙烤造成的故障主要体现在炉门内浇注料的膨胀变形、熔炼炉周围塑料材质的元件（主要是电子元件，比如光电开关、磁性开关等）的烧损，还有钢结构高温膨胀变形等。

　　可倾翻式铝熔炼炉，炉门及炉体倾翻都是液压驱动，长期处于高温环境会导致液压密封件受热变形而渗漏油，增加了较大的检修量。

　　2.3机械变形

　　可倾翻式天然气铝熔炼炉以炉体后方的支撑座为轴，以液压为动力进行倾翻，倾翻时带动液压缸底座及旋转溜槽转动，因为溜槽在高温下要发生膨胀，无疑增大了熔炼炉倾翻的机械阻力，因此溜槽会发生机械变形，阻力越大，变形越严重，严重时会发生漏铝事故。

　　另外因为高温炙烤导致的炉门内浇注料膨胀变形会致使炉门铸铁钢砖发生变形，此时炉门就会密封不严，无疑加重火焰烧损炉门铸铁钢砖、炉门密封的程度，最终导致炉门钢结构的机械变形。

　　2.4人为因素

　　高温的操作环境、繁重的工作量等种种客观因素导致员工在进行熔炼工序时必须借助叉车、扒渣车等机械工具来辅助操作，每一步的操作都没有精细的标准，再加上员工的负面情绪等主观因素，在操作过程中难免造成过度或暴力操作，最终造成设备故障，最常见的现象有撞击炉门、撞击铸铁钢砖、损坏溜槽、损坏炉膛浇注料等。

　　以上是天然气铝熔炼炉最主要的几种故障源，它们严重威胁着每一个熔炼设备的稳定运行、每一个熔炼环节的质量、每一个熔炼工人的身心健康，是需要我们每个铝加工企业格外关注并积极治理的重点。

　　3.结束语

　　随着铝加工行业的日益发展，行业内竞争日益激烈，低廉的产品成本、优质的产品质量以及安全的生产环境将成为企业出奇制胜的法宝。由此可见，铝加工企业迟早会意识到设备以及环境对于企业生存的重要性。