王 伟，梁 勇，李明霞，赵 震，魏玉章，杜传林

(1.武汉市博泽高温新材料有限责任公司，湖北武汉 430000； 2.山东鲁西化工集团股份有限公司，山东聊城 252000； 3.湖北宜化集团有限责任公司，湖北宜昌 443000)

机械化施工在焚硫炉快速重建中的应用

王 伟1，梁 勇1，李明霞2，赵 震2，魏玉章3，杜传林3

(1.武汉市博泽高温新材料有限责任公司，湖北武汉 430000； 2.山东鲁西化工集团股份有限公司，山东聊城 252000； 3.湖北宜化集团有限责任公司，湖北宜昌 443000)

分析了常规方法处理硫磺制酸焚硫炉和硫铁矿制酸沸腾炉中耐火砖内衬的劣势，提出机械化施工在焚硫炉重建中的应用。机械化施工包括机械化拆除和机械化筑炉。介绍了一套重建的焚硫炉和一套新建的WSA湿法制酸焚烧炉均采用喷射浇筑工艺的案例，筑炉工期仅为15 d，实现了炉窑机械化快速施工，炉窑机械化施工具有提高施工速度、保证炉窑质量和使用寿命的优点，缩短整体大修时间，为生产装置稳定运行提供了有力保障。

机械化 施工 焚硫炉 沸腾炉 维修

制酸装置都存在焚硫炉重建的问题，硫磺制酸焚硫炉和硫铁矿制酸沸腾炉中耐火砖内衬一旦出现局部损坏、脱落或开裂都很难处理。从耐火砖拆除、重新砌筑、烘炉到最后开车投料运行至少需要2个月[1]。若考虑到天气因素对重新砌筑的影响，工期往往需要3个月，甚至更长。硫磺制酸装置中焚硫炉重建周期延长，会影响年度大修计划，并造成经济损失。以1套400 kt/a硫磺制酸装置为例，不考虑焚硫炉重建费用，仅仅是外购硫酸、人员工资、资产折旧等，每天损失8万～10万元，按2个月计算，则面临460万～600万元经济损失，远高于焚硫炉自身价值。如若再考虑错失市场销售旺季，影响全年销售计划的实现，其负面影响难以估量。

1 强行压缩工期造成惨痛教训

焚硫炉重建所面临的问题往往比新建更加复杂多变，业主考虑缩短大修时间，往往会大幅度缩短焚硫炉重建的工期，将工期短作为焚硫炉招标的重要考量指标，谁工期越短，谁中标可能性越大。而承建方因渴望中标，对工期也是最大程度的压缩。这就大大增加了施工人员的劳动强度，加大了人为因素对炉窑质量的影响。

曾经出现过焚硫炉重建仅用27 d完成(拆除和筑炉时间，不包括烘炉)，但仅仅开车3个月之后，焚硫炉顶部就出现380 ℃的局部高温的严重工程质量事故。尽管业主为了保证万无一失，工程部提前派技术人员到各家技术过硬的砌炉单位考察学习，并对各家的施工工艺及技术进行了学习及反复研究。开工前工程部专门成立了焚硫炉项目小组，小组人员昼夜轮流值班，保证了焚硫炉24 h连续无障碍施工。焚硫炉烘炉完成后进行了整体验收，各项指标都达到了要求。而且，施工时间放在了气候宜人的10月份，可以忽略天气因素对炉窑质量的影响。但实践证明：采用传统砌筑或浇筑工艺，在快速筑炉的情况下，难以保证炉窑质量。

2 焚硫炉重建的难点

1) 焚硫炉属于受限空间，人工拆除危炉衬风险较大，砖砌内衬易坍塌，造成人员伤亡；炉衬经多年高温烧结，强度大，拆除难；耐火砖拆除、搬运量在300～400 t，工作量巨大，仅凭人工作业，费时费力，无法满足快速重建的要求。

2) 多年使用的焚硫炉炉壳整体已变形，壳体椭圆度大幅降低。工程实践表明：如果炉壳椭圆度偏差较大，对现场安装组对、炉体砌砖，甚至是燃烧器正常操作及酸性气燃烧炉的正常运行都会产生不利影响[2]。

3) 天气因素影响工期和施工质量。当室外日平均气温连续5 d低于5 ℃或日最低气温降至0 ℃以下时，即为进入冬季施工阶段。砌筑工业炉时，应在采暖环境下进行，作业地点和砌体周围温度均不低于5 ℃。耐火泥浆、耐火浇注料搅拌不低于5 ℃，耐火材料和预制块在砌筑前温度应高于0 ℃[3]。这就对冬季重建焚硫炉产生很大影响，若等待天气转暖则会拖延工期，而强行快速施工则无法保证炉窑质量，甚至会因砌筑速度过快引发坍塌、伤人事故。

3 机械化施工在焚硫炉重建中的应用

随着机械设备不断更新、耐火材料不断发展，随着技术不断进步，大型炉窑的机械化施工势必代替传统施工工艺。机械化施工缩减了施工周期、降低人员工作强度，并保证炉窑施工质量。机械化施工分为机械化拆除和机械化筑炉两部分。

3.1 机械化拆除

机械化拆除是先将焚硫炉端板用气焊切割拆除，将受限空间变为开放空间，使用CAT(卡特)微型挖掘机直接进炉拆除、搬运，其要点如下：

1) 停炉并隔离危险介质，待常温后，经业主、施工、监理三方现场验收后方可施工。

2) 拆除时尘土较大，做好喷洒、降尘措施。废衬里料要有处理之地，对周边设备做好防护。

3) 利用旧端板割除后带出的旧衬里料铺垫一个小斜坡，方便小挖机安全进出和废衬里料运输、装载。

4) 驾驶员做好安全防护，谨慎拆除，预防塌方伤人。保证车辆(包括运输废料车)安全进出，作业时先上、再两旁、最后下。

5) 如原有内衬拆除困难，场地空间小，危险系数高，可采用瑞典BROKK机器人拆除焚硫炉，避免人员伤亡。

3.2 机械化筑炉

机械化筑炉是喷射浇筑(喷涂)工艺，利用输料软管将大量材料气动运送到高处或远处，连续筑造炉壁[3]。它是一种新型无模施工工艺，特点是机械化程度高、施工速度快、容易设置迷宫式膨胀缝，无视炉壳“变形扭曲”，最大程度地降低了人为因素对施工质量的影响[4]，见图1。

图1 湖北宜化集团330 kt/a焚硫炉重建耐火喷射浇筑现场

4 炉窑机械化施工案例

炉窑机械化施工速度快。湖北宜化集团有限责任公司1套重建的焚硫炉和山东鲁西化工集团股份有限公司1套新建的WSA湿法制酸焚烧炉都采用了喷射浇筑工艺，筑炉工期仅为15 d，实现了炉窑机械化快速施工，炉窑机械化施工案例见表1。

表1 炉窑机械化施工案例

注：1) 案例一中2班次/d执行了8 d，后发现工期十分宽裕，便将2班次/d变为1班次/d；

2) 案例二中施工期间停电1 d，实际施工周期为14 d；

3) 案例二建设完工于2017年1月，烘炉于7月。 由表1可见：借助机械化设备，即使安排1班次/d，也可以用15 d完成整个筑炉，大大降低了

施工人员的劳动强度，并保证炉窑建造质量。

此外，炉窑机械化施工降低了天气的影响。在夏季高温多雨、冬季低温结冰的情况下，从拆除、筑炉、烘炉的整体工期在35 d内完成，机械化施工使快速筑炉在15 d内完成，这就为焚硫炉在冬夏两季极端天气下的重建提供了最大的保障。不过，这两种冷、热天气对机械化施工也略有影响，夏季高温会导致烘炉后降温缓慢，延长烘炉时间；冬季低温会导致无法安排夜间施工。

山东鲁西化工在筑炉完成后，并未立即烘炉投产，而是采取了冬季保养措施，将人孔封闭，炉内放置暖风机，保证炉内实际温度为14 ℃，实现安全过冬，最后经6个月烘炉投产。

5 炉窑机械化施工的应用和使用寿命

炉窑机械化施工不仅提高了施工速度，而且保证了炉窑质量和使用寿命。目前，国内已经有14套炉窑采用喷射浇筑技术，至今为止，从未出现过因炉窑质量问题造成业主停车的事故。

机械化筑炉应用范畴及使用寿命见表2。

表2 机械化筑炉应用范畴及使用寿命

6 结语

经过10多年的实践和改进，炉窑机械化施工技术越来越成熟，在保证施工质量的前提下，科学合理的缩短焚硫炉重建、新建施工工期，进而缩短整体大修时间，为生产装置稳定运行提供了有力保障。

[1] 潘木俊.焚硫炉耐火砖内衬在线喷涂修补技术的应用[J].硫酸工业,2009(2)：31-33.

[2] 夏毓芳，硫磺回收装置酸性气燃烧炉的设计改进[J].硫酸工业，2011(3)：37-40.

[3] 桂明玺.喷涂施工技术的发展和今后的动向[J].国外耐火材料，2001,26(2)：3-10.

[4] 孔祥军，闫浩，潘波.保温及耐火喷射浇注料在焚硫炉上的运用[J].硫酸工业，2014(4)：48-50.

Applicationofmechanizedconstructioninsulphurfurnacefastreconstruction

WANGWei1,LIANGYong1,LIMingxia2,ZHAOZhen2，WEIYuzhang3,DUChuanlin3

(1. Wuhan Boze High Temperature New Material Co., Ltd., Wuhan, Hubei, 430000, China； 2. Shandong Luxi Chemical Group, Liaocheng, Shandong, 252000, China； 3. Hubei Yihua Group Co., Ltd., Yichang, Hubei, 443000, China)

Disadvantages of disposing firebricks liner of sulphur burning furnace in sulphur-burning sulphuric acid plant and fluidized bed roaster in pyrite-based sulphuric acid plant by conventional methods are analyzed, and application of mechanized construction in sulphur furnace reconstruction are proposed. Mechanized construction included mechanized demolish and oven building. Cases of a sulphur furnace reconstruction and a new-built WSA wet sulphuric acid production incinerator by injection casting process are described with 15 days construction schedule, achieving furnace mechanized fast construction. furnace mechanized construction had advantages of improving construction speed, ensuring quality and service life, decreasing overall overhaul time, providing guarantee for stable operation of production equipment.

mechanize； construction； sulphur burning furnace； fluidized bed roaster； maintenance

2017-08-02。

王伟，男，武汉市博泽高温新材料有限责任公司工程师，主要从事炉窑机械化施工的研究和推广工作。电话：15376088578；E-mail：3089593279@qq.com。

TQ111.16；TQ052.7

B

1002-1507(2017)11-0045-03