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1、第1期魏章斌.马蹄炉的改造3马蹄炉的改造魏章斌(长岭炼油化工有限责任公司催化剂厂)摘 要 马蹄炉是催化剂厂生产水玻璃的装置，长炼催化剂厂在马蹄炉的异地改造中总结了国际、国内的先进经验，对马蹄炉的生产能力、生产自动化和节能方面作了较大的改进，从近两年的生产实际和标定情况表明新马蹄炉技术达到了国内领先水平。关键词 马蹄炉 熔化率 自动化 改造 节能1 前言随着催化剂技术的发展，水玻璃的需求量不断增大，模数要求也越来越高，国内同行业已用硅凝胶代替了铝凝胶。我厂准备在“十五”期间建一套3万吨硅胶装置，目前，马蹄炉生产能力明显不足，为了消除催化剂“瓶颈”，挖潜增效，提高催化剂整体水平，长炼催化剂厂199
2、8年在马蹄炉的异地改造中已对马蹄炉进行了改造，熔化量提高到100t固体水玻璃/天，模数提高到3.4，以适应我国炼油行业对催化剂质量、品种和需求总量增长的需要。2 马蹄炉的改进措施及使用效果。2.1 马蹄炉生产能力的改造2.1.1 影响催化剂生产能力的因素(1)旧马蹄炉熔化面积为37.44m2，产量为66.7吨/天，模数为3.15，随着催化剂生产的发展，水玻璃产量将达到100吨150吨/天，模数要求达到3.3以上，无法满足催化剂生产的需要。(2)马蹄炉熔化率为1.752 t/ m2.天，熔化率低，不利于水玻璃生产量的提高和水玻璃模数的提高。(3)马蹄炉使用寿命短，平均寿命为1.5年，不利于水玻璃
3、连续生产，而且，经常因小炉出料口损坏而停工检修小炉。2.1.2 改进情况及使用结果(1)增大炉体熔化面积，熔化面积由改造前的37.44 m2提高到46.8 m2，澄清池面积为11.5 m2。通过调查和国内同行介绍，马蹄炉节能效果好，但面积受到限制，熔化面积一般要求小于50 m2，但国外有熔化面积90 m2的横火焰炉，而横火焰炉熔化面积可达100 m2，热效率低。国内有马蹄焰炉，熔化面积为60 m2，需双侧加料，有工作部，长宽比为1.41.6。公司马蹄炉改造时，吸收了同行先进经验，熔化面积为46.8 m2，澄清池面积为11.5 m2，长为7.3m,宽为6.42m,从使用情况来看水玻璃熔化量能够达
4、到100 t/天。(2)马蹄炉的生产和标定情况表明：熔化率由改造前的1.752t/m2.天提高到现在的2.14 t/m2.天，熔化模数由改造前的3.15提高到现在的3.4。改造后的马蹄炉生产能力控制在(100150)t/天，熔化率控制在(2.143.2) t/m2.天，炉温控制在14001450，通过标定熔化率为2.14 t/m2.天，模数达到了3.4，以后马蹄炉要提高产量，炉体基础部分不变，只是炉体材质变化，炉温提高就可达到设计要求。从表1可以看出，我厂新马蹄炉熔化面积在国内同行中较大，炉温控制较高，熔化率和产量明显优于同行，这说明我厂新马蹄炉熔化水平在国内领先。(3)在提高使用寿命方面作了
5、大的改造，从近两年使用情况来看炉体无异常变化，根据专家鉴定使用寿命能够由原来的1.5年提高到34年。a.新马蹄炉池深由原来的0.7m增加到1.2 m，碹顶厚度由380 m m增加到450 m m，喷嘴砖中心离液面由原来的365 m m增加到450 m m，火焰空间高度由1450 m m增高到1600 m m，减少了粉尘飞溅和炉体腐蚀，增大了火焰空间，降低炉体热强度，延长了炉子的使用寿命。b.新马蹄炉材质作了较大的改动，材质有较大的提高，延长了炉子的使用寿命，具体材质变化情况见表1 我厂马蹄炉与国内同行业玻璃窑炉主要技术指标对比 厂家项目 湖南玻璃厂岳阳玻璃厂河南开封玻璃厂江西玻璃厂新疆玻璃厂广
6、西柳州玻璃厂长炼旧马蹄炉长炼新马蹄炉炉型蓄热式马蹄炉蓄热式马蹄炉横火焰炉蓄热式马蹄炉蓄热式马蹄炉横火焰炉蓄热式马蹄炉蓄热式马蹄炉加工品种玻璃球青白料瓶啤酒瓶啤酒瓶啤酒瓶啤酒瓶水玻璃水玻璃出料量/t.天-160788880588766.7100熔化面积/m24542584235.885637.4446.8熔化率/t/ m2.天1.331.851.521.91.621.561.7522.14燃料名称重油重油煤气重油煤气瓦斯瓦斯火焰温度/1400左右1400左右1400左右1500左右1400左右1400左右1400144014001450表2。表2 新、旧马蹄炉材质对比表 材 料部 位旧马蹄炉新马
7、蹄炉加料口拐角、流液洞侧墙、33#电熔锆刚玉砖41#电熔锆刚玉砖池壁33#电熔锆刚玉砖33#电熔锆刚玉砖胸墙硅砖33#电熔锆刚玉砖喷火口33#电熔锆刚玉砖33#电熔锆刚玉砖池底铺面砖、池墙粘土砖33#电熔锆刚玉砖大碹及碹脚砖硅砖硅砖池底密封层粘土砖AZS捣打料+电熔骨料AZS+ AZS捣打料出料口、流液洞33#电熔锆刚玉砖33#电熔锆刚玉砖小炉底板、侧墙粘土砖33#电熔锆刚玉砖碹硅砖33#电熔锆刚玉砖蓄热室格子体上部碱性桶形砖DMZ-95铝镁砖蓄热室格子体中部碱性桶形砖DMZ-92低气孔率粘土砖蓄热室格子体下部低气孔率粘土砖低气孔率粘土砖(4) 原出料小炉和澄清部建在侧面，容易烧坏，经常因检修
8、造成停工，现在原出料小炉和澄清部建在炉尾，出料小炉改成供料机，针对供料机出料口易损坏的特点，原来出料口改为料碗，改造后供料机检修少，而且方便，出料口损坏检修只需对供料机稍作降温更换料碗即可，不需要停工，保证了炉子长周期生产。2.2 马蹄炉自动化的改造2.2.1 存在问题（1）原马蹄炉只有自动换向系统，炉温、炉压、加料、混料等都无法控制。（2）原上料系统由人工控制，混料采用双轴混料机，混料效果差，计量采用地中衡，计量不准，使模数和产量受到限制。（3）加料采用垅式加料机，无法控制料面，容易造成生料沉底。2.2.2 改造情况及使用效果（1）整个系统均由中心控制室TCL集散控制系统控制，配料、加料、炉
9、压、加料均可自动控制。通过生产测定具体控制精度如下：料液面控制系统：精度0.8mm 油/风配比：自动可调油压控制系统：测量范围：(01.2)Mpa 精度1%气压控制系统：测量范围：(00.6)Mpa 精度1%窑压控制系统：测量范围：(-3070)Mpa 精度2%窑温控制系统：测量范围：(11001600) 精度10%火焰换向系统：时间程序控制，符合工艺要求，不冒黑烟（2）混料机采用圆盘给料机，混料效果较好，而且可根据混料情况自动控制混料时间，计量采用配料秤，计量准确率达到100%,整个配料系统采用自动控制，减小了劳动强度，同时，使生产能力和水玻璃模数增大。（3）用悬挂式加料机，能够根据液面变化
10、自动调节加料速度，使加料平稳，能够形成薄层。2.3 节能方面改造2.3.1 存在问题（1）马蹄炉生产能力增大，熔化面积增大，但蓄热室面积变化不大，仅375m2,蓄热室面积/熔化面积=10.02，距1535相差很远，排气温度高达550左右，烟气带走热量多。（2）炉体表面温度高，表面散热大。（3）炉体密闭性不好，溢流和辐射散热大。（4）原来二次风采用机械鼓风，电能消耗大。（5）瓦斯压力和炉压无法控制，烟气带走热量多。2.3.2 改造及使用效果（1）蓄热室面积增大为750 m2, 蓄热室面积/熔化面积=16.03，为了增强换热效果，蓄热室由原来换热效果不太好的格子砖改为换热效果好的同心砖，改造后，烟
11、气带走的热量明显减少，排气温度为380左右，换热效果好。（2）炉体表面用20mm25mm的硅酸钙保温泥进行全保温，炉体表面温度明显降低，表面散热减少，而且，炉体从目前使用情况来看无异常变化。（3）对炉体进行全封闭，堵塞多处看火孔，仅留几个小看火孔，加料采用全密封的悬挂式加料机，原侧面的沉清池和出料小炉改在炉体尾部，出料改为供料机，节能效果好。（4）二次供风改为自然通风，从现在使用用情况来看自然通风完全能够满足生产需要，节约了电能。（5）瓦斯压力采用稳压罐通过计算机自动控制，能够较好地将瓦斯压力控制在需要范围内，炉体增加了取压点，通过计算机准确控制炉压，从使用情况来看燃烧效果好，烟气带走热量少。
12、通过以上措施，热效率明显提高，具体标定情况见表3。从表3可以看出马蹄炉水玻璃生成热（热效率）由原来的21.2%提高到31.65%和带入下道溶解工序的热量明显增多，炉壁散热、烟气带走热量、辐射和溢流散热明显减少。3 结论（1）马蹄炉改造后，熔化面积增大为46.8m2,澄清池面积为11.5 m2，通过对炉体材质的改变，炉温可控制在14001450，生产能力达到100t固体水玻璃/天，熔化率可达2.4 t/ m2.24h ，模数达到了3.4的水平，通过设计计算和专家鉴定，在基础部分不变的情况下，炉温可控制在14001500，相应改变炉体部分材质，生产能力可达到150t固体水玻璃/天，熔化率可达3.2
13、t/ m2.24h，在国内同行业处于领先水平。（2）自动化程度高，使窑炉生产能够控制在较好的水平，有利于节能和生产能力的提高。（3）采用了表面保温、增大蓄热室面积、炉体高度密封和二次风自然通风等节能手段，投用效果好，热效率由原来的21.2%提高到31.65%。参考文献1 玻璃窑炉的热工设计.中国建筑出版社2 能设计手册.化学工业出版社3 加热炉及热处理炉计算手册.机械工业出版社4 马蹄炉设计说明书.长沙设计院（审稿人：张继光）表3 新、旧马蹄炉能量标定情况对照 Kcal.h-1 名 称项 目旧马蹄炉新马蹄炉入方空气带出热110834.7876376.25瓦斯带入显热74044010.4石英砂带
14、入热9101.828944.65纯碱带入热5261.1864809.55水份带入热7734.97307.6杂质带入热226.68216.36瓦斯燃烧热6204152.626013041.319入方总热6344765.996013041.319出方水玻璃生成热526442.4占21.2%1935030.465占31.65%水玻璃带出热857409.83占13.51%12095592.464占19.78%杂质带出热10502.84占0.17%15145.2占0.25%烟气带出热1912730.308占30.66%1764497.27占28.86%纯碱分解CO2带出热32394.22占0.52%45530.4占0.76%炉壁散热6204152.62占14.64%616116.789占10.7%其它1833327.099占19.55481043.306占8%出方总热6344765.996013041.319余热水玻璃带出热
