貴冶一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐改造

王國珍

(江西銅業(yè)集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424)

1 引言

閃速爐余熱鍋爐是閃速熔煉系統(tǒng)中的重要熱力設(shè)備，它的主要作用是利用高溫?zé)煔馍a(chǎn)蒸汽，并對閃速熔煉產(chǎn)生的煙氣進行降溫和初步除塵。貴溪冶煉廠(以下簡稱貴冶)一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐是由日本川崎設(shè)計制造的BLW-77型強制循環(huán)余熱鍋爐，自1985年12月30日投入生產(chǎn)以來，運行狀況整體良好，較好的滿足了閃速爐高投料量的要求，但是隨著產(chǎn)能和環(huán)保要求的不斷提高，特別是近年來銅精礦品質(zhì)日益復(fù)雜，雜質(zhì)含量不斷升高，導(dǎo)致進入閃速爐余熱鍋爐的煙氣量及成分發(fā)生了很大的變化，這對余熱鍋爐的安全運行造成了很大的威脅［1-2］。為了滿足生產(chǎn)和節(jié)能環(huán)保的要求，貴冶對余熱鍋爐進行了改造。

2 工藝簡介

閃速熔煉產(chǎn)生的煙氣溫度高達1340℃，煙氣經(jīng)過余熱鍋爐輻射部冷卻，溫度降至760℃后進入鍋爐對流部，經(jīng)過對流換熱后，煙氣溫度降至360℃左右，再進入電收塵。在此階段，煙氣中的大部分大顆粒的煙灰經(jīng)過輻射區(qū)的冷卻凝固后沉降，另一部分煙塵粘結(jié)在水冷壁和對流部的管束表面，經(jīng)過彈簧錘振打清除，煙氣中較細的煙塵隨煙氣進入后序電收塵系統(tǒng)進一步除塵后送至硫酸車間制酸。在鍋爐區(qū)捕集的煙灰最終通過B、C煙塵輸送系統(tǒng)輸送至煙灰倉，與銅精礦經(jīng)過一定配比后重新返回到閃速爐熔煉［3-6］。

3 改造原因

一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐最初的除灰設(shè)備是機械連桿振打和長套管式吹灰器，由于機械連桿振打除灰效率低，在2003年就全部被彈簧錘振打所取代;吹灰器除灰效率高，原設(shè)計有51臺吹灰器，后面經(jīng)過一系列的改造僅保留輻射部吹灰器17臺(傾斜2臺、水平6臺、垂直6臺、輻射部出口3臺)。但是吹灰器也有以下弊端:

(1)吹灰器與鍋爐壁管采用硬連接，密封效果得不到保證，環(huán)境污染較大，與鍋爐連接處易漏風(fēng)，造成鍋爐壁管低溫腐蝕，威脅到鍋爐的安全運行。

(2)吹灰器依靠長筒式風(fēng)管伸入鍋爐內(nèi)部利用高壓風(fēng)進行除灰，安全性低。若吹灰器故障，風(fēng)管未及時退出爐外，會造成風(fēng)管燒損甚至吹破鍋爐管。

(3)維修費用和能耗高。

(4)維護較彈簧錘振打困難。

由于新型除灰設(shè)備的逐漸普及和長套管式吹灰器的弊端，廠家已經(jīng)逐漸停止生產(chǎn)這種吹灰器及相關(guān)備件，這給吹灰器的日常維護帶來了較大困難。

綜合以上因素，吹灰器必須予以取消，但是取消吹灰器后，會增大對流區(qū)受熱面的積灰，煙氣溫度也會相應(yīng)升高，并對鍋爐的安全運行及后序工序造成影響。

4 改造內(nèi)容

4.1 取消剩余吹灰器

貴冶一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐有彈簧錘振打139臺，輻射區(qū)66臺，對流區(qū)73臺，已經(jīng)完全可以滿足余熱鍋爐的除灰要求，所以利用2011年年修機會將剩余的17臺吹灰器全部拆除。

4.2 增設(shè)煙氣擋板

吹灰器取消后，考慮到煙氣溫度會升高，為了使余熱鍋爐輻射部出口煙溫維持在目前的水平，在輻射部內(nèi)部增加水冷煙氣擋板。水冷煙氣擋板是由11組由Ω管彎曲成型的小掛屏橫向排列組成，11組掛屏從中心至邊緣縫隙漸漸加大，以使斷面溫度場均勻，既達到了垂直煙氣流動方向上的斷面中心與邊緣的煙氣溫度盡可能一致的目的，又使煙氣流通過輻射部時減少了死角，提高了煙氣充滿度，從而大大提高了輻射部的換熱效果。為了防止煙灰在水冷煙氣擋板上粘結(jié)，在煙氣擋板的頂部安裝了3臺彈簧錘振打進行除灰。

4.3 增設(shè)檢查人孔

在輻射部兩側(cè)壁安裝水冷擋板的位置各增設(shè)了兩個檢查人孔，以方便檢查水冷擋板的運行情況。如若水冷擋板上有煙灰粘結(jié)，可以從人孔處進行清理。

4.4 對流部增加彈簧錘振打

為了降低鍋爐出口煙氣溫度，在鍋爐對流部兩側(cè)壁各增加了6臺彈簧錘振打，以盡可能徹底的清除粘結(jié)在側(cè)壁上的較細顆粒煙灰，從而提高對流區(qū)的換熱效果，降低對流部出口煙氣溫度。

5 改造前后鍋爐運行參數(shù)及水力循環(huán)比較

5.1 改造前后余熱鍋爐運行參數(shù)比較

貴冶一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐改造前，其設(shè)計和運行參數(shù)見表1。

表1 閃速爐余熱鍋爐設(shè)計煙氣條件

按表1煙氣條件進行輻射部的傳熱計算校核。在保留吹灰器的工況下，考慮吹灰器噴射空氣(3000Nm3/h)、密封空氣(1800Nm3/h)和漏風(fēng)(2000Nm3/h)，輻射部出口煙氣溫度約740℃;如果取消吹灰器，輻射部出口煙氣溫度約780℃;若取消吹灰器后再增設(shè)煙氣擋板，輻射部出口煙氣溫度約745℃，與目前的煙氣溫度基本相同。

5.2 改造前后余熱鍋爐水力循環(huán)比較

改造后余熱鍋爐爐水循環(huán)如圖1。

圖1 閃速爐余熱鍋爐水循環(huán)示意圖

增設(shè)水冷煙氣擋板前，閃速爐余熱鍋爐循環(huán)流量約750t/h，其中輻射部約370t/h，對流部約380t/h。水冷煙氣擋板需要循環(huán)流量50t/h左右。取消吹灰器，增設(shè)煙氣擋板后，進入對流部的煙氣量減少了，相應(yīng)地對流受熱面的吸熱量也會減少，因此可以通過在管路上設(shè)置節(jié)流孔板(見圖1)，將對流部的循環(huán)流量減小到340～350t/h，將輻射部的循環(huán)流量控制在420～430t/h(含水冷煙氣擋板循環(huán)流量)左右，這樣余熱鍋爐總的循環(huán)流量約770～780t/h，與原先設(shè)計的循環(huán)流量基本一致，故仍可利用現(xiàn)有的循環(huán)泵。

6 改造后鍋爐的運行效果

改造后，一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐水循環(huán)量控制在780t/h左右，輻射部出口煙氣溫度控制在750℃左右，對流部出口煙氣溫度控制在360℃以下。輻射部、對流部及水冷煙氣擋板也沒有出現(xiàn)煙灰粘結(jié)現(xiàn)象，改造取得了良好的效果，既達到了環(huán)保節(jié)能的要求，也滿足了工藝生產(chǎn)的需要。具體運行效果如下:

(1)取消了17臺吹灰器以及與吹灰器配套的密封風(fēng)機、密封風(fēng)加熱器、動力雜用風(fēng)機也相應(yīng)取消，為工廠節(jié)約了大量成本。

(2)吹灰器取消后，原吹灰器孔用圍盒密封，杜絕了煙氣外泄和吸入冷風(fēng)，大大降低了低空污染，也提高了鍋爐運行的安全性。

(3)通過增加彈簧錘振打，合理調(diào)節(jié)振打頻率，避免了吹灰器取消后各受熱面積灰。

(4)增加煙氣水冷擋板后，大大提高了煙氣在鍋爐內(nèi)的充滿度，改善了鍋爐的換熱效果，鍋爐的各點溫度及爐水循環(huán)量均符合設(shè)計要求。

7 結(jié)束語

貴冶一系統(tǒng)閃速爐余熱鍋爐是由日本川崎設(shè)計制造，現(xiàn)今已經(jīng)運行了近30年，隨著產(chǎn)能的不斷提升，為了適應(yīng)生產(chǎn)需要，進行了多次的改造，每次改造都取得了成功。通過改造，貴冶不但提升了裝備水平，同時工程技術(shù)人員也摸索總結(jié)出了許多寶貴的經(jīng)驗，今后可以為同類型鍋爐改造提供參考。

［1］陳先斌.貴冶閃速爐余熱鍋爐改造［J］.有色冶金(冶煉部分)2005，(1):30-33.

［2］文仁.貴冶閃速爐余熱鍋爐輻射部改造［J］.銅業(yè)工程，2009，(3):31-32.

［3］王學(xué)良.閃速爐余熱鍋爐低負荷運行與調(diào)節(jié)〔A〕.第三屆全國余熱鍋爐技術(shù)交流大會論文集〔C〕:48-54.

［4］王崗，勞學(xué)競，德強.貴溪冶煉廠閃速爐余熱鍋爐改造［J］.有色冶金(冶煉部分)，2005，(1):11-14.

［5］趙欽新等著.余熱鍋爐研究與設(shè)計〔M〕.中國標準出版社，2010:42-51.

［6］北京有色設(shè)計研究總院主編.余熱鍋爐設(shè)計與運行〔M〕.冶金工業(yè)出版社，1982:24-31.