富氧側吹爐上部結構的改造

劉清漓

（新疆喀拉通克礦業(yè)有限責任公司 富蘊 836107）

喀拉通克礦業(yè)公司富氧側吹爐屬于熔池熔煉工藝，由長沙設計院為銅鎳礦設計，是國內第一家側吹爐煉鎳爐型，于2011年3月試生產運行。其砌體結構分爐底砌體、爐缸砌體、上部砌體三部分。通過三年的生產實踐，爐底砌體、爐缸砌體表現(xiàn)正常，但上部爐膛空間砌體結構存在問題，不能滿足生產的需要。

1 上部砌體的結構及使用情況

側吹爐上部砌體又細分為三部分：熔煉池內上部砌體、上升煙道水套下部處上部砌體、上升煙道水套內襯。

1.1 上部砌體的結構

原設計結構為：三層水套上部至爐頂水套下部的空間，用水冷梁圍成框架，水冷梁內用鎂鉻質耐火澆注料澆注一圈，澆注層厚230 mm，高770 mm。澆注料上部砌鎂鉻質半再結合耐火磚9層。上升煙道水套內襯用同樣材質耐火磚砌筑。結構見圖1。

圖1 富氧側吹爐

1.2 上部砌體的使用情況

2011年3月15日，側吹爐投料生產，熔渣溫度按1220℃左右控制，原礦處理量26～32 t/h。至4月中旬，發(fā)現(xiàn)渣口開始出磚；5月中下旬，渣口大量出磚，有時一個班次，從渣口可漂出20～30塊磚，磚型較完整，為上部砌體用磚。從爐后部觀察孔觀察爐內，發(fā)現(xiàn)熔煉池兩側的澆注料層剝落嚴重，澆注料層上部的耐火材料砌體，多處坍塌。9月下旬停爐時，水冷梁內的澆注料層只剩余20～50 mm，耐火磚砌體除角部外全部掉落。

1.3 砌體損壞原因的初步分析

在2011年的側爐生產中，爐溫控制較低，表現(xiàn)為爐膛上部粘結嚴重，結瘤厚度多在500～1000 mm間。設備處在磨合期，停風多。停風后爐內溫度下降，結瘤脫落，磚墜下。

鎂鉻質澆注料耐火度不夠，造成澆注料層剝落。澆注料層的剝落，使耐火磚砌體失去支撐，從而造成耐火磚砌體的坍塌。

2 第一次改造及效果

鑒于上述認識，咨詢相關廠家，2012年二季度檢修時，耐火澆注料材質由鎂鉻質澆注料改為高溫抗熱振性較好的鉻剛玉澆注料，耐火磚不變。7月3日投料生產后爐溫控制上調，熔渣溫控制在1250℃左右，使上部結瘤厚度不超過500 mm，但效果不明顯。至9月份，澆注料層剝落，耐火磚砌體掉完，水冷梁水溫上升，水冷梁內水垢增多而影響換熱效果，從9月份起，開始頻繁出現(xiàn)水冷梁漏水事故，存在較大安全隱患。說明單純改換不同材質耐火澆注料，不能解決爐子上部砌體快速掉落問題。

2012年因水冷梁漏水，側吹爐停風檢修統(tǒng)計見表1。

表1

3 第二次改造及效果

上部砌體損壞的關鍵點，在于澆注料層剝落后，耐火磚砌體失去支撐。以此為出發(fā)點，制定了進一步改造方案：

（1）取消水冷梁結構，用鋼板圍成上部框架。

（2）取消澆注料層結構，增加一層“L”型銅水套，用銅水套替代澆注料支撐耐火磚砌體。

（3）耐火磚厚度由230 mm改為495 mm，內層為380 mm鎂鉻質耐火磚，外層為115 mm保溫磚。改造后見圖2、圖3、圖4。

圖2

圖3

圖4 L形銅水套

2013年3月開始實施改造，4月下旬側吹爐投料生產。5月16日上升煙道下部對應的改造部位鋼圍板燒紅，經停風檢查，前端砌體除貼近L形銅水套底端的4層外，上部7層磚只殘余20～80 mm。從殘磚形狀上，可以明顯看出，耐火磚為高溫燒損。前端砌體補砌后，采用外部噴淋降溫的方式維持生產至9月下旬。

第二次改造后，上部耐火磚砌體前端在生產20 d左右，出現(xiàn)嚴重燒損現(xiàn)象，前部兩側砌體在生產一個半月左右，也出現(xiàn)嚴重燒損現(xiàn)象，而熔煉池兩側上部耐火砌體，至9月底停產檢修時仍很完整，無明顯燒蝕剝落現(xiàn)象。上升煙道鋼水套內襯耐火磚砌體至9月底，前端部及兩側靠近前端部位，基本燒蝕剝落完，局部剛水套直接被高溫煙氣沖刷而漏水。

對第二次改造后的情形進行分析，確定熔煉池上部結構改造已成功，能滿足生產需要。上升煙道處上部砌體結構，仍不能滿足生產，需要進一步改造。并確定了上升煙道處砌體損壞的原因是高溫燒蝕。產生高溫燒蝕的原因是：

（1）原礦離解出的單元體S，在此處燃燒氧化放熱;

（2）燃料不完全燃燒產生的CO氣體，在此處燃燒氧化放熱;

（3）二次風主要在此處補充進入爐內，使此處呈現(xiàn)較強的氧化氣氛。故上升煙道處氣體溫度比熔煉池上部氣體溫度要高。

4 第三次改造及效果

吸收、總結前兩次改造的得失，制定了第三次改造的方案：

（1）熔煉池處上部結構沿用第二次改造結構不變動;

（2）上升煙道水套內襯砌體結構保持不變;

（3）上升煙道處前端及兩側砌體進行局部嵌入銅水套，每隔3層磚鋪加一層銅水套，通過水冷來加強耐火磚結構的穩(wěn)定，改造見圖5和6。

圖5

圖6

2013年10月實施第三次改造，10月18日投料生產，至2014年1月20日計劃停爐，上升煙道處耐火磚砌體完好，且期間沒有再出現(xiàn)因漏水和耐火材料燒蝕剝落而產生的停風停產現(xiàn)象，富氧側吹爐的運轉率保持在96%以上，有力的保證了生產秩序的正常與穩(wěn)定，說明第三次改造獲得成功。

5 結語

喀拉通克礦業(yè)公司富氧熔煉側吹爐上部結構，在3年的生產時間段里，先后經歷了3次改造，在實踐中不斷探索、總結、找準原因，并最終改造成功。在新工藝試生產過程中，不斷對生產現(xiàn)象進行總結、分析，是快速理順工藝流程、提高生產水平的關鍵。通過這3次改造，得到如下經驗：

（1）側吹爐上部耐火砌體不能使用澆注料結構，因耐火澆注料抗熱振性較差，不能適應爐膛空間的高溫環(huán)境和煙氣沖刷；

（2）上升煙道處為強氧化氣氛，流經該部位的煙氣溫度較高，此處耐火材料砌體必須采用適當?shù)慕禍乇Ｗo結構；

（3）使用銅水套對上部耐火材料砌體進行支撐并降溫的措施是可行的。