煉鉛爐反應器內襯的設計與所用耐火材料的正確選擇
作者:admin 發布時間:2019-09-09 01:59:25 點擊率:658
反應器內襯的設計是否合理直接關系到反應器的壽命,反應器內襯的設計包括兩方面:一是確定合理的結構和尺寸;二是正確選擇耐火材料。
(一)反應器內襯結構的設計
1.反應器爐襯厚度
決定反應器爐村厚度的主要因素是爐襯的壽命。反應器的砌體,除個別部位如噴槍套磚、與噴槍對應的頂部磚體及隔墻外,其壽命應為1年,即1年大修1次。決定爐襯厚度的另一因素是爐殼表面溫度。根據德國貝采留斯QSL示范工廠的經驗,認為反應器外殼表面溫度控制在300~350℃較合適,他們認為之所以將反應器外殼表面溫度控制這樣高,是為了既不降低外殼的結構強度又能使爐襯散熱快,能延長爐襯的使用壽命,魯奇公司為德國、中國、韓國設計的QSL反應器爐村厚度均為350mm。
爐襯厚度較薄、外殼溫度高帶來的不利因素是爐體散熱損失大。反應器周圍的環境溫度高,也對更換噴槍及套磚的操作不利,尤其是對較小的反應器,爐體散熱損失大對維持反應器的熱平衡不利。因此對較小的反應器應適當加大爐村的厚度。水口山法的反應器內襯厚度不等,下半部厚408mm,上半部厚360mm,并在砌體和外殼之間鋪設厚30mm的填料層起保溫和膨脹縫的作用,實踐證明其壽命可達1年以上,而且因外殼表面溫度低,僅為150~200C,故反應器單位表面熱損失比德國QSL反應器大大降低。德國魯奇公司所設計的QSL反應器外殼表面散熱損失為29270kJ/(m²h),水口山反應器為21740kJ/(mh)。實踐證明在反應器村磚與外殼之間鋪設適當厚度的填料層,不但不會降低爐壽命而且會減少爐體的散熱損失、節約燃料,同時又改善了反應器周圈的操作條件。
2.噴槍套磚
噴槍附近的磚砌體由于噴槍的攪拌作用,渣的機械沖刷和化學侵蝕較其他部位嚴重,此處的磚砌體壽命也短,故設計特殊結構的內外套磚(圖24-16),以便于更換,噴槍內套磚是圓臺形,小頭尺寸為140~200mm。外套磚由4塊或2塊組成,其內孔徑與內套磚的外徑相配合。魯奇公司設計的QSL反應器外套磚為4塊1組,北京有色冶金設計研究總院設計的水口山反應器的外套磚為2塊1組。2塊1組較易砌筑。
噴槍內套磚被侵蝕后,即加快了噴槍的損耗。采用尺寸較小的內套磚外加銅水冷底座保護將會大大延長噴槍套磚的壽命,進而提高噴槍的使用壽命。
3.隔墻
QSL反應器煉鉛是在氧化區和還原區兩個區完成化學反應的,兩區的渣型控制是至關重要的。為了能準確控制工藝要求的渣型,在氧化區和還原區之間設置隔墻,防止兩區的爐渣混流,同時也防止加料氧化區的生料流進還原區。
隔墻的高度取決于熔池的深度,一般比熔池鏡面高出100~150mm即可,隔墻厚400~600mm,視反應器大小而定。隔墻中部最下方留200mm×(300~350)mm的孔洞,氧化渣從此孔流進還原區,而還原區所產出的粗鉛經此孔流入氧化區再流到虹吸出鉛區。隔墻上方為煙氣通道。
QSL反應器的隔墻采用熔粒燒結絡鎂磚砌筑,隔墻的使用壽命僅4~6個月,這是決定反應器中修期限的關鍵。為了延長隔墻的使用壽命,除了設計合理的砌筑結構及選取優質的耐火材料外,應采用銅水套冷卻的措施,在水口山試驗廠的反應器上普采用銅水冷梁鑲砌絡鎂磚的隔墻,通過兩個月的試驗隔墻砌磚完好無損。而西北鉛鋅廠QSL反應器的隔墻經過兩個月的試車受到嚴重侵蝕,特別是孔洞附近,在隔墻中設置銅水冷梁是提高隔墻使用壽命的有效途徑。
(二)反應器內襯材料的選擇
反應器熔池中的熔體溫度不是很高,熔池中大部分熔體為高鉛渣,少部分為粗鉛,在氧化區渣含鉛高達40%左右。底吹噴槍噴出的氣流攪動熔體,對爐襯的沖刷和侵蝕很強烈。設計時應選用抗渣性好、時沖劇的優質堿性耐火材料。
魯奇公司和奧地利RADEX耐火材料廠對QSL反應器所用的耐火材料進行了試驗研究。根據試驗結果和示范工廠的經驗,對反應器的不同部位選用不同型號的銘鎂磚。熔池上半部選用DB505,熔池底部選用DB505-B,靠近噴槍范圍內選用DB605-1.DB605-1型磚的橫質原料和格質原料經配料后先在電爐中熔化,冷卻后再經破碎、配料、機壓成型,在542高溫容中燒結成磚,DB605-1型磚有良好的抗熱震性,再使用“無繼砌轉法”,可使侵蝕降到最小。砌筑反應器的銘鎂磚時,應使用與其配合的專門灰漿。
反應器內村設計的一個重要環節是膨脹縫的設計,膨脹縫設氣象溫度計不合理將導致投產后爐村過早損壞,嚴重時可能使爐殼脹裂。反應器內襯和外殼的溫度和線膨脹系數均不一樣,設計時應計算出二者的差值,用預留膨脹縫來補償。
(一)反應器內襯結構的設計
1.反應器爐襯厚度
決定反應器爐村厚度的主要因素是爐襯的壽命。反應器的砌體,除個別部位如噴槍套磚、與噴槍對應的頂部磚體及隔墻外,其壽命應為1年,即1年大修1次。決定爐襯厚度的另一因素是爐殼表面溫度。根據德國貝采留斯QSL示范工廠的經驗,認為反應器外殼表面溫度控制在300~350℃較合適,他們認為之所以將反應器外殼表面溫度控制這樣高,是為了既不降低外殼的結構強度又能使爐襯散熱快,能延長爐襯的使用壽命,魯奇公司為德國、中國、韓國設計的QSL反應器爐村厚度均為350mm。
爐襯厚度較薄、外殼溫度高帶來的不利因素是爐體散熱損失大。反應器周圍的環境溫度高,也對更換噴槍及套磚的操作不利,尤其是對較小的反應器,爐體散熱損失大對維持反應器的熱平衡不利。因此對較小的反應器應適當加大爐村的厚度。水口山法的反應器內襯厚度不等,下半部厚408mm,上半部厚360mm,并在砌體和外殼之間鋪設厚30mm的填料層起保溫和膨脹縫的作用,實踐證明其壽命可達1年以上,而且因外殼表面溫度低,僅為150~200C,故反應器單位表面熱損失比德國QSL反應器大大降低。德國魯奇公司所設計的QSL反應器外殼表面散熱損失為29270kJ/(m²h),水口山反應器為21740kJ/(mh)。實踐證明在反應器村磚與外殼之間鋪設適當厚度的填料層,不但不會降低爐壽命而且會減少爐體的散熱損失、節約燃料,同時又改善了反應器周圈的操作條件。
2.噴槍套磚
噴槍附近的磚砌體由于噴槍的攪拌作用,渣的機械沖刷和化學侵蝕較其他部位嚴重,此處的磚砌體壽命也短,故設計特殊結構的內外套磚(圖24-16),以便于更換,噴槍內套磚是圓臺形,小頭尺寸為140~200mm。外套磚由4塊或2塊組成,其內孔徑與內套磚的外徑相配合。魯奇公司設計的QSL反應器外套磚為4塊1組,北京有色冶金設計研究總院設計的水口山反應器的外套磚為2塊1組。2塊1組較易砌筑。
噴槍內套磚被侵蝕后,即加快了噴槍的損耗。采用尺寸較小的內套磚外加銅水冷底座保護將會大大延長噴槍套磚的壽命,進而提高噴槍的使用壽命。
3.隔墻
QSL反應器煉鉛是在氧化區和還原區兩個區完成化學反應的,兩區的渣型控制是至關重要的。為了能準確控制工藝要求的渣型,在氧化區和還原區之間設置隔墻,防止兩區的爐渣混流,同時也防止加料氧化區的生料流進還原區。
隔墻的高度取決于熔池的深度,一般比熔池鏡面高出100~150mm即可,隔墻厚400~600mm,視反應器大小而定。隔墻中部最下方留200mm×(300~350)mm的孔洞,氧化渣從此孔流進還原區,而還原區所產出的粗鉛經此孔流入氧化區再流到虹吸出鉛區。隔墻上方為煙氣通道。
QSL反應器的隔墻采用熔粒燒結絡鎂磚砌筑,隔墻的使用壽命僅4~6個月,這是決定反應器中修期限的關鍵。為了延長隔墻的使用壽命,除了設計合理的砌筑結構及選取優質的耐火材料外,應采用銅水套冷卻的措施,在水口山試驗廠的反應器上普采用銅水冷梁鑲砌絡鎂磚的隔墻,通過兩個月的試驗隔墻砌磚完好無損。而西北鉛鋅廠QSL反應器的隔墻經過兩個月的試車受到嚴重侵蝕,特別是孔洞附近,在隔墻中設置銅水冷梁是提高隔墻使用壽命的有效途徑。
(二)反應器內襯材料的選擇
反應器熔池中的熔體溫度不是很高,熔池中大部分熔體為高鉛渣,少部分為粗鉛,在氧化區渣含鉛高達40%左右。底吹噴槍噴出的氣流攪動熔體,對爐襯的沖刷和侵蝕很強烈。設計時應選用抗渣性好、時沖劇的優質堿性耐火材料。
魯奇公司和奧地利RADEX耐火材料廠對QSL反應器所用的耐火材料進行了試驗研究。根據試驗結果和示范工廠的經驗,對反應器的不同部位選用不同型號的銘鎂磚。熔池上半部選用DB505,熔池底部選用DB505-B,靠近噴槍范圍內選用DB605-1.DB605-1型磚的橫質原料和格質原料經配料后先在電爐中熔化,冷卻后再經破碎、配料、機壓成型,在542高溫容中燒結成磚,DB605-1型磚有良好的抗熱震性,再使用“無繼砌轉法”,可使侵蝕降到最小。砌筑反應器的銘鎂磚時,應使用與其配合的專門灰漿。
反應器內村設計的一個重要環節是膨脹縫的設計,膨脹縫設氣象溫度計不合理將導致投產后爐村過早損壞,嚴重時可能使爐殼脹裂。反應器內襯和外殼的溫度和線膨脹系數均不一樣,設計時應計算出二者的差值,用預留膨脹縫來補償。
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