【案例】某冶炼厂预干燥天然气热风炉耐火砖更换及砌筑工艺优化
发布日期： 2020-10-16 08:55:58 阅读量（408） 作者：黄永康2015年11月，江铜贵溪冶炼厂备料车间2#预热式高效燃气炉(以下简称2#热风炉)改造完毕并投入使用，标志着备料车间铜精矿预干燥生产系统全面实施了天然气热风炉替代燃煤热风炉的升级改造项目。
根据近年来备料车间2台热风炉炉砖在使用过程中出现的问题，通过对热风炉炉砖及砌筑工艺优化，最终实现了热风炉炉砖使用寿命增长的目的。为进一步推动预干燥燃气热风炉在预干燥工艺的应用提供了实践经验。
贵溪冶炼厂备料车间于1985年建成投产。主要负责全厂铜精矿的仓储、预干燥和输送任务，负责为两台闪速炉输送水份合格的物料(铜精矿)，是江铜贵溪冶炼厂的主要生产辅助单位。为践行绿色发展理念，车间分别在2015年11月和2016年1月，对2台热风炉进行了替代改造，由燃煤热风炉改造成现如今的燃气热风炉。热风炉作为预干燥系统的核心设备，在近几年的使用过程中，热风炉炉砖出现不同程度的裂化、脱落、破损，车间通过对热风炉炉砖及砌筑工艺的不断优化，有效地延长了热风炉炉砖的使用寿命。
2.1燃气热风炉结构
备料车间天然气热风炉采用自身预热式节能高效炉型,炉体为卧式圆筒形，型号为YDRFL-1000型,主要是为干燥窑提供热源的设施。其主要结构由炉体、燃烧器、燃气阀组和仪表、助燃风机、稀释风机、内环流补风阀、补风阀、出烟管、防爆阀、电气控制系统等部件组成。炉体部分主要由外壳、内衬、螺旋叶片等制作成两个腔室，内腔为燃烧炉膛;外腔设置螺旋叶片，形成螺旋通道作预热空气风道，在烟气出口端设置切向预热空气风道进风口。
一次风进风口连接助燃鼓风机，二次风进风口连接稀释风风机，预热空气风道出风口处装有燃烧器。见图1。
图1YDRFL-1000预热式高效热风炉外形结构示意图
2.2工作原理
天然气经管道和燃气阀组进入点火器，点火成功后，火焰检测器启动，当检测到点火枪工作正常后，主燃气阀门自动开启，调节阀逐步缓慢开大，燃烧器大火燃烧。
助燃风机提供燃烧所需的空气，是燃烧器正常燃烧的重要设备。产生的具有一定风压和风量的空气经螺旋预热风道预热后，分别进入燃烧器和内环流补风阀，形成助燃空气和雾化空气。助燃空气经燃气炉端面装的内环流补风阀进入炉膛辅助燃烧，通过调节内环流补风阀可以起到调节助燃空气量，使燃气量与助燃空气量准确配比。在采用多头内混与风散相结合方法的高效燃烧器内，雾化空气与燃料分两次混合，雾化空气与燃料充分混合后在燃烧器内着火燃烧，形成锥形火焰后喷射至炉膛进行充分燃烧，并产生700~1200℃高温热烟气，热烟气再经过稀释风的掺混中和至所需温度后，经混风室出口端送出。
2.3主要特点
备料车间自身预热式节能高效炉型，具有结构简单、布置灵活、体积小巧，自动化程度高，操作简单，性能可靠等特点。
在生产过程中，燃气与风量自动调节比例控制，燃料与空气充分混合后在燃烧器内充分燃烧，可产生700~1200℃高温热烟气，结合贵溪冶炼厂备料车间生产实际，经常性升降温操作，热风炉炉砖的使用寿命面临严峻挑战，因此对预干燥天然气热风炉炉砖及砌筑工艺要求极为严格。
3.1热风炉炉砖裂化情况
备料车间燃气热风炉于2015年11月投入生产使用。在使用过程中，热风炉炉内耐火砖劣化速度非常快，以2#热风炉为例，至今已检修维护过多次。
2015年11月2#热风炉投入使用，2015年12月16日检查时，发现燃烧室内炉砖出现裂纹、混合室内炉砖断裂、砖缝扩大等问题。见图2。
2016年2月18日检查时，保温棉已有部分脱落，挡圈已变形，燃烧室内耐火砖还出现剥离现象。见图3。
2016年4月27日检查时，2#热风炉内耐火砖劣化已经较为严重，燃烧室耐火砖剥离近三分之一、混合室砖缝不断扩大、燃烧器挡圈、混合室挡圈变形。
2017年1月，2#炉燃烧室耐火砖剥离、开裂，挡圈变形、损坏，混合室砖缝扩大等老问题重复出现，已经危及热风炉本体。
图22015年砖缝扩大实图 图32016年挡圈变形实图
3.2热风炉炉砖的选型
天然气热风炉自2015年11月投入使用以来，其主要问题集中在炉砖劣化较频繁方面。分析原因除操作水平、砌筑质量以外，我们对炉砖的选型进行了分析，同时对2#热风炉炉砖近年来裂化情况进行了统计。见表1。
表12#热风炉炉砖裂化情况和炉砖选型统计表
3.3砌筑工艺优化
根据2#热风炉炉砖近年来裂化情况，车间在热风炉炉砖的选型上进行了不断的改进，同时，结合2#热风炉炉砖裂化主要以燃烧室炉砖为主，通过不断的实践与验证，对燃烧室炉砖的砌筑工艺不断优化，达到延长热风炉炉砖使用寿命的目的。
2017年1月检修，燃烧室耐火砖材质由磷酸盐异形砖变更为侧楔形镁铬耐火砖，采用两种侧楔形直接结合镁铬砖配合砌筑，尺寸规格为300*150*75/65(250块)、300*150*75/55(180块)两种，为6环错缝砌筑，剩余30mm切割填缝，每环65的38块，55的28块。砌筑泥浆采用镁质泥浆，结合剂采用卤水或者水玻璃。要求砖缝泥浆饱满，满灰砌筑。见图4。
图4砌体内表面展开(局部)图
2017年年修，热风炉燃烧室采用了刀口型半再结合镁铬砖及专用泥浆，砖型由车间自行设计尺寸规格为400*92*75，设计5环，每环55块;实际为4.5环，每环51块，错缝砌筑，头部保留30mm保温棉。取消切割填缝的做法，改由支模板浇注的方式，并将30mm缝全部放在燃烧室头部统一浇注。除此之外，还对混风室砖缝进行了填补，防爆阀处耐火砖进行了固定;混风室挡圈进行了焊补，燃烧室挡圈进行了更换，由于喇叭口已变形，只进行了3/4的焊接。
2017年12月，燃烧室内耐火砖出现裂纹、砖缝扩大、砖体松脱。确定原因为泥浆沙化脱落，在不改变原砌筑方式的基础上，将泥浆更换胶泥。
2019年年修，燃烧室耐火砖材质由侧楔形镁铬耐火砖变更为二级高铝砖。采用带凹凸槽二级高铝砖，取消支模板，采用竹片顶撑的方法砌砖。燃烧室头部30mm升缩缝保温棉保留，中间不留升缩缝，炉砖错缝50mm砌筑。
3.4使用效果
从所用过的两种炉砖砖使用周期看，侧楔形镁铬耐火砖明显优于特种磷酸盐异形砖。在改造完成之初，所用的特种磷酸盐异形砖短周期内出现多次裂化、脱落，给生产带来了一些不利影响，侧楔形镁铬耐火砖在使用过程中虽优于特种磷酸盐异形砖，但同样出现泥浆沙化的问题。基于此，考虑到1#热风炉同样存在泥浆沙化导致炉砖砖松脱的问题，备料车间商讨后，决定今后热风炉燃烧室均采用二级高铝砖，砖型为厂家设计的型号，自带卡槽。
并在2019年11月一系统年修期间对热风炉燃烧室炉砖进行了整体更换，使用效果待进一步验证。
本着实践是检验真理的唯一标准，通过近几年对燃气热风炉使用观察，备料车间热风炉炉砖及砌筑工艺不断优化，无不凝聚着每一个工艺技术人员智慧的结晶。未来，随着工厂智能化水平的不断提升，生产工艺的不断优化，我们必将围绕关键核心设备，不断进行工艺优化，更好地服务生产。
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