專利名稱:冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及用于煉銅、煉鎳、煉鉛的閃速爐設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種適應(yīng)高強(qiáng)度熔煉用、磚體冷卻面積大、使用壽命長(zhǎng)、易于檢修的冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池。
背景技術(shù):
閃速爐因其原料適應(yīng)性強(qiáng),能耗低,爐氣SO2濃度高而在全世界的煉銅、煉鎳行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,目前閃速爐的應(yīng)用已經(jīng)擴(kuò)展至煉鉛等行業(yè)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活水平提高,銅鎳鉛金屬需求量不斷地增大,煉銅煉鎳煉鉛企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益良好。在安全穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行前提下最大限度地提高投料量,即實(shí)施高強(qiáng)度閃速冶煉,是企業(yè)避免新建閃速爐必需的大投資,使生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益最大化,增強(qiáng)企業(yè)對(duì)市場(chǎng)變化適應(yīng)能力的最佳途徑。為了滿足高投料量的生產(chǎn)要求,提高閃速爐爐體對(duì)高投料量下的侵蝕,提高爐體高壽命,可以促進(jìn)銅鎳鉛閃速冶煉技術(shù)的飛速發(fā)展。閃速爐主要由反應(yīng)塔、沉淀池和上升煙道組成,反應(yīng)塔是閃速爐的主要反應(yīng)區(qū)域, 一般采用多層水平冷卻水套冷卻,內(nèi)襯鎂鉻質(zhì)耐火材料構(gòu)成。由于使用水套較多,平時(shí)無法檢修,如出現(xiàn)水套損壞就關(guān)閉冷卻水,直至10年左右一次的冷修期間全部一次性更換。上升煙道是閃速爐的出口區(qū)域,主要是閃速爐煙氣通道,一般除與沉淀池連接部有水套冷卻外,其余用耐火材料砌筑而成,平時(shí)損壞較少,在冷修期間進(jìn)行耐火材料的整體更換。沉淀池是爐內(nèi)熔體爐渣和冰銅分離的主要區(qū)域,沉淀池的上部是煙氣的通道,也即連接反應(yīng)塔和上升煙道的通道。沉淀池主要由爐頂、側(cè)墻和端墻、爐底構(gòu)成。爐頂一般由通冷卻水的H梁作為承重,由耐火材料砌筑或吊掛而成;側(cè)墻和端墻由上到下分為煙氣區(qū)、 渣線區(qū)和熔體區(qū),一般整體砌筑耐火材料同時(shí)鑲嵌1 3層水平水套構(gòu)成,耐火磚外側(cè)襯傾斜水套;爐底由兩層鎂鉻質(zhì)耐火材料砌筑作為工作層磚,下面砌筑若干層保溫磚構(gòu)成。沉淀池頂?shù)那安窟B接反應(yīng)塔,后部連接上升煙道,由于前后所處反應(yīng)強(qiáng)度不同,損壞程度也不同,前部連接反應(yīng)塔周圍區(qū)域被稱為三角區(qū),由于反應(yīng)強(qiáng)度大,煙氣回流對(duì)爐體沖刷強(qiáng)度大,爐體侵蝕非???,一般每年都要利用大修期間,對(duì)該區(qū)域爐體局部或全部進(jìn)行更換;而后部一般損壞較輕,正常無需更換。側(cè)墻和端墻上部為煙氣區(qū),是煙氣通道,同樣處在反應(yīng)塔一側(cè),煙氣區(qū)由于煙氣回流對(duì)爐體沖刷強(qiáng)度大,反應(yīng)塔區(qū)域反應(yīng)強(qiáng)烈,尤其是隨著投料量的加大,部分在反應(yīng)塔未能及時(shí)完成的反應(yīng)在該區(qū)域繼續(xù)完成,熱強(qiáng)度大,爐體腐蝕非常厲害;且在月修和爐內(nèi)點(diǎn)檢等停爐過程中煙氣區(qū)溫度變化大,對(duì)于鎂鉻質(zhì)耐火材料,使用壽命大幅度降低;側(cè)墻和端墻中部為渣線區(qū),是指閃速爐熔煉后生成的爐渣液面區(qū)域,爐渣一般較輕,在熔體的上側(cè),爐渣對(duì)耐火材料侵蝕性強(qiáng),爐渣溫度一般控制也相對(duì)較高,因此該區(qū)域耐火材料損壞明顯;側(cè)墻和端墻下部為熔體區(qū),熔體是指熔煉反應(yīng)生成的冰銅,由于比重較大而處在熔池底部,因熔體流動(dòng)性相對(duì)穩(wěn)定,溫度相對(duì)控制較低,而且該區(qū)域一般會(huì)有沉積的!^e3O4層保護(hù),因此該區(qū)域損壞程度要較煙氣區(qū)和渣線區(qū)弱。[0008]傳統(tǒng)上閃速爐沉淀池耐火材料以鎂鉻質(zhì)為主,將水平水套嵌于耐火磚內(nèi),根據(jù)鎂鉻質(zhì)耐火材料膨脹性特點(diǎn)及砌筑要求,沉淀池側(cè)墻耐火材料整體砌筑,爐頂作為整體吊掛或拱起砌筑,因此在閃速爐升溫投料以后,爐體耐火材料成為整體,在爐體局部出現(xiàn)侵蝕破壞后,會(huì)逐步擴(kuò)大,威脅整個(gè)爐體安全。在大投料量、高熱負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)下,爐體承受的煙氣侵蝕和高溫腐蝕大幅度增加,爐體損壞速度大大加快。不同區(qū)域的耐火材料所承受的反應(yīng)強(qiáng)度不同,煙氣氣流流動(dòng)方向不同,不同區(qū)域的耐火材料侵蝕速度存在根本區(qū)別,對(duì)于沉淀池而言,靠近反應(yīng)塔區(qū)域的爐頂和側(cè)墻由于承受非常劇烈的精礦反應(yīng)強(qiáng)度和劇烈的氣流侵蝕,耐火材料的損壞速度很快;而后側(cè)靠近上升煙道區(qū)域,沉淀池頂和側(cè)墻煙氣區(qū)由于僅作為煙氣通道,損壞速度相對(duì)較低,沉淀池熔體區(qū)相對(duì)平穩(wěn),腐蝕速度明顯小的多,因此每次大修時(shí),沉淀池前部耐火材料大部分需要更換,而后部連續(xù)10年的冷修期內(nèi)基本不需要更換。閃速爐爐體由于要承受較高的熔煉溫度,大量采用鎂鉻質(zhì)耐火砌筑,由于鎂鉻質(zhì)耐火材料抗極冷極熱性能很差,所以在停爐時(shí)一般采用重油燃燒方式進(jìn)行保溫,使?fàn)t體溫度保持在1000°c以上,在長(zhǎng)時(shí)間停爐時(shí),則按照一定的降溫曲線控制爐體溫度降至800°C, 并在檢修停爐結(jié)束后,按照一定的曲線升至正常溫度后再投料生產(chǎn)。熱態(tài)檢修是指在爐體整體溫度保持在800°C以上情況下,對(duì)爐體的小范圍爐體進(jìn)行挖補(bǔ),由于要保證爐體的整體壽命,檢修的同時(shí)要考慮保溫的穩(wěn)定運(yùn)行,一方面施工工作面不能太大,而且整體檢修的量不能太大,因此在閃速爐爐體存在較大范圍腐蝕和損壞的情況下,熱態(tài)檢修無法完成任務(wù)只能通過冷態(tài)檢修來解決。正常熱態(tài)檢修每1 2年進(jìn)行 1次。熱態(tài)檢修一般檢修區(qū)域?yàn)槌恋沓厍安總?cè)墻煙氣區(qū)和渣線區(qū)和沉淀池頂三角區(qū)為主。冷態(tài)檢修主要是指將閃速爐爐體完全冷卻到常溫后,對(duì)爐體進(jìn)行的大范圍檢修, 由于爐體冷卻至常溫,為保證爐體壽命,大部分熱修狀態(tài)下能夠保留的耐火材料也需要大量更換,施工周期長(zhǎng),正常需要2 3個(gè)月。檢修成本高,停產(chǎn)損失大,因此一般9 10年才會(huì)檢修一次。在金隆閃速爐35萬噸改造過程中曾使用增加2層水平水套來加強(qiáng)對(duì)沉淀池耐火磚的保護(hù)的方案,雖取得一定效果,但因爐體依然是以耐火材料為主,無法改變其檢修特性,只能適當(dāng)增加耐火材料使用壽命,使金隆的大修周期由原來的1年改為18個(gè)月左右,但仍然無法徹底解決爐體檢修和爐體局部損壞問題。貴溪在新30噸閃速爐中也同樣使用2 3層水平水套來加強(qiáng)沉淀池前部的冷卻方式,使用效果同金隆類似,仍然不能解決問題。上述方法沒能徹底地解決閃速爐沉淀池檢修時(shí)間長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)損失大等問題,尤其只是改善沉淀池側(cè)墻部分問題,對(duì)于三角區(qū)目前尚無較好的方案。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,本實(shí)用新型不但具有磚體冷卻面積大、易于拼裝和可熱態(tài)更換等優(yōu)點(diǎn),而且解決了目前高強(qiáng)度熔煉狀況下沉淀池局部區(qū)域損壞速度快、修理難度大以及停產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)等問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,包括沉淀池頂以及位于沉淀池頂下側(cè)的側(cè)墻和端墻,側(cè)墻和端墻由上而下分為煙氣區(qū)、渣線區(qū)和熔體區(qū),所述的沉淀池頂中的吊掛水套以及位于煙氣區(qū)和渣線區(qū)內(nèi)的側(cè)墻和端墻中的側(cè)墻水套朝向沉淀池內(nèi)部的一側(cè)均設(shè)置有間隔排布的冷卻齒條,吊掛水套或側(cè)墻水套的冷卻齒條之間嵌設(shè)有耐火磚;所述的吊掛水套的上側(cè)也即遠(yuǎn)離沉淀池內(nèi)部的一側(cè)設(shè)置有吊掛件。本實(shí)用新型還可以通過以下技術(shù)措施得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所述的吊掛水套或者側(cè)墻水套的冷卻齒條之間的內(nèi)側(cè)截面寬度大于冷卻齒條開口處的截面寬度,且冷卻齒條之間的截面形狀與耐火磚的夾持于冷卻齒條之間的部分的形狀相吻合,以有利于夾持鑲嵌耐火磚。進(jìn)一步的,所述的吊掛水套或者側(cè)墻水套的冷卻齒條之間的截面形狀呈內(nèi)大外小的蘑菇頭狀或T形狀或燕尾狀。所述吊掛水套或側(cè)墻水套與鑲嵌于其中的耐火磚預(yù)制為一個(gè)整體。所述的耐火磚為鎂鉻質(zhì)耐火磚。所述的位于熔體區(qū)內(nèi)的側(cè)墻和端墻中的水套為平板形,平板形的水套朝向沉淀池內(nèi)部的一側(cè)內(nèi)襯鎂鉻質(zhì)耐火磚,平板形的水套與鎂鉻質(zhì)耐火磚之間設(shè)置有耐火泥漿。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型經(jīng)濟(jì)效益明顯,磚體冷卻面積大,可熱態(tài)下拼裝,結(jié)構(gòu)緊湊,日常運(yùn)行費(fèi)用降低,加工工藝性好,安裝使用簡(jiǎn)便安全;而且本實(shí)用新型的通用性好,對(duì)于各種煉銅、煉鎳、煉鉛閃速熔煉爐以及其他相近結(jié)構(gòu)德冶金爐都可使用。
圖1為沉淀池結(jié)構(gòu)的中間剖面圖;圖2為沉淀池結(jié)構(gòu)中的頂三角區(qū)俯視圖;圖3為沉淀池側(cè)墻和端墻的側(cè)視圖。
具體實(shí)施方式
如圖1 3所示,冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,主要包括采用不同形狀而結(jié)構(gòu)相似的埋管式冷卻水套拼裝而成的組裝式沉淀池,沉淀池包括由沉淀池頂1、側(cè)墻和端墻的煙氣區(qū)和渣線區(qū)2、側(cè)墻和端墻的熔體區(qū)3和爐底4構(gòu)成,沉淀池頂1由吊掛水套5、耐火磚也即鑲磚6通過吊掛件7吊掛后組合拼裝而成,沉淀池中側(cè)墻和端墻上部的的煙氣區(qū)和渣線區(qū)2由側(cè)墻水套8和耐火磚也即鑲磚9用固定螺栓固定于外部框架拼裝而成,沉淀池中側(cè)墻和端墻下部的熔體區(qū)3由水套10內(nèi)襯鎂鉻質(zhì)耐火磚組成。本實(shí)用新型的工作原理和工作過程描述如下沉淀池頂施工根據(jù)不同閃速爐的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際形狀,分別設(shè)計(jì)不同形狀的吊掛水套 5,水套由銅澆筑而成,預(yù)埋銅管于澆筑塊中;如圖1所示,吊掛水套5的下部分布有E形齒, 也即吊掛水套5位于煙氣區(qū)和渣線區(qū)內(nèi)的側(cè)墻和端墻中的側(cè)墻水套8朝向沉淀池內(nèi)部的一側(cè)均設(shè)置有間隔排布的冷卻齒條;然后根據(jù)設(shè)計(jì)好的齒形,定制鎂鉻質(zhì)耐火磚,并將耐火磚鑲嵌至齒中,形成一件鑲磚式水套。施工前,在不影響生產(chǎn)的情況下,將吊掛梁先安裝好,待停爐后將水套與磚按預(yù)定形狀進(jìn)行拼裝,拼裝結(jié)束后將冷卻水通入水套銅管即結(jié)束,如圖2 所示。沉淀池側(cè)墻和端墻施工先根據(jù)不同閃速爐現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際形狀,設(shè)計(jì)不同尺寸的平板形水套10和齒狀的側(cè)墻水套8,側(cè)墻水套8的高度覆蓋煙氣區(qū)和渣線區(qū)2,同時(shí)根據(jù)齒形結(jié)構(gòu)大小定制相應(yīng)結(jié)構(gòu)耐火磚,在施工前將耐火磚鑲嵌與側(cè)墻水套8的齒條之中,并用模具將耐火磚與側(cè)墻水套8固定成一個(gè)整體。施工前,在正常生產(chǎn)狀態(tài),將水套支撐和固定裝置預(yù)先安裝好。停爐后,將原墻體拆除,清理露出爐底磚后,按照熔體區(qū)3安裝耐火材料的砌筑要求將側(cè)墻磚砌筑好,再將熔體區(qū)平板水套10安裝于耐火磚的磚體外側(cè),耐火磚與平板水套10之間的間隙用耐火泥漿填實(shí),然后將鑲嵌了磚的齒狀的平板水套10 —塊一塊拼裝固定好,然后將水套通水冷卻,如圖3所示。優(yōu)選的,所述的吊掛水套5或者側(cè)墻水套8的冷卻齒條之間的內(nèi)側(cè)截面寬度大于冷卻齒條開口處的截面寬度,以有利于夾持鑲嵌耐火磚。由于冷卻齒條之間的內(nèi)側(cè)截面寬度大于冷卻齒條開口處的截面寬度,不但增加了水套和耐火磚之間的夾持面積,而且使得耐火磚難以從冷卻齒條形成的夾持區(qū)域中脫開, 從而保證了水套和耐火磚的整體性。進(jìn)一步的,所述的吊掛水套或者側(cè)墻水套的冷卻齒條之間的截面形狀呈內(nèi)大外小的蘑菇頭狀或T形狀或燕尾狀,這幾種結(jié)構(gòu)形式,不但有利于加工制造,而且夾持鑲嵌效果好。本實(shí)用新型具有“磚體冷卻面積大”和“可組裝性”兩個(gè)顯著的結(jié)構(gòu)特征。1)、磚體冷卻面積大由于帶有齒條結(jié)構(gòu)的水套表面積較以往的水平水套大幅度增加,水套與耐火磚之間的接觸面積也大幅度增加,因此水套對(duì)耐火材料的磚體的冷卻面積大幅度提高,而且由于耐火磚是根據(jù)水套的齒形定制,因此水套面與磚體貼合好,傳熱性能進(jìn)一步增強(qiáng)。該特征導(dǎo)致了直接技術(shù)效果耐火材料壽命大幅度增加。爐體檢修時(shí)間減少,生產(chǎn)時(shí)間延長(zhǎng),經(jīng)濟(jì)效益明顯。2)、可組裝性由于采用水套與耐火磚也即鑲磚整體預(yù)制方式,在整個(gè)鑲磚水套分塊預(yù)制好后, 再進(jìn)行分別組裝,因此具有可組裝性的特征。該特征導(dǎo)致了以下三個(gè)直接技術(shù)效果一是檢修方便,由于不同的水套塊可以單獨(dú)更換,以前必須大修或冷修才能實(shí)現(xiàn)的爐體修補(bǔ),可以實(shí)現(xiàn)在熱態(tài)下局部更換。二是停爐施工時(shí)間大幅度減少,由于大部分鑲磚水套預(yù)制工作在停爐前進(jìn)行,因此需要停爐施工的時(shí)間大幅度減小。三是檢修勞動(dòng)強(qiáng)度小,環(huán)境好,由于大部分檢修工作是在檢修場(chǎng)地外進(jìn)行,真正在現(xiàn)場(chǎng)高溫下檢修時(shí)間大幅度減小,因此檢修工作條件改善。本實(shí)用新型的“磚體冷卻面積大”、和“可組裝性”兩個(gè)結(jié)構(gòu)特征導(dǎo)致的綜合直接技術(shù)效果是首先每次修理過后爐體耐火材料壽命大幅度增加,原方法大修后2到3個(gè)月沉淀池三角區(qū)和側(cè)墻渣線區(qū)就會(huì)開始出現(xiàn)局部爐體發(fā)紅現(xiàn)象,金隆公司2010年8月大修后,雖然在閃速爐投料量由165t/h提高到178t/h,但至今未出現(xiàn)局部沉淀池爐體發(fā)紅現(xiàn)象。其次每次沉淀池大修檢修大幅度縮短,因?yàn)槊看未笮蘧猿恋沓貦z修作為全廠大修的時(shí)間核心,因?yàn)檫@種組裝式結(jié)構(gòu),使?fàn)t體施工大幅度縮短,使工廠大修時(shí)間縮短,生產(chǎn)時(shí)間增加,因此經(jīng)濟(jì)效益顯著,同時(shí)檢修量下降和檢修時(shí)間縮短也使生產(chǎn)成本大幅度降低。本實(shí)用新型適用于所有高溫熔煉設(shè)備。發(fā)明實(shí)施效果表明發(fā)明經(jīng)濟(jì)效益顯著, 金隆公司采用這種方式在2010年大修期間,利用15天時(shí)間更換了沉淀池一半的沉淀池頂和側(cè)墻及前部端墻,較正常檢修節(jié)約用時(shí)近15天,檢修速度明顯增加,同時(shí)在開爐后發(fā)現(xiàn)后部未檢修區(qū)域有一塊爐體出現(xiàn)水套漏水現(xiàn)象,利用月修時(shí)間,采用同樣的方式,在8小時(shí)之內(nèi)將局部爐體及水套修復(fù)。同時(shí)在大修結(jié)束后,金隆閃速爐在投料量從165t/h提高至 178t/h情況下,沉淀池使用已達(dá)6個(gè)月,爐體未再出現(xiàn)水套漏水,爐體發(fā)紅等一系列現(xiàn)象, 遠(yuǎn)憂于傳統(tǒng)維修方式情況下狀況,充分體現(xiàn)了磚體冷卻面積大和可組裝性帶來的優(yōu)點(diǎn);加工工藝性好,安裝操作簡(jiǎn)便。
權(quán)利要求1.一種冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,包括沉淀池頂(1)以及位于沉淀池頂(1)下側(cè)的側(cè)墻和端墻,側(cè)墻和端墻由上而下分為煙氣區(qū)、渣線區(qū)和熔體區(qū),其特征在于所述的沉淀池頂(1)中的吊掛水套(5)以及位于煙氣區(qū)和渣線區(qū)內(nèi)的側(cè)墻和端墻中的側(cè)墻水套(8) 朝向沉淀池內(nèi)部的一側(cè)均設(shè)置有間隔排布的冷卻齒條,吊掛水套(5)或側(cè)墻水套(8)的冷卻齒條之間嵌設(shè)有耐火磚;所述的吊掛水套的上側(cè)也即遠(yuǎn)離沉淀池內(nèi)部的一側(cè)設(shè)置有吊掛件(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,其特征在于所述的吊掛水套(5)或者側(cè)墻水套(8)的冷卻齒條之間的內(nèi)側(cè)截面寬度大于冷卻齒條開口處的截面寬度;且冷卻齒條之間的截面形狀與耐火磚的夾持于冷卻齒條之間的部分的形狀相吻合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,其特征在于所述的吊掛水套(5)或側(cè)墻水套(8)與鑲嵌于其中的耐火磚預(yù)制為一個(gè)整體。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,其特征在于所述的吊掛水套(5 )或者側(cè)墻水套(8 )的冷卻齒條之間的截面形狀呈內(nèi)大外小的蘑菇頭狀或T形狀或燕尾狀。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,其特征在于 所述的耐火磚為鎂鉻質(zhì)耐火磚。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池,其特征在于所述的位于熔體區(qū)內(nèi)的側(cè)墻和端墻中的水套(10)為平板形,平板形的水套(10)朝向沉淀池內(nèi)部的一側(cè)內(nèi)襯鎂鉻質(zhì)耐火磚,平板形的水套(10)與鎂鉻質(zhì)耐火磚之間設(shè)置有耐火泥漿。
專利摘要本實(shí)用新型涉及用于煉銅、煉鎳、煉鉛的閃速爐設(shè)備領(lǐng)域,具體涉及一種冷卻單元組裝型閃速爐沉淀池。本沉淀池包括沉淀池頂以及位于沉淀池頂下側(cè)的側(cè)墻和端墻,側(cè)墻和端墻由上而下分為煙氣區(qū)、渣線區(qū)和熔體區(qū),所述的沉淀池頂中的吊掛水套以及位于煙氣區(qū)和渣線區(qū)內(nèi)的側(cè)墻和端墻中的側(cè)墻水套朝向沉淀池內(nèi)部的一側(cè)均設(shè)置有間隔排布的冷卻齒條,吊掛水套或側(cè)墻水套的冷卻齒條之間嵌設(shè)有耐火磚;所述的吊掛水套的上側(cè)設(shè)置有吊掛件。本實(shí)用新型磚體冷卻面積大,可熱態(tài)下拼裝,結(jié)構(gòu)緊湊,日常運(yùn)行費(fèi)用降低,加工工藝性好,安裝使用簡(jiǎn)便安全;而且本實(shí)用新型的通用性好,對(duì)于各種煉銅、煉鎳、煉鉛閃速熔煉爐以及其他相近結(jié)構(gòu)的冶金爐都可使用。
文檔編號(hào)B01D21/02GK202105466SQ20112007438
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
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