侧吹还原炉的烘炉步骤

近年来，大量的铅冶炼企业进行了工艺技术升级改造，改造的核心技术是用侧吹还原炉替代原有工艺中的鼓风炉来处理高铅渣。在原有的铅冶炼工艺中，后续工艺大部分是采用鼓风炉进行还原。用鼓风炉来还原高铅渣，存在如下缺陷：1)熔融高铅渣冷却铸锭，潜热未得到利用;2)鼓风炉还原需采用高焦率，焦炭用量大且还原效果不理想;3)鼓风炉产出的烟气量大，产出低浓度的SO₂不易处理，环保成本高。侧吹还原炉的兴起，使得对高铅渣熔体进行直接还原的工艺得到了广泛地关注。该工艺具有规模大，加入高温熔体，间断还原作业的特点，在能耗和技术经济指标上具有明显的优势[2]。目前，国内外已实施和正在建设用于高铅渣还原的侧吹还原炉近30台。

烘炉是工业炉生产运行前一个极其重要的环节，烘炉质量的好坏直接关系到工业炉投产后能否周期、高负荷、安全稳定的运行。同时，对工业炉的钢结构、耐火材料和水冷元件的使用寿命，也起着至关重要的作用。本文结合多年的实践经验，分析高铅渣侧吹还原炉的结构特点以及常用的烘炉方法。

烘炉的目的

工业炉在烘炉前，应根据炉子的生产特点和结构，耐火材料的性能和季节，由耐火材料厂家制定烘炉曲线和操作规程，其主要内容应包括烘炉期限、升温速度、恒温时间、最高温度、烘炉措施和操作要点等。侧吹还原炉在砌筑完毕后，投入生产前应进行烘炉。烘炉的目的是使耐火材料中的水分蒸发，达到烘干烘透，使耐火材料的性能达到最优，以便正式投入生产。烘炉作为侧吹还原炉开炉前非常重要的一步，尤其是炉缸耐火材料的烘炉，一定要烘干烘透，并达到烘炉要求的设定温度和烘炉时间要求，否则,可能会出现在开炉过程中，由于炉缸温度过低导致的开炉失败。

侧吹还原炉炉体结构特点

侧吹还原炉为矩形立式炉型，主要由炉缸、炉身、4层钢水套及炉顶等组成。

1)炉缸

炉缸为1个矩形容器，由耐火材料和钢板组成。钢板焊接后为1个长方形箱体，在箱体内砌筑耐火材料以形成炉缸。炉缸内层耐火材料采用镁铬砖，外层用粘土砖，在耐火材料与钢壳之间填充镁砂填料和硅酸铝耐火纤维。侧吹还原炉烘炉的关键部位在炉缸，炉缸耐火材料的总重量占侧吹还原炉总耐火材料的93%左右。

2)炉体

侧吹还原炉的炉体是由铜水套组成，在炉体的两侧设有一次风口和二次风口，端墙侧设有热渣加入口。正常生产时，在铜水套工作面上形成的冷凝炉渣层可以用来抵御炉渣的冲刷和腐蚀，此区域是没有耐火材料的，只是在烘炉之前为了保护铜水套，会在铜水套内侧涂抹一些耐火泥浆。

3)4层钢水套及炉顶

炉顶采用的是钢水套内衬耐火浇筑料。在最初的设计中，侧吹还原炉的4层钢水套的内侧采用的是镁铬质耐火砖，后来经过大量的实践经验表明，在此区域，耐火砖很难达到理想的使用效果，经常用不了多久就会出现掉砖现象。在后来改进的设计中，将四层钢水套的内衬由耐火砖改为了耐火浇注料。为了达到更好的烘炉效果，炉顶及四层钢水套内衬的耐火浇注料可在安装前先浇筑好浇注料，在地面上用电阻丝先将耐火浇注料烘好后再进行安装。

侧吹还原炉常用烘炉方法

当侧吹还原炉的耐火材料砌筑完成后，在开炉前，业主需要按照耐火材料厂家提供的升温曲线要求来制定烘炉方案和烘炉计划。侧吹还原炉常用的烘炉方法经历了以下3个阶段。

01初始阶段

最初的烘炉方法中是用1个主烧嘴烘炉缸、1个辅烧嘴烘炉缸上虹吸口，并且在烘炉的低温阶段，先用电阻丝进行烘炉。

具体烘炉的过程分为以下几个阶段：

1)常温至400℃左右的升温。

炉体耐火材料砌筑完成后,在开始烘炉前,拆除进渣口正下方的那块一层铜水套。烘炉人员从拆除的水套处进入炉内,将电炉丝铺在炉缸底部和铅虹吸口处，并在电炉丝上覆盖耐火棉。待烘炉人员完成电阻丝及耐火棉的敷设,从炉内出来后,再用耐火棉堵住拆除的水套处,并开始对电炉丝进行通电。可通过外控电源精确控制炉内电炉丝的温度，使其满足耐火材料厂家提供的烘炉曲线要求。电炉丝的功率一般由耐火材料厂提供。

2)400℃之后的升温。

耐火材料烘炉曲线中400℃以后的升温通过1个主烧嘴和1个辅烧嘴进行作业。主烧嘴最大能力为350m3/h(在标准状态下，下同)天然气，主要用于对炉缸耐火材料的加热，辅烧嘴最大能力为50m3/h天然气，主要用于对虹吸口处耐火材料的加热。首先,烘炉人员通过拆除的一层水套处将炉内电炉丝及保温棉从炉内撤出。然后，将钢管贯穿一层风口保护水套，并将薄钢板从拆除的一层水套处放入进炉内。利用钢管的支撑,在风口区水平敷设薄钢板，并接通临时用水点，对钢管进行水冷。主烧嘴从拆除的一层铜水套处伸入炉内，烧嘴往下倾斜一定角度，使烧嘴火焰在风口区平铺薄钢板的下方,并用耐火棉堵住烧嘴与周围铜水套间的间隙。辅烧嘴放置在虹吸道中。开启主、副烧嘴，通过调整主、副烧嘴的天然气用量，使其满足耐火材料厂家提供的升温曲线要求，最后完成烘炉作业。

3)烘炉结束。

耐火材料根据升温曲线完成烘炉后，将主烧嘴撤出，同时将炉内的薄钢板及钢管取出，待将之前拆除的一层铜水套安装完成后，就可以进行侧吹炉的开炉工作了。辅烧嘴可在开炉后虹吸口底部出现铅液堵住虹吸道时撤出。

该烘炉方法在早期使用的比较普遍。但由于该烘炉方法存在需要拆除、安装铜水套、敷设水冷钢管和钢板等工序，烘炉过程比较复杂，如今已很少使用。

2摸索阶段

随着使用侧吹还原炉的工厂越来越多，有些工厂认为原先的烘炉方法麻烦，还存在一定的安全隐患，于是想出了一种改进的烘炉方法。改进的烘炉过程分为以下几个阶段：

1)常温至400℃左右的升温

400℃以下的低温烘炉阶段和之前的烘炉方法是一样的。拆除进渣口正下方的那块一层铜水套，烘炉人员从拆除的水套处进入炉内，用电阻丝进行烘炉。主要区别是400℃以上的烘炉方式。

2)400℃之后的升温

对于400℃以上的烘炉阶段，改进的烘炉方法采取的是拆除5~6个侧吹还原炉两侧的一次风口保护水套，并在拆除风口保护水套的位置放置天然气烧嘴来进行炉缸的烘炉，每个一次风口水套上放置1个烧嘴，每个烧嘴的能力为80m3/h天然气，共放置约5~6个烧嘴。拆除一次风口保护水套后，利用原一层风口水套上安装一次风口保护水套的孔洞来安装天然气烧嘴，烧嘴伸入炉内，并沿水平向下带有一定角度。同时使用1个辅烧嘴进行炉缸上虹吸口的烘炉。

3)烘炉结束

待烘炉结束后，再将安装在一层风口水套上的烘炉烧嘴取出，将一次风口保护水套重新安装。辅烧嘴可在开炉后虹吸口底部出现铅液堵住虹吸道时撤出。利用此方法进行烘炉，简化了烘炉过程，但是此烘炉方法由于烧嘴安装位置较高，并且烧嘴倾斜向下的角度比较小，几乎是水平对着烧，烧嘴的火焰集中在炉缸耐火材料的上部空间，导致烘炉过程中燃料利用率比较低，烘炉时间也长，如今也很少使用。

03成熟阶段

随着侧吹还原炉烘炉经验的积累以及烘炉烧嘴的改进，一种既简洁又节能的烘炉方法出现了。在此烘炉方法中取消了在低温阶段采用电阻丝烘炉的过程，整个烘炉过程都是通过烧嘴来完成。此烘炉方式的出现得益于新型的烘炉烧嘴。此新型烘炉烧嘴与之前的普通烧嘴最大的区别在于，当烧嘴水平放置时，通过调节机构，烧嘴的火焰方向可以与水平呈一定角度。通过此新型烧嘴进行烘炉，烧嘴的火焰水平向下倾斜并呈一定的角度，再调节烧嘴的火焰长度，使烧嘴的火焰在炉缸耐火材料的表面进行燃烧并供热，极大地提高了烧嘴的燃料利用率，整个炉缸内的受热也更均匀。

烘炉过程分为以下几个步骤：

1)拆除一层风口水套2个，共计5~6个风口保护水套。

2)在拆除的风口保护水套位置安装新型烘炉烧嘴，在炉缸虹吸口处安装1个辅烧嘴。

3)启动烘炉烧嘴，根据烘炉曲线进行烘炉。

4)烘炉结束，拆除烘炉烧嘴，重新安装一次风口保护水套。辅烧嘴可在开炉后虹吸口底部出现铅液堵住虹吸道时撤出。

此烘炉方法在烘炉的操作和燃料的利用率上均有明显优势。目前绝大多数工厂均采用此方法进行侧吹还原炉的烘炉。

结语

随着侧吹还原炉在国内有色行业的普及，为保证侧吹还原炉的安全使用和冶炼厂的经济效益，在投产前，一定要重视烘炉过程。通过烘炉方法的改进过程，可以看出，当前通用的烘炉方式利用新型烧嘴均匀供热在烘炉的操作和燃料的利用率上都有优势。