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摘要：介(jie)紹了109m2沸騰焙燒爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)底歷年檢修(xiu)情況和爐(lu)(lu)底關鍵部位(wei)結(jie)構(gou)，分析(xi)了沸騰焙燒爐(lu)(lu)爐(lu)(lu)底損(sun)壞原(yuan)因，并(bing)結(jie)合爐(lu)(lu)底具體(ti)情況，探討了風(feng)帽(mao)間混凝土澆注、選型及提高使用壽命(ming)的(de)具體(ti)改進措施(shi)，為爐(lu)(lu)體(ti)連續(xu)、穩定、均勻運轉提供可靠的(de)保障。
某(mou)有色(se)金(jin)屬有限公司于2005年(nian)建設一座109m2沸(fei)騰(teng)焙燒(shao)爐(lu)，日(ri)產(chan)焙砂624t，爐體運轉率(lv)90%。2006年5月試生產，至(zhi)今已運行14年(nian)，每年(nian)可(ke)保證10萬t電解鋅原料供給。二系統(tong)于2009年(nian)10月試生(sheng)產至今運行(xing)11年，形成20萬t電解鋅生產能力。隨(sui)著運行時間的增長，爐底結(jie)構暴露問題日漸突出(chu)。
1、分析探討爐底損壞(huai)原因
爐底結(jie)構如圖1所示。
(1)從圖1看出(chu)爐底(di)空氣分布板(ban)若(ruo)干片(pian)，在連接處設計膨脹縫不(bu)超過5-8mm，空氣分布板(ban)與爐殼接(jie)觸處設計膨脹縫15-20mm，膨脹(zhang)縫上活放10mm厚100mm寬(kuan)鋼板(ban)作(zuo)密(mi)封板(ban)；空(kong)氣分布板(ban)之間膨脹縫米用25mm寬6mm厚鋼板(ban)作密封(feng)(feng)條， 安裝時設計要求一面點(dian)焊， 如此密封(feng)(feng)結構基本起不到密封(feng)(feng)作用； 在生產運行中， 風箱內的風壓18kPa， 風(feng)很容易從爐(lu)底混凝土裂(lie)縫(feng)(feng)處逸出。隨著爐(lu)體運轉(zhuan)時間(jian)的遞(di)增，裂(lie)縫(feng)(feng)越來越大，裂(lie)縫(feng)(feng)寬度達到10~15mm不等；所以爐(lu)底(di)花板(ban)密(mi)封結構(gou)設計存(cun)在先天不足(zu)，下直段(duan)爐(lu)墻及爐(lu)底(di)損(sun)壞多數(shu)是(shi)爐(lu)底(di)漏風所致。
1.爐(lu)底(di)空(kong)氣(qi)分布板2.10mm厚密封(feng)板3.下直(zhi)段(duan)爐墻鋼結構花板(ban)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.黏土輕質磚9.鋼(gang)結構(gou)爐底(di)梁(liang)10.圓周方(fang)向密(mi)封板11.空氣分布板密封結構12.風箱
圖1爐底結構不意圖
(2)2011年9月23日-10月(yue)1日焙燒二系統因(yin)下直(zhi)段爐墻托板密封板(見圖1)局部開裂(lie)(lie)，風斗的高壓(ya)風從(cong)開裂(lie)(lie)處(chu)直(zhi)吹保溫磚墻(qiang)， 將保溫磚墻(qiang)沖刷(shua)、腐蝕(shi)為(wei)零， 18kPa的高壓風暢通(tong)無阻(zu)的串到排(pai)料口(kou)結(jie)構處， 將排(pai)料口(kou)爐體腐(fu)蝕3個孔洞，在排(pai)料口處形成風幕，爐(lu)內焙砂排(pai)不出去只(zhi)能(neng)停爐(lu)處理。所以通過生產實踐(jian)解決好爐(lu)底(di)漏(lou)風對(dui)爐(lu)體連續、穩定的運行意義非(fei)凡。
(3) 爐底空氣分布(bu)板(ban)設計厚(hou)度10mm，易變(bian)形(xing)，變(bian)形(xing)過程中就有(you)熱應力產(chan)生，會使爐體(ti)混(hun)凝土產(chan)生裂紋、掉(diao)塊。焙燒一系統爐底在(zai)2011年(nian)5月大修前爐底從破損處漏風達(da)到(dao)25處之多(duo)；局部還有孔洞，其面(mian)目全非，千瘡(chuang)百孔，不停爐大修生產無法(fa)正(zheng)常運行(xing)。
(4)冷(leng)卻(que)盤管漏水對爐體結構的(de)影響已(yi)做過詳細的(de)論述。
(5)109m2沸騰焙燒爐煙氣溫度950℃。
從表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(dui)所有(you)耐火材(cai)料(liao)均有(you)腐(fu)蝕作用(yong)，如原料(liao)中含有(you)F、C1兩種元素在(zai)高(gao)溫下對(dui)耐火材料腐蝕速度變快。2019年3月焙(bei)燒一系統下直(zhi)段爐(lu)墻與擴(kuo)大(da)段接觸處爐(lu)墻局部(bu)腐蝕一個(ge)1200mm×1000mmx500mm的大洞(dong)， 冒著局溫5天才搶修完。
(6)爐底大修(xiu)風帽間澆注(zhu)料的選擇對爐底使用壽(shou)命的延長至關重(zhong)要，2005年建爐(lu)時，爐(lu)底澆注料(liao)設計采用普通低(di)水泥澆注料(liao)搗制。在日常生產運行中爐(lu)底溫度280一(yi)400℃，低水泥(ni)澆注料在此(ci)高(gao)溫下無相變過程，混凝土強度差，2011年(nian)5月爐(lu)底大(da)修時由(you)低(di)水(shui)泥澆(jiao)注料改為水(shui)玻(bo)(bo)璃澆(jiao)注料搗(dao)制。實(shi)踐證明搗(dao)制水(shui)玻(bo)(bo)璃澆(jiao)注料要求技(ji)術(shu)條(tiao)件非(fei)常嚴格：
①水玻璃模(mo)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(mo)數太高，需根據(ju)現場溫度(du)不斷調整氟桂酸鈉的(de)加入量。
③要求攪拌時混合料和促凝劑(氟硅酸(suan)鈉)必須攪拌均(jun)勻(yun)后(hou)再加水玻璃，否則搗固后(hou)的混凝(ning)土質量不均(jun)勻(yun)達(da)不到預(yu)想效果。
④施(shi)工人員技術素(su)質差，責任心(xin)不強(qiang)，對混(hun)凝土的澆筑質量都有影(ying)響。
由于諸多方面的原因采(cai)用水玻璃耐熱混凝土澆注爐底不可(ke)取。
2、提高爐底(di)風帽(mao)間(jian)混(hun)凝(ning)土使用周期的措施
從圖1可以看出，爐底第(di)一(yi)個漏風(feng)點就是(shi)沿四周方向空氣(qi)分布(bu)板(ban)與爐殼間(jian)的15-20mm膨脹縫。改進設計(ji)時米用10mm厚100mm寬弧形鋼(gang)板沿四(si)周方向將膨脹縫蓋住(活蓋(gai))，這(zhe)樣并不能將風擋住(zhu)，我們在下直段第一層爐(lu)壁托板上加10mm厚150mm高的弧形(xing)鋼板(ban)(ban)作密封(feng)板(ban)(ban)，密封(feng)板(ban)(ban)與托(tuo)板(ban)(ban)和空氣分布板(ban)(ban)接觸面(mian)全部滿焊(han)，在密封(feng)板(ban)(ban)安裝前將托(tuo)板(ban)(ban)下的高強耐磨澆注料搗固好。
爐底第(di)二個(ge)漏風點是每塊空(kong)氣分布板之間的5-8mm膨脹縫，如(ru)空(kong)氣分布(bu)板預制水平達到設計(ji)要求，安裝后(hou)的(de)膨脹縫均勻一致。所以(yi)爐(lu)底(di)鋼結構制作、安裝施工隊伍(wu)的(de)選擇舉足輕(qing)重，不可忽視。2017年8月焙燒(shao)二系統爐底大修(xiu)鋼結構施工(gong)隊伍(wu)選擇不(bu)好，預制的空氣(qi)分(fen)布(bu)板達不(bu)到設計(ji)指標，安裝后的膨脹(zhang)縫最大在25mm左右不等，密封結構由40mm寬(kuan)6mm厚鋼板一(yi)面焊改為1/2寸管滿焊(見圖2)。
1.∠75等邊角鋼2.Φ30mmx170mm風(feng)帽3.1/2寸(cun)鋼管4.20mm厚空氣分布板
圖2空氣分布板密封結構圖
鋼(gang)結(jie)構安(an)裝完沒(mei)做漏風檢查就澆注(zhu)爐底高強耐磨澆注(zhu)料，開爐后有一(yi)道裂(lie)紋產(chan)生，風從裂(lie)紋處不斷(duan)沖(chong)刷，裂(lie)紋逐漸增(zeng)大，達6～8mm。2018年停(ting)電(dian)檢修時采(cai)用(yong)特殊(shu)灰(hui)漿(jiang)處理此縫(feng)，效果不(bu)理想(xiang)。2018年8月焙(bei)燒一系(xi)統(tong)第二次大修，吸取(qu)二系(xi)統(tong)爐(lu)(lu)(lu)底大修的(de)不足之(zhi)處選擇好鋼(gang)結構(gou)施(shi)工隊伍(wu)，從(cong)預制到安裝(zhuang)都設有(you)專人跟(gen)蹤，密封板焊完后，反復五(wu)次檢(jian)查(cha)漏風點，直到焊好為止。爐(lu)(lu)(lu)底風帽間(jian)澆(jiao)注完高(gao)強耐(nai)磨澆(jiao)注料，升溫投(tou)產后第一次停爐(lu)(lu)(lu)檢(jian)查(cha)爐(lu)(lu)(lu)底是否(fou)有(you)漏風處，應該是建(jian)爐(lu)(lu)(lu)以來爐(lu)(lu)(lu)底施(shi)工質量最好的(de)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(yong)以(yi)提局爐底的結(jie)構強(qiang)度(du)，對抵抗盤管漏(lou)水(shui)造成的溫度(du)突變所產生(sheng)的熱應力，促使空氣分(fen)布板變形的幾(ji)率減少，改后效(xiao)果顯著。
從表2可(ke)以看到，冷卻盤管漏水每年都有，最高達5次/a，所(suo)以說冷卻(que)盤管(guan)漏水是爐底破損的(de)重要原(yuan)因。對冷卻(que)盤管(guan)漏水我們想了好(hao)多措(cuo)施'在生產實踐中逐步(bu)落(luo)實。為了提高生產產量，防止(zhi)風帽直(zhi)吹盤管(guan)(guan)將(jiang)(jiang)冷卻盤管(guan)(guan)下的(de)(de)風帽孔改為側吹，對提高焙砂產量有(you)一定的(de)(de)效果(guo)，但是(shi)當冷卻盤管(guan)(guan)漏水時，焙砂很容易(yi)將(jiang)(jiang)側吹孔堵死，停(ting)爐時很難疏通，需在生產實踐中進一步(bu)改進。有(you)國內同行(xing)將(jiang)(jiang)冷卻盤管(guan)(guan)距風帽距離提高150～200mm，用來緩解焙砂(sha)在硫(liu)化過(guo)程中對(dui)盤(pan)管的(de)機械沖刷(shua)，可延(yan)長冷卻盤(pan)管的(de)使用壽命，我(wo)們(men)在積極深(shen)入探(tan)討、落實應用。
2016年公司采(cai)購大量(liang)的本地礦，鋅(xin)品位在42%左(zuo)右， 為了提(ti)高入爐鋅精(jing)礦品(pin)位， 從國內采購(gou)大量的ZnO塵， Zn品(pin)位(wei)在55%～60%， 與本(ben)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(gao)溫下(xia)對冷(leng)卻(que)盤管、爐(lu)(lu)底、爐(lu)(lu)墻腐蝕速度極快，這樣組織生產對爐(lu)(lu)體(ti)設備使用壽命(ming)有非常大(da)的(de)負面影響。后來公司購買(mai)國外礦(kuang)與品位(wei)低(di)的(de)本地礦(kuang)混合后加到爐(lu)(lu)內。所(suo)以采購鋅(xin)精礦(kuang)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)體積(ji)密度≥2.8g/cm3
(4) 耐(nai)磨強(qiang)度≥65MPa(110℃*24h)
≥95MPa(110℃x3h)
≥100MPa(1400℃x3h)
(5) 0.2MPa荷重軟化開始溫度≥1490℃
(6)熱振性(xing)(900℃水(shui)冷)：20次
(7)最高使用溫度：1550℃
開爐運(yun)行一(yi)年多，爐底比較完整(zheng)，爐底風帽間的混凝(ning)土采用高(gao)強(qiang)耐(nai)磨澆注料搗制，在(zai)國(guo)內同行業廣泛應(ying)用，效(xiao)果良好。
