機械化施工在焚硫爐快速重建中的應用

王 偉，梁 勇，李明霞，趙 震，魏玉章，杜傳林

(1.武漢市博澤高溫新材料有限責任公司，湖北武漢 430000； 2.山東魯西化工集團股份有限公司，山東聊城 252000； 3.湖北宜化集團有限責任公司，湖北宜昌 443000)

機械化施工在焚硫爐快速重建中的應用

王 偉1，梁 勇1，李明霞2，趙 震2，魏玉章3，杜傳林3

(1.武漢市博澤高溫新材料有限責任公司，湖北武漢 430000； 2.山東魯西化工集團股份有限公司，山東聊城 252000； 3.湖北宜化集團有限責任公司，湖北宜昌 443000)

分析了常規方法處理硫磺制酸焚硫爐和硫鐵礦制酸沸騰爐中耐火磚內襯的劣勢，提出機械化施工在焚硫爐重建中的應用。機械化施工包括機械化拆除和機械化筑爐。介紹了一套重建的焚硫爐和一套新建的WSA濕法制酸焚燒爐均采用噴射澆筑工藝的案例，筑爐工期僅為15 d，實現了爐窯機械化快速施工，爐窯機械化施工具有提高施工速度、保證爐窯質量和使用壽命的優點，縮短整體大修時間，為生產裝置穩定運行提供了有力保障。

機械化 施工 焚硫爐 沸騰爐 維修

制酸裝置都存在焚硫爐重建的問題，硫磺制酸焚硫爐和硫鐵礦制酸沸騰爐中耐火磚內襯一旦出現局部損壞、脫落或開裂都很難處理。從耐火磚拆除、重新砌筑、烘爐到最后開車投料運行至少需要2個月[1]。若考慮到天氣因素對重新砌筑的影響，工期往往需要3個月，甚至更長。硫磺制酸裝置中焚硫爐重建周期延長，會影響年度大修計劃，并造成經濟損失。以1套400 kt/a硫磺制酸裝置為例，不考慮焚硫爐重建費用，僅僅是外購硫酸、人員工資、資產折舊等，每天損失8萬～10萬元，按2個月計算，則面臨460萬～600萬元經濟損失，遠高于焚硫爐自身價值。如若再考慮錯失市場銷售旺季，影響全年銷售計劃的實現，其負面影響難以估量。

1 強行壓縮工期造成慘痛教訓

焚硫爐重建所面臨的問題往往比新建更加復雜多變，業主考慮縮短大修時間，往往會大幅度縮短焚硫爐重建的工期，將工期短作為焚硫爐招標的重要考量指標，誰工期越短，誰中標可能性越大。而承建方因渴望中標，對工期也是最大程度的壓縮。這就大大增加了施工人員的勞動強度，加大了人為因素對爐窯質量的影響。

曾經出現過焚硫爐重建僅用27 d完成(拆除和筑爐時間，不包括烘爐)，但僅僅開車3個月之后，焚硫爐頂部就出現380 ℃的局部高溫的嚴重工程質量事故。盡管業主為了保證萬無一失，工程部提前派技術人員到各家技術過硬的砌爐單位考察學習，并對各家的施工工藝及技術進行了學習及反復研究。開工前工程部專門成立了焚硫爐項目小組，小組人員晝夜輪流值班，保證了焚硫爐24 h連續無障礙施工。焚硫爐烘爐完成后進行了整體驗收，各項指標都達到了要求。而且，施工時間放在了氣候宜人的10月份，可以忽略天氣因素對爐窯質量的影響。但實踐證明：采用傳統砌筑或澆筑工藝，在快速筑爐的情況下，難以保證爐窯質量。

2 焚硫爐重建的難點

1) 焚硫爐屬于受限空間，人工拆除危爐襯風險較大，磚砌內襯易坍塌，造成人員傷亡；爐襯經多年高溫燒結，強度大，拆除難；耐火磚拆除、搬運量在300～400 t，工作量巨大，僅憑人工作業，費時費力，無法滿足快速重建的要求。

2) 多年使用的焚硫爐爐殼整體已變形，殼體橢圓度大幅降低。工程實踐表明：如果爐殼橢圓度偏差較大，對現場安裝組對、爐體砌磚，甚至是燃燒器正常操作及酸性氣燃燒爐的正常運行都會產生不利影響[2]。

3) 天氣因素影響工期和施工質量。當室外日平均氣溫連續5 d低于5 ℃或日最低氣溫降至0 ℃以下時，即為進入冬季施工階段。砌筑工業爐時，應在采暖環境下進行，作業地點和砌體周圍溫度均不低于5 ℃。耐火泥漿、耐火澆注料攪拌不低于5 ℃，耐火材料和預制塊在砌筑前溫度應高于0 ℃[3]。這就對冬季重建焚硫爐產生很大影響，若等待天氣轉暖則會拖延工期，而強行快速施工則無法保證爐窯質量，甚至會因砌筑速度過快引發坍塌、傷人事故。

3 機械化施工在焚硫爐重建中的應用

隨著機械設備不斷更新、耐火材料不斷發展，隨著技術不斷進步，大型爐窯的機械化施工勢必代替傳統施工工藝。機械化施工縮減了施工周期、降低人員工作強度，并保證爐窯施工質量。機械化施工分為機械化拆除和機械化筑爐兩部分。

3.1 機械化拆除

機械化拆除是先將焚硫爐端板用氣焊切割拆除，將受限空間變為開放空間，使用CAT(卡特)微型挖掘機直接進爐拆除、搬運，其要點如下：

1) 停爐并隔離危險介質，待常溫后，經業主、施工、監理三方現場驗收后方可施工。

2) 拆除時塵土較大，做好噴灑、降塵措施。廢襯里料要有處理之地，對周邊設備做好防護。

3) 利用舊端板割除后帶出的舊襯里料鋪墊一個小斜坡，方便小挖機安全進出和廢襯里料運輸、裝載。

4) 駕駛員做好安全防護，謹慎拆除，預防塌方傷人。保證車輛(包括運輸廢料車)安全進出，作業時先上、再兩旁、最后下。

5) 如原有內襯拆除困難，場地空間小，危險系數高，可采用瑞典BROKK機器人拆除焚硫爐，避免人員傷亡。

3.2 機械化筑爐

機械化筑爐是噴射澆筑(噴涂)工藝，利用輸料軟管將大量材料氣動運送到高處或遠處，連續筑造爐壁[3]。它是一種新型無模施工工藝，特點是機械化程度高、施工速度快、容易設置迷宮式膨脹縫，無視爐殼“變形扭曲”，最大程度地降低了人為因素對施工質量的影響[4]，見圖1。

圖1 湖北宜化集團330 kt/a焚硫爐重建耐火噴射澆筑現場

4 爐窯機械化施工案例

爐窯機械化施工速度快。湖北宜化集團有限責任公司1套重建的焚硫爐和山東魯西化工集團股份有限公司1套新建的WSA濕法制酸焚燒爐都采用了噴射澆筑工藝，筑爐工期僅為15 d，實現了爐窯機械化快速施工，爐窯機械化施工案例見表1。

表1 爐窯機械化施工案例

注：1) 案例一中2班次/d執行了8 d，后發現工期十分寬裕，便將2班次/d變為1班次/d；

2) 案例二中施工期間停電1 d，實際施工周期為14 d；

3) 案例二建設完工于2017年1月，烘爐于7月。 由表1可見：借助機械化設備，即使安排1班次/d，也可以用15 d完成整個筑爐，大大降低了

施工人員的勞動強度，并保證爐窯建造質量。

此外，爐窯機械化施工降低了天氣的影響。在夏季高溫多雨、冬季低溫結冰的情況下，從拆除、筑爐、烘爐的整體工期在35 d內完成，機械化施工使快速筑爐在15 d內完成，這就為焚硫爐在冬夏兩季極端天氣下的重建提供了最大的保障。不過，這兩種冷、熱天氣對機械化施工也略有影響，夏季高溫會導致烘爐后降溫緩慢，延長烘爐時間；冬季低溫會導致無法安排夜間施工。

山東魯西化工在筑爐完成后，并未立即烘爐投產，而是采取了冬季保養措施，將人孔封閉，爐內放置暖風機，保證爐內實際溫度為14 ℃，實現安全過冬，最后經6個月烘爐投產。

5 爐窯機械化施工的應用和使用壽命

爐窯機械化施工不僅提高了施工速度，而且保證了爐窯質量和使用壽命。目前，國內已經有14套爐窯采用噴射澆筑技術，至今為止，從未出現過因爐窯質量問題造成業主停車的事故。

機械化筑爐應用范疇及使用壽命見表2。

表2 機械化筑爐應用范疇及使用壽命

6 結語

經過10多年的實踐和改進，爐窯機械化施工技術越來越成熟，在保證施工質量的前提下，科學合理的縮短焚硫爐重建、新建施工工期，進而縮短整體大修時間，為生產裝置穩定運行提供了有力保障。

[1] 潘木俊.焚硫爐耐火磚內襯在線噴涂修補技術的應用[J].硫酸工業,2009(2)：31-33.

[2] 夏毓芳，硫磺回收裝置酸性氣燃燒爐的設計改進[J].硫酸工業，2011(3)：37-40.

[3] 桂明璽.噴涂施工技術的發展和今后的動向[J].國外耐火材料，2001,26(2)：3-10.

[4] 孔祥軍，閆浩，潘波.保溫及耐火噴射澆注料在焚硫爐上的運用[J].硫酸工業，2014(4)：48-50.

Applicationofmechanizedconstructioninsulphurfurnacefastreconstruction

WANGWei1,LIANGYong1,LIMingxia2,ZHAOZhen2，WEIYuzhang3,DUChuanlin3

(1. Wuhan Boze High Temperature New Material Co., Ltd., Wuhan, Hubei, 430000, China； 2. Shandong Luxi Chemical Group, Liaocheng, Shandong, 252000, China； 3. Hubei Yihua Group Co., Ltd., Yichang, Hubei, 443000, China)

Disadvantages of disposing firebricks liner of sulphur burning furnace in sulphur-burning sulphuric acid plant and fluidized bed roaster in pyrite-based sulphuric acid plant by conventional methods are analyzed, and application of mechanized construction in sulphur furnace reconstruction are proposed. Mechanized construction included mechanized demolish and oven building. Cases of a sulphur furnace reconstruction and a new-built WSA wet sulphuric acid production incinerator by injection casting process are described with 15 days construction schedule, achieving furnace mechanized fast construction. furnace mechanized construction had advantages of improving construction speed, ensuring quality and service life, decreasing overall overhaul time, providing guarantee for stable operation of production equipment.

mechanize； construction； sulphur burning furnace； fluidized bed roaster； maintenance

2017-08-02。

王偉，男，武漢市博澤高溫新材料有限責任公司工程師，主要從事爐窯機械化施工的研究和推廣工作。電話：15376088578；E-mail：3089593279@qq.com。

TQ111.16；TQ052.7

B

1002-1507(2017)11-0045-03