焚硫炉砌筑、施工及烘炉

　　焚硫炉是硫磺制酸装置的龙头设备,它是一台圆筒形卧式设备。焚硫炉结构简单,所用的耐火砖、保温砖均是常规通用的标准砖、横楔砖、竖楔砖,没有需要定做的异形耐火砖。

　　尽管焚硫炉内部结构没有沸腾炉复杂,施工前仍须做好充分的准备工作,施工中要认真检查,发现问题要立即纠正,乃至不惜返工以确保施工质量。

　　一、施工前要做到四落实

    1、明确设计意图,尽量少用耐火浇注料

    要熟悉看懂图纸,对照图纸目录清点图纸、标准图。要“吃透”图纸,清楚焚硫炉各部位做法,对有疑问的部位在图纸会审时要向设计人员提出问题及解决办法的详细记录。比如在炉内笔者是不赞成大面积使用耐火混凝土的。浇捣耐火混凝土的方法虽简单省事,能解决一些砌筑上的困难;耐火混凝土成型后表面光滑整齐、美观,整体性比耐火砖好,不易发生穿透漏气,可是在生产实践中这是不可取的。

　　因为生产过程不可能一帆风顺,万一装置中某个设备出了问题要立即停车,焚硫炉停下来按规定要逐步降温,即要求按30℃/h降温,这是做不到也是不可能的。那么焚硫炉快速降温,耐火混凝土由于收缩不一致会出现大面积龟裂,只要有反复几次快速降温就会造成耐火混凝土脱落,给维修带来极大的困难,甚至无法修复。例如某炼油企业的硫化氢焚烧炉采用刚玉混凝土整体浇筑,由于混凝土龟裂只使用数月就垮掉了。在我厂的炉窑运行中也遇到过耐火混凝土龟裂脱落难以修复的情况,所以我们在焚硫炉筑炉中反对大量使用耐火混凝土。

　　2、要选用有筑炉资质及经验丰富的施工单位

    因为筑炉与瓦工砌墙不一样。筑炉工技术要求高,每砌一块耐火砖不仅三个面要抹满灰,而且灰的薄厚有要求。灰薄了,灰缝不饱满甚至会出现空白部位,易造成穿缝;灰厚了,灰缝就达不到要求,如果数十块耐火砖灰缝超标,将有可能造成耐火砖脱落。

　　还要求筑炉工每砌一块砖都要左右看一下是否有偏差。可以说这是精细活。没有筑炉资质、没有施工经验的施工单位,其施工质量就无法保证,后患无穷。

　　3、采购合格的耐火材料

    按照图纸要求采购耐火材料,也要选择有资质的生产厂家为供货商。比如耐火砖采购建议到有耐火砖原料资源的地区大型耐火材料厂采购。因为没有原料资源的厂家往往在原料采购回来后,会搀杂再生料或其他物质以降低成本,这样耐火砖中的含量往往得不到保证,会降低耐火砖的耐火度。再如砌筑耐火砖的PA-80胶泥应采购胶与组合粉,回来后自行配制。如果采购成品胶泥,在砌筑圆拱上半圆时,如果胶泥稀,胶泥在耐火砖上粘不住,胶泥往下滑,易造成砖与砖之间灰缝不饱满甚至穿缝。采购耐火材料应有出厂合格证和检验报告,耐火材料到现场后必须即时抽样复检,合格后方可使用。对于耐火材料外观不合格尺寸偏差超标的应予退货或换货。耐火材料在运输过程中应做好防雨措施,防止受潮,装卸材料应轻拿、轻放,避免不必要的损坏。材料入库应按类别堆放,也要做好防雨防潮工作,确保筑炉后焚硫炉内衬的水分达到最低值。

　　4、按照图纸要求审查施工图预算和施工方案

    要求施工单位编制施工图预算及施工方案。看其组织能力,施工进度及机械和人员安排情况。审查应仔细,尤其是施工方法是否切实可行。如有遗漏应和施工单位商谈修改。一旦审查通过,实施时必须严格遵守。

　　二、做好中间交接,制定质量控制点计划

    1、中间交接标准

    焚硫炉钢壳制作完毕,煤油渗漏试验合格后办理中间交接。对壳体直径应检查10处,每处要十字形量取二次数据,每一次数据都必须记录,要求误差不得超过图示尺寸±3cm。筒体椭圆度偏差用图示直径的弧形模板进行检查,弧形模板靠上去如有间隙,要求不得超过5mm。水平度则用水平尺检查看气泡是否偏移。钢壳内的焊缝要磨平,如不能满足要求,应请制造商调校,直至合格后方可验收。

　　2、施工前要制定好工程质量控制点计划

    按照施工程序(除锈、防腐,贴石棉板,砌筑保温砖,砌筑耐火砖),安排适当时间由建设单位、监理部门、施工单位质量检查部门联合检查。在联合检查前由施工单位质量检查员先行自查,发现问题及时处理。三方单位共检时要有隐蔽工程验收记录,验收结束三方检查人员必须在隐蔽工程验收记录上签字存档。除了三方共检外,由于焚硫炉施工质量的好坏,决定硫磺制酸生产能否正常运行,建设单位应派懂行负责的专职人员现场督促,随时抽查将质量隐患消灭在萌芽状态。

　　三、各道工序的施工技术要求

    1、钢壳内壁防腐

    施工开始先对钢壳内壁进行除锈,用钢丝刷、角向磨光机进行除锈。要求除尽金属表面油脂、浮锈及一切杂物,呈现出金属本色,并将钢壳内部清扫干净。经验收合格后,立即组织施工单位对钢壳内部防腐,封闭钢壳防止再生锈。防腐是涂两层石墨粉水玻璃,配合比为石墨粉∶水玻璃=1∶2.55(质量计),涂刷要均匀,不得漏刷,一层干燥后再刷第二层,先刷上半圆、后刷下半用圆。从此时开始,进炉内的施工人员必须在炉外换干净软底的布鞋,以保持炉内清洁,防止泥土等杂物落入耐火砖缝内。待下半圆防腐层干燥后,对焚硫炉下半圆用水玻璃贴δ石棉板一层,辅以木锤轻轻敲击贴紧钢壳,铺贴要求平整,缝与缝搭接紧密,不得留有空隙。

　　2、主要筑炉材料理化指标

    详情请点击“焚硫炉设计、焚硫炉用耐火材料”这篇详细产品介绍。

    3、PA-80耐火胶泥的使用方法当耐火材料符合表1指标后,就可以准备筑炉了。砌保温砖用耐火泥砌筑,砌耐火砖则用耐火胶泥砌筑。拌制不同灰浆的工具应分开使用不得混淆,更不得用错灰浆。用PA-80耐火胶泥取代耐火泥的优点是Al2O3含量高,耐火度也随之提高,关键是它在烧结后黏结强度远远大于耐火泥只要灰缝达到设计图纸要求,不用担心PA-80耐火胶泥在焚硫炉运行中会脱落。它的黏结力能使耐火砖形成整体而不会被破坏。PA-80耐火胶泥配合比(质量计):PA-80胶40%,组合耐火粉55%～57%，高铝水泥3%～5%(外加)。高铝水泥是在砌筑时作为固化剂添加的,比例随气温而变化。

　　困料:困料的目的主要是使PA-80胶与组合耐火粉充分反应,排除反应所产生的气体,以提高胶泥的黏结强度。困料方法:按上述配合比将PA-80胶与组合耐火粉充分搅拌均匀,置于阴凉处,用塑料布盖严,放置24h,使之熟化。使用时将已熟化的料放入开口容器中(如泥桶)加入适量高铝水泥充分搅拌。高铝水泥用量可根据当时的气温和施工速度来适量调节,PA-80耐火胶泥的稠度可根据施工所需灰缝大小来调节。高铝水泥应分批加入,避免拌料过多,来不及施工而产生固化,引起浪费。

　　4、筑炉放线,膨胀缝设置,锁砖

    焚硫炉砌体截面结构见图1。砌筑前应在炉内标出钢壳中心线、膨胀缝位置线及炉中三道挡墙位置线,以供筑炉时掌握准确性,也便于检查,防止错误发生。膨胀缝的位置应避开砌体中孔洞,并进行预排砖。检查合格后,从炉头开始用耐火泥砌筑高轻质保温砖,按要求留出膨胀缝,在三道挡墙位置用耐火砖取代保温砖砌筑。保温砖砌到高出炉半径时,在保温砖上用PA-80胶泥砌筑高耐火砖,膨胀缝设置要与保温砖的膨胀缝错位,防止焚硫炉运行时气体穿缝。当砌筑高度推进到三分之二时,可在114mm厚耐火砖上砌高230mm耐火砖,同样此层膨胀缝设置也应与下层膨胀缝错位。下半圆的保温砖、两层耐火砖的砌筑在保证质量的情况下可以交替进行。当两层耐火砖高度砌至炉半径以上后支设拱胎模,同时逐圈用水玻璃贴石棉板,拱胎模的制作视大小分单个或分片制作可按设计矢高增加3～5mm,拱胎模制作时外表面可蒙铁皮或铝皮,保证支设时有足够的刚度且便于拆装。拱胎模支设好后检查其弧度是否达到要求、刚度是否可靠。然后在拱胎模上预排高230mm的耐火砖。由于拱跨度大于3m要设三块锁砖,应在拱顶的中心线位置和其两侧的四分之一拱处各设置一块锁砖(见图2),位置确定后在拱胎模上做好标记,以供砌筑时掌握。拱顶锁砖是筑炉施工的关键部位,必须锁紧,太松太紧或松紧不匀都会直接影响拱顶的施工质量。锁砖处必须用稀胶泥砌筑,砌筑的锁砖要高出相邻的砖层三分之一,不应砌一块、打入一块,要待这一圈砌完后,三块锁砖同时打入。打入用的工具应使用木锤,不得破坏锁砖本身或相邻耐火砖,三块锁砖必须是竖楔形砖俗称斧头砖)。锁砖的左右各三块耐火砖不得用加工砖,锁砖本身更不允许用加工砖。相邻两环锁砖位置应错开,不要在同一处锁砖。要注意:砌筑上半圆耐火砖是关键,如果出了问题那将全功尽弃。

　　下半圆耐火砖重心向下,通常不会出现问题,但也不能大意。在砌筑上半圆时要仔细检查,决不能发生竖楔形砖倒过来砌的低级错误(即大头朝下)。拱胎模制作宽度一般为可砌三道圈。这三道圈砌完后可在上面继续砌高114mm耐火砖和高230mm保温砖,待这三道圈的PA-80耐火胶泥固化后方可移动拱胎模。一般要做3～4副拱胎模方可周转过来。

　　5、砌筑要点

    应对砌筑用砖的外观进行检查和挑选,耐火砖破损面及加工面不得放在迎火面。砌砖时不得用瓦刀或铁锤敲击砖面找平,应使用木锤或橡皮锤找平砌体胶泥固化后不得敲打砌体。加工砖时不得在已砌好的砌体上进行,也不得用瓦刀砍凿砖,应将砖的要加工部位画好线后用切砖机加工。砌体中断或返工拆砖而必须留搓时,应留成阶梯形斜搓。对于砌体中的各种孔洞,膨胀缝以及隔热层的构造等,在砌筑中要及时检查。膨胀缝要及时填塞陶瓷纤维,并以铁片木锤塞紧塞实。因为焚硫炉在运行时是负压,松填的陶瓷纤维极易被负压抽走,容易形成漏气穿缝。砖缝要求:耐火砖之间为3mm,保温砖之间为3mm,耐火砖与保温砖之间为5mm,保温砖与石棉板之间为5mm。砌筑要求:椭圆度偏差小于水平度偏差每米小于3mm,全长不超过平整度偏差小于5mm。砌体应错缝砌筑,砌体灰浆应均匀饱满,并随时将挤出的灰浆刮平。检查时要注意观察筑炉工抹灰方法,灰浆是否打满刮平是否采取挤揉操作,砖缝是否饱满,如有灰浆下沉要及时补灰浆勾缝。在一层砌体砌完后再砌上一层时,一般采用浇浆法进行,即将胶泥浇在已砌好的砌体上方,用瓦刀抹平。尤其要注意砖缝、砖层与砖层夹缝,要填满,再在上面砌另一层砌体。连续砌筑三至四层后,如下面砌体胶泥还未固化,则须稍等一段时间待其固化,防止砌体游动,或在胶泥中适当增加一些高铝水泥缩短胶泥固化时间。高铝水泥添加量应在施工前由技术人员事先做配合比实验,测定耐火胶泥固化时间,选择适当的配合比。这样既能保证质量又加快施工速度。拱顶砌筑:每砌完一层应在此层上方灌满胶泥后再砌上一层,此时一定要细心,砖缝不得有空隙。炉砌体漏气穿缝绝大多数发生在上半圆,气体是向上升的,胶泥游动方向向下,有空隙极易造成漏气。下半圆胶泥游动向下即使砖表面的缝隙胶泥有下沉现象还是密实的。如果发生炉内砌体漏气,由于焚硫炉是焚烧硫磺,气体窜至炉钢壳,到了冬季,钢壳外表面受到冷空气影响,钢壳内壁的气体遇冷形成冷凝酸,吸附在钢壳某一处内表面,时间一长,钢壳就有可能被腐蚀,烂通冒烟。处理方法只有停车割开钢板,拆掉此处保温砖,浇注耐火混凝土封闭,再将钢板补焊好。这样虽解决了炉体漏气问题,但炉体的保温效果则降低了。

　　6、耐火浇注料施工要点与检查方法

    施工中焚硫炉进料口及局部孔洞要浇耐火混凝土。有两种:一种是轻质耐火浇注料,另一种是磷酸盐浇注料。轻质耐火浇注料配合比(质量计):高铝水泥25%,轻质高铝砖砂(1mm)10%,轻质高铝砖粒(5mm)65%,水为饮用水;拌合好的轻质浇注料必须在45min内用完,若超过2h或发生初凝现象应弃之不用。每批浇注料应留设2组70mm××70mm试块,并及时送实验室养护后试压,试压强度应为常温和烘干两种。轻质耐火浇注料施工时,模板要牢靠,不得出现跑模,振捣要分层、密实不得漏振。振捣时混凝土表面要有稀浆出现。拆模后耐火浇注料外表面要光滑,不得有蜂窝麻面现象。

　　磷酸盐浇注料配合比(质量计):高铝水泥2%～3%外加),磷酸(45%)12%～14%,高铝熟粉料25%～30%,矾土骨料(1～5mm)30%～40%,矾土骨料(5～15mm)30%～40%,应先困料8h以上方可使用,浇注料加入高铝水泥后25min内用完。若出现初凝现象则弃之不用,施工方法和试压块同轻质耐火浇注料的。耐火混凝土是炉窑的隐患,应尽量少用,能用耐火砖代替尽量不用耐火混凝土。注意:耐火混凝土不同于普通建筑用混凝土,它发热量大,尤其是大面积使用,厚度超过200mm则要打少量水养护,否则耐火混凝土有可能在养护期间因自身发热降低耐火混凝土强度。在施工期间要做好防雨工作,防止雨水进入焚硫炉内,防止雨水打湿耐火砖、保温砖。不然将会给后面的烘炉工作带来极大困难。炉体砌完后,先由施工单位进行自查,查椭圆度、水平度、平整度。关键是检查砌体情况砖缝密实度,有没有砖缝空隙,自查后请建设单位、监理部门联合检查,除了查上述项目,还应复核焚硫炉内直径尺寸,挡墙位置,孔洞处施工质量。如查到砖缝有空隙,必须用细铅丝测其深度,及时补浆并留有记录。所有检查情况必须记录在验收记录上。验收合格,三方人员共同签字认可。如果平时督促整改得力,此时不应有大问题。焚硫炉内衬施工完毕应自然通风干燥15天后方可进行烘烤。

　　四、烘炉

    烘炉的目的是将炉内砌体中的水分慢慢烘干以免在生产中由于高温使炉砌体内水分急剧蒸发而出现裂缝。烘炉必须是在整个硫磺制酸系统所有设备安装施工结束后才能进行。因为焚硫炉烘炉当温度到600℃以上时锅炉部分开始煮炉,要把锅炉内耐火混凝土浇注料的水分烘干,同时也开始对转化器内部砌筑的耐热衬里材料进行烘烤,它是一系列的烘干作业。焚硫炉墙内水分可分为三部分:游离水、结晶水、残余结合水。第一步是200℃以内保持天以烘干游离水。第二步是300～350℃保持3天以排出结晶水,550℃保持2天才能完全排出结晶水。第三步是650℃至900℃约3天排除残余结合水。在300℃以下可以用木柴烘烤,在300℃以上用柴油烘烤,升温速度应控制在15℃/h。要设立若干恒温过程:150℃时要保持48h,升到200℃时要保持72h等。要制定切实可行的烘炉曲线并做好烘炉记录。一旦开始烘炉就不能随意停止,烘烤结束降温速度应控制在30℃/h,逐步递减,降到450℃时可采取自然降温,此时不得打开人孔及任何孔洞,更不能吹进大量冷风,不然急冷急热会造成耐火砖、耐火混凝土开裂,留下隐患。烘炉结束应进炉内检查内衬砌体有无开裂,砖缝胶泥、膨胀缝陶瓷纤维有无脱落。合格后就可以开车了。

　　筑炉施工不允许有一点失误,只要其中某一个环节出了问题,就可能给以后的生产带来麻烦。这是我们长年施工积累的一些经验,供同仁参考。