闪速炉上升烟道顶损坏原因分析及改进措施探讨.pdf

闪速炉上升烟道顶损坏原因分析及改进措施探讨 张明文 （金川集团有限公司第一冶炼厂， 甘肃金昌 “ ） 摘要 对闪速炉上升烟道顶的损坏原因进行了深入分析， 对可以采取的改进措施进行了初步探讨。 关键词 上升烟道炉顶； 闪速炉； 7 8 ’ 3 A B C D 31 8 C EF G 9 ’ 3 A B D 3 4，1 D 3 H C “ ，I B ’ 3 D） 7 8 2 B 7G D ; D 4 7 7 D H 8 3 H 8 B 7 ’ 3 A B C D 3 7 D H C 7 ; 7 3 H C H 7 G 8E 8 7 D A 8 L ’ 3 ’ 3 4 7 D H 8G ’ H A C H H 7 G 9 9 * ; 的圆 形孔， 因此， 设计了三环圆拱形砖进行该部位的砌 筑。圆形拱周边与顶砖之间形成的三角区， 采用镁 质浇注料填充， 与周围砖体相比， 该部位自然成为顶 部受力及损坏的薄弱点。顶砖的材质为预反应镁铬 砖， 衬体厚度“ ; ;。预反应镁铬砖结构致密、 高 温强度高、 抗渣性好， 但热震稳定性差。上升烟道顶 部的砌筑结构如图所示。 上升烟道顶砖体受到两个方向的作用力以保持 其稳定性， 一是吊挂件向上的提升力， 分别作用于每 一组砖使之稳定悬挂于炉顶， 是顶砖的主要受力； 二 是两侧弹簧的水平夹持力， 通过拱脚梁作用于砖体 侧面， 起到约束顶砖、 避免砖间产生裂缝的作用， 是 顶砖的辅助受力。 有色金属 （冶炼部分）. “年期 万方数据 图上升烟道顶部的砌筑结构 “ ’ * , - * , . * - ’/ 0 12 3 * ’ 0 - 4 5 3 6 , 2 2 3 上升烟道顶的损坏原因分析 7 炉顶结构设计存在缺陷 （“） 炉顶砖吊挂件数量过多 上升烟道顶部的吊挂件数量多达近千件， 不仅 给副烟道盖密封、 日常点检、 积灰清理和检修工作造 成极大的不便， 而且增加了窜烟冒火烧损吊挂件的 几率。 （） 炉顶砖的整体受力结构不合理 上升烟道顶砖主要靠吊挂件的提升力形成相互 独立的受力， 吊挂钩损坏后砖体便会随之掉落， 如出 口环砖随着吊挂钩的烧毁而掉入炉内。但是， 由于 砖与砖之间通过两侧横梁夹持力还获得了一定的摩 擦力， 在夹持力较大的区域， 砖体并不一定会随着局 部吊挂钩的烧毁而掉落， 在这种情况下， 顶砖会因为 外界因素的变化而突然掉落， 诸如受到大的震动、 局 部膨胀不协调导致失去摩擦力、 积灰过重等。因此， 从受力结构上讲， 一旦顶砖的吊挂结构被破坏， 顶砖 的塌陷和掉落便成为随时可能发生的事。 7 7 烟气对炉顶衬体的冲刷侵蚀作用剧烈 上升烟道烟气的主要成分为 （） （ ）“ ’ “ ，* “ ’ “，, -， . -，/0 ’0 ； 上升烟道烟气的设计温度为 “ ’ “. ’ ’ 1（处理物料2 3 过高时， 烟气温度 甚至可达“. ’ 1） ， 烟气流速0 4／ 5以上。高温 高速烟气对顶衬产生强烈的冲刷侵蚀作用， 尤其是 烟道出口及副烟道出口区域， 有较强的烟气涡流作 用， 对材料的冲刷侵蚀更为剧烈。这就要求顶衬耐 火材料必需具有较强的抗冲刷能力、 较好的热震稳 定性、 较强的抗 （ ） 气体侵蚀性、 良好的挂渣 保护性能等。 在闪速炉冷修拆炉时对炉顶砖的残余厚度进行 了测量， 结果发现 经过年多的生产之后， 顶砖的 残余厚度普遍不足“ ’ ’ 4 4， 烟道出口靠余热锅炉侧 部位的砖残厚在 ’ 4 4以内。在 ’ ’ 年顶部事故 检修期间， 可测定部位的砖体厚度在 ’ 4 4以内， 顶部三角区浇注料的残余厚度只有 ’ 4 4左右， 已 经呈现出衬体烧损严重的迹象。 0. 有色金属 （冶炼部分） ’ ’ 年“期 万方数据 “ 炉顶的日常维护管理缺陷 （） 副烟道出口密封性差 闪速炉生产过程中， 由于检修或其他原因经常 进行停产保温， 因而需要频繁地切换烟气走向。由 于上升烟道顶部空间狭小、 吊挂钩及吊挂梁妨碍严 重、 作业难度较大， 常发生副烟道盖的密封不到位的 情况， 火焰从间隙窜出后， 烧断了顶砖的吊挂件， 使 顶砖失去上部的提升力而发生掉砖或塌陷。另外， 在闪速炉炉况不稳定的情况下， 由于炉内长期高温， 会导致副烟道盖整体烧毁， 副烟道出口也会冒烟窜 火， 烧毁顶部吊挂件。 （“） 顶部积灰过厚烧毁吊挂钩 在生产过程中无法及时将上升烟道顶上的烟尘 予以清理， 积灰逐渐将顶砖上表面和吊挂钩埋住， 使 顶砖及吊挂钩的散热受阻， 导致吊挂钩在长期高温 及氧化的作用下被烧断， 同时， 也加快了顶砖的蚀损 速度。 改进措施及讨论 “ 优化吊挂方式 改进炉顶砖的吊挂组合方式 设计一种长度为 ’ ’、 有上下两个吊挂孔的吊挂砖， 以这种砖作 为砌筑时的主吊挂砖， 在其下吊挂孔两侧各吊挂“ 块原设计型号的吊挂砖， 通过主吊挂砖的上吊挂孔 吊挂到吊挂梁上使这块砖成为一个吊挂组合； 同 时， 仍然可以在两侧“块砖间采用现用吊挂方式吊 挂， 作为对主吊挂的加强和补充。拟改进的吊挂组 合方式如图“所示。 图改进前后吊挂砖的组合方式 ’ “ * , - . / 0 1 , /- , 2 * , 3 1 * 4 5 4 6 * / 2 / ’ . 7 8. * 3 , 7 * 0 / 20 3 1 * 7 - 6 7 , 9 / ’ 采用上述改进方法后的炉顶具有以下优点 顶 部吊挂组合方式灵活多样， 顶部吊挂钩数量大幅度 减少， 由原来的近千件减少到 余件， 缓解了顶部 空间狭窄的状况， 为顶部副烟道出口密封、 顶部积灰 的清理、 顶部的日常点检和顶部事故的检修处理创 造了较好的施工环境， 从而利于延长顶部使用寿命。 同时， 由于主吊挂砖高出于其他顶砖 ’ ’， 能有效 地防止炉顶冒烟窜火烧坏吊挂件的事故。 “ 优化炉顶砖的材质 选用一种方镁石 镁铝尖晶石砖替代原用预 反应镁铬砖。两种砖的理化性能见下表。 材质 * ,／-. /“,／-0 1“,／- 显气孔率 ／-耐压强度 ／* 2 3荷重软化温度 ／4 4抗热震性 ／ 次 预反应砖 “ “ “ “ 尖晶石砖 “ “ “ 5“ 6 “ 从上表可见， 镁铝尖晶石砖比预反应镁铬砖具 有更高的耐压强度和荷重软化温度， 更好的热震稳 定性， 在上升烟道顶部的使用条件下更为适合。该 种镁铝尖晶石砖在我厂另一台冶金炉炉顶的使用实 践证明， 其抗7 , “ （7 , ） 气体性能良好， 并能形成厚 度达“ ’ ’以上的挂渣保护层。 “ 对顶砖采取强制冷却 由于上升烟道顶部温度高、 烟气流速大、 烟道出 口有强烈的烟气涡流、 温度波动频繁， 要大幅度提高 炉顶寿命， 则需要在顶部衬体中配置适当数量的冷 却水套， 通过强制冷却降低顶砖的温度， 形成砖体的 挂渣保护。在顶部三角区同样采用水套冷却结合耐 火浇注料的处理方式， 可以提高三角区浇注料的使 用寿命。考虑水套造价较高， 可以将其它炉窑淘汰 下来的水套进行适当改造后， 用于上升烟道顶部。 “ 顶部砌筑结构的改进 将现用平顶结构改为拱形顶结构。以现有的顶 部横梁作为拱顶的拱脚梁， 拱顶的半径 ’ ’， 中心角可以根据炉顶上部空间及烟管配 置等条件来选择。这样可以改善顶衬受力结构， 使 顶砖之间通过拱内作用力形成一个整体， 顶部横梁 对顶衬的夹持力成为顶衬的主要受力， 吊挂件的提 升力因此变为辅助作用力， 可有效避免顶部吊挂件 烧损造成的吊砖及炉顶下沉， 也有利于炉顶事故的 处理。但需较好地解决以下问题 副烟道出口与拱 顶交接区域的砌筑方法， 副烟道出口的密封， 拱脚梁 弹簧受力的大小， 拱顶膨胀的合理释放等。因此， 实 施的难度较大。 6 有色金属 （冶炼部分）“ 年期 万方数据