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        機械化施工在焚硫爐快速重建中的應(yīng)用

        2018-01-10 10:47:22李明霞魏玉章杜傳林
        硫酸工業(yè) 2017年11期
        關(guān)鍵詞:爐窯耐火磚制酸

        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(zé)任公司,湖北武漢 430000; 2.山東魯西化工集團(tuán)股份有限公司,山東聊城 252000; 3.湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司,湖北宜昌 443000)

        機械化施工在焚硫爐快速重建中的應(yīng)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(zé)任公司,湖北武漢 430000; 2.山東魯西化工集團(tuán)股份有限公司,山東聊城 252000; 3.湖北宜化集團(tuán)有限責(zé)任公司,湖北宜昌 443000)

        分析了常規(guī)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(nèi)襯的劣勢,提出機械化施工在焚硫爐重建中的應(yīng)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(xiàn)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(zhì)量和使用壽命的優(yōu)點,縮短整體大修時間,為生產(chǎn)裝置穩(wěn)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(nèi)襯一旦出現(xiàn)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(jīng)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(chǎn)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(jīng)濟損失,遠(yuǎn)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(xiàn),其負(fù)面影響難以估量。

        1 強行壓縮工期造成慘痛教訓(xùn)

        焚硫爐重建所面臨的問題往往比新建更加復(fù)雜多變,業(yè)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(biāo)的重要考量指標(biāo),誰工期越短,誰中標(biāo)可能性越大。而承建方因渴望中標(biāo),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(zhì)量的影響。

        曾經(jīng)出現(xiàn)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(xiàn)380 ℃的局部高溫的嚴(yán)重工程質(zhì)量事故。盡管業(yè)主為了保證萬無一失,工程部提前派技術(shù)人員到各家技術(shù)過硬的砌爐單位考察學(xué)習(xí),并對各家的施工工藝及技術(shù)進(jìn)行了學(xué)習(xí)及反復(fù)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(xù)無障礙施工。焚硫爐烘爐完成后進(jìn)行了整體驗收,各項指標(biāo)都達(dá)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(zhì)量的影響。但實踐證明:采用傳統(tǒng)砌筑或澆筑工藝,在快速筑爐的情況下,難以保證爐窯質(zhì)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(fēng)險較大,磚砌內(nèi)襯易坍塌,造成人員傷亡;爐襯經(jīng)多年高溫?zé)Y(jié),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(yè),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(xiàn)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(chǎn)生不利影響[2]。

        3) 天氣因素影響工期和施工質(zhì)量。當(dāng)室外日平均氣溫連續(xù)5 d低于5 ℃或日最低氣溫降至0 ℃以下時,即為進(jìn)入冬季施工階段。砌筑工業(yè)爐時,應(yīng)在采暖環(huán)境下進(jìn)行,作業(yè)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(yù)制塊在砌筑前溫度應(yīng)高于0 ℃[3]。這就對冬季重建焚硫爐產(chǎn)生很大影響,若等待天氣轉(zhuǎn)暖則會拖延工期,而強行快速施工則無法保證爐窯質(zhì)量,甚至?xí)蚱鲋俣冗^快引發(fā)坍塌、傷人事故。

        3 機械化施工在焚硫爐重建中的應(yīng)用

        隨著機械設(shè)備不斷更新、耐火材料不斷發(fā)展,隨著技術(shù)不斷進(jìn)步,大型爐窯的機械化施工勢必代替?zhèn)鹘y(tǒng)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(zhì)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?yōu)殚_放空間,使用CAT(卡特)微型挖掘機直接進(jìn)爐拆除、搬運,其要點如下:

        1) 停爐并隔離危險介質(zhì),待常溫后,經(jīng)業(yè)主、施工、監(jiān)理三方現(xiàn)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(shè)備做好防護(hù)。

        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(jìn)出和廢襯里料運輸、裝載。

        4) 駕駛員做好安全防護(hù),謹(jǐn)慎拆除,預(yù)防塌方傷人。保證車輛(包括運輸廢料車)安全進(jìn)出,作業(yè)時先上、再兩旁、最后下。

        5) 如原有內(nèi)襯拆除困難,場地空間小,危險系數(shù)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(yuǎn)處,連續(xù)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(shè)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(zhì)量的影響[4],見圖1。

        圖1 湖北宜化集團(tuán)330 kt/a焚硫爐重建耐火噴射澆筑現(xiàn)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(tuán)有限責(zé)任公司1套重建的焚硫爐和山東魯西化工集團(tuán)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(xiàn)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(zhí)行了8 d,后發(fā)現(xiàn)工期十分寬裕,便將2班次/d變?yōu)?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(shè)完工于2017年1月,烘爐于7月。 由表1可見:借助機械化設(shè)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(zhì)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(jié)冰的情況下,從拆除、筑爐、烘爐的整體工期在35 d內(nèi)完成,機械化施工使快速筑爐在15 d內(nèi)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(dǎo)致烘爐后降溫緩慢,延長烘爐時間;冬季低溫會導(dǎo)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(chǎn),而是采取了冬季保養(yǎng)措施,將人孔封閉,爐內(nèi)放置暖風(fēng)機,保證爐內(nèi)實際溫度為14 ℃,實現(xiàn)安全過冬,最后經(jīng)6個月烘爐投產(chǎn)。

        5 爐窯機械化施工的應(yīng)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(zhì)量和使用壽命。目前,國內(nèi)已經(jīng)有14套爐窯采用噴射澆筑技術(shù),至今為止,從未出現(xiàn)過因爐窯質(zhì)量問題造成業(yè)主停車的事故。

        機械化筑爐應(yīng)用范疇及使用壽命見表2。

        表2 機械化筑爐應(yīng)用范疇及使用壽命

        6 結(jié)語

        經(jīng)過10多年的實踐和改進(jìn),爐窯機械化施工技術(shù)越來越成熟,在保證施工質(zhì)量的前提下,科學(xué)合理的縮短焚硫爐重建、新建施工工期,進(jìn)而縮短整體大修時間,為生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運行提供了有力保障。

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

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

        [3] 桂明璽.噴涂施工技術(shù)的發(fā)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(yè),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(zé)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

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