焙烧炉隔热防护结构性能的研究

焙烧炉隔热防护结构性能的研究

习良明

兰州石化公司催化剂厂 甘肃省兰州市 730060

摘要：目前国内用于催化剂、分子筛等物料焙烧生产的焙烧炉有燃烧型焙烧炉和电加热焙烧炉两种基本形式，其中电热型焙烧技术更为普及，它具有操作安全、控温精确、无燃烧废气排放等优点。本文对焙烧炉隔热防护结构性能的研究进行分析，以供参考。

关键词：焙烧炉；隔热防护；结构性能

引言

随着运行时间的递增炉墙结构的不同部位砖体掉块、脱落、腐蚀。针对炉墙局部损坏的部分及时修补、完善，积累了焙烧炉大、中修技术改造的实践经验。

1电加热回转式焙烧炉结构与工作原理

炉筒通常采用耐热材料制造，炉筒的重量由２对（或３对）托轮支撑，在传动装置（齿轮副或链轮副）的作用下缓慢匀速转动。炉筒外部为炉膛，炉膛内壁为耐高温保温材料。焙烧炉从进料端向出料端呈一定角度的倾斜。物料自进料箱进入炉筒，在炉筒内抄板和重力的作用下翻滚前行，经过一定时间后自出料箱排出。物料的焙烧时间可通过调节炉筒转速或炉筒与水平面的夹角来控制。　　电加热焙烧炉采用电热元件作为热源进行间接加热。电热元件在保温炉膛内主要依靠辐射换热来加热炉筒。为了便于检修和更换，电热元件一般在炉膛底部单面布置。虽然是单面辐射传热，但由于炉筒匀速旋转，而且炉膛的保温作用使整个炉腔内温差较小，所以炉筒受热非常均匀，炉筒变形也较小。

2解决炉筒卡死的主要措施

2.1手动盘车

焙烧炉设计时，通常在炉筒驱动电机的尾部附带有手动盘车的手轮，专门用于应对供电系统临时断电时设备的手动盘车。因驱动电机附带减速机的减速比以及传动齿轮副的传动比较大，正常情况下，设备临时断电时采用手动盘车一般是比较轻松的。

2.2借助外力强制性盘车

可以借助手动葫芦等工具，增加盘车扭矩，使炉筒尽快转过死点，恢复运转。出现这种情况后，应该一边继续盘车，一边尽快使设备降温，使设备顺利停车后进行检修。

3锌精矿流态化焙烧概述

3.1锌精矿焙烧反应

锌精矿焙烧的主要目的是将精矿中的锌、铅、铁等硫化物与鼓入的空气中的氧气发生反应，生成金属的氧化物，以方便后续工序处理。为了保证硫化物氧化充分，一般控制沸腾层焙烧温度900～960℃，在该焙烧温度下，沸腾层反应热有较大富余，因此需在焙烧炉流态化层插入冷却盘管来控制合理的焙烧温度。

3.2流态化焙烧炉床能率

焙烧炉床能率是衡量炉子生产能力的一个重要参数，标志着炉子处理精矿能力的大小。根据流态化机理可知，焙烧炉的操作气流速度决定了流态化的效果以及烟尘率大小。从焙烧反应机理可知，硫化锌精矿的焙烧反应主要是金属硫化物和氧气之间的反应，若精矿中的金属硫化物含量增加，则单位质量的精矿完全反应需要的鼓风量则增加;同时，焙烧炉流化层内的温度也影响焙烧的反应程度。焙烧炉床能率是由综合因素决定，其大小取决于流态化层的操作气流速度、鼓风量和流化层内的温度。

4焙烧炉生产参数分析

国内109焙烧炉、152焙烧炉床能率，厂1、厂2的109焙烧炉同为高海拔地区，但厂1的处理能力更大。主要是原是厂1配套设计的冷却盘管、锅炉、收尘都较大，因此可以实现大鼓风、大料量操作。因此，焙烧炉的处理能力和其所处海拔高度，以及配套设施的能力直接相关。厂2和厂3设计的109焙烧炉及配套设备基本一样，但厂3床能率最高达到7.3t·m－2·d－1，厂2相对略低，为6.8t·m－2·d－1。主要原因是厂3处于低海拔地区，氧含量高，处理能力大。据了解，厂3正常生产用满6组冷却盘管达到13万t锌产能，如果再提高产能，冷却盘管冷却能力有限和配套锅炉能力都受限制(曾利用人孔门设置水循环，但由于水套寿命太短而放弃)。厂3线速度为0.71t·m－2·d－1，比厂1、厂2要低，因此在产能提升上有一定空间。

5炉底漏风的改进措施

为了解决炉底空气分配板的问题，在更换空气分配板或109m2燃烧器的炉底部分时，按照图2设计了空气分配密封图。1/2英寸钢管不需要用1英寸钢管切割25毫米宽的密封环，而是需要进行全焊接，以实现流体底部均匀稳定的温度，达到生产车间的质量，延长炉膛之间侧面影像的寿命，降低下部直线段壁受损的危险。6炉顶旋脚下钢结构托板垂直胀缝结构改进措施

(1)砖辊层后推力效果的改善消除了脚丢失砖的风险。(2)将脚下的钢筋保护层改造成在浇筑前安装钢筋结构的环形梁结构；2倍固体沥青由热塑性沥青制成。(3)环形板模板的安装应根据纸张的几何尺寸进行，沿圆周每隔2m长，间隔150mm，宽度5mm，16h后形成无序膨胀缝。(4)在将粘土涂在M-13陶瓷瓷砖上之前，在图纸几何图形中查找下部砖以符合标准。然后固定并固定30毫米厚的纤维增强纤维，并放下M13复合层。(5)在直线段与倾斜段的交点处，应用上述准则对下一条直线段进行改进、设计和施工，并创建下一条直线段，以完全消除垂直凹槽质量瓦的情况。

7炉墙耐热层及炉顶砖

加热炉导热硅脂是可选的Lz-75、al2o 3≥75%(GB 2988-87%)，在1520° C的严重压缩温度下，耐受性1790° C，在53.9 MPa的空气温度下，耐受性为23%。炉砖是用铝和砖制成的低蠕虫建造的。炉内作业温度为900 ~ 1150°c，热波和上部砖的高Lz-75铝层非常小，使材料成本增加50%以上。高铝砖不那么可靠，水冷却5 ~ 6倍，炊事炉使用更多的系统设备，造成炉心粘稠。炉内冷却螺旋的更换也必须停止。炉内会引起炉内温度的热变化，铝箔局部裂纹，炉壁受损。8焙烧炉生产能力分析

焙烧炉单位面积的产能主要由单位面积的鼓风量决定，如要提高产能，在确保热平衡的前提下，就要多补风，风量大则线速度大，而焙烧炉产品质量也是由线速度决定的，线速度大将会导致产品不溶硫高。因此，应该在保证产品质量的前提下提升产能。线速度控制在0.7～0.75在实践中是没问题的，同时还有一定的提升空间。

9焙烧炉分析

9.1焙烧炉结构

与传统炉体内铺设耐火砖相比，新热法设备采用陶盾陶瓷纤维毯（4层×25mm）+锆盾陶瓷纤维板（2层×50mm）+氧化铝纤维板（2层×25mm）结构，使热法焙烧炉隔热性能长期保持在较高水准并且安全可靠。焙烧炉结构示意图如图1所示。

9.2两种隔热方式结构

传统焙烧炉内部铺设莫来石砖进行隔热防护，莫来石砖规格250mm×114mm×64mm，如图2所示；新热法设备采用陶盾陶瓷纤维毯（4层×25mm）+锆盾陶瓷纤维板（2层×50mm）+氧化铝纤维板（2层×25mm）结构，如图3所示。两种隔热方式结构传统焙烧炉内部铺设莫来石砖进行隔热防护，莫来石砖规格250mm×114mm×64mm，如图2所示；新热法设备采用陶盾陶瓷纤维毯（4层×25mm）+锆盾陶瓷纤维板（2层×50mm）+氧化铝纤维板（2层×25mm）结构，如图2所示。

图2传统焙烧炉隔热防护结构示意图

9.3计算

热法再生焙烧炉内平均温度约700℃，炉外壁温度约40℃，两种隔热方式的隔热材料厚度均为250mm。陶瓷纤维毯、陶瓷纤维板、氧化铝纤维板导热系数接近，可按平均值0.146W/（m·K）计算。

结束语

由计算可见，由于陶瓷纤维毯、陶瓷纤维板、氧化铝纤维板与莫来石砖的导热系数差别大，导致在相同的条件下通过莫来石砖的导热量大。因此，再结合考虑安装工艺、使用寿命等因素，热法再生焙烧炉采用陶瓷纤维毯+陶瓷纤维板+氧化铝纤维板这种结构更加合理，能为铸造行业带来更大的益处。

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