閃速爐軟化循環(huán)水冷系統(tǒng)改造實踐

（金川集團股份有限公司 甘肅金昌 737100）

1 前言

閃速熔煉技術自從1949年投入工業(yè)規(guī)模煉銅以來，經(jīng)過60多年發(fā)展，效率也愈來愈高，廣泛地得到世界各國的青睞，用這種熔煉技術改造老的電爐冶煉方式。我國在貴溪冶煉廠，金川集團公司，銅陵冶煉廠均成功地使用了這種技術。同時，閃速爐爐體的壽命也越愈來愈長，現(xiàn)代閃速爐壽命之所以提高，主要就是爐體水冷技術的不斷改進。金川鎳閃速爐設計了軟化循環(huán)水冷系統(tǒng)冷卻爐體。由于閃速爐爐溫高，熱強度大，爐體受熾熱熔體和煙氣沖刷、化學侵蝕，工作條件惡劣。為了保證爐體壽命，設計了比較復雜的爐體水冷系統(tǒng)。閃速爐軟化循環(huán)水水冷系統(tǒng)除了供給其它水冷件外。反應塔與沉淀池，上升煙道與沉淀池、貧化區(qū)水套設二次加壓系統(tǒng)冷卻，冷修技術改造前后各水冷件供水區(qū)域分布如下：

為了保證安全供水、穩(wěn)定水壓，在主廠房41.5米平面設計了有效容積為250M3高位水箱兩臺，直接供給爐體冷卻用水。閃速爐軟化水冷系統(tǒng)的冷修，主要針對原設計及系統(tǒng)老化兩方面存在的問題，進行了全面檢修和技術改造。

2 冷修前閃速爐軟化水系統(tǒng)存在的問題

2.1 閃速爐軟化水系統(tǒng)經(jīng)過投產(chǎn)以來多年運行，局部損傷嚴重系統(tǒng)老化。

2.1.1 閃速爐軟化水配水管組有十三處因腐蝕穿透，導致漏水，被迫用打卡子密封來維持生產(chǎn)。

2.1.2 爐后渣溜槽上部配回水總管有三處因腐蝕穿透，導致漏水，無法停水進行檢修，被迫打卡子密封維持生產(chǎn)。

2.1.3 主廠房三樓三臺二次加壓泵進出口管道有八處因腐蝕穿透導致漏水，無法停水檢修、被迫打卡子密封維持生產(chǎn)。

2.1.4 貧化爐水系統(tǒng)與閃速爐水系統(tǒng)連通總閥損壞無法停水檢修。2.1.5主廠房五樓水冷閘板進出口閥損壞無法停水檢修。2.1.6三樓三臺二次加壓泵進出口閥全部損壞，導致三臺加壓泵因無法停水檢修而全部癱瘓。

2.1.7 配水系統(tǒng)大部分閥門存在質(zhì)量問題，壽命即將到期。

2.1.8 全系統(tǒng)配回水支管內(nèi)部結垢嚴重，管道阻力損失增大，影響冷卻水量。

2.2 閃速爐軟化水冷系統(tǒng)原設計存在的諸多技術問題

2.2.1 反應塔平水套配回水管網(wǎng)配置不合理，最底層平水套接頭結構不合理，嚴重影響其下部倒F水套的檢修更換。

區(qū)號 供水區(qū)名稱 原配水管組數(shù) 改造后配水管組數(shù) 原配水點數(shù) 改造后配水點數(shù) 備注Ⅰ爐墻水套Q 15 15 163 183ⅡH形水冷梁 9 10 86 109Ⅲ 反應塔及上升煙道連接部（J） 6 12 100 132 原設計加壓水Ⅳ反應塔水套（F） 15 10 180 180Ⅴ上升煙道水套（S） 9 喉口部8煙道墻5 90 94Ⅵ閃速爐電極（D） 6 6 66 66Ⅶ短網(wǎng) 3 3 18 18Ⅷ貧化爐水套 9 14 92 141渣溜槽 （5） 3 （72） 44轉爐煙罩 （2） 2 （20） 20合計 72 88 815 987

2.2.2 沉淀池、貧化區(qū)H形水冷梁預埋銅管的回水系統(tǒng)設計不合理，極不便于日常點檢，不能及時發(fā)現(xiàn)水冷梁預埋銅管的漏水情況，是重大安全隱患。

2.2.3 上升煙道連接部斜水套結構設計不合理，水套法蘭經(jīng)常漏水，因沒有檢修空間，無法正常檢修處理，冷修前被迫采用打卡子密封的臨時性處理措施來維持生產(chǎn)，沒有從根本上解決問題，是重大安全隱患。

2.2.4 上升煙道與余熱鍋爐連接喉口部，由于位置較高，相對水壓較小，循環(huán)水量不足，冷卻強度不夠，導致水套燒損致壞，壽命短、更換頻繁。

2.2.5 反應塔與沉淀池連接部倒F水套，上升煙道與沉淀池、貧化區(qū)連接部斜水套，因二次加壓系統(tǒng)癱瘓，配水系統(tǒng)為單進單出，相對循環(huán)水量小，冷卻強度不夠，水套燒損頻繁、壽命短。

2.2.6 原設計熱渣溜槽水套采用貧化區(qū)回水經(jīng)加壓泵提升冷卻，因貧化區(qū)回水水質(zhì)差，造成熱渣溜槽水套經(jīng)常堵塞，引發(fā)多起事故，危及安全生產(chǎn)。

2.2.7 反應塔平水套、連接部水套，上升煙道喉口部水套、連接部斜水套等雙水道水套受熱強度高，同一塊水套的兩個水道由同一個配水管組供水，若檢修時配水管組停水，則整塊水套斷水，影響水套壽命。

2.2.8 全系統(tǒng)配水管組結構不盡合理，其端部死水區(qū)太長；排水槽結構不盡合理，其上部大敞口。

2.2.9 閃速爐軟化水系統(tǒng)的回水系統(tǒng)因沒有排氣系統(tǒng)，排水槽返水嚴重，影響安全生產(chǎn)。

3 閃速爐軟化水冷系統(tǒng)的冷修改造方案及實施探討

3.1 閃速爐軟化水冷系統(tǒng)的主要檢修措施

3.1.1 閃速爐軟化水冷系統(tǒng)的全部配水管組，排水槽加工制作并更換。

3.1.2 閃速爐軟化水冷系統(tǒng)的全部配水管組的總進水蝶閥提高質(zhì)量檔次并更換，閥門質(zhì)量保證十年使用壽命。

3.1.3 閃速爐軟化水冷系統(tǒng)的全部供回水總、支管更換，水冷件的配、回水支管更換。

3.2 反應塔平水套的水套接頭重新設計、結構改進；水套配回水系統(tǒng)重新改進設計并安裝

如示意圖1所示：虛線部分為原配水系統(tǒng)，實線為改造后配水系統(tǒng)。改造后可達到四個目的。①平水套管網(wǎng)配置得到理順，便于日常點檢維修。②為齒形倒F水套的檢修更換挪開檢修空間，創(chuàng)造了條件。③平水套內(nèi)外水道分開，接到兩個不同的配水管組上，若配水管組因檢修停水，不致于整塊水套斷水，延長了水套壽命。④平水套接頭結構改造更換80件，改進更換后，平水套外部凈尺寸由140mm減小到60mm，最底層平水套接頭不再嚴重妨礙齒形F水套的進出通道。

如示意圖3所示，原系統(tǒng)H形水冷梁的上部明槽回水與預埋銅管回水混合后，經(jīng)溢流槽排出。因水冷梁位置隱蔽，且有蓋板，若預埋銅管單根燒漏，從回水箱點檢極難發(fā)現(xiàn)。縱觀兩次漏爐事故，這是最致命的原因之一。如圖改進后有如下優(yōu)點：預埋銅管與明槽回水分開，并且預埋銅管回水系統(tǒng)的排水槽設置于樓層平臺之上，便于點檢之處，不但大大方便于日常點檢，減輕了勞動強度，而且能及時發(fā)現(xiàn)水冷梁預埋銅管的漏水情況，避免漏爐事故的再次發(fā)生，消除了一個重大安全隱患。

3.4 上升煙道部位軟化水系統(tǒng)的改造：

3.4.1 上升煙道與沉淀池連接部十塊斜水套結構改進，全部更換。水套銅塊的鉆孔改為雙U字形，進出水口該到下端；配水系統(tǒng)改為雙水道雙進雙出。

圖3 水冷梁預埋銅管回水系統(tǒng)改造示意圖

3.4.2 上升煙道與貧化區(qū)連接部十塊斜水套，將原舊水套倒裝，配水系統(tǒng)改為左右單水道雙進雙出。

3.4.3 上升煙道下部四層水套配回水管重新改進設計，將橫向配置改為豎向配置。

如圖4、圖5所示，實施3.4.1和3.4.2項改造后，大大方便于斜水套法蘭密封墊片的檢修更換；斜水套的循環(huán)水量增加一倍，提高了冷卻強度，延長了水套壽命，初步估計斜水套可延長三分之一個周期，由此可帶來巨大的直接和間接經(jīng)濟效益。實施的第3.4.3項改造，為斜水套的檢修更換挪開了檢修空間，創(chuàng)造了條件。

3.5 連接部和喉口部設計單獨引水系統(tǒng)

3.5.1 反應塔與沉淀池連接部四十塊倒 F形水套，六塊圈梁吊掛水套以及上升煙道與沉淀池、貧化區(qū)連接部二十塊斜水套，設計了一條管線從高位水箱單獨供水。

3.5.2 上升煙道與余熱鍋爐連接喉口部的十六塊水套，設計了一條管線從高位水箱單獨供水

3.5.3 喉口部下部的四塊單水道立水套結構改進，改為雙水道水套，相應地配水系統(tǒng)改為雙進雙出。

3.5.4 喉口部和連接部的雙水道水套內(nèi)外水道分開，分別接到兩個不同的配水管組上。

通過以上四條改造措施，單獨引水系統(tǒng)代替了原已癱瘓的二次加壓系統(tǒng)，使反應塔及上升煙道連接部、喉口部水套的水壓升高，循環(huán)水量增大，提高了冷卻強度，延長了水套壽命。

3.6 閃速爐、貧化區(qū)熱渣溜槽回水加壓泵房拆除，水套改為一般軟化水。

這項改造措施達到了如下目的：明顯改善了渣溜槽水套循環(huán)水水質(zhì)，減小了因水套經(jīng)常堵塞造成的損失，消除了一個安全隱患；原渣溜槽加壓泵故障率高，運行效率低，能耗高，取消了兩臺加壓泵，節(jié)約了電能，減小了運行維護費用。

3.7 全系統(tǒng)配水管組結構改進，排水槽結構改進

原閃速爐軟化水系統(tǒng)配水管組端部死水區(qū)太長，從現(xiàn)場情況看，配水管組腐蝕穿透的漏水點大部分集中在此處，說明死水區(qū)容易腐蝕。排水槽上部敞口處，雜物易進入。

在冷修過程中共改進結構更換配水管組82組，排水槽66組。如此改進后，延長了配水管組的壽命。排水槽改進后能有效防止贓物進入軟化水系統(tǒng)，防止堵塞管道，破壞軟化水水質(zhì)。

3.8 此外，我們還實施了如下多項技術改進措施：

（1）沉淀池、貧化區(qū)爐墻水套的部分配水管組挪位，使管網(wǎng)達到了就近配置的目的，避免了相互交錯，便于日常點檢。

（2）貧化爐、貧化區(qū)爐后回水總管，因高度所限，受熱渣烘烤腐蝕嚴重。改從溜槽底部通過，并加套管保護，消除了一個薄弱環(huán)節(jié)。

（3）回水系統(tǒng)設置了φ200排氣管8根，φ100排氣管14根，解決了排水槽返水問題。

（4）兩臺高位水箱內(nèi)璧加強防腐，延長了水箱壽命。高位水箱平臺基礎加固，水箱加高加大，有效容積增大為500M3高位水箱兩臺，增加了系統(tǒng)停電時安全儲備水量，提高冷卻壓力和水量，增加了冷卻強度。

4 結束語

閃速爐軟化循環(huán)水冷系統(tǒng)的冷修技術改造是成功的，產(chǎn)生了較大的社會和經(jīng)濟效益，基本解決了困擾閃速爐水冷系統(tǒng)正常運行的難題，為閃速爐將來冷修改造設計施工提供了寶貴經(jīng)驗。