側吹還原爐的烘爐步驟

近年來，大量的鉛冶煉企業進行了工藝技術升級改造，改造的核心技術是用側吹還原爐替代原有工藝中的鼓風爐來處理高鉛渣。在原有的鉛冶煉工藝中，后續工藝大部分是采用鼓風爐進行還原。用鼓風爐來還原高鉛渣，存在如下缺陷：1)熔融高鉛渣冷卻鑄錠，潛熱未得到利用;2)鼓風爐還原需采用高焦率，焦炭用量大且還原效果不理想;3)鼓風爐產出的煙氣量大，產出低濃度的SO?不易處理，環保成本高。側吹還原爐的興起，使得對高鉛渣熔體進行直接還原的工藝得到了廣泛地關注。該工藝具有規模大，加入高溫熔體，間斷還原作業的特點，在能耗和技術經濟指標上具有明顯的優勢[2]。目前，國內外已實施和正在建設用于高鉛渣還原的側吹還原爐近30臺。

烘爐是工業爐生產運行前一個極其重要的環節，烘爐質量的好壞直接關系到工業爐投產后能否周期、高負荷、安全穩定的運行。同時，對工業爐的鋼結構、耐火材料和水冷元件的使用壽命，也起著至關重要的作用。本文結合多年的實踐經驗，分析高鉛渣側吹還原爐的結構特點以及常用的烘爐方法。

烘爐的目的

工業爐在烘爐前，應根據爐子的生產特點和結構，耐火材料的性能和季節，由耐火材料廠家制定烘爐曲線和操作規程，其主要內容應包括烘爐期限、升溫速度、恒溫時間、最高溫度、烘爐措施和操作要點等。側吹還原爐在砌筑完畢后，投入生產前應進行烘爐。烘爐的目的是使耐火材料中的水分蒸發，達到烘干烘透，使耐火材料的性能達到最優，以便正式投入生產。烘爐作為側吹還原爐開爐前非常重要的一步，尤其是爐缸耐火材料的烘爐，一定要烘干烘透，并達到烘爐要求的設定溫度和烘爐時間要求，否則,可能會出現在開爐過程中，由于爐缸溫度過低導致的開爐失敗。

側吹還原爐爐體結構特點

側吹還原爐為矩形立式爐型，主要由爐缸、爐身、4層鋼水套及爐頂等組成。

1)爐缸

爐缸為1個矩形容器，由耐火材料和鋼板組成。鋼板焊接后為1個長方形箱體，在箱體內砌筑耐火材料以形成爐缸。爐缸內層耐火材料采用鎂鉻磚，外層用粘土磚，在耐火材料與鋼殼之間填充鎂砂填料和硅酸鋁耐火纖維。側吹還原爐烘爐的關鍵部位在爐缸，爐缸耐火材料的總重量占側吹還原爐總耐火材料的93%左右。

2)爐體

側吹還原爐的爐體是由銅水套組成，在爐體的兩側設有一次風口和二次風口，端墻側設有熱渣加入口。正常生產時，在銅水套工作面上形成的冷凝爐渣層可以用來抵御爐渣的沖刷和腐蝕，此區域是沒有耐火材料的，只是在烘爐之前為了保護銅水套，會在銅水套內側涂抹一些耐火泥漿。

3)4層鋼水套及爐頂

爐頂采用的是鋼水套內襯耐火澆筑料。在最初的設計中，側吹還原爐的4層鋼水套的內側采用的是鎂鉻質耐火磚，后來經過大量的實踐經驗表明，在此區域，耐火磚很難達到理想的使用效果，經常用不了多久就會出現掉磚現象。在后來改進的設計中，將四層鋼水套的內襯由耐火磚改為了耐火澆注料。為了達到更好的烘爐效果，爐頂及四層鋼水套內襯的耐火澆注料可在安裝前先澆筑好澆注料，在地面上用電阻絲先將耐火澆注料烘好后再進行安裝。

側吹還原爐常用烘爐方法

當側吹還原爐的耐火材料砌筑完成后，在開爐前，業主需要按照耐火材料廠家提供的升溫曲線要求來制定烘爐方案和烘爐計劃。側吹還原爐常用的烘爐方法經歷了以下3個階段。

01初始階段

最初的烘爐方法中是用1個主燒嘴烘爐缸、1個輔燒嘴烘爐缸上虹吸口，并且在烘爐的低溫階段，先用電阻絲進行烘爐。

具體烘爐的過程分為以下幾個階段：

1)常溫至400℃左右的升溫。

爐體耐火材料砌筑完成后,在開始烘爐前,拆除進渣口正下方的那塊一層銅水套。烘爐人員從拆除的水套處進入爐內,將電爐絲鋪在爐缸底部和鉛虹吸口處，并在電爐絲上覆蓋耐火棉。待烘爐人員完成電阻絲及耐火棉的敷設,從爐內出來后,再用耐火棉堵住拆除的水套處,并開始對電爐絲進行通電。可通過外控電源精確控制爐內電爐絲的溫度，使其滿足耐火材料廠家提供的烘爐曲線要求。電爐絲的功率一般由耐火材料廠提供。

2)400℃之后的升溫。

耐火材料烘爐曲線中400℃以后的升溫通過1個主燒嘴和1個輔燒嘴進行作業。主燒嘴最大能力為350m3/h(在標準狀態下，下同)天然氣，主要用于對爐缸耐火材料的加熱，輔燒嘴最大能力為50m3/h天然氣，主要用于對虹吸口處耐火材料的加熱。首先,烘爐人員通過拆除的一層水套處將爐內電爐絲及保溫棉從爐內撤出。然后，將鋼管貫穿一層風口保護水套，并將薄鋼板從拆除的一層水套處放入進爐內。利用鋼管的支撐,在風口區水平敷設薄鋼板，并接通臨時用水點，對鋼管進行水冷。主燒嘴從拆除的一層銅水套處伸入爐內，燒嘴往下傾斜一定角度，使燒嘴火焰在風口區平鋪薄鋼板的下方,并用耐火棉堵住燒嘴與周圍銅水套間的間隙。輔燒嘴放置在虹吸道中。開啟主、副燒嘴，通過調整主、副燒嘴的天然氣用量，使其滿足耐火材料廠家提供的升溫曲線要求，最后完成烘爐作業。

3)烘爐結束。

耐火材料根據升溫曲線完成烘爐后，將主燒嘴撤出，同時將爐內的薄鋼板及鋼管取出，待將之前拆除的一層銅水套安裝完成后，就可以進行側吹爐的開爐工作了。輔燒嘴可在開爐后虹吸口底部出現鉛液堵住虹吸道時撤出。

該烘爐方法在早期使用的比較普遍。但由于該烘爐方法存在需要拆除、安裝銅水套、敷設水冷鋼管和鋼板等工序，烘爐過程比較復雜，如今已很少使用。

2摸索階段

隨著使用側吹還原爐的工廠越來越多，有些工廠認為原先的烘爐方法麻煩，還存在一定的安全隱患，于是想出了一種改進的烘爐方法。改進的烘爐過程分為以下幾個階段：

1)常溫至400℃左右的升溫

400℃以下的低溫烘爐階段和之前的烘爐方法是一樣的。拆除進渣口正下方的那塊一層銅水套，烘爐人員從拆除的水套處進入爐內，用電阻絲進行烘爐。主要區別是400℃以上的烘爐方式。

2)400℃之后的升溫

對于400℃以上的烘爐階段，改進的烘爐方法采取的是拆除5~6個側吹還原爐兩側的一次風口保護水套，并在拆除風口保護水套的位置放置天然氣燒嘴來進行爐缸的烘爐，每個一次風口水套上放置1個燒嘴，每個燒嘴的能力為80m3/h天然氣，共放置約5~6個燒嘴。拆除一次風口保護水套后，利用原一層風口水套上安裝一次風口保護水套的孔洞來安裝天然氣燒嘴，燒嘴伸入爐內，并沿水平向下帶有一定角度。同時使用1個輔燒嘴進行爐缸上虹吸口的烘爐。

3)烘爐結束

待烘爐結束后，再將安裝在一層風口水套上的烘爐燒嘴取出，將一次風口保護水套重新安裝。輔燒嘴可在開爐后虹吸口底部出現鉛液堵住虹吸道時撤出。利用此方法進行烘爐，簡化了烘爐過程，但是此烘爐方法由于燒嘴安裝位置較高，并且燒嘴傾斜向下的角度比較小，幾乎是水平對著燒，燒嘴的火焰集中在爐缸耐火材料的上部空間，導致烘爐過程中燃料利用率比較低，烘爐時間也長，如今也很少使用。

03成熟階段

隨著側吹還原爐烘爐經驗的積累以及烘爐燒嘴的改進，一種既簡潔又節能的烘爐方法出現了。在此烘爐方法中取消了在低溫階段采用電阻絲烘爐的過程，整個烘爐過程都是通過燒嘴來完成。此烘爐方式的出現得益于新型的烘爐燒嘴。此新型烘爐燒嘴與之前的普通燒嘴最大的區別在于，當燒嘴水平放置時，通過調節機構，燒嘴的火焰方向可以與水平呈一定角度。通過此新型燒嘴進行烘爐，燒嘴的火焰水平向下傾斜并呈一定的角度，再調節燒嘴的火焰長度，使燒嘴的火焰在爐缸耐火材料的表面進行燃燒并供熱，極大地提高了燒嘴的燃料利用率，整個爐缸內的受熱也更均勻。

烘爐過程分為以下幾個步驟：

1)拆除一層風口水套2個，共計5~6個風口保護水套。

2)在拆除的風口保護水套位置安裝新型烘爐燒嘴，在爐缸虹吸口處安裝1個輔燒嘴。

3)啟動烘爐燒嘴，根據烘爐曲線進行烘爐。

4)烘爐結束，拆除烘爐燒嘴，重新安裝一次風口保護水套。輔燒嘴可在開爐后虹吸口底部出現鉛液堵住虹吸道時撤出。

此烘爐方法在烘爐的操作和燃料的利用率上均有明顯優勢。目前絕大多數工廠均采用此方法進行側吹還原爐的烘爐。

結語

隨著側吹還原爐在國內有色行業的普及，為保證側吹還原爐的安全使用和冶煉廠的經濟效益，在投產前，一定要重視烘爐過程。通過烘爐方法的改進過程，可以看出，當前通用的烘爐方式利用新型燒嘴均勻供熱在烘爐的操作和燃料的利用率上都有優勢。