一种可在线监测炉衬消耗的竖炉的制作方法

1.本实用新型涉及再生铜生产工艺设备技术领域，尤其是涉及一种可在线监测炉衬消耗的竖炉。


背景技术：

2.熔铜竖炉生产中,通过连续的化料，将连续加入炉内的铜原料连续熔化成铜液。
3.竖炉的结构类似于竖立的圆筒,竖炉炉体的上段炉膛内径相同，呈圆筒形，为预热段；竖炉炉体的下段为熔化段，炉膛内径自上而下逐渐缩小。熔化段安装2～4排天然气烧嘴，每排6～9个烧嘴，围绕炉体圆周分布。竖炉烧嘴连续运行，通过燃烧燃料释放热量将炉内的原料熔化成铜液；每个烧嘴设有观察孔，操作者例行巡检时用以观察烧嘴燃烧情况。
4.竖炉熔化段炉衬分内外两层，内层为耐火砖层、外层为保温层。耐火砖层由若干层砖环自下而上组成，每层砖环由单层楔形砖砌筑而成。竖炉生产中，熔化段耐火砖炉衬受到高温铜液和熔渣的侵蚀、原料的机械撞击、烧嘴高速气流的冲击、作业过程的热负荷变化产生的热应力，工作条件极为恶劣，容易损耗。
5.同时由于竖炉炉体上大下小的结构特点，一旦熔化段耐火砖炉衬损耗到一定程度，表现为部分楔形砖残留长度小于安全值（通常是耐火砖炉衬厚度的40～50%），该部分楔形砖就无法可靠承载其上方的耐火砖炉衬，需要及时停炉、检修更换该部分楔形砖，否则该部分楔形砖及其上部炉衬就可能发生脱落，形成“掉砖”事故，造成生产紧急中断；严重时耐火砖炉衬发生大面积垮塌，形成“死炉”的恶性事故，造成很大的经济损失。
6.因此，为确保竖炉安全运行，需要及时、准确掌握熔化段耐火砖炉衬楔形砖的损耗情况。
7.目前，对于竖炉熔化段炉衬的监测，采取离线检测法：停炉后，缓速将竖炉从工作温度（＞1200℃）降低到常温。然后拆开竖炉的出料口，人员进入炉膛内，进行测量；为得到耐火砖炉衬楔形砖的准确厚度，往往需对耐火砖炉衬局部楔形砖进行破坏性拆除。该方法耗时长，检查一次用时3天以上；二是费用高，检测后重新开炉需额外消耗燃料费用，重新砌筑出料口、破坏性拆除炉衬后产生耐材费用；三是不能在线监测，竖炉生产时无法实时监测耐火砖炉衬楔形砖损耗程度，即使楔形砖已经恶化到危险水平也不能发现，直到竖炉发生“掉砖”、“死炉”才知道炉衬恶化，造成较大的安全风险。


技术实现要素：

8.本实用新型的目的就是针对上述情况提供一种可在线监测炉衬消耗的竖炉，该竖炉中的在线监测结构造价低廉、易于实现；很好的实现了对竖炉耐火砖炉衬的在线监测，监测操作简便，监测结果准确可靠。
9.本实用新型的具体方案是：一种可在线监测炉衬消耗的竖炉，具有竖炉炉体，竖炉炉体是由炉衬和保温层组成，所述炉衬是由耐火砖砖环构成，耐火砖砖环是由标长楔形耐火砖环形砌筑而成，竖炉炉体内部的炉膛上部为预热段，下部为熔化段，预热段炉膛为内径
相同的圆筒状，熔化段的炉膛内径自上而下逐渐缩小，熔化段的竖炉炉体上设有若干烧嘴，每个烧嘴上设有观察孔，熔化段的炉衬耐火砖砖环中间隔设置有若干个监测区，每个监测区自上而下均是由监测块a和监测块b交替砌筑而成，监测块a和监测块b均是由内外层两部分组成，其中监测块a的内层为缩短楔形砖a，外层为缩短标长砖m，监测块b的内层为缩短楔形砖b，外层为缩短标长砖n，缩短楔形砖a和缩短标长砖m的总长与标长楔形耐火砖长度一致，缩短楔形砖b和缩短标长砖n的总长与标长楔形耐火砖长度一致；所述缩短楔形砖a的长度小于缩短楔形砖b的长度，缩短楔形砖a、缩短楔形砖b和标长楔形耐火砖的材质相同且均为电熔结合镁铬材质，缩短标长砖m和缩短标长砖n均为铬刚玉材质。
10.进一步的，本实用新型中所述缩短楔形砖a的长度为标长楔形耐火砖长度的30％～50%，缩短楔形砖b的长度为标长楔形耐火砖长度的50％～60%。
11.进一步的，本实用新型中熔化段的炉衬耐火砖砖环中间隔设置有3个监测区，且3个监测区均匀间隔布置。
12.本实用新型的竖炉提供了一种炉衬在线监测方案，造价低廉、易于实现；实现了对竖炉耐火砖炉衬的在线监测，监测操作简便，监测结果准确可靠；监测及时性强，有效避免了炉衬“掉砖”、“死炉”事故；监测过程无额外成本，该方案应用后，经济效益、安全效益显著。
附图说明
13.图1是本实用新型的总体结构示意图；
14.图2是图1中a
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a结构放大示意图；
15.图3是图2中k处结构放大示意图；
16.图4是图1中b
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b结构放大示意图；
17.图5是图4中h处结构放大示意图。
18.图中：1—预热段，2—保温层，3—炉衬，4—烧嘴，5—观察孔，6—熔化段，7—监测区，8—标长楔形耐火砖，9—缩短楔形砖a，10—缩短标长砖m，11—缩短楔形砖b，12—缩短标长砖n。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚完整的描述，显然所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
20.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
21.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限制，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体
地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
22.参见图1
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图5，本实用新型是一种可在线监测炉衬消耗的竖炉，具有竖炉炉体，竖炉炉体是由炉衬3和保温层2组成，所述炉衬是由耐火砖砖环构成，耐火砖砖环是由标长楔形耐火砖8环形砌筑而成，竖炉炉体内部的炉膛上部为预热段1，下部为熔化段6，预热段炉膛为内径相同的圆筒状，熔化段的炉膛内径自上而下逐渐缩小，熔化段的竖炉炉体上设有若干烧嘴4，每个烧嘴上设有观察孔5，熔化段的炉衬耐火砖砖环中间隔设置有若干个监测区7，每个监测区自上而下均是由监测块a和监测块b交替砌筑而成，监测块a和监测块b均是由内外层两部分组成，其中监测块a的内层为缩短楔形砖a9，外层为缩短标长砖m10，监测块b的内层为缩短楔形砖b11，外层为缩短标长砖n12，缩短楔形砖a和缩短标长砖m的总长与标长楔形耐火砖长度一致，缩短楔形砖b和缩短标长砖n的总长与标长楔形耐火砖长度一致；所述缩短楔形砖a的长度小于缩短楔形砖b的长度，缩短楔形砖a、缩短楔形砖b和标长楔形耐火砖的材质相同且均为电熔结合镁铬材质，缩短标长砖m和缩短标长砖n均为铬刚玉材质。
23.进一步的，本实施例中所述缩短楔形砖a的长度为标长楔形耐火砖长度的30％～50%，缩短楔形砖b的长度为标长楔形耐火砖长度的50％～60%。
24.进一步的，本实施例中熔化段的炉衬耐火砖砖环中间隔设置有3个监测区，且3个监测区均匀间隔布置。
25.本实用新型的具体实施是这样进行的：在竖炉熔化段的耐火砖炉衬中，每层耐火砖砖环中间隔设置3个监测区，监测区的炉衬为内外两层，内层为缩短楔形砖，外层为缩短标长砖，两者总长度与标长楔形耐火砖相同，使监测区炉衬厚度与整个耐火砖砖环厚度保持一致，即标长楔形耐火砖的长度230mm，缩短标长砖与标长楔形耐火砖都属于耐火砖，但标长楔形耐火砖为电熔结合镁铬材质，缩短标长砖为铬刚玉材质，缩短标长砖在竖炉工作温度下的色泽明显区别于标长楔形耐火砖，缩短标长砖分2种长度，一种为标长楔形耐火砖的长度的60%，为138mm，称为缩短标长砖m（黄）；一种为标长楔形耐火砖长度的40%，为92mm，称为缩短标长砖n（红）。缩短标长砖m（黄）与缩短标长砖n（红）砌在相邻的耐火砖砖环中。缩短标长砖m（黄）所对应缩短楔形砖a（黄），缩短标长砖n（红）对应缩短楔形砖b（红）。
26.竖炉生产中，作业者对烧嘴的定期巡检中（每次间隔15分钟），通过观察孔观察熔化段的炉衬，一旦发现砌有缩短标长砖m（黄）的炉衬砖环的表面出现异常的色泽，即可判断该区域的耐火砖砖环中部分标长楔形耐火砖的残留长度小于等于初始长度的60%，达到警戒值，需加大巡检频次（每次间隔5分钟）、降低生产强度（最大作业量降低至额定能力的70～80%）、准备停炉检修；当发现砌有缩短标长砖n（红）的炉衬砖环的表面出现异常的色泽，即可判断该区域的耐火砖砖环中部分标长楔形耐火砖的残留长度小于等于初始长度的40%，已达到危险水平，必须立即停炉、进行检修。
27.本实用新型的竖炉提供了一种炉衬在线监测方案，造价低廉、易于实现；实现了对竖炉耐火砖炉衬的在线监测，监测操作简便，监测结果准确可靠；监测及时性强，有效避免了炉衬“掉砖”、“死炉”事故；监测过程无额外成本，该方案应用后，经济效益、安全效益显著。