重灰煅烧炉炉头改造的探讨

2016-12-20郑贺伍罗海贵朱建新梁永辉刘胜合

纯碱工业 2016年4期

关键词：混料衬板炉体

郑贺伍,罗海贵,朱建新,梁永辉,刘胜合

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

重灰煅烧炉炉头改造的探讨

郑贺伍,罗海贵,朱建新,梁永辉,刘胜合

(唐山三友化工股份有限公司，河北唐山 063305)

对重灰煅烧炉内混料区存在的易腐蚀、磨损快及检修耗时长等问题进行了阐述，并对煅烧炉炉头改造技术进行了初步的探讨。

重灰煅烧炉；混料区；龙骨；可拆式弧形衬板

我公司现有5台回转式重灰煅烧炉进行重质纯碱(俗称重灰)的煅烧生产，单台设备产量可达800 t/d。该型煅烧炉的炉体材质为20#钢，炉内未经煅烧的物料对其具有较强的腐蚀性。因此，设备长周期运行后，炉体内壁腐蚀严重。同时，物料自炉内混料区随炉体转动进入加热区的过程中对炉体内壁产生持续摩擦，导致混料区腐蚀加剧，炉体不断减薄，存在较大的安全隐患。而停车检修耗时很长，不仅严重影响生产，更大幅增加了设备维护成本。因此，对该型煅烧炉进行技术改造较为迫切。

1 设备结构简述

重灰煅烧炉由进料装置、炉体及炉尾出料装置三部分构成，其中炉体是用18 mm厚的钢板卷制焊接而成的圆形筒体，其外形尺寸为φ3200×20 000，利用安装在炉体两端的滚圈以1.7%的斜度置于水泥基础上的四个托轮上，通过电机、减速机及炉体上的大齿圈来带动炉体转动。进料装置由传动机构、进料壳体和抛料机以及插入炉体内的炉嘴组成；炉体分成混料区、加热区两部分。混料区自炉头大法兰至加热管首排管架处，长度L=2 500 mm。沿炉体周向布置有24件矩形抄板，用以对一水碱和重灰进行混料；加热区自加热管首排管架至炉尾，内有4排通过管架支撑的不同管径的加热管,管内通中压蒸汽对经混合后的湿重碱进行高温煅烧，煅烧后的重灰经由炉尾部的出料装置卸出。重灰炉结构简图如图1所示。

1.炉嘴 2.炉头大法兰 3.抄板 4.管架 5.加热管 6.炉头滚圈 7.返碱带 8.炉体 9.大齿圈 10.炉尾滚圈图1 重灰炉结构简图

2 存在的问题

重灰生产过程中，一水碱自抛料机进入混料区后，与来自炉尾的返碱混合后形成的湿重碱含水量较高，对炉体内壁有较强的腐蚀。同时，湿重碱在向加热区运动的过程中又对炉体内壁有较强的磨损。故煅烧炉长时间运行后，造成了炉体内壁的严重的腐蚀。使炉体内壁出现了自返碱出料口形成的宽度约400 mm左右的4条螺旋形腐蚀区域，在该区域内密布直径≥10 mm的凹坑，其深度最深可达10 mm，使混料区内炉体壁厚不断减薄，对煅烧炉安全稳定运行形成了严重的威胁。为此，需进行长时间的停车检修。在炉体的检修中，现有的施工工艺是在炉体内壁上自炉嘴大法兰至加热管首排管架处覆盖一层L=2 340 mm的316L不锈钢弧形衬板，并将其与炉体焊接在一起。该衬板厚度t=8 mm，分8块沿炉体周向安装。为确保衬板和炉体贴合紧密，在衬板上加工了652个直径φ30的塞焊孔，用以保证衬板的焊接强度。单块衬板展平后的结构如图2所示。

图2 衬板简图

由于炉头有深入长度近900 mm的炉嘴，无法进行衬板的安装。因此，必须将炉嘴拆除方可进行检修。而要拆除炉嘴还需要拆除进料装置及出气箱等一系列设备。衬板安装完成后，再进行出气箱、进料装置及炉嘴的恢复安装，导致炉体检修需要3～4天的时间。由此，加大了煅烧炉炉头检修的工程量和施工难度，延长了检修工期，只能长时间停炉进行设备检修，经济性极差。同时，由于炉嘴大法兰与炉体内壁处的空间狭窄，焊接作业困难，质量难以保证。衬板与炉体焊接后，焊缝容易出现裂纹、气孔和夹渣等缺陷，在应力腐蚀持续加大下，出现焊缝强度急剧降低并撕裂的现象，衬板局部脱落，导致物料及炉气窜入衬板与炉体壁板间的空隙，形成对炉体内壁的再次腐蚀，加重了炉体损坏，给后续检修造成了困难。并且大量的焊接会导致炉体变形，影响炉体旋转精度，加速炉体滚圈及托轮的磨损，增加设备检修频次；更因衬板遮盖了炉体内壁，炉体的腐蚀情况无法检查，会给设备运行埋下重大的安全隐患。

3 炉头结构改造

依据炉体易腐蚀需停车检修的现状，并针对在炉体内壁上焊接衬板造成的炉体变形的问题，拟对炉头结构进行技术改造。由于煅烧炉炉体的损坏主要是因物料的腐蚀及磨损造成的，因此，煅烧炉炉头的技术改造，就是要达到阻断物料对炉体的破坏，从而减少设备检修频次及缩短设备停车时间，并有效降低工作量的目的。

3.1 改造思路

改造后的炉头，不仅要实现切断物料与炉体进行直接接触的路径，使物料与炉体彻底隔绝的效果，更要消除因焊接造成的炉体变形、以及由于焊接缺陷使得炉体存在继续腐蚀的问题。故拟对炉头进行如下的技术改造：在炉头大法兰至加热管首层管架处沿周向及纵向焊装带有螺孔的井字形不锈钢龙骨，然后在龙骨上安装约60块不锈钢可拆式弧形衬板，并使用螺栓进行紧固。为提高湿重碱混合效果，依据原设计中抄板的安装位置，在弧形衬板上安装有24件不锈钢矩形抄板。同时，为避免湿碱或潮湿炉气的渗入对炉体造成腐蚀，龙骨和衬板间及相邻衬板间均利用耐高温的聚四氟乙烯密封垫进行密封。采用这样的结构后，可视需要随时对衬板进行更换，无需对炉头部分的设备进行全部拆除及回装作业，衬板自炉头进料壳体方人孔处进入，且无需焊接作业，衬板更换简便高效，仅需12～16 h即可完成，并可大幅降低检修的劳动强度。

3.2 改造后炉头的特点

改造后的炉头，具有结构简单、衬板密封效果好的特点。可有效阻断炉内物料对炉体内壁的腐蚀和磨损，极大地延长炉体使用寿命，并大大减少设备停车检修频次，降低设备维修成本。同时，还具有衬板磨损后拆装方便，停炉时间短、不需拆装其他设备的特点。衬板更换时无需洗炉作业，检修时只需停送加热管蒸汽并清理炉头存量余料即可，可有效降低资源和能源的消耗。由于衬板更换时，只需对压紧新旧衬板的螺栓进行拆卸及紧固，无需进行焊接作业，故施工后炉内无余料及焊割熔渣等杂物需要清理，设备开车快捷，经济效益好。改造后炉头简图见图3。