废盐酸再生装置焙烧炉内衬砌筑与烘烤.pdf

1997年第3期废盐酸再生装置焙烧炉内衬砌筑与烘烤东北 大学谷云燕摘要1实用才支术。【关健词】介绍废盐酸再生装五烙烧炉内衬筑妒材料的技术性 能、砌筑 施工和炉 衬 烘烤的废盐 酸再生装置烙烧炉内衬砌筑炉衬烘烤前言鞍钢集团沈阳薄板厂废 盐酸 再生装段是轧钢车 间酸 洗 机组的配 套设 施,处理 酸 洗 机组 排放的废 盐 酸 液 再 生装置包括 焙烧炉、预浓缩 器、吸 收塔、洗涤 塔、氧 化铁粉 仓等设施。采用较 先进的喷 雾 焙烧 法 进 行废酸 再生,将酸 洗生产线 的废酸 经过处理后 生成 再生酸,并回收 氧 化铁 粉,是 保护环 境、综 合利用创经济效 益 的技术措施。废盐酸再 生技 术工 艺 简单、自动 化控 制水平高、操 作一方便、回收率 高,无二次污染。除生产高 质 虽的再 生盐 酸外,还能直接生 产出氧化 铁 粉。排出 炉外,经气动 输送 系统送至氧 化铁 粉 料仓。经氧化铁粉料 仓顶部的铁 粉分 离器 分离,料,仓底 部的 氧 化铁粉通 过 门型阀放入装 袋机装 袋贮存或 外运。而含有可燃气体、水蒸汽和盐 酸气体的炉气从焙烧炉 顶排出,通 过 旋风分离器分离 出夹带的 氧化 铁 粉,经 旋 转 阀返6 J 炉内。使废酸再 生与氧化铁 粉生产继续 顺 利循环不断地进 行。焙烧 炉技 术性能 及炉 衬结 构2废酸再生与铁粉生产过滤后的废 酸送入预浓缩器顶部 喷咀进行循环 喷洒.,喷 洒 的 废 酸 与 从焙烧炉出 来进入预浓缩 器 的热炉 气 在此 直接 接 触进行热交换。部分溶液 被 蒸 发,被冷却和净 化的炉气进入吸收器中,与塔 顶 喷洒的 冲洗 水进 行逆 流接 触。炉 气 中 的执 化氢(气)被吸 收生 成再 生盐 酸。而 在 顶 浓缩 器 中被浓缩一r 的废 酸,用焙烧炉给 料泵控 制一定流鱿,打至焙 烧炉 顶部喷咀向炉内喷洒。喷 洒 的酸雾在炉内被干燥、在 高温 下氧 化 铁被 分解 生成 氧 化铁粉和辄 化氢(气)。生成的氧 化铁粉由于重 力 作用沉落在熔烧炉锥形底 部。并通过 破碎 器的旋转阀废 盐 酸再生 装代新 建一座。!沼9 0。/小3 60。川!6 50焙 烧炉。焙烧炉 为 衬有 耐火材 料的钢制 容器,由与炉壳成切向 布件的燃烧 室 烧咀直接加热,使炉 顶喷咀喷洒的酸雾干燥,在高 温 下 抓 化 铁 被 分 解 生成 氧 化 铁 和 抓 化氢(气体)。其反应式:ZFec l:十H:。十告。:一氏203一曰。c l,焙烧炉的主要 技术性能 为:a.炉子 内径:小3 20 0mm;b.炉子生产能 力:氧化铁粉】10 0ta/;c.燃 料种 类:焦炉煤气;d.燃 料.发热值:】75 5 6KJ/I一王m:;c.煤气消耗 星:27(jm3/h;f.煤 气压力(i周节后):3.4胭Ka P9.烧叭布找:切向:h.烧咀数量:l个焙烧炉 由锥形底、燃烧 室、炉 墙、炉顶及喷咀等组 成。炉衬 结构 与其 它类型焙烧炉相,邮编一l,006.辽j:.沈I研l市四川冶金Merallu rgyofSiehuan比,有显著不 同。它 采用 了复合隔热 炉衬结构设计,炉内粘土砖与钢壳 间浇捣珍珠 岩隔热硷;钢壳外涂抹F B T复合保温料,强化隔 热。目的在 于 减 少炉墙的散热损失,是强化隔 热的有效措施,又是节 能提高热效率的重要 手段。焙 烧炉 内径小3 2O0mm,炉底呈 锥状,内衬15 0mm厚度,锥形粘土砖;炉 墙为 圆形 墙,衬砌15 0m m厚度楔 形粘 土砖,粘 土砖与钢制炉壳间 浇捣 5 020 0m m厚度珍珠岩 隔热硷。钢壳外抹50mm厚度FB J复合保温 涂料。燃烧室 内 层 设计2 30一30 0mm厚度 刚 玉 可 塑料,依 次24Omm厚 度高铝 隔热耐火 砖、靠管壳5 0 m m厚度 隔 热硷。焙烧炉 锥 底 高度4 51mm找平;炉墙矩形 炉 门;炉墙与燃烧室交接毗邻 处均 浇捣 高铝质耐火浇 注料。焙烧炉 炉 衬 的显著特点,是大量采用 了不 同材质的耐火材料。既有传统的定 形耐火制品,又有不 同性能的不定形耐火材料。耐火可塑料和耐火浇注料。根据炉子各部位不 同工作条件和耐材破损机理选择不 同性能的耐火材料。焙烧炉筑炉材料焙烧炉 炉衬采 用耐火粘土砖、高 铝 隔 热耐火砖、刚玉可塑料、高铝质耐火浇注 料及珍珠隔热浇注料、硅 酸铝纤维,F B T稀土 系列复合保温 涂料。各类材 料 主要 技术性能见表l表2。表1耐火材 料主要技术性能溉溉洲趣变变粘土砖砖高铝隔热热刚玉可塑塑高铝质质粘土火泥泥高铝火泥泥耐耐耐耐火砖砖捣打料料浇注料料料料牌牌号号N一3a a aQL1.0 0 0 0 0GL L LN F一3 8 8 8L F一50 0 0化化学成分川:0。含量(鱿)4 1.0 0 0 049.0 0 0 0954 4 46 8.5 2 2 239.6 2 2 25 5.0 0 0 0耐耐火度(亡)17 10 0 0 0 0 0 01790 0 01 6 9 0 0 0175 0 0 0荷荷重软化温度()1320 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0耐耐压强度Ma a a P1 1 0(X24h h h1 9.8 8 83.9 5 5 548.3 3 32 3.5 5 5 5 5 5 51 1 1 1 15 0 0X3h h h h h h h1054 4 4 4 4 4 4 4 4杭杭折强度Ma a a P1 10C只2 4h h h h h h h11.4 4 44.16 6 6 6 6 6 61 1 1 1 15 00C火3h h h h h h h14.5 5 5 5 5 5 5 5 5重重烧收缩率肠肠1 1 0(火24h h h h h h h一0.1 1 1 1 1 1 1 1 11 1 1 1 1 40 0义3h h h一0.4 4 4一12 2 2一0.4 1 1 1 1 1一0.7 7 7 7 7气气孔率(%)2 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4导导热系数(w/mk)0.4 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9体体积密度(g/em3)19.8 8 81.0 0 03.1 1 1 1 1 1 1 1 1使使J干l部位位锥底及炉墙墙燃烧室室燃烧室烧咀咀燃烧室炉墙、锥底及炉墙墙燃烧室室炉炉炉炉炉炉墙炉 门门门门4.1粘土砖粘土砖是焙烧炉常用的耐 火 材料,它 的化学成分以氧化铝 和氧化 硅为 主,含八】2033 0一40写,5 102506 0%。它的各种性能和 它的化学成分有很大 关系,耐 火度波动于15 8 0一177oC,主 要 取决于制品 的化学组成,随A I:03/5 10:比值增大 而提高。粘 土砖广泛应用于各种高 温窑炉。4.2高铝 隔热耐火砖高铝 福热耐火砖具有 耐 火度高、强 度高、体积密度 小、热容小、低导热、气孔率高、重烧收缩小、隔热性能好等特点,广泛用于各工业炉窑。3刚玉可塑 料可塑料是 由粉粒状物料即以耐 火 骨科、粉料为主,加入适量的可塑 粘 土或化 学结合齐 和 增塑 剂,少量水分。经过充分混练而成的一 种呈 泥膏状并在较 长时间内保持较高可塑6019 97年第3期性的不定形 耐 火 材料。表2F BT稀土系列复合保温涂料技 术性能刚 玉 可塑料 采 用 白 刚玉为 原 材 料,含1 A20,9.5理环,耐 高温气流冲刷和磨 损。热震稳 定性 好、耐剥落性强、中温强 度高、热 传导率 低。采取 风 动捣打施工 成 为绸 密无接缝 的整体炉衬。整体性好.使用寿命长。4.4高 铝 质浇注料耐火浇注料 是耐火物 料制 成 的粒状和粉状 材料 即 骨科和粉 科,加入一定量 的 结 合 剂和水共同组成 的不 定形 耐火 材料。高 铝耐 火浇注料具 有高 温性能 好,热震 稳定性好、抗剥落、耐 侵蚀、整体性 强及使用 寿命长等特点。小5FI汀保温 涂 料FB T稀土 系列 复合保温涂 料是 由精 选 的矿物,填料及多 种化学 添 加剂 混合,经 特殊工艺制 成的膏状保温 材 料。它集保温、防冻、防水于 一体,具有 较 强 的粘 结 力,抗 震性能强,不 开裂等特点。采用直接涂抹法施 工,成型后无缝 隙,整体密 闭状态 好,无需 捆 轧、包裹、大大 减 少和 简化 施工 工 序和施 工 工 艺,降低 工程 造价。l F汀 稀 土 系列复合保温 涂料具 有容重 轻、导热 系数 低、保温 涂抹厚度薄,为传统保温材料的1/1 0一】/5:粘结力强,成型后不脱落、不 开裂,对 于旋转体和受 冲击载 荷的 设备同 样 适 用;使用范 围广,适 用于一佣一1 20 0C范 围内热工设 备及管 道保温:耐 酸、碱、油,防腐蚀,不老化,防水(增 水 度98%)、无毒、不伤害人体.不 污 染 环 境,外 表平整 美观,而且 使 用寿命长等优点。魂.6珍珠岩 隔热 材料以珍珠岩粉为 原料,水泥为胶 结剂 按 规定配合比例制 成的隔热硷。具有容重小、导热系数 低、承 压能力较高、施工 方便、经济耐用等特点。4.7硅酸 铝 耐火 纤维耐 火纤 维 是 一种新型隔热 材料,它具有耐高 温、热 导率 低、容重小、化学 稳定性 好、热容低、热 震 稳 定性好,有弹性、柔 软、抗 热冲击、耐 急冷急热性好等特点。因此 广泛 用作热工设备耐 火砌体的隔热材料 和 膨胀缝的填 充材料,有利于节 省能源 和提 高热 效率,减少热损失。焙烧炉砌筑焙烧炉炉壳安 装 完毕,炉衬砌筑前,首 先进行下述检 查工作:炉子 中心 的偏移程 度,焙烧炉顶 中心 对锥底 中心 的位 移 不得超过 规 范和设 讨 要 求;燃烧室烧咀中心标高及安 装 位置,燃烧室管壳 的 热 电偶 管、点 火 孔管、窥视孔管 的安 装 位耸;锥 底 的接口法 兰 和清 灰 孔的安装位置;炉 墙检修门的 标高及安 装 位置;旋风 分离 器返回炉内的 插入量小15 9mm中心标高及安 装 位置;炉壳 加 固托砖 环 板 的安 装位置。上述工作 经检查合 格 后,即可 着手 焙烧炉按设计几何尺寸测设 砌筑定位控制 线。焙烧炉 砌筑 从锥底开始自下而上逐层 砌筑.其砌筑顺序为:锥 层燃烧室 炉墙 烧咀可塑料 捣打及修整一炉壳保温。5.1锥底砌筑锥 底 砌筑前,应 按 测 设砌砖定位线和焙烧炉中心 线 支设 锥底 中心法兰接口的 锥形模胎,浇捣G.l二浇注料。浇 捣浇 注 料主要 是 为了找平底 基,以便进行 撂底 砌 锥底砖。同时 按设计制 作锥 底珍珠 岩 隔热层斜度样 板,分 三次按 样 板抹锥 底珍珠岩隔 热 层,即锥 底 粘 土砖与炉壳 间的隔 热 层。待浇注料衬体和珍珠岩 隔 热 层2物 养护 干 硬 后,即可 开始 锥底异四川冶金Merallu rygofSiehaun型粘土 砖砌筑。锥底粘 土砖以珍珠岩隔热层 为 导 面,分层错缝砌筑,砌砖前应按设计异 型砖配层,逐层干排验缝,保持 内径尺寸。砌砖采取 揉挤法,即灰条法或称打灰条。就是用大铲将泥浆涂抹待砌砖面和 砌体面 上,而 后在砖面 和 砌体面 上的中央加一点泥浆,使该处泥浆凸起。然 后将砖的打泥浆面紧贴已砌好的砖 面上来回揉动,以便 挤压砖块时 将 泥浆挤 向砌 缝 边缘,并用 木捶把砖敲紧,刮掉砌缝外挤 出的泥浆,砖缝Zm m。锥底粘土 砖 砌筑过 程 中应 经常 检查砌 体 表 面的平 整 度和 锥 底 的斜度,使之符合设计要求。5.2燃烧 室 砌筑焙烧炉燃烧 室砌筑以管壳为 导 面,先 在管 壳 内涂抹5 0m m厚 度 的隔热 层;烧咀端铺垫 5 0mm厚 的硅酸 铝纤 维;依 次紧贴 隔 热层砌2层,厚 度.2 IOm m高 铝 隔热 耐火砖圆拱,内径小8 20mm;拱砖砖缝Zmm,采用 高 铝火 泥泥 浆 砌筑;在圆拱 内捣刚 玉可塑料。燃烧室 砌筑从烧咀端 向炉内延 伸,刚玉 可塑捣打则和高 铝隔 热砖砌筑配 合 交 替进 行,直至炉 内和炉墙相接。5.3炉墙 砌筑焙烧炉炉墙 为双层砌体结 构,工作 层 为竖 砌 侧楔形粘 土 砖,砖与炉壳间为珍 珠岩 隔热层。砌筑时先 砌粘土砖,然后填捣珍珠岩隔热层。炉墙 砌筑以炉壳为 导面。采 用控制墙厚样 板砌筑粘土砖,保持 内经小3 20 omm。砌砖采用揉 挤 法,砖缝Zmm。炉墙 砌筑力求工作层砌体 表面光滑平整,砌体尺寸准 确,砖 缝细小、泥浆饱满、砖层平 直、捣填料 密实。炉 墙粘 土砖与炉壳托 砖间,与炉 顶钢壳间填 充制s mm石棉绳,作为炉 墙 粘 土 砖砌 体在热 态 下膨胀的缓冲。炉墙与燃烧室 相接处 及炉 门均 按 设计 浇捣G,IJ浇注 料;使该处成为坚实致 密的整体,以增强其稳 定性。.54浇注料 浇捣焙烧炉锥底 下部、炉墙 炉 门、旋 风分离器炉 内插入管、燃烧室与炉墙交换处 浇 捣G,L耐 火浇注料。G工L浇注料浇捣 施工,应准确称量基 质料、外加剂,按规定配合比加入,采 用强制式搅拌机 搅拌,用量较少时,亦可采用 人 工拌合。先干 混3smi n,然 后 加 入清洁饮用 水,加水量89%,再 搅拌3sm in即可将搅拌好浇 注料浇入事先按设计正 确牢 固支设好的模型模板 内进 行振 捣。铺 料厚度 不应 超过 振动棒作用部分长度的1.2 5倍,振动棒要慢慢插入浇注 料 内。待浇注 料表 面泛浆呈 流体 状态时 再移动振 动棒。浇 注料浇捣应分 层连续施 工,振 捣上 一 层 时,振动棒应插入下 一层30一50mm,以消 除两层间的缝隙,达到 振 捣密实成 为里实 外光 的整体。经养 护 2 4h后即可拆 模。浇注料浇 捣程序中的工 序环 节都至关重要,必 须精 心 操作,严 格管 理,认真 检 查达到施 工 规 范的要求。5.5刚玉可塑料捣打燃烧室烧咀刚玉可塑料 炉衬 采用支模 法捣打,木制拱胎 模型应 具 有足够 的刚 度和强度。并 使用风动锤 捣打,捣锤为橡 胶 锤头,捣锤受力方 向垂直向下。捣锤 工作风压不 小于。.4 9MPa。分层连续进行 捣打,铺料厚度10 0mm,锤 头前 进方向移动 宜重叠 2/3,按锤头 直径12/重迭捣打,反复捣打3遍以上,使捣固体达到平整密实均 一。燃烧室烧咀模拱 胎内径两端 小d220ml二、巾2 6Omm,中 间 大小360m m,呈 瓶口收 缩 形。因此采 取与燃烧室 高铝 隔热砖砌筑交替 配合分段组 装。分段捣打刚玉可 塑料。烧咀捣打后模拱胎 不拆除,但 可塑料捣打体应进 刮毛、扎通气孔,裂纹超过标准 应进行修整挖 补。同 时还要 加强 炉衬受 热面 的养 护。防止 过快干燥裂纹。修整和养护是可塑料 炉 衬烘炉前经常性工 作,养护直至 炉衬烘烤。6焙烧炉 炉衬烘烤国家标准工 业炉 砌筑工 程 施 工及验 收1997年第3期规 范GBJ211一78规定:工 业炉 在 投 入 生产前必须烘干烘透。当炉 子建成后即投入生产时,烘烤与加热可一次进行。若在晚秋或冬期砌成后 不能立即投入生产。则炉子应进行烘烤,使砌体干透。烘烤后 不使用,可自然冷却到 室温,待投入生产时,再行加热。而烘烤的目的就是要排除焙烧炉 炉衬中所含的游离水(物理水)和结晶水(化学水)。可塑料,浇注料炉衬含有的水分比耐火砖砌体一 般多56倍。游离水在10 0一15 0C温度时大量排出,结晶水 则 在50 0600C温度 开始排出,而 且在这段温度还有耐火基质的结晶转变,要完成一 系 列的物理化学 反应,使其 密度和 强 度提高。因此焙烧炉炉衬烘烤的好坏,不仅关系到炉子寿命,也直接关系 到炉 衬耐火 材 料 应用的成败。焙烧炉 在烘烤前应根据炉 子 结 构 和 用途,耐 火 材料 的性能 和建筑季节制 定 烘烤曲线 和烘烤操作规 程,其 主要内 容 有:烘烤期限,升温速度、恒 温时间、最高温 度、更换加热系统的温度、烘烤措施和烘烤规 程等。烘烤后需要降温 冷 却,在 曲线中应注 明降温速度。废盐酸再生 装 置焙烧炉 炉 衬 结 构,既 有传统 的耐火粘 土砖,又有 不 定形 耐 材G.L浇注料和 刚玉可塑 料。因此就必 须根据炉衬结构特点和耐料 的性质、炉 衬 厚 度、施工部位、成型工艺;耐火砖及 不 定形 浇 注料,可塑 料材质特点,主次关系;同时还应考虑到 不定形 耐材 材质品种、粒度组成、气孔率大 小、水分含量多少、施工季节、常温 强 度、脱模时的强度;烘烤方式等具体情况制 定科学 的烘烤曲线。烘烤操 作 时严格按烘烤曲线升温、恒温,确保焙烧炉 炉衬中的游离水和结晶水顺利排出,同 时使 炉 衬 经过 高温 完成不 定 形 耐 火 材料 的烧结。通过烘烤烧结使低 强 度 的炉 衬烧结成一个具有高温 力 学理 化性能、坚 实绸密经久耐用的整体炉衬。烘烤的时间,根据实验室模拟研究试验,一般为7一1d 4。鉴 于焙烧炉 炉衬结构兼有成型耐火砖,可塑性,浇 注耐材,考虑到 炉衬耐材的主次关系,应以需要烘烤最 长时间的耐材确定烘烤期限。参考抚顺耐火 材料厂推荐 的烘烤时间应为1 3 1d 4。那是充分考虑到可塑料炉衬烘烤工艺要求,在低 温中温阶段烘烤升温速度不宜太快,以免引起衬体产生裂纹、剥落而损坏;烘烤不当浇注料衬体则易产生大面 积剥落或爆裂 且伴随有声响。那是衬体内的水分来不 及排出,而在 内部汽化导致炉衬开裂。烘烤过 程中应做到升温速度缓慢均 匀、保温平稳;同时还要 加强对升温速度和 恒 温时 间 的检 测,温度测 定应以热 电偶所指示的温度 为准,反 映烘烤时的 真实 温度。同时在烘烤全过程,应 作详细记录,对所发 生的 一切 不正常现 象,要 采取有效的相应措施,并注 明原因。烘烤过程中应测 定和 绘制实 际烘烤曲线。烘烤设 施 发生故障而 影响其正常升温时,应立 即进行保温,故障消 除后才可继 续升温。烘烤中炉 衬 所 出现 的缺陷经处理 后,炉子 才可投 入正常生 产。7结语综上所述,就焙烧炉 内衬而言,欲要焙烧炉 长 寿,合理的炉衬结 构是长寿的前提;优良的耐材,最佳的筑炉质量是长寿 的基础;良好的炉 衬 烘烤,烘干烘透是长 寿的手段;而完善,协调的生产操作管理是长寿的关键。纵观全 局,就 必 须 从废 盐酸 装 置、焙烧炉 设 计 开始,从耐 材选材到耐材 生产 加工;从施工 到竣工;从炉衬烘烤到 投 产,从静态管理到动态管理,都必 须贯彻长 寿的方针,方能使焙烧炉达到安 全、顺利、高 效、长寿的目标。简讯三明钢铁厂2号 高炉增铁 节焦 效 果好,今年l一搜月 份 产铁增 长34.82%,增铁 价值22 59.99 6 9万 元,入炉 焦比降低8 2kg,节焦价值39 8.1 2万 元,合格率提高0.3 0%,品种率提高18.6 5%。