摘要:介紹了109m2沸騰焙燒爐爐底歷年檢修情況和爐底關(guān)鍵部位結構,分析了沸騰焙燒爐爐底損壞原因,并結合爐底具體情況,探討了風(fēng)帽間混凝土澆注、選型及提高使用壽命的具體改進(jìn)措施,為爐體連續、穩定、均勻運轉提供可靠的保障。
某有色金屬有限公司于2005年建設一座109m2沸騰焙燒爐,日產(chǎn)焙砂624t,爐體運轉率90%。2006年5月試生產(chǎn),至今已運行14年,每年可保證10萬(wàn)t電解鋅原料供給。二系統于2009年10月試生產(chǎn)至今運行11年,形成20萬(wàn)t電解鋅生產(chǎn)能力。隨著(zhù)運行時(shí)間的增長(cháng),爐底結構暴露問(wèn)題日漸突出。
1、分析探討爐底損壞原因
爐底結構如圖1所示。
(1)從圖1看出爐底空氣分布板若干片,在連接處設計膨脹縫不超過(guò)5-8mm,空氣分布板與爐殼接觸處設計膨脹縫15-20mm,膨脹縫上活放10mm厚100mm寬鋼板作密封板;空氣分布板之間膨脹縫米用25mm寬6mm厚鋼板作密封條, 安裝時(shí)設計要求一面點(diǎn)焊, 如此密封結構基本起不到密封作用; 在生產(chǎn)運行中, 風(fēng)箱內的風(fēng)壓18kPa, 風(fēng)很容易從爐底混凝土裂縫處逸出。隨著(zhù)爐體運轉時(shí)間的遞增,裂縫越來(lái)越大,裂縫寬度達到10~15mm不等;所以爐底花板密封結構設計存在先天不足,下直段爐墻及爐底損壞多數是爐底漏風(fēng)所致。
1.爐底空氣分布板2.10mm厚密封板3.下直段爐墻鋼結構花板4.高強耐磨澆注料5.10mm厚石棉板6.M-1高鋁磚7.M-2高鋁磚8.黏土輕質(zhì)磚9.鋼結構爐底梁10.圓周方向密封板11.空氣分布板密封結構12.風(fēng)箱
圖1爐底結構不意圖
(2)2011年9月23日-10月1日焙燒二系統因下直段爐墻托板密封板(見(jiàn)圖1)局部開(kāi)裂,風(fēng)斗的高壓風(fēng)從開(kāi)裂處直吹保溫磚墻, 將保溫磚墻沖刷、腐蝕為零, 18kPa的高壓風(fēng)暢通無(wú)阻的串到排料口結構處, 將排料口爐體腐蝕3個(gè)孔洞,在排料口處形成風(fēng)幕,爐內焙砂排不出去只能停爐處理。所以通過(guò)生產(chǎn)實(shí)踐解決好爐底漏風(fēng)對爐體連續、穩定的運行意義非凡。
(3) 爐底空氣分布板設計厚度10mm,易變形,變形過(guò)程中就有熱應力產(chǎn)生,會(huì )使爐體混凝土產(chǎn)生裂紋、掉塊。焙燒一系統爐底在2011年5月大修前爐底從破損處漏風(fēng)達到25處之多;局部還有孔洞,其面目全非,千瘡百孔,不停爐大修生產(chǎn)無(wú)法正常運行。
(4)冷卻盤(pán)管漏水對爐體結構的影響已做過(guò)詳細的論述。
(5)109m2沸騰焙燒爐煙氣溫度950℃。
從表3可以看出,爐內煙氣為氧化性氣氛,O2在高溫下對所有耐火材料均有腐蝕作用,如原料中含有F、C1兩種元素在高溫下對耐火材料腐蝕速度變快。2019年3月焙燒一系統下直段爐墻與擴大段接觸處爐墻局部腐蝕一個(gè)1200mm×1000mmx500mm的大洞, 冒著(zhù)局溫5天才搶修完。
(6)爐底大修風(fēng)帽間澆注料的選擇對爐底使用壽命的延長(cháng)至關(guān)重要,2005年建爐時(shí),爐底澆注料設計采用普通低水泥澆注料搗制。在日常生產(chǎn)運行中爐底溫度280一400℃,低水泥澆注料在此高溫下無(wú)相變過(guò)程,混凝土強度差,2011年5月?tīng)t底大修時(shí)由低水泥澆注料改為水玻璃澆注料搗制。實(shí)踐證明搗制水玻璃澆注料要求技術(shù)條件非常嚴格:
①水玻璃模數要求2.8-3.0,而公司采購的水玻璃模數3.3一3.5。
②水玻璃模數太高,需根據現場(chǎng)溫度不斷調整氟桂酸鈉的加入量。
③要求攪拌時(shí)混合料和促凝劑(氟硅酸鈉)必須攪拌均勻后再加水玻璃,否則搗固后的混凝土質(zhì)量不均勻達不到預想效果。
④施工人員技術(shù)素質(zhì)差,責任心不強,對混凝土的澆筑質(zhì)量都有影響。
由于諸多方面的原因采用水玻璃耐熱混凝土澆注爐底不可取。
2、提高爐底風(fēng)帽間混凝土使用周期的措施
從圖1可以看出,爐底第一個(gè)漏風(fēng)點(diǎn)就是沿四周方向空氣分布板與爐殼間的15-20mm膨脹縫。改進(jìn)設計時(shí)米用10mm厚100mm寬弧形鋼板沿四周方向將膨脹縫蓋住(活蓋),這樣并不能將風(fēng)擋住,我們在下直段第一層爐壁托板上加10mm厚150mm高的弧形鋼板作密封板,密封板與托板和空氣分布板接觸面全部滿(mǎn)焊,在密封板安裝前將托板下的高強耐磨澆注料搗固好。
爐底第二個(gè)漏風(fēng)點(diǎn)是每塊空氣分布板之間的5-8mm膨脹縫,如空氣分布板預制水平達到設計要求,安裝后的膨脹縫均勻一致。所以爐底鋼結構制作、安裝施工隊伍的選擇舉足輕重,不可忽視。2017年8月焙燒二系統爐底大修鋼結構施工隊伍選擇不好,預制的空氣分布板達不到設計指標,安裝后的膨脹縫最大在25mm左右不等,密封結構由40mm寬6mm厚鋼板一面焊改為1/2寸管滿(mǎn)焊(見(jiàn)圖2)。
1.∠75等邊角鋼2.Φ30mmx170mm風(fēng)帽3.1/2寸鋼管4.20mm厚空氣分布板
圖2空氣分布板密封結構圖
鋼結構安裝完沒(méi)做漏風(fēng)檢查就澆注爐底高強耐磨澆注料,開(kāi)爐后有一道裂紋產(chǎn)生,風(fēng)從裂紋處不斷沖刷,裂紋逐漸增大,達6~8mm。2018年停電檢修時(shí)采用特殊灰漿處理此縫,效果不理想。2018年8月焙燒一系統第二次大修,吸取二系統爐底大修的不足之處選擇好鋼結構施工隊伍,從預制到安裝都設有專(zhuān)人跟蹤,密封板焊完后,反復五次檢查漏風(fēng)點(diǎn),直到焊好為止。爐底風(fēng)帽間澆注完高強耐磨澆注料,升溫投產(chǎn)后第一次停爐檢查爐底是否有漏風(fēng)處,應該是建爐以來(lái)爐底施工質(zhì)量最好的一次。
2011年5月焙燒一系統爐底空氣分布板從10mm厚改為20mm厚,用以提局爐底的結構強度,對抵抗盤(pán)管漏水造成的溫度突變所產(chǎn)生的熱應力,促使空氣分布板變形的幾率減少,改后效果顯著(zhù)。
從表2可以看到,冷卻盤(pán)管漏水每年都有,最高達5次/a,所以說(shuō)冷卻盤(pán)管漏水是爐底破損的重要原因。對冷卻盤(pán)管漏水我們想了好多措施'在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步落實(shí)。為了提高生產(chǎn)產(chǎn)量,防止風(fēng)帽直吹盤(pán)管將冷卻盤(pán)管下的風(fēng)帽孔改為側吹,對提高焙砂產(chǎn)量有一定的效果,但是當冷卻盤(pán)管漏水時(shí),焙砂很容易將側吹孔堵死,停爐時(shí)很難疏通,需在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)一步改進(jìn)。有國內同行將冷卻盤(pán)管距風(fēng)帽距離提高150~200mm,用來(lái)緩解焙砂在硫化過(guò)程中對盤(pán)管的機械沖刷,可延長(cháng)冷卻盤(pán)管的使用壽命,我們在積極深入探討、落實(shí)應用。
2016年公司采購大量的本地礦,鋅品位在42%左右, 為了提高入爐鋅精礦品位, 從國內采購大量的ZnO塵, Zn品位在55%~60%, 與本地礦混合后加到爐內。ZnO塵含氟4%、含氯5%-7%, F、C 1兩種元素在高溫下對冷卻盤(pán)管、爐底、爐墻腐蝕速度極快,這樣組織生產(chǎn)對爐體設備使用壽命有非常大的負面影響。后來(lái)公司購買(mǎi)國外礦與品位低的本地礦混合后加到爐內。所以采購鋅精礦時(shí)要注意Pb、Cu、Fe、AI2O 3、SiO2含量不宜過(guò)高, 這樣才能延長(cháng)爐底的使用壽命。
2018年8月焙燒一系統爐底大修,爐底風(fēng)帽間的混凝土選擇高強度耐磨澆注料搗制。其主要理化指標如下:
(1)AI203≥75%
(2) SiO2≤21%
(3)體積密度≥2.8g/cm3
(4) 耐磨強度≥65MPa(110℃*24h)
≥95MPa(110℃x3h)
≥100MPa(1400℃x3h)
(5) 0.2MPa荷重軟化開(kāi)始溫度≥1490℃
(6)熱振性(900℃水冷):20次
(7)最高使用溫度:1550℃
開(kāi)爐運行一年多,爐底比較完整,爐底風(fēng)帽間的混凝土采用高強耐磨澆注料搗制,在國內同行業(yè)廣泛應用,效果良好。
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