高温熔块炉炉膛内部的清理方法：从技术突破到长效维护的系统化实践

高温熔块炉炉膛内壁的结渣与积料是制约生产连续性的核心瓶颈。结渣层不仅会缩小有效容积、阻碍热辐射传导，还可能因局部过热引发炉衬侵蚀，甚至导致非计划停炉。传统清理方式多依赖人工机械作业，存在效率低、损伤炉衬、安全隐患突出等弊端。炉膛清理技术的革新需突破单一作业模式，构建覆盖结渣预测、在线干预与精准清除的全链条解决方案。

一、结渣成分解析与清理技术选型

炉膛结渣是物理沉积与化学侵蚀的复合产物，其组成包含未熔原料颗粒、低熔点共晶化合物及金属氧化物。针对不同结渣类型，需采用差异化清理策略：

疏松结渣层

由未完全熔融的原料颗粒构成，粘结强度较低。可采用高压空气脉冲清洗技术，通过0.6-0.8MPa的瞬时气流冲击实现无损剥离，单次作业可清除80%以上的浮渣。

致密玻璃相结渣

含大量硅酸盐玻璃相，需采用机械研磨与化学软化协同作业。使用碳化硅材质旋转铣刀进行表面切削，同步喷洒弱酸性清洗剂（pH值4.5-5.5）降低结渣层硬度，可提升清理效率3倍以上。

金属渗碳层

燃料不完全燃烧产生的碳颗粒渗入炉衬气孔形成硬质层，需通过激光熔覆技术实施原位修复。采用2kW连续光纤激光在渗碳区域生成熔池，同步注入陶瓷粉体实现致密化重构。

二、智能清理装备的技术突破

爬壁机器人系统

搭载永磁吸附装置与三维力控末端执行器，可在90°炉壁实现自适应贴附作业。配备深度相机与激光雷达，可自动规划清理路径，避开热电偶等敏感部件，单班次清理面积可达15㎡。

超音速干冰清洗

利用-78℃干冰颗粒的微爆效应实现冷冲击剥离。通过调节喷嘴角度（30°-60°）与输送压力（8-15bar），可精准控制剥离力度，避免对炉衬造成热应力损伤。

等离子体烧蚀技术

在大气压条件下产生低温等离子体炬，通过活性粒子轰击实现结渣层碳化剥离。实验表明，该技术对玻璃相结渣的清除效率较传统机械方法提升50%，且无二次污染。

三、清理作业的工艺规范

温度窗口控制

炉膛温度需降至150℃以下方可进行机械清理，防止高温导致炉衬开裂。化学清洗作业则需控制在80-100℃，以激活清洗剂活性而不引发炉衬材料相变。

残渣处理规程

清理产生的含重金属残渣需按HW48类危废处置，采用真空吸尘系统配合HEPA滤网（过滤效率99.97%@0.3μm）收集，避免粉尘二次污染。

炉衬完整性检测

清理后需使用超声波探伤仪检测炉衬厚度，当局部减薄超过20%时，应采用自流式浇注料实施局部修补，确保热震稳定性。

四、预防性维护策略

结渣预警系统

部署声发射传感器监测炉衬剥离信号，当异常声响频次超过5次/分钟时自动触发预警。同步建立结渣厚度预测模型，误差率可控制在±2mm以内。

燃烧工艺优化

通过在线质谱仪监测烟气成分，动态调整空燃比使CO浓度低于50ppm。采用分级燃烧技术，在炉膛不同高度设置燃料喷射点，避免局部高温区形成。

炉衬涂层防护

在炉衬表面喷涂纳米氧化锆涂层，可形成致密惰性屏障，将结渣速率降低60%以上。配合定期憎水剂处理，使结渣层与炉衬结合强度下降40%。

高温熔块炉的炉膛清理已从粗放式作业转向智能化精准维护。通过结渣成分解析指导技术选型，以智能装备实现安全效率高的清除，再辅以预防性维护延长清理周期，可显著提升设备综合效率（OEE）。未来，随着数字孪生技术与自主作业机器人的融合，炉膛清理将向“预测性维护”模式演进，真正实现结渣的源头管控与动态消除。