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摘要(yao)：介紹(shao)了109m2沸騰(teng)焙燒(shao)爐爐底歷年檢修情況(kuang)和爐底關鍵部位(wei)結構，分析了(le)沸騰(teng)焙燒(shao)爐爐底損壞原因，并結合爐底具(ju)體(ti)情況(kuang)，探討了(le)風(feng)帽間混凝土澆注、選型(xing)及提(ti)高使用壽命的具(ju)體(ti)改進措施，為爐體(ti)連續、穩定、均勻(yun)運轉提(ti)供(gong)可(ke)靠(kao)的保障。
某有色金屬有限公(gong)司于2005年建設一座109m2沸騰焙燒爐(lu)，日產(chan)焙砂(sha)624t，爐體運(yun)轉率90%。2006年5月(yue)試(shi)生產，至今已運行14年(nian)，每(mei)年(nian)可保證10萬t電(dian)解(jie)鋅原(yuan)料供給。二系(xi)統于2009年10月試(shi)生產至今運行11年，形成20萬t電解鋅(xin)生產能力。隨著運行時間的增長(chang)，爐底結(jie)構(gou)暴露問題日(ri)漸突出。
1、分析(xi)探討(tao)爐底(di)損壞原(yuan)因
爐底結構如圖(tu)1所示。
(1)從圖1看出爐底空(kong)氣分布板若干片，在連接(jie)處設計膨(peng)脹縫不超過5-8mm，空氣分布板與爐殼接觸(chu)處設(she)計膨脹縫15-20mm，膨脹縫上活放10mm厚100mm寬(kuan)鋼板(ban)作密封板(ban)；空(kong)氣分布板(ban)之(zhi)間(jian)膨脹縫米(mi)用25mm寬6mm厚鋼板作密封(feng)條， 安裝時設計要(yao)求一面點焊， 如此密封(feng)結構(gou)基本起不到密封(feng)作用； 在生產運行中， 風(feng)箱內的風(feng)壓18kPa， 風很容易從爐(lu)底(di)混凝土裂(lie)縫處(chu)逸出(chu)。隨著爐(lu)體運轉時間的遞增，裂(lie)縫越來越大，裂(lie)縫寬度達到(dao)10~15mm不等(deng)；所(suo)以爐底花板(ban)密封結構設計存(cun)在(zai)先(xian)天不足，下直段(duan)爐墻(qiang)及爐底損壞多數是爐底漏風所(suo)致。
1.爐底空氣分(fen)布板2.10mm厚密(mi)封板3.下直段爐(lu)墻鋼結構花板4.高強耐磨澆(jiao)注料5.10mm厚石棉板6.M-1高鋁磚7.M-2高鋁磚8.黏土輕質磚9.鋼結構爐底梁10.圓周(zhou)方向密封板11.空氣(qi)分布板密封結構12.風箱(xiang)
圖1爐底結構不意圖
(2)2011年(nian)9月23日-10月1日焙燒二(er)系統因(yin)下(xia)直段爐墻托板密(mi)封板(見圖1)局部開裂(lie)，風斗的高壓風從開裂(lie)處直吹保溫磚墻， 將保溫磚墻沖刷(shua)、腐蝕(shi)為零， 18kPa的高壓風暢通無阻的串(chuan)到排料(liao)口結(jie)構處， 將排料(liao)口爐體腐蝕3個孔洞，在排料口處(chu)形成風(feng)幕(mu)，爐(lu)(lu)內焙砂(sha)排不出(chu)去只能停爐(lu)(lu)處(chu)理(li)。所以(yi)通(tong)過生產實踐(jian)解決(jue)好(hao)爐(lu)(lu)底漏風(feng)對爐(lu)(lu)體連續(xu)、穩定的運行意(yi)義非凡。
(3) 爐底空(kong)氣分布(bu)板設計厚度10mm，易變形，變形過程中就有熱應力(li)產生(sheng)，會使爐(lu)體混(hun)凝土(tu)產生(sheng)裂紋、掉塊。焙燒(shao)一系統爐(lu)底在2011年5月大修前爐底從破損處漏(lou)風達(da)到25處之(zhi)多；局部還有孔(kong)洞，其面(mian)目全非(fei)，千(qian)瘡百孔(kong)，不停爐大修生產無法正常運行。
(4)冷(leng)卻盤管漏水對爐體(ti)結構的(de)影響已(yi)做過詳細的(de)論述。
(5)109m2沸騰焙燒爐(lu)煙氣溫(wen)度950℃。
從(cong)表3可以看(kan)出(chu)，爐(lu)內煙氣為氧化性氣氛，O2在(zai)高溫下對所有(you)耐(nai)火材(cai)料均有(you)腐蝕作用，如原料中含有(you)F、C1兩種元素在高溫(wen)下(xia)對耐火材料(liao)腐蝕速(su)度變快。2019年(nian)3月(yue)焙燒(shao)一系統下直段(duan)(duan)爐墻(qiang)與擴(kuo)大段(duan)(duan)接觸處爐墻(qiang)局(ju)部腐蝕(shi)一個1200mm×1000mmx500mm的大(da)洞(dong)， 冒著局溫5天(tian)才搶修(xiu)完。
(6)爐(lu)底大修(xiu)風帽間澆注料的選(xuan)擇對爐(lu)底使用壽命的延長至關重要(yao)，2005年建爐時，爐底澆注料(liao)設(she)計采(cai)用普通低水泥澆注料(liao)搗制。在日常生產運行中爐底溫(wen)度280一(yi)400℃，低水泥(ni)澆注料(liao)在此高溫下(xia)無(wu)相變(bian)過程，混(hun)凝土(tu)強度(du)差，2011年5月爐底(di)大修(xiu)時(shi)由低水泥澆注料改為水玻(bo)璃(li)(li)澆注料搗制。實踐證明(ming)搗制水玻(bo)璃(li)(li)澆注料要求技術(shu)條件非常嚴(yan)格：
①水玻(bo)璃模數要(yao)求(qiu)2.8-3.0，而公(gong)司采購的水玻璃模(mo)數3.3一3.5。
②水玻璃模數太高，需(xu)根據現(xian)場溫度不斷調(diao)整氟桂酸(suan)鈉的加(jia)入量。
③要求攪拌時混合料和促凝劑(氟硅酸鈉(na))必須攪拌均(jun)勻后再加水玻(bo)璃，否則搗(dao)固(gu)后的(de)混凝土質量不(bu)(bu)均(jun)勻達不(bu)(bu)到預想效果。
④施工(gong)人員技(ji)術素質差，責任心不(bu)強，對混凝土的(de)澆筑質量都有(you)影響(xiang)。
由(you)于諸多方(fang)面(mian)的(de)原因(yin)采(cai)用水玻璃耐熱混(hun)凝土(tu)澆(jiao)注(zhu)爐(lu)底不可取(qu)。
2、提高爐底(di)風帽間混(hun)凝土使用(yong)周期的措施
從圖1可以看出，爐(lu)底第一個(ge)漏風點就是沿四周(zhou)方向空氣分布板(ban)與爐(lu)殼間(jian)的15-20mm膨(peng)脹(zhang)縫(feng)。改進設計時米用10mm厚100mm寬弧(hu)形(xing)鋼板沿四周方向將膨脹縫蓋住(zhu)(活蓋(gai))，這樣并不能將風擋住，我(wo)們在下直段第(di)一層爐壁托板上加10mm厚(hou)150mm高的弧形鋼板(ban)(ban)作密(mi)封板(ban)(ban)，密(mi)封板(ban)(ban)與托(tuo)板(ban)(ban)和空氣(qi)分布板(ban)(ban)接觸面全(quan)部滿焊(han)，在(zai)密(mi)封板(ban)(ban)安裝(zhuang)前將托(tuo)板(ban)(ban)下的高強耐磨澆注(zhu)料搗固好(hao)。
爐底(di)第二個漏風點是每塊空氣分布板之間(jian)的5-8mm膨脹縫，如空氣分(fen)布板預制(zhi)水(shui)平達到(dao)設計(ji)要求，安(an)裝后的膨脹縫均勻(yun)一致。所以(yi)爐底鋼結構(gou)制(zhi)作、安(an)裝施工(gong)隊(dui)伍(wu)的選擇舉足輕(qing)重，不可(ke)忽(hu)視。2017年8月焙(bei)燒二系統爐底(di)大(da)修鋼(gang)結構施工隊伍選擇不(bu)好，預制(zhi)的空氣分布板達不(bu)到設計(ji)指標，安裝后的膨脹縫最(zui)大(da)在25mm左右不等，密封(feng)結(jie)構由40mm寬6mm厚鋼板一面焊改為(wei)1/2寸管滿焊(見圖2)。
1.∠75等邊角鋼2.Φ30mmx170mm風(feng)帽3.1/2寸鋼(gang)管4.20mm厚空氣分布板
圖2空氣分布板密封結構圖
鋼結構(gou)安(an)裝(zhuang)完沒(mei)做漏(lou)風檢查就澆(jiao)注爐(lu)底高強(qiang)耐磨澆(jiao)注料，開爐(lu)后有一(yi)道裂紋(wen)產生，風從裂紋(wen)處不斷(duan)沖刷，裂紋(wen)逐漸增(zeng)大，達6～8mm。2018年(nian)停電檢(jian)修時采用特殊灰漿處理此縫，效果不理想。2018年8月(yue)焙燒一(yi)系(xi)統(tong)第(di)(di)二次(ci)大(da)修，吸取二系(xi)統(tong)爐(lu)底大(da)修的不足之處選擇(ze)好鋼結(jie)構(gou)施工(gong)(gong)隊伍，從預制到(dao)安裝都設(she)有(you)專人跟蹤(zong)，密封板焊完后(hou)，反復(fu)五次(ci)檢查漏風點，直到(dao)焊好為止。爐(lu)底風帽間澆(jiao)(jiao)注完高強耐磨澆(jiao)(jiao)注料，升(sheng)溫投產后(hou)第(di)(di)一(yi)次(ci)停爐(lu)檢查爐(lu)底是(shi)否有(you)漏風處，應該是(shi)建爐(lu)以(yi)來爐(lu)底施工(gong)(gong)質量最好的一(yi)次(ci)。
2011年5月(yue)焙(bei)燒一(yi)系(xi)統爐底空氣(qi)分布板從10mm厚改為20mm厚，用以提局(ju)爐底的結(jie)構強度(du)，對抵抗(kang)盤管漏水造成的溫度(du)突變所產生(sheng)的熱應力，促使空氣分(fen)布板變形(xing)的幾率減少(shao)，改(gai)后效(xiao)果顯著。
從表(biao)2可以看到，冷卻盤管漏水每年(nian)都有，最高達5次(ci)/a，所以說冷卻(que)盤管漏水(shui)是爐底破(po)損(sun)的重要原(yuan)因。對冷卻(que)盤管漏水(shui)我們想了好多(duo)措施(shi)'在生(sheng)產實踐(jian)(jian)中逐步落實。為了提(ti)高生(sheng)產產量(liang)，防止風帽直吹盤(pan)管將冷卻(que)盤(pan)管下的風帽孔(kong)改為側吹，對提(ti)高焙(bei)砂(sha)產量(liang)有一定的效(xiao)果，但是當冷卻(que)盤(pan)管漏水時(shi)，焙(bei)砂(sha)很容易將側吹孔(kong)堵死(si)，停爐時(shi)很難(nan)疏(shu)通，需(xu)在生(sheng)產實踐(jian)(jian)中進(jin)一步改進(jin)。有國內同行將冷卻(que)盤(pan)管距風帽距離提(ti)高150～200mm，用來緩解焙(bei)砂在硫化過程中對(dui)盤(pan)管的機械沖(chong)刷，可(ke)延長(chang)冷卻盤(pan)管的使用壽命，我們(men)在積極(ji)深(shen)入探討、落實應用。
2016年公司采購大量的本地礦，鋅品位在42%左(zuo)右， 為(wei)了提高入(ru)爐鋅(xin)精礦(kuang)品位(wei)， 從國內采購(gou)大量的ZnO塵， Zn品位(wei)在55%～60%， 與本地礦混合后加到(dao)爐內。ZnO塵含氟4%、含氯5%-7%， F、C 1兩(liang)種元素在高溫下對(dui)冷卻盤管、爐底、爐墻(qiang)腐蝕速度極快，這樣組織生產對(dui)爐體(ti)設備使用壽命有非常(chang)大的(de)負(fu)面影(ying)響。后來公司購買國外礦與品位低的(de)本地礦混合(he)后加到爐內。所(suo)以采購鋅精(jing)礦時要注意Pb、Cu、Fe、AI2O 3、SiO2含量不宜過高， 這樣才能延長爐底的使用壽命。
2018年8月焙燒一系統爐底大修，爐底風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(ti)(ti)積密度≥2.8g/cm3
(4) 耐(nai)磨強度≥65MPa(110℃*24h)
≥95MPa(110℃x3h)
≥100MPa(1400℃x3h)
(5) 0.2MPa荷重軟(ruan)化開始溫度≥1490℃
(6)熱振性(xing)(900℃水冷)：20次
(7)最高使用溫度(du)：1550℃
開爐運行(xing)一年(nian)多，爐底(di)比(bi)較完整，爐底(di)風帽間的混凝土采用(yong)高強耐磨澆注料搗制，在國內同行(xing)業廣泛應用(yong)，效果(guo)良好。
