賈小強，吳新明

（江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

貴溪冶煉廠一系統(tǒng)閃速爐自1985年建成投產(chǎn)以來，經(jīng)過一期、二期、三期技術(shù)升級改造，生產(chǎn)能力已經(jīng)達到礦銅產(chǎn)量30萬t/年。隨著技術(shù)革新，一系統(tǒng)閃速爐電爐貧化技術(shù)已經(jīng)被閃速爐渣直接緩冷浮選技術(shù)取代。隨著公司堅持綠色發(fā)展的理念，實現(xiàn)2020年打造綠色工廠的目標，貴冶實施了一步法拆除電爐，對閃速爐結(jié)構(gòu)進行升級改造[1]，最終達到了徹底解決低空污染、節(jié)能降耗、減少維護檢修量和勞動定員的目的。

本次渣直排改造預(yù)計鋼結(jié)構(gòu)安裝工程量550t，拆除工作量800t。爐窯拆除殘磚和結(jié)渣合計3000t，砌筑耐火材料850t。如何高效、保質(zhì)、保量地進行冷修，最大限度縮短停產(chǎn)時間，實現(xiàn)貴冶3年熱修及9年冷修的目標。有必要對閃速爐冷修方案進一步優(yōu)化、細化落實。

1 一系統(tǒng)閃速爐存在的問題及冷修改造內(nèi)容

1.1 存在的問題

一系統(tǒng)閃速爐采用電爐貧化閃速爐渣，存在能耗高，環(huán)境差，檢修維護費用高等缺點。電爐爐內(nèi)壓控制處于微負壓狀態(tài)。六根電極孔難于徹底密封，導(dǎo)致煙氣外溢，造成低空污染，工作崗位環(huán)境極差，與我廠打造綠色工廠相悖。電爐生產(chǎn)一直處于電極加熱保溫狀態(tài)，是國家淘汰名單的高能耗設(shè)備。電爐做一個單獨系統(tǒng)，電極和爐體需要定期進行維護和檢修。在長周期的生產(chǎn)運行中，反應(yīng)塔壁已經(jīng)達到超負荷生產(chǎn)，經(jīng)常出現(xiàn)燒穿現(xiàn)象。沉淀池三角區(qū)和拱頂還是保留日本設(shè)計的H型梁埋銅管的水冷結(jié)構(gòu)[2]，由于冷卻強度不夠和布局方式的不合理，因該區(qū)域的熱負荷大，高溫沖刷嚴重，使得此部位的H型水冷梁內(nèi)埋的銅管燒穿，使用壽命只能達到兩三年。由于在長周期生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)漏水，進入爐體內(nèi)部，造成爐體其他部位耐火磚性質(zhì)改變而粉化，嚴重制約著閃速爐爐體安全運行。并且H型水冷梁做整個爐頂耐火磚的承重結(jié)構(gòu)，更換條件只能冷修才能操作完成，極大的制約著閃速爐長周期生產(chǎn)的需求。

1.2 一系統(tǒng)閃速爐冷修改造內(nèi)容

①取消電爐，一步拆除貧化電爐本體及配套的相關(guān)設(shè)備、設(shè)施等。在電爐原所在位置增設(shè)閃速爐渣包廂和渣包車通道。②通過把反應(yīng)塔倒F水套改成E型水套，增加反應(yīng)塔水冷強度，優(yōu)化砌筑結(jié)構(gòu)。③通過加高沉淀池側(cè)墻傾斜水套高度，對水套排布優(yōu)化設(shè)計，增加沉淀池冰銅儲存量，抬升熔池渣線區(qū)域。優(yōu)化后期冰銅和渣的排放模式，冰銅口由三個增設(shè)到七個，排渣口由兩個增設(shè)到三個渣口。④保留沉淀池頂部弧形拱頂結(jié)構(gòu)，取消H型水冷梁承重結(jié)構(gòu)，優(yōu)化成新型的吊掛垂直水冷梁的砌體結(jié)構(gòu)。⑤取消上升煙道原來的H型水冷梁，采用吊掛垂直水套的冷卻方式，并對水套位置重新進行布局。⑥更換反應(yīng)塔壁、沉淀池、上升煙道的耐火磚。⑦拆除閃速爐的三個冰銅包廂，優(yōu)化成沉淀池四個冰銅包廂的合理布局。⑧對煙氣環(huán)集系統(tǒng)進行改造，滿足冰銅和渣排放口和渣包廂的環(huán)集需求。⑨對閃速爐冷卻水循環(huán)水系統(tǒng)改造，優(yōu)化集水箱和進出水管布局。

2 一系統(tǒng)閃速爐冷修技術(shù)方案

2.1 一系統(tǒng)閃速爐爐底檢修方案的論證

在長周期的生產(chǎn)運行中，由于爐體冷卻元件燒損漏水的原因，導(dǎo)致沉淀池爐墻鋼殼出現(xiàn)往外膨脹、爐墻西北及西南角耐火磚局部粉化的現(xiàn)象。是否對爐底工作層和安全層耐火磚更換，是關(guān)乎爐體長周期安全穩(wěn)定運行的決定因素，也是直接影響爐體檢修工期長短的問題。通過了解對比國內(nèi)外同行工廠的閃速爐爐底檢修的狀況，結(jié)合貴冶自身的相關(guān)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)作業(yè)模式狀況，以及對現(xiàn)場進行鉆孔取樣分析結(jié)果。經(jīng)過對三種方案（如表1）充分論證和評估，最終確定選取方案三。

表1 一系統(tǒng)閃速爐爐底檢修方案檢修周期和施工費用對比表

2.2 一系統(tǒng)閃速爐冷修結(jié)渣拆除方案論證

爐體拆除方案的選取是制約著各大冶煉廠實施爐體冷修工期進度的關(guān)鍵因素，拆除時間長短會成為爐體冷修能否順利完成的決定因素。隨著目前拆爐技術(shù)也已經(jīng)從人工拆除轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械設(shè)備拆除和爆破拆除，但兩種拆除方案選取也一直是各大冶煉廠進行討論的問題。貴冶一系統(tǒng)閃速爐和電爐已經(jīng)長周期運行34年，特別是電爐長期處于厚結(jié)渣狀態(tài)。電爐洗爐也只能靠投焦粉和調(diào)整電極功率，由于爐體結(jié)構(gòu)問題，爐墻洗爐效果達不到最佳效果。經(jīng)過預(yù)判斷洗爐效果不會很理想，爐體結(jié)渣拆除工作不會輕松。貴冶對于拆爐方案的選取，通過實地考察金隆冶煉廠奧圖泰的機械拆除方法，結(jié)合貴冶拆除經(jīng)驗和本次改造項目實施上下交叉施工密度大的特點，對方案進行了充分的論證，最終選取了爆破拆除的拆除方法。達到了施工工期最短，檢修費用最少的目的，為整體工程進度實施創(chuàng)造了良好開局條件。

表2 2019年1#閃速爐冷修膨脹數(shù)據(jù)登記表（升溫）

3 一系統(tǒng)閃速爐冷修施工方案

3.1 施工準備階段

①梳理出檢修工作量，落實施工單位，編制好施工方案和施工進度表。編制好施工流程圖和現(xiàn)場材料、備件、臨時設(shè)備布置圖。②梳理出改造和施工所需更新設(shè)備、材料、備件型號和數(shù)量，進行清單化管理，排出備品備件到場周期表，實時跟蹤監(jiān)造，確保準確把握到貨日期。對到貨的設(shè)備、材料、備品進行質(zhì)量和數(shù)量查驗。③現(xiàn)場勘探基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，查驗校對圖紙數(shù)據(jù)，進一步優(yōu)化設(shè)計圖紙。④對現(xiàn)場施工場所進行提前布置，出定置管理圖。⑤施工所需大型臨時設(shè)施進行設(shè)計和制作加工（計劃提前一周完成）。⑥提前一個月對熔煉主廠房中間物料進行平衡控制，停爐當天清空閃速爐粗銅和冰銅包殼場。⑦結(jié)合工程進度拆除的廢舊物資，制定冷修改造期間廢舊物資堆放和轉(zhuǎn)運方案。⑧提前一周在4號陽極爐主廠房區(qū)域，拼接8m×9m的臨時放磚平臺，停爐當天，利用熔煉主廠房行車檢修之前吊運到閃速爐冰銅包殼場，并與閃速爐二樓平臺連接。⑨提前一個月制定閃速爐和電爐爐體結(jié)渣洗爐方案，提前調(diào)整各礦種配料比例，預(yù)留低銅品位精礦用于后期洗爐作業(yè)；穩(wěn)定好爐況，每天通過爐內(nèi)點檢及全檢尺，全面掌握爐內(nèi)各處掛渣情況，指導(dǎo)洗爐工作按計劃開展。⑩制定閃速爐停爐降溫方案和烘烤升溫方案。

3.2 閃速爐停爐降溫冷卻（計劃時間3天）

①閃速爐停爐后，排完所剩熔體，執(zhí)行爐體降溫方案。后期利用反應(yīng)塔風(fēng)機強制鼓風(fēng)進行降溫。②拆除銅渣流槽及煙氣環(huán)集管道后，制作廢磚和廢渣滑動流槽到主廠房地面。③閃速爐停爐后，開始割除沉淀池頂部平臺和鋼結(jié)構(gòu)，對沉淀池爐體外殼鋼板進行有序割除。④電爐排完熔體后進行強制冷卻降溫。對爐膛內(nèi)部熔體進行檢測，表殼凝固后進行強制澆水冷卻降溫，開始拆除電爐附屬設(shè)備。

3.3 閃速爐爐體和電爐爐體拆除（閃速爐計劃拆除5天）

閃速爐開始進入大規(guī)模拆除，采取沉淀池頂部和沉淀池側(cè)墻同時開始拆除，沉淀池側(cè)墻主要從外部開始拆除施工。在此期間，爐體冷卻水進行有順序的局部關(guān)停并吹掃水管和水套殘余冷卻水。反應(yīng)塔和上煙道搭設(shè)腳手架和頂部防護措施，開始正式全面展開拆除工作。采取由從上往下依次爆破拆除的方式。 閃速爐停爐第五天，沉淀池側(cè)墻拱腳部位結(jié)渣開始爆破拆除施工。拆除下來的廢磚和廢渣通過沉淀池南側(cè)墻開口人工倒運出到老的銅包廂中，利用小型挖機扒到熔煉主廠房中，轉(zhuǎn)運拉走，執(zhí)行廢舊物料堆放倒運方案。電爐降溫第三天開始拆除爐頂耐火材料，采取破壞性爆破拆除方式。電爐側(cè)墻從西北、東北、西南三個不同方向開口，作為三個排渣通道。整體拆除順序是電爐頂部拆除-電爐側(cè)墻的拆除—電爐爐底的拆除。

3.4 一系統(tǒng)閃速爐技改實施（計劃時間25天）

①反應(yīng)塔搭設(shè)安裝平臺，利用葫蘆和千斤頂對反應(yīng)塔舊水套拆除，新水套安裝。拆除反應(yīng)塔最下圈的倒F水套，安裝新的法蘭結(jié)構(gòu)，吊運組裝新的E型水套。②沉淀池頂部吊掛結(jié)構(gòu)和水冷H型梁拆除，組合安裝新的吊掛框架結(jié)構(gòu)、垂直吊掛水套和BIC水套。③上升煙道舊的水冷梁、吊掛結(jié)構(gòu)拆除，新的吊掛結(jié)構(gòu)安裝和新的吊掛水套就位安裝。④沉淀池側(cè)墻爐體外殼焊接恢復(fù)，進入爐體內(nèi)部安裝傾斜水套、銅渣口方框水套和水平水套。⑤拆除舊的冰銅包廂及基礎(chǔ)，重新澆筑包廂和小車軌道基礎(chǔ)，安裝鋼結(jié)構(gòu)安裝和隔熱材料的鋪設(shè)。⑥拆除電爐爐底混凝土基礎(chǔ)，進行渣包廂基礎(chǔ)施工和渣包車通道施工。⑦冷卻循環(huán)水系統(tǒng)改造采取見縫插針，隨工程同步實施。⑧沉淀池側(cè)墻砌筑緊跟沉淀池側(cè)墻爐殼恢復(fù)和水套安裝，逐步推進。反應(yīng)塔和上升煙道同時砌筑，沉淀池頂部放在最后砌筑。

3.5 閃速爐烘爐升溫實施(計劃時間15天）

整個閃速爐爐體安裝完畢。為了便于烘爐材料（水淬渣、木炭、焦粒、木柴及鐵板）的運入，從燒嘴孔將材料運送進去，烘爐前3天，將烘爐材料依次運進爐內(nèi)，并安放完畢。并全面檢查確認整個閃速爐鋼結(jié)構(gòu)完好，焊接不良的受力部位要及時加固，影響爐體膨脹的構(gòu)件要進行調(diào)整。檢查恢復(fù)燒嘴和重油機組系統(tǒng)，打通排煙系統(tǒng)。在升溫期間，安排銅渣溜槽、環(huán)集系統(tǒng)和包廂小車等爐體外圍施工部分。嚴格按升溫曲線圖進行遞進升溫，在升溫過程中要密切監(jiān)視爐體各部位的膨脹情況，各爐體膨脹測點、爐體表面溫度測點做到每小時檢測一次并記錄完整數(shù)據(jù)鏈。

4 渣直排爐體改造工程效果評價

在爐體烘烤升溫結(jié)束后，沉淀池各處膨脹基本維持在20mm～30mm之間（表2），爐體個別區(qū)域膨脹最大量為50mm左右。從爐體膨脹數(shù)據(jù)（如表4）來看，爐體安全在受控范圍內(nèi)，達到理想施工效果。后期經(jīng)過一年的滿負荷生產(chǎn)之后，爐體結(jié)構(gòu)未發(fā)生變化，爐體溫度都處于正常溫度范圍。閃速爐本次渣直排改造實施工期為48天，是貴冶建廠以來，改造量最大，涉及不同專業(yè)同時交集施工最多的一次工程。本項目通過施工方案論證和施工進度優(yōu)化，順利完成了爐體改造任務(wù)，達到了前期預(yù)定的目標見表3。

表3 1#閃速爐改造前后主要技經(jīng)指標對比表（月平均值）

5 結(jié)語

選取科學(xué)合理的檢修模式，細化施工方案，能夠整體縮短檢修工期，最大程度的降低施工成本。