機(jī)械化施工在焚硫爐快速重建中的應(yīng)用

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(jī)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(shì)，提出機(jī)械化施工在焚硫爐重建中的應(yīng)用。機(jī)械化施工包括機(jī)械化拆除和機(jī)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(shí)現(xiàn)了爐窯機(jī)械化快速施工，爐窯機(jī)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(diǎn)，縮短整體大修時(shí)間，為生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運(yùn)行提供了有力保障。

機(jī)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(wèn)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(kāi)裂都很難處理。從耐火磚拆除、重新砌筑、烘爐到最后開(kāi)車(chē)投料運(yùn)行至少需要2個(gè)月[1]。若考慮到天氣因素對(duì)重新砌筑的影響，工期往往需要3個(gè)月，甚至更長(zhǎng)。硫磺制酸裝置中焚硫爐重建周期延長(zhǎng)，會(huì)影響年度大修計(jì)劃，并造成經(jīng)濟(jì)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(fèi)用，僅僅是外購(gòu)硫酸、人員工資、資產(chǎn)折舊等，每天損失8萬(wàn)～10萬(wàn)元，按2個(gè)月計(jì)算，則面臨460萬(wàn)～600萬(wàn)元經(jīng)濟(jì)損失，遠(yuǎn)高于焚硫爐自身價(jià)值。如若再考慮錯(cuò)失市場(chǎng)銷(xiāo)售旺季，影響全年銷(xiāo)售計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)，其負(fù)面影響難以估量。

1 強(qiáng)行壓縮工期造成慘痛教訓(xùn)

焚硫爐重建所面臨的問(wèn)題往往比新建更加復(fù)雜多變，業(yè)主考慮縮短大修時(shí)間，往往會(huì)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(shuí)工期越短，誰(shuí)中標(biāo)可能性越大。而承建方因渴望中標(biāo)，對(duì)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(dòng)強(qiáng)度，加大了人為因素對(duì)爐窯質(zhì)量的影響。

曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)焚硫爐重建僅用27 d完成(拆除和筑爐時(shí)間，不包括烘爐)，但僅僅開(kāi)車(chē)3個(gè)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(wàn)無(wú)一失，工程部提前派技術(shù)人員到各家技術(shù)過(guò)硬的砌爐單位考察學(xué)習(xí)，并對(duì)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(kāi)工前工程部專(zhuān)門(mén)成立了焚硫爐項(xiàng)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(wú)障礙施工。焚硫爐烘爐完成后進(jìn)行了整體驗(yàn)收，各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了要求。而且，施工時(shí)間放在了氣候宜人的10月份，可以忽略天氣因素對(duì)爐窯質(zhì)量的影響。但實(shí)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(diǎn)

1) 焚硫爐屬于受限空間，人工拆除危爐襯風(fēng)險(xiǎn)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(qiáng)度大，拆除難；耐火磚拆除、搬運(yùn)量在300～400 t，工作量巨大，僅憑人工作業(yè)，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，無(wú)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(shí)踐表明：如果爐殼橢圓度偏差較大，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安裝組對(duì)、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(yùn)行都會(huì)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(shí)，即為進(jìn)入冬季施工階段。砌筑工業(yè)爐時(shí)，應(yīng)在采暖環(huán)境下進(jìn)行，作業(yè)地點(diǎn)和砌體周?chē)鷾囟染坏陀? ℃。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(duì)冬季重建焚硫爐產(chǎn)生很大影響，若等待天氣轉(zhuǎn)暖則會(huì)拖延工期，而強(qiáng)行快速施工則無(wú)法保證爐窯質(zhì)量，甚至?xí)蚱鲋俣冗^(guò)快引發(fā)坍塌、傷人事故。

3 機(jī)械化施工在焚硫爐重建中的應(yīng)用

隨著機(jī)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(jī)械化施工勢(shì)必代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工工藝。機(jī)械化施工縮減了施工周期、降低人員工作強(qiáng)度，并保證爐窯施工質(zhì)量。機(jī)械化施工分為機(jī)械化拆除和機(jī)械化筑爐兩部分。

3.1 機(jī)械化拆除

機(jī)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_(kāi)放空間，使用CAT(卡特)微型挖掘機(jī)直接進(jìn)爐拆除、搬運(yùn)，其要點(diǎn)如下：

1) 停爐并隔離危險(xiǎn)介質(zhì)，待常溫后，經(jīng)業(yè)主、施工、監(jiān)理三方現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收后方可施工。

2) 拆除時(shí)塵土較大，做好噴灑、降塵措施。廢襯里料要有處理之地，對(duì)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(gè)小斜坡，方便小挖機(jī)安全進(jìn)出和廢襯里料運(yùn)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(chē)輛(包括運(yùn)輸廢料車(chē))安全進(jìn)出，作業(yè)時(shí)先上、再兩旁、最后下。

5) 如原有內(nèi)襯拆除困難，場(chǎng)地空間小，危險(xiǎn)系數(shù)高，可采用瑞典BROKK機(jī)器人拆除焚硫爐，避免人員傷亡。

3.2 機(jī)械化筑爐

機(jī)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(dòng)運(yùn)送到高處或遠(yuǎn)處，連續(xù)筑造爐壁[3]。它是一種新型無(wú)模施工工藝，特點(diǎn)是機(jī)械化程度高、施工速度快、容易設(shè)置迷宮式膨脹縫，無(wú)視爐殼“變形扭曲”，最大程度地降低了人為因素對(duì)施工質(zhì)量的影響[4]，見(jiàn)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(chǎng)

4 爐窯機(jī)械化施工案例

爐窯機(jī)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(shí)現(xiàn)了爐窯機(jī)械化快速施工，爐窯機(jī)械化施工案例見(jiàn)表1。

表1 爐窯機(jī)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(shí)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(jiàn)：借助機(jī)械化設(shè)備，即使安排1班次/d，也可以用15 d完成整個(gè)筑爐，大大降低了

施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，并保證爐窯建造質(zhì)量。

此外，爐窯機(jī)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(jī)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(guò)，這兩種冷、熱天氣對(duì)機(jī)械化施工也略有影響，夏季高溫會(huì)導(dǎo)致烘爐后降溫緩慢，延長(zhǎng)烘爐時(shí)間；冬季低溫會(huì)導(dǎo)致無(wú)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(jī)，保證爐內(nèi)實(shí)際溫度為14 ℃，實(shí)現(xiàn)安全過(guò)冬，最后經(jīng)6個(gè)月烘爐投產(chǎn)。

5 爐窯機(jī)械化施工的應(yīng)用和使用壽命

爐窯機(jī)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(guó)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(guò)因爐窯質(zhì)量問(wèn)題造成業(yè)主停車(chē)的事故。

機(jī)械化筑爐應(yīng)用范疇及使用壽命見(jiàn)表2。

表2 機(jī)械化筑爐應(yīng)用范疇及使用壽命

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)10多年的實(shí)踐和改進(jìn)，爐窯機(jī)械化施工技術(shù)越來(lái)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(shí)間，為生產(chǎn)裝置穩(wěn)定運(yùn)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(bǔ)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(jì)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(dòng)向[J].國(guó)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(yùn)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?tīng)t窯機(jī)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