NCE引進(jìn)焚燒爐國(guó)產(chǎn)化

張國(guó)亮，焦艷虎，巫國(guó)雄，王明明，李 宏

（1.巨化股份有限公司氟聚合物事業(yè)部，浙江 衢州 324004；2.中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司，河南 洛陽(yáng) 471039）

國(guó)內(nèi)某氟化工企業(yè)引進(jìn)日本日鐵化學(xué)工程公司（簡(jiǎn)稱(chēng)NCE）全套焚燒系統(tǒng)，用于焚燒處理氟產(chǎn)品生產(chǎn)裝置中排出的廢氣和廢液，經(jīng)焚燒化學(xué)處理后轉(zhuǎn)換為無(wú)害或易于處理的氣體或液體。廢液、廢氣在焚燒爐內(nèi)1350℃高溫下完全分解，相應(yīng)地轉(zhuǎn)化為HF、CO2、H2O等。燃燒氣導(dǎo)入急冷器中，用稀酸溶液直接急冷。包含在燃燒氣中的HF也被吸收槽中的稀酸溶液吸收成為一定濃度的HF溶液排到接收槽中，該溶液通過(guò)酸冷卻器、泵輸送出界區(qū)。裝置經(jīng)過(guò)近八年的運(yùn)行，相繼出現(xiàn)焚燒爐爐磚侵蝕風(fēng)化減薄、爐鋼殼滲漏、運(yùn)行爐壓高等缺陷，嚴(yán)重影響裝置的正常運(yùn)行，為此我們進(jìn)行爐磚、爐鋼殼國(guó)產(chǎn)化改造，實(shí)現(xiàn)了裝置安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，取得較好效果。

1 爐缺陷情況

NCE引進(jìn)焚燒爐類(lèi)型為立式圓柱形；運(yùn)行溫度1150℃～1350℃；爐壓0.023 MPa；爐結(jié)構(gòu)為鋼殼內(nèi)砌隔熱磚和耐火磚，與物料接觸層耐火磚采用剛玉磚。焚燒爐經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)行，主要出現(xiàn)了以下缺陷，并且進(jìn)行了一些臨時(shí)處置。

（1）爐法蘭泄漏。爐進(jìn)出口法蘭由于密封墊高溫脆化導(dǎo)致泄漏，采用法蘭縫隙用鉛條封堵、緊固螺母改用冕形螺母，外部全密封消漏。

（2）爐鋼殼泄漏。焚燒爐磚內(nèi)表面多處磚縫縫隙膠泥侵蝕見(jiàn)圖1的a，縫隙存在3～4 mm。由于部分縫隙存在穿透性，導(dǎo)致磚與爐鋼殼間串氣，由于日常裝置存在故障停車(chē)降溫檢修情況，導(dǎo)致降溫氫氟酸氣體結(jié)露腐蝕鋼殼，鋼殼局部出現(xiàn)腐蝕穿孔泄漏。臨時(shí)采用爐鋼殼外部貼補(bǔ)C-276板材消漏；同時(shí)停車(chē)時(shí)爐體通熱空氣保護(hù)。

（3）爐膛測(cè)溫計(jì)斷裂泄漏。由于爐膛測(cè)溫計(jì)口磚存在下沉見(jiàn)圖1的b所示，壓迫外襯剛玉管的插入式法蘭測(cè)溫計(jì)，導(dǎo)致測(cè)溫計(jì)剛玉管斷裂泄漏，采用插入管偏心設(shè)計(jì)，避免受壓損壞。

圖1 爐磚缺陷照片

（4）爐壓超指標(biāo)。焚燒爐磚內(nèi)表面存在風(fēng)化疏松情況，磚表面多處凹坑見(jiàn)圖1的a所示，進(jìn)入爐內(nèi)測(cè)量?jī)?nèi)層磚減薄將近40%，磚材剝落出口管堵塞，導(dǎo)致?tīng)t壓超指標(biāo)。開(kāi)始只能采用間歇性停車(chē)，清理出口管爐渣維持生產(chǎn)運(yùn)行；后續(xù)采用出口管口改大，但是對(duì)出口溫度控制、氣量控制存在影響。

2 國(guó)產(chǎn)爐磚選擇

根據(jù)焚燒爐缺損情況，急需對(duì)磚進(jìn)行更換處理，若繼續(xù)采用日本NCE公司磚，存在時(shí)間長(zhǎng)、費(fèi)用高的實(shí)際情況，為此決定選用國(guó)內(nèi)爐磚，根據(jù)規(guī)模、生產(chǎn)能力、產(chǎn)品質(zhì)量等方面對(duì)國(guó)內(nèi)爐磚廠家進(jìn)行優(yōu)選，最終選定河南中鋼集團(tuán)洛陽(yáng)耐火材料研究院有限公司，通過(guò)雙方的協(xié)商，針對(duì)運(yùn)行的工況、日本NCE公司磚的實(shí)際使用情況及理化分析，對(duì)磚的制作及要求制定了方案。耐火材料所使用的材料，制造工藝及檢驗(yàn)要求，均不低于國(guó)家行業(yè)和企業(yè)制定頒發(fā)的相關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，熱面磚外觀尺寸偏差要求：大于100 mm為±2.0%，小于100 mm為±1.5%。并且要求不得有下列形式的裂縫或缺陷：

（1）任何縱向裂縫：深度≥5 mm，長(zhǎng)度≥磚長(zhǎng)的 10%；或裂紋＜0.5 mm，長(zhǎng)度＞30 mm；以及寬度超過(guò)0.5 mm均為不合格。

（2）任何垂直于焚燒爐半徑的邊角裂縫：總長(zhǎng)≥15mm，或者距熱面≤50 mm的此類(lèi)裂縫。

（3）任何水平裂縫：寬度＜0.25 mm 不限制；＜0.5 mm長(zhǎng)度不超過(guò)30 mm；＞0.5 mm不允許。

（4）所有裂紋不得成網(wǎng)狀或放射狀。

（5）背襯面耐火缺角：周長(zhǎng)≥30 mm。

（6）背襯面耐火磚缺邊：深度≥10 mm，長(zhǎng)度≥20 mm。

（7)背襯面空洞或溶洞：平均每平方分米上有多于一個(gè)的直徑≥5 mm，深度≥3 mm的空洞；或整塊磚有四個(gè)以上的上述空洞；或向火面上有直徑≥4 mm，深度≥3 mm的空洞。

（8）翹曲變形：通過(guò)磚的對(duì)角線測(cè)量，翹曲度超過(guò)0.3%或翹曲深度≥0.5 mm，長(zhǎng)度≥100 mm。

3 筑爐

爐鋼殼按照現(xiàn)場(chǎng)及實(shí)際運(yùn)行情況，并且參照NCE公司提供的技術(shù)資料，進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，材質(zhì)確定爐膛上部采用C-276，其它采用Q235B，對(duì)爐鋼殼進(jìn)行重新制作。筑爐砌磚前對(duì)爐鋼殼內(nèi)壁加耐酸纖維涂層，來(lái)緩解對(duì)爐殼的侵蝕。同時(shí)制作相應(yīng)的固定支架在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行筑爐，爐中掛中心線測(cè)量控制爐磚內(nèi)表面的圓度和垂直度，并且嚴(yán)格控制筑爐質(zhì)量。

（1)相鄰耐火材料內(nèi)襯之間應(yīng)留有一定的間隙，以緩沖材料產(chǎn)生的熱膨脹，從而可消除相鄰耐火內(nèi)襯間所產(chǎn)生的熱擠壓應(yīng)力，但不可過(guò)大。

（2)保證相鄰耐火磚之間的各縱向灰縫不大于2 mm，上下層、內(nèi)外層之間灰縫相互錯(cuò)開(kāi)，不允許出現(xiàn)從向火面至焚燒爐爐壁相應(yīng)貫通橫向連成直線的情況，嚴(yán)格保證尺寸公差。

（3)焚燒爐耐火磚在耐火材料生產(chǎn)廠家進(jìn)行預(yù)裝配，保證所有耐火磚能夠以1.6～2.0 mm寬的接縫相互配合，最大接縫寬度為2.0 mm。

4 烘爐

根據(jù)焚燒爐的控制溫度，及現(xiàn)場(chǎng)烘爐裝備的實(shí)際情況，采用低溫、高溫兩個(gè)階段烘爐。低溫烘爐采用電加熱，通壓縮空氣控制溫升，低溫烘爐階段是整個(gè)烘爐的關(guān)鍵階段，根據(jù)磚材特性及筑爐實(shí)際情況，制定嚴(yán)格的升溫曲線見(jiàn)表1，因?yàn)樗?100℃時(shí)變?yōu)樗羝?，此階段脫水量大，脫水速度快，排出水分速度對(duì)澆筑料的影響很大，如果水分排出太快，內(nèi)部殘存水分?jǐn)U散速度不及表面蒸發(fā)速度，內(nèi)部水也會(huì)受熱變成蒸汽，產(chǎn)生膨脹，致使?jié)沧⒘鲜湛s發(fā)生龜裂，降低粘結(jié)強(qiáng)度，使強(qiáng)度削弱，因此應(yīng)適當(dāng)延長(zhǎng)這段時(shí)間的保溫。從110℃升溫到300℃時(shí)，應(yīng)有緩慢的升溫速度，升溫速度過(guò)快，耐火材料表面干燥也就快，大量氣化水分無(wú)法排出，會(huì)產(chǎn)生破壞性蒸汽壓力，使耐火材料產(chǎn)生裂紋或開(kāi)裂。溫度到300℃時(shí)，結(jié)晶水逐漸分離氣化，從排氣孔排出，因而要有足夠的烘爐時(shí)間，才能徹底排除結(jié)晶水。原則上整個(gè)烘爐過(guò)程中，爐溫只能上升，不能下降。若升溫過(guò)快，超過(guò)當(dāng)天升溫計(jì)劃，只能恒溫或減慢升溫速度，嚴(yán)禁急升急降，升溫達(dá)不到當(dāng)天計(jì)劃時(shí)，嚴(yán)禁急切追趕計(jì)劃，應(yīng)緩慢地接近計(jì)劃值，尤其在晶型轉(zhuǎn)化和聚合作用溫度區(qū)域，更要嚴(yán)格按計(jì)劃升溫和恒溫。

表1 焚燒爐低溫階段烘爐控制

焚燒爐高溫階段烘爐按照原來(lái)焚燒爐開(kāi)車(chē)操作票執(zhí)行，進(jìn)行燃?xì)恻c(diǎn)火升溫控制，增加800℃恒溫2 h處理。烘爐完成降溫后對(duì)爐內(nèi)目測(cè)無(wú)垮塌、無(wú)脫落、無(wú)鼓泡、無(wú)大的貫穿性裂紋。

5 結(jié)語(yǔ)

NCE引進(jìn)的焚燒爐國(guó)產(chǎn)化改造投用后，在廢氣、廢液滿(mǎn)負(fù)荷處理工況下，爐壓＜0.015 MPa；爐內(nèi)和爐鋼殼外壁溫度分別控制在1250℃和150℃左右，運(yùn)行各項(xiàng)指標(biāo)均正常，經(jīng)過(guò)近三年的運(yùn)行，期間進(jìn)行幾次停車(chē)拆檢，爐磚均未發(fā)現(xiàn)明顯缺陷。焚燒裝置及時(shí)地處理廢氣廢液，為氟產(chǎn)品生產(chǎn)裝置連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行提供了保障。同時(shí)國(guó)產(chǎn)化改造也節(jié)約了投資費(fèi)用，節(jié)省了時(shí)間，取得了較好成效。