夹套式热风炉的改造.pdf

夹套式热风炉的改造 张劲松 （金隆铜业有限公司， 安徽铜陵 “ “ ） 摘要 通过对热风炉三次风的改向， 降低炉膛温度， 减少对炉衬损伤， 提高热风炉的生产能力。 关键词 闪速熔炼； 气流干燥； 热风炉； 改造 中图分类号 ; 9 ， 8 4 5 A 3 4 5， 4 B C 3 “ “ ， B 3 4 D） 3 5 * / B 3 E 3 8 48 F B 3 3 4 A D 3 B D 7 G 4 E B D 4 5 3 4 8 8 C E B H ; D C 8 F B F C 4 D E ， 6 E D 7 B D H D 5 8 F B F C 4 D E A 3 4 3 4 5，D 4 3 4 E D 7 B ; 8 C E 3 I E D ; D E 3 J8 F B F C 4 D E 6 7 8 8 E 7 7；2 D E M B 8 D 3 F C 4 D E ；N - P以下， 以适应闪速炉对水 份的要求， 其工艺流程如图所示。 图9金隆气流干燥工艺流程图 4 , ; 9 “ - 8 “ / * - / , * - 81 * 7 , ’ * 气流干燥是利用重油在热风炉中燃烧产生的高 温烟气在混气室与其它余热烟气混合， 对物料进行 干燥。在实际生产过程中， 热风炉存在炉膛温度过 高、 炉衬损坏严重等现象， 严重制约正常生产， 通过 不断改进， 取得了良好效果。 改造前状况 金隆采用夹套式热风炉， 炉内环砌高铝砖， 前端 安装一支由日本 Q 0 Q N 公司提供的能力为 “ ’ , M 5 ／ B的超音波烧嘴， 由专门的干燥重油机组 提供 , “重油， 送风系统包括 二次风、 助燃风、 三 次风， 其中二次风用于重油烧嘴燃烧； 助燃风由前端 板上部吹入炉膛， 起助燃作用， 同时冷却炉膛； 三次 风由前部切向引入夹套， 经过夹套再从炉膛后部的 个风口吹出， 以冷却烟气， 使混气室的烟气温低 于“ , R， 防止精矿着火。图为改造前金隆热风 炉示意图。 自 O O *年金隆投产以来， 闪速炉投料量逐渐提 高， 干燥量和烧嘴燃油量也相应提高， 热风炉炉膛温 度随之上升， 当干燥量达到* ／ B （年产 M 电铜 的设计值） 时烧嘴燃油量在, , M 5／ B左右， 此时炉膛 温度达 R， 但冬季由于气流干燥系统的空气温 度较低， 燃油量比平时高出 ’ M 5／ B， 在干燥 量为* ／ B时， 冬季热风炉燃油量达到* M 5 ／ B左 右， 炉膛温度为“ R左右。此时热风炉内环砌的 “ 有色金属 （冶炼部分） “年,期 万方数据 高铝砖开始发红， 部分砖体出现烧损及断裂现象， 高 温区域损伤更为严重， 拱顶处出现下沉， 并造成热风 炉部分炉衬坍塌事故， 每年大修都必须更换大量烧 损的耐火砖， 严重危胁到干燥系统的正常运行。 金隆 “ “ 年进行 “ ／ ’电铜的扩产改造， 最 大干燥量达到 “ ／ ， 烧嘴的燃油量将大幅度提 高， 因此为保证生产的顺利进行， 必须对热风炉作相 应的改造， 以降低炉膛温度， 提高生产能力。 图改造前热风炉钢结构示意图 “ ’ * * , - . * - , / * . ’0 1 23 4 ’ 3 * 1 , 4 - , 5 1 . 6 4 3 , , . 3 5 * , - . * 3 5 改造 金隆热风炉内部采用的是高铝质耐火砖， 高铝 砖的突出优点是耐火度及荷重软化温度高， 其耐火 度一般可达 “ *以上， 用于热风炉上能提高风温 和使用寿命。为何金隆热风炉使用过程中会出现砖 体烧损严重现象呢通过分析， 我们认为有以下几 种原因 （） 金隆热风炉内径仅为 “ “ ， 所采用的超 音波烧嘴燃烧时为大张角火焰， 在高油量燃烧时其外 焰部分能直接冲刷到炉衬， 使得该部分温度过高， 远 远高于所检测到的炉膛温度， 甚至超过高铝砖正常使 用温度， 高铝砖长时间在高温条件下工作， 砖体会逐 渐软化产生可塑变形， 强度显著下降以至破坏； （） 高铝砖的热震稳定性能较差， 耐急冷急热性 能差。由于受到整个生产工序的影响， 热风炉开停 较为频繁， 砖体在运行时温度很高， 停运时温度急剧 下降， 多次的急冷急热可引起砖体的断裂； （,） 热风炉本身设计能力不足。初步设计中考 虑到气流干燥的热源是来自蒸气过热炉、 阳极精炼 炉和贫化电炉的余热烟气， 不足部分由热风炉中燃 烧重油补充。在实际生产过程中， 由于种种原因， 仅 仅引入了贫化电炉的余热烟气， 蒸气过热炉和阳极 炉的余热烟气并未引入， 该部分引入的热量都由热 风炉燃油补充， 使热风炉在实际生产中所燃烧的重 油大大高出设计值。表为设计工况下引入气流干 燥系统的烟气对照表。 表7气流干燥系统烟气对照表 1 6 7 ’ 8 1 * 1 2 1 , 1 0 * , 3 4 1 , . - , , 5 * 9 , 5 * 0 烟气类别过热炉阳极炉贫化电炉热风炉 烟气量 ／ （,- ） ““ “ “ “ “ “.“ “ “, / / 温度 ／* 0 “ “ “0 . 烟气显热 ／ （1 2- ） 0 3 , 3 0 “, 3 , 是否引入否否是是 过热炉及阳极炉余热烟气未曾引入， 使进入干 燥系统烟气显热减少了/0 “ “ 1 2／ ， 这些热量将由 热风炉燃油补充， 设计工况下正常生产时热风炉燃 油量每小时比设计值高出 “ “ 4， 高出约0 “ 5左右。 为了有效地降低炉膛温度、 减少对炉体耐火材 料的损伤、 延长炉衬使用寿命， 我们主要在三次风引 入方面进行了改进。 原有的热风炉运行时仅燃烧风、 助燃风进入热 风炉炉膛， 其总量只有万 , ／ ， 最大能力为0 6 , 万 , ／ 的三次风是由热风炉后部直接进入混气 室， 以冷却热风炉产生的高温烟气， 仅仅起到一种稀 释作用。如果能将三次风引入热风炉必将有效的降 低炉膛温度， 但大量的三次风全部引入热风炉会引 起炉膛温度过低， 造成烧嘴燃烧效果差， 低于重油着 火点温度 （重油着火点一般为. “ “ *左右） ， 甚至造 成烧嘴熄火。而进一步分析发现， 引起烧嘴熄火的 关键部位是火焰根部， 因为重油燃烧时， 该部分要把 重油加热到沸点， 而重油气化为蒸气是一个吸热过 程， 如该部分温度高即可保证整个重油燃烧过程的 顺利进行。因此， 当我们将三次风引入到热风炉时， 只要注意其引入位置的分布， 就不会对烧嘴的燃烧 造成太大的影响。 在 “ “ “年月大修期间， 我们对热风炉进行了 改造， 将三次风改向， 使三次风从夹套后部引入， 经 夹套， 从热风炉前端吹入炉膛， 以降低炉膛温度， 改 造后的热风炉如图,所示。 从图,可以看出， 三次风是由紧贴着炉衬的环 形出口平行吹入热风炉的， 原有的助燃风箱保留， 其 出口和三次风环形出口一致。这样布置有以下几个 优点 （） 三次风紧贴炉衬吹入， 在整个高铝砖表面形 成一层风幕， 最大限度的降低砖体的温度， 更有效的 保护炉衬， 使之免受烧嘴火焰的的冲刷。 0 有色金属 （冶炼部分） “ “ 0年期 万方数据 图改造后热风炉钢结构图 “ ’ * * , - . * - , / * . ’0 1 23 4 ’ 3 * 1 , 4 - , 5 1 . 1 4 * , , . 3 5 * , - . * 3 5 （） 由于三次风吹入部位远离烧嘴燃烧区域， 避 免燃烧区温度降低过大， 造成燃烧效果不佳。 （“） 助燃风仍然从顶部吹入， 加强了对顶部炉衬 的冷却。由于热风炉炉衬是采用环砌的方法， 顶部 是整个拱形的支承点， 而且烧嘴燃烧时对该部分影 响最大， 温度也比其它部位高。 改造期间更换原来烧损的炉衬， 改用性能更好 的高铝砖， 使其热震稳定性比以前提高不少。为了 对引入热风炉助燃风及三次风进行量化监控， 在助 燃风、 三次风管道上安装了流量计， 在闪速炉中央控 制室 上实时监视其流量， 并根据生产需要通过 气动调节阀控制引入风量。 改造后， 热风炉运行基本正常， 炉膛温度显著降 低， 干燥后干矿水份仍控制在 ’ “ 以下， 只是在低 干燥量作业时烧嘴燃烧状况稍差， 火焰不够稳定， 火 焰颜色较暗。运行一个月后， 烧嘴喇叭口高铝质捣 打料出现坍塌现象， 同时热风炉炉体振动加剧， 由于 喇叭口坍塌， 前端板温度较高， 钢板烧损严重， 给生 产造成了一定程度的影响。为了不影响整个系统的 正常生产， 我们在前端板外部焊接箱体， 箱体内部进 行捣打料浇注。通过仔细分析研究， 造成此种现象 有以下几种原因 （） 热风炉与混气室连接部为锥形结构， 入口部 截面只有 ’ * ’ *， 大量的三次风从热风炉引 入后， 使排烟不够顺畅， 再加上烧嘴燃烧不够稳定， 引起炉体振动加大； （） 改造后的烧嘴喇叭口是浇注在环形风口内 环钢板上的， 稳定性不好， 浇注时筋爪数量不够， 筋 爪及内环钢板使用的材质耐高温性能不高， 高温状 态下容易变形、 软化， 造成附着的捣打料坍塌； （“） 由于工期较短， 烘炉时间不够充分。 针对改造后出现的不足， 我们在月修及 年 年修期间对热风炉进行了进一步的整改， 彻底解决 上述问题 在烧嘴喷头部位加设火焰稳定器， 在烧嘴重油 燃烧区域形成局部高温气流循环， 让燃烧风一部分 通过稳焰器， 另一部分绕过稳焰器再与火焰相交， 起 到分段向火焰供风的效果， 使烧嘴燃烧更加稳定； 在不改变钢结构的条件下， 将热风炉与混气室 入口截面由 ’ * ’ *扩大到 ’ , * ’ , *， 以 保证排烟通畅； 采用耐热性能好的材质更换烧损的前端板、 内环 钢板， 为了保证对喇叭口的支承， 内环钢板厚度由 * *增加至 , * *， 宽度由原“ - * *增至. , * *； 喇叭口施工时， 采用耐热不锈钢做筋爪， 焊接在 前端板及内环钢板上， 使其在整个喇叭口捣打料中 形成立体支承， 并在捣打料与钢板之间铺一层硅酸 铝耐火纤维毡， 以减少高温对支承钢板的影响。投 用前对喇叭口进行充分烘烤， 以确保水份蒸发完全。 “ 改造效果 年金隆年产 ,万/电铜改造顺利完成， 最 大干燥量达到 , /／ 0， 热风炉运行正常， 在此期间， 由于生产需要， 干燥量在. , /／ 0波动， 热风炉 炉膛温度均控制在1 2， 且烧嘴燃烧状况 良好， 炉体未出现振动现象， 烧嘴喇叭口捣打料至今 保存完好， 在“年多的生产过程中， 高铝砖未出现丝 毫烧损、 断裂现象， 炉衬保存完好， 至今未曾更换。 改造前后热风炉部分统计数据对照表见表。 表6改造前后热风炉部分统计数据 1 7 6 8 3 0 * 1 * * .9 1 * 13 4 ’ 1 * . ’ 1 5 5 4 - , 5 1 . 7 4 3 , ／ 1 4 * , , . 3 5 * , - . * 3 5 年份 - - 3 - - - “ 炉膛温度 ／2 - , - “ 3 4 - “ - 4 - , 1 1 炉衬更换 ／ （/5 6 ） , ’ 4 ’ .- ’ “ 不难看出， 就热风炉本体而言， 通过改造后的热 风炉实际生产能力还有进一步提升空间， 如果采取 提升重油燃烧系统能力、 适当降低风矿比、 引入7 （防止干矿仓着火） 等措施， 金隆整个气流干燥系统 的能力将可进一步提高。 3. 有色金属 （冶炼部分） .年,期 万方数据