貴冶一系統閃速爐改造實施及施工方案的探討

賈小強，吳新明

（江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

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

本次渣直排改造預計鋼結構安裝工程量550t，拆除工作量800t。爐窯拆除殘磚和結渣合計3000t，砌筑耐火材料850t。如何高效、保質、保量地進行冷修，最大限度縮短停產時間，實現貴冶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化、細化落實。

1 一系統閃速爐存在的問題及冷修改造內容

1.1 存在的問題

一系統閃速爐采用電爐貧化閃速爐渣，存在能耗高，環境差，檢修維護費用高等缺點。電爐爐內壓控制處于微負壓狀態。六根電極孔難于徹底密封，導致煙氣外溢，造成低空污染，工作崗位環境極差，與我廠打造綠色工廠相悖。電爐生產一直處于電極加熱保溫狀態，是國家淘汰名單的高能耗設備。電爐做一個單獨系統，電極和爐體需要定期進行維護和檢修。在長周期的生產運行中，反應塔壁已經達到超負荷生產，經常出現燒穿現象。沉淀池三角區和拱頂還是保留日本設計的H型梁埋銅管的水冷結構[2]，由于冷卻強度不夠和布局方式的不合理，因該區域的熱負荷大，高溫沖刷嚴重，使得此部位的H型水冷梁內埋的銅管燒穿，使用壽命只能達到兩三年。由于在長周期生產中經常出現漏水，進入爐體內部，造成爐體其他部位耐火磚性質改變而粉化，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構，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的需求。

1.2 一系統閃速爐冷修改造內容

①取消電爐，一步拆除貧化電爐本體及配套的相關設備、設施等。在電爐原所在位置增設閃速爐渣包廂和渣包車通道。②通過把反應塔倒F水套改成E型水套，增加反應塔水冷強度，優化砌筑結構。③通過加高沉淀池側墻傾斜水套高度，對水套排布優化設計，增加沉淀池冰銅儲存量，抬升熔池渣線區域。優化后期冰銅和渣的排放模式，冰銅口由三個增設到七個，排渣口由兩個增設到三個渣口。④保留沉淀池頂部弧形拱頂結構，取消H型水冷梁承重結構，優化成新型的吊掛垂直水冷梁的砌體結構。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，優化成沉淀池四個冰銅包廂的合理布局。⑧對煙氣環集系統進行改造，滿足冰銅和渣排放口和渣包廂的環集需求。⑨對閃速爐冷卻水循環水系統改造，優化集水箱和進出水管布局。

2 一系統閃速爐冷修技術方案

2.1 一系統閃速爐爐底檢修方案的論證

在長周期的生產運行中，由于爐體冷卻元件燒損漏水的原因，導致沉淀池爐墻鋼殼出現往外膨脹、爐墻西北及西南角耐火磚局部粉化的現象。是否對爐底工作層和安全層耐火磚更換，是關乎爐體長周期安全穩定運行的決定因素，也是直接影響爐體檢修工期長短的問題。通過了解對比國內外同行工廠的閃速爐爐底檢修的狀況，結合貴冶自身的相關數據及生產作業模式狀況，以及對現場進行鉆孔取樣分析結果。經過對三種方案（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 一系統閃速爐冷修結渣拆除方案論證

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。隨著目前拆爐技術也已經從人工拆除轉變為機械設備拆除和爆破拆除，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。貴冶一系統閃速爐和電爐已經長周期運行34年，特別是電爐長期處于厚結渣狀態。電爐洗爐也只能靠投焦粉和調整電極功率，由于爐體結構問題，爐墻洗爐效果達不到最佳效果。經過預判斷洗爐效果不會很理想，爐體結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，結合貴冶拆除經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造了良好開局條件。

表2 2019年1#閃速爐冷修膨脹數據登記表（升溫）

3 一系統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場材料、備件、臨時設備布置圖。②梳理出改造和施工所需更新設備、材料、備件型號和數量，進行清單化管理，排出備品備件到場周期表，實時跟蹤監造，確保準確把握到貨日期。對到貨的設備、材料、備品進行質量和數量查驗。③現場勘探基礎數據，查驗校對圖紙數據，進一步優化設計圖紙。④對現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施進行設計和制作加工（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運方案。⑧提前一周在4號陽極爐主廠房區域，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渣洗爐方案，提前調整各礦種配料比例，預留低銅品位精礦用于后期洗爐作業；穩定好爐況，每天通過爐內點檢及全檢尺，全面掌握爐內各處掛渣情況，指導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，執行爐體降溫方案。后期利用反應塔風機強制鼓風進行降溫。②拆除銅渣流槽及煙氣環集管道后，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構，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模拆除，采取沉淀池頂部和沉淀池側墻同時開始拆除，沉淀池側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停并吹掃水管和水套殘余冷卻水。反應塔和上煙道搭設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，沉淀池側墻拱腳部位結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，轉運拉走，執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-電爐側墻的拆除—電爐爐底的拆除。

3.4 一系統閃速爐技改實施（計劃時間25天）

①反應塔搭設安裝平臺，利用葫蘆和千斤頂對反應塔舊水套拆除，新水套安裝。拆除反應塔最下圈的倒F水套，安裝新的法蘭結構，吊運組裝新的E型水套。②沉淀池頂部吊掛結構和水冷H型梁拆除，組合安裝新的吊掛框架結構、垂直吊掛水套和BIC水套。③上升煙道舊的水冷梁、吊掛結構拆除，新的吊掛結構安裝和新的吊掛水套就位安裝。④沉淀池側墻爐體外殼焊接恢復，進入爐體內部安裝傾斜水套、銅渣口方框水套和水平水套。⑤拆除舊的冰銅包廂及基礎，重新澆筑包廂和小車軌道基礎，安裝鋼結構安裝和隔熱材料的鋪設。⑥拆除電爐爐底混凝土基礎，進行渣包廂基礎施工和渣包車通道施工。⑦冷卻循環水系統改造采取見縫插針，隨工程同步實施。⑧沉淀池側墻砌筑緊跟沉淀池側墻爐殼恢復和水套安裝，逐步推進。反應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，并安放完畢。并全面檢查確認整個閃速爐鋼結構完好，焊接不良的受力部位要及時加固，影響爐體膨脹的構件要進行調整。檢查恢復燒嘴和重油機組系統，打通排煙系統。在升溫期間，安排銅渣溜槽、環集系統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據鏈。

4 渣直排爐體改造工程效果評價

在爐體烘烤升溫結束后，沉淀池各處膨脹基本維持在20mm～30mm之間（表2），爐體個別區域膨脹最大量為50mm左右。從爐體膨脹數據（如表4）來看，爐體安全在受控范圍內，達到理想施工效果。后期經過一年的滿負荷生產之后，爐體結構未發生變化，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化，順利完成了爐體改造任務，達到了前期預定的目標見表3。

表3 1#閃速爐改造前后主要技經指標對比表（月平均值）

5 結語

選取科學合理的檢修模式，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。