貴溪冶煉廠一系統(tǒng)閃速爐爐體改造

文 仁

(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424)

1 引言

貴溪冶煉廠一系統(tǒng)閃速爐于1985年12月30日投入試生產(chǎn)，1986年4月16日正式投產(chǎn)，當年礦產(chǎn)銅產(chǎn)量達6.02萬t。隨著貴溪冶煉廠逐步“做大、做強、做好”，一系統(tǒng)閃速爐經(jīng)歷了富氧挖潛、二期一步、二期二步、三期對接等改造工程，其礦產(chǎn)銅達到30萬t/年的生產(chǎn)規(guī)模。三期對接改造后，一系統(tǒng)閃速爐分別于2005年、2007年進行了冷修，2003年、2009年進行了熱修，但均沒有對爐體進行大的改造。

穩(wěn)定閃速爐爐況，提高閃速爐滿負荷作業(yè)率，延長閃速爐爐體壽命是圓滿完成工廠生產(chǎn)任務(wù)的基礎(chǔ)。隨著閃速爐裝入量的逐步提升，閃速爐爐體一些薄弱環(huán)節(jié)逐漸顯露出來，有必要對閃速爐爐體進行一些技術(shù)改造。2011年，貴溪冶煉廠利用年修之際對一系統(tǒng)閃速爐實施了一系列技術(shù)改造。

2 改造前存在問題

(1)一系統(tǒng)閃速爐反應(yīng)塔頂采用了拱形砌磚結(jié)構(gòu)，整個塔頂耐火磚用三圈同心“H”型水冷梁通過構(gòu)架吊掛起來，使塔頂與塔壁的耐火磚分離，三圈同心“H”型水冷梁將塔頂分為外環(huán)、中環(huán)、內(nèi)環(huán)三部分［1］。外環(huán)為錐形拱，中環(huán)上設(shè)有2個點檢孔，以便點檢及投生鐵，三支氧油燒嘴及二次風(fēng)管安裝在中環(huán)平頂上。中央精礦噴嘴安裝在中內(nèi)環(huán)的正中央，噴嘴筒體部分與塔頂耐火磚用隔熱板分開 (見圖1)。這種拱形塔頂比較適合于文丘里型精礦噴嘴，二期改造后閃速爐采用了中央噴射型精礦噴嘴，反應(yīng)塔頂曾出現(xiàn)過熱現(xiàn)象。反應(yīng)塔頂水冷H梁2011年年修前已燒損了7根內(nèi)埋銅管，除爐體冷修外其它時間無法修復(fù)，塔頂耐火磚也出現(xiàn)過塌陷導(dǎo)致停爐。另從拱形和平頂?shù)鯍旖Y(jié)構(gòu)比較:拱頂反應(yīng)塔的精礦噴嘴空氣室更易粘結(jié)，導(dǎo)致精礦與富氧空氣無法充分混合反應(yīng)，影響到閃速爐爐況，而平頂反應(yīng)塔耐火磚采用吊掛結(jié)構(gòu)，安裝、檢修方便，塔頂耐火磚脫落后檢修時對生產(chǎn)影響小。

圖1 改造前水冷H梁位置及連接方式

(2)反應(yīng)塔頂三個氧油燒嘴分布在精礦噴嘴周圍，用于閃速爐停爐時保溫及彌補反應(yīng)塔熱量不足。爐況欠佳時，會點燃其中一支或多只氧油燒嘴，可能引起反應(yīng)塔側(cè)壁局部高溫，造成側(cè)壁局部掛渣困難。同時，反應(yīng)塔三個氧油燒嘴各有對應(yīng)一套油機組，分布在反應(yīng)塔頂，存在重大安全隱患。

(3)反應(yīng)塔拱頂結(jié)構(gòu)與氧油燒嘴及附屬油機組、二次風(fēng)管等，導(dǎo)致三樓空間狹小，現(xiàn)場凌亂且清理困難。

(4)沉淀池拱頂與反應(yīng)塔連接部及沉淀池拱頂與上升煙道連接部采用了水冷H梁結(jié)構(gòu)，各連接部分別有兩根水冷H梁。因該區(qū)域的熱負荷較大，高溫?zé)煔鉀_刷嚴重，使得此部分水冷H梁內(nèi)埋的銅管若燒損漏水，正常生產(chǎn)時在爐體外圍難發(fā)現(xiàn)，漏水將導(dǎo)致閃速爐爐體側(cè)墻、爐底耐火磚性質(zhì)改變，危及爐體安全，同時導(dǎo)致熔池局部形成爐結(jié)，影響閃速爐正常作業(yè)。沉淀池拱頂與反應(yīng)塔連接部第一根水冷H梁承重大，同時，由于水冷H梁跨度大，長期承受高熱負荷，爐體膨脹伸縮致H梁易彎曲變形［2］。

2011年年修前，四根水冷H梁內(nèi)埋銅管均已漏水廢棄，且沉淀池拱頂與反應(yīng)塔連接部的兩根梁也已燒穿。

(5)一系統(tǒng)閃速爐切換C煙氣路線需要十幾個人花費6h以上，費時費力，而二系統(tǒng)閃速爐水冷閘板插孔和事故煙道孔采用了銅水套結(jié)構(gòu)，切換煙氣路線，正常只需要幾個人花費30min～60min即可完成。

(6)工藝復(fù)水利用率偏低，致使水資源浪費、消耗能源，并造成對環(huán)境的污染，為了貫徹國家節(jié)能減排與水資源合理利用精神，一系統(tǒng)閃速爐爐體循環(huán)水改造迫在眉睫。

3 改造方案

針對一系統(tǒng)閃速爐爐體存在的以上問題，結(jié)合二系統(tǒng)閃速爐爐體結(jié)構(gòu)以及金隆公司等閃速爐改造經(jīng)驗［3－4］，進行了以下改造。

3.1 閃速爐本體改造

(1)取消三臺氧油燒嘴和相關(guān)的油閥組，精礦噴嘴采用中央油槍，重新配置中央油槍閥組。閥組設(shè)置在離反應(yīng)塔適當距離。由于重油粘度較大和中央油槍管線太長，中央油槍燃燒重油易堵塞，或油壓不夠，需要燒柴油，需重新配置柴油管線。

(2)將反應(yīng)塔頂由拱頂砌磚改為平頂?shù)鯍齑u結(jié)構(gòu)，取消三圈水冷H梁。反應(yīng)塔拱頂高度原設(shè)計為360mm，改造后保證銅精礦在反應(yīng)塔內(nèi)的反應(yīng)空間不變，將反應(yīng)塔筒體向上延長360mm。同時，根據(jù)塔頂布局，將原有的2個水套結(jié)構(gòu)的點檢孔位置移位，以便于爐內(nèi)點檢和投放生鐵。

拱頂改平頂結(jié)構(gòu)后，塔頂7圈內(nèi)埋銅管也同時被取消。為了加強塔頂耐火磚冷卻效果，將原氧油燒嘴兩側(cè)旁的6塊立面水套重新均勻分布。

(3)反應(yīng)塔筒體向上延長360mm，反應(yīng)塔上層側(cè)壁取消28根銅管后改造為由20塊厚度為80mm的“┣”型銅水套圍成的一圈［5］，保留24塊鋼板水套。

(4)取消沉淀池拱頂3根水冷H梁，改為吊掛銅水套。由于水冷H梁跨度大，每根水冷H梁由4根吊掛銅水套代替。因沉淀池拱頂與反應(yīng)塔連接部第一根水冷H梁是一根承重梁，故其沒有改造，僅對其進行了更換。

(5)將C煙氣路線事故排煙孔改為銅水套結(jié)構(gòu)，便于快速清理。取消水冷閘板兩側(cè)的水冷H梁，改換為二塊吊掛銅水套，以便于快速切換煙氣路線，同時將上升煙道與鍋爐連接部的一根水冷H梁改為吊掛銅水套，事故煙道孔北側(cè)第二根水冷梁已燒損，將其改為吊掛銅水套。

改造后的水冷H梁位置及連接方式見圖2所示。

圖2 改造后水冷H梁位置及連接方式

3.2 閃速爐爐體循環(huán)水改造

冷卻水循環(huán)系統(tǒng)稱為凈化水一系統(tǒng)，它包括冷卻元件、貯水設(shè)備、供水設(shè)備、過濾設(shè)備、冷卻設(shè)備、殺菌和緩蝕阻垢設(shè)備等。為了達到節(jié)水減排的目的，將原有的冷熱水混合降溫循環(huán)使用，改為機械通風(fēng)冷卻降溫使用。拆除原有1#5000T水池，在其位置上建立新的熱水池、冷水池、熱水泵及冷卻塔，具體見圖3所示。

圖3 改造后爐體循環(huán)水流程圖

改造后的貯水設(shè)備有:兩座600T高位水塔、兩個400T低位水池、一個5000T備用水池以及新建的一個1000T冷水池和一個1000T熱水池。新建的1000T冷水池通過兩根DN1000mm管道與原800T冷水池連通，同時新建的冷、熱水池之間也配置7個連通口，若新建熱水泵出現(xiàn)故障，導(dǎo)致熱水池水位過高，則熱水池中的熱水會通過7個連通口流向1000T的冷水池，再由溢流口流至外面的排水地溝，溢流水位為 80%［6］。

5000T備用水池供水管線配置補給水流量計和調(diào)節(jié)閥，現(xiàn)在800t冷水池正常補水來源于5000T備用水池，這樣一方面5000T備用水池中水不會成為死水，另一方面閃速爐補充水便于計量和控制，800T冷水池也可旁通補水。正常情況下，閃速爐補充水來源于5000T水池，800T水池原補充水閥門一般為關(guān)閉狀況?，F(xiàn)在R/S回水分二路走向，一路直接上原來的老冷卻塔，經(jīng)過冷卻后流向800T冷水池，這樣遇停水停電時，可大大減少5000T備用水池的補充水用量，也可減少新建熱水泵開動臺數(shù)，另一路通過旁通閥門回?zé)崴亍Ｔ诙?，反?yīng)塔回水可直接旁通回?zé)崴?，用于調(diào)節(jié)水溫。S/T、U/T、EF回水總管流向熱水池，經(jīng)熱水泵打至冷卻塔上冷卻后再流向冷水池;兩座600T高位水塔的供水設(shè)備仍由三臺能力為1330t/h的電動泵和兩臺890t/h電動水泵組成。

4 改造效果

一系統(tǒng)閃速爐爐體改造后，歷時一年多的生產(chǎn)實踐表現(xiàn):技術(shù)改造取得了明顯的效果，主要體現(xiàn)在以下幾個方面:

(1)根據(jù)改造后的生產(chǎn)實踐，制定了判斷閃速爐爐況好壞的初步檢驗標準。

①各勤次渣層在100mm以內(nèi)，反應(yīng)光滑，分離清晰;

②銅溫在1200℃以上;

③爐體無局部溫度高情況存在，各處水冷元件無高報警點。

符合以上三種情況的爐況為正常，符合兩種為一般，其余為差。根據(jù)上判斷標準，對2011年與2012年(截止10月)的爐況進行了統(tǒng)計，具體見表1所示。

表1 改造前后一系統(tǒng)閃速爐爐況對比

由表1可知，改造前，貴溪冶煉廠一系統(tǒng)閃速爐爐況易波動，時好時壞情況較頻繁。通過改造，爐況明顯變好且更穩(wěn)定，確保了一系統(tǒng)閃速爐非常高的滿負荷作業(yè)率(見表2)，為貴溪冶煉廠全年生產(chǎn)任務(wù)的完成提供了有力保障。

表2 一系統(tǒng)閃速爐作業(yè)率

(2)閃速爐爐體安全是生產(chǎn)順行的基礎(chǔ)，通過改造，爐體薄弱環(huán)節(jié)得到了有效改善，安全生產(chǎn)得到進一步保證;

(3)閃速爐精礦噴嘴平臺告別了臟、亂、差的歷史，符合國家、公司、工廠整體戰(zhàn)略目標。

(4)切換C煙氣路線變得簡單，顯著降低了職工勞動強度。

(5)閃速爐爐體冷卻水系統(tǒng)通過機械通風(fēng)冷卻降溫循環(huán)使用，達到了明顯的節(jié)水減排效果，其新水補充量減少了95%，外排水量僅為原來的1.55%，節(jié)約了水資源、減少了對環(huán)境的污染。

5 結(jié)束語

一系統(tǒng)閃速爐改造是貴溪冶煉廠結(jié)合三十年發(fā)展經(jīng)驗加以揣摩、總結(jié)和再創(chuàng)造的結(jié)果，是在實踐中摸索總結(jié)出來的寶貴經(jīng)驗，它的成功運行凝聚了貴溪冶煉廠閃速煉銅的先進經(jīng)驗和優(yōu)秀成果。目前，貴溪冶煉廠在冶金爐窯和復(fù)水利用方面的經(jīng)驗和技術(shù)成果，在國內(nèi)同行業(yè)乃至世界上都處于先進地位。

［1］ 魯興華.貴溪冶煉廠三期煉銅閃速爐改造［J］.有色設(shè)備，2003(2):19－22.

［2］ 姜桂平.江銅貴溪冶煉廠一系統(tǒng)閃速爐冷修技術(shù)改造［J］.銅業(yè)工程，2012(3):11 －14.

［3］ 王華駿，謝劍才.金隆閃速爐爐體改造［C］//第七屆中國閃速熔煉技術(shù)研討會論文集.江西:江銅集團貴溪冶煉廠，2010:20－43.

［4］ 昂正同，劉安明，王華俊，等，金隆閃速爐處理復(fù)雜精礦實踐［J］.有色金屬工程，2011(3):32 －34.

［5］ 魯興華.貴冶三期閃速爐改造［C］//2002年全國銅冶煉生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會論文集.張家界:中國有色金屬學(xué)會.2002:76－102.

［6］ 中國瑞林.江銅貴溪冶煉廠節(jié)水減排及廢水綜合治理改造工程［R］，南昌:中國瑞林工程技術(shù)有限公司，2011.