煙化爐給煤系統(tǒng)的優(yōu)化

趙 婷，張成松

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙 410011）

煙化爐給煤系統(tǒng)的優(yōu)化

趙 婷，張成松

（長沙有色冶金設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南長沙 410011）

針對煙化爐傳統(tǒng)室式給煤系統(tǒng)存在的問題，提出了優(yōu)化煙化爐室式給煤系統(tǒng)的方法，包括使用環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)等。介紹了該煙化爐給煤系統(tǒng)在生產(chǎn)實(shí)踐中的使用情況及粉煤直供系統(tǒng)，并對煙化爐給煤系統(tǒng)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

煙化爐；給煤系統(tǒng)；優(yōu)化

煉鉛鼓風(fēng)爐、鉛鋅氧化礦鼓風(fēng)爐、直接熔煉爐等產(chǎn)生的爐渣，通常含鋅6%～20%、含鉛1.5%～4%，通常采用煙化爐處理以回收其中的鋅、鉛及其它有價(jià)金屬。

煙化爐通常以粉煤作為燃料，一次空氣作為粉煤輸送的載體將之送至煙化爐風(fēng)口，再與二次空氣混合后鼓入爐內(nèi)。煙化爐的熔煉過程分為加熱期與還原期。整個熔煉過程都需要向煙化爐內(nèi)供入粉煤，而還原期則需通過加大粉煤量保持較強(qiáng)的還原氣氛，使有價(jià)金屬迅速而充分地還原揮發(fā)。

煙化爐給煤系統(tǒng)是介于粉煤制備與煙化爐之間的一個粉煤中轉(zhuǎn)站。通過煙化爐給煤系統(tǒng)可以協(xié)調(diào)好粉煤制備車間與煙化爐的工作制度的不一致；同時(shí)根據(jù)煙化爐生產(chǎn)情況隨時(shí)調(diào)節(jié)所需的粉煤用量?？梢姡瑹熁癄t給煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對煙化爐的正常運(yùn)行非常關(guān)鍵。

1 傳統(tǒng)煙化爐給煤系統(tǒng)

1.1 傳統(tǒng)煙化爐給煤系統(tǒng)構(gòu)成

目前，我國冶煉廠大多采用以下的給煤系統(tǒng)（如圖1所示），包括給煤機(jī)、螺旋給煤機(jī)、脈沖袋式除塵器、平衡風(fēng)管等主要設(shè)備及部件。

煙化爐吹煉需要的粉煤由粉煤制備車間通過氣力輸送至粉煤倉。加煤時(shí)，粉煤倉中的粉煤經(jīng)過螺旋給煤機(jī)，再與一次空氣混合通過管道送入噴嘴，在噴嘴內(nèi)再與二次空氣混合后鼓入煙化爐內(nèi)。脈沖袋式除塵器用來收集氣力輸送時(shí)產(chǎn)生的粉塵并平衡系統(tǒng)內(nèi)部壓力。

圖1 傳統(tǒng)室式給煤系統(tǒng)

該套給煤系統(tǒng)中給煤倉可以儲存3～4 h的粉煤量，帶有攪拌裝置可以防止粉煤結(jié)拱，另有儀表控制可通過閥門控制進(jìn)入給煤倉的粉煤量適中（不會過多或者過少），通過變頻調(diào)速調(diào)節(jié)螺旋給料機(jī)的扭距，從而隨時(shí)控制和調(diào)節(jié)送至煙化爐的粉煤量以及粉煤跟一次空氣的比例，從而滿足煙化爐生產(chǎn)的要求。此套系統(tǒng)穩(wěn)定、安全可靠，此前在一些大中型冶煉廠一直使用。

1.2 存在的問題

雖然此前這種傳統(tǒng)室式給煤系統(tǒng)在鉛鋅冶煉行業(yè)應(yīng)用非常普遍，但在實(shí)際生產(chǎn)中也逐漸暴露一些問題，具體如下：

1.螺旋給煤機(jī)給煤不均勻。螺旋給煤機(jī)又稱絞籠給煤機(jī)，它是由電動機(jī)通過減速器帶動螺旋桿轉(zhuǎn)動，螺旋桿上裝有螺旋形的葉片，粉煤由落煤管落入絞籠內(nèi)，通過螺旋桿轉(zhuǎn)動將粉煤送至螺旋尾部再與一次風(fēng)混合。通過變頻調(diào)速電機(jī)可以控制螺旋桿的轉(zhuǎn)速，從而調(diào)節(jié)輸送粉煤量。但此種方式也容易出現(xiàn)跑煤的情況，如在給煤量大時(shí)，因煤斗內(nèi)平衡風(fēng)壓過大時(shí)或一次風(fēng)量過小時(shí)容易發(fā)生跑煤現(xiàn)象，導(dǎo)致給煤不均勻。

2.不能精確計(jì)量。采用傳統(tǒng)室式給煤系統(tǒng)，由于沒有安裝計(jì)量裝置，不能精確計(jì)量，只能根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)螺旋給煤機(jī)的變頻電機(jī)，大致地給煙化爐添入粉煤燃料。以往有通過安裝核子秤的生產(chǎn)實(shí)例，但核子秤會有一定的輻射，對員工的身體會有危害，現(xiàn)在安裝核子秤的企業(yè)大都取消了這個設(shè)備。

2 環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)

2.1 環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)介紹

環(huán)狀天平秤又稱風(fēng)根秤，是環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)的核心設(shè)備。環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)由粉體定量供給機(jī)、粉體流量計(jì)重機(jī)（即環(huán)狀天平秤）、流量控制系統(tǒng)（微型計(jì)算機(jī)控制器）以及送料鎖氣裝置四部分組成。該設(shè)備對一般的粉體和流動性大、附著性較強(qiáng)的粉體均能實(shí)現(xiàn)定量供給。

該技術(shù)最早從日本引進(jìn)，在我國水泥行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例較多。目前在有色冶金行業(yè)的應(yīng)用也越來越多，如在云錫公司的錫渣煙化爐、金川公司的鎳閃速熔煉、Ausmelt熔煉（鎳）、合成爐熔煉（銅）等系統(tǒng)均有使用，用于計(jì)量物料包括鎳精礦、銅精礦、石英砂、煙塵、硫化劑、粉煤等。

環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)如用在煙化爐給煤系統(tǒng)里，可以根據(jù)煙化爐實(shí)際生產(chǎn)情況，隨時(shí)調(diào)節(jié)粉煤供給量，并可以精確計(jì)量，這對煙化爐的正常生產(chǎn)及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的積累有很大幫助。

2.2 應(yīng)用實(shí)例

某國有大型鉛鋅冶煉企業(yè)采用Kivcet直接煉鉛技術(shù)及濕法煉鋅工藝，生產(chǎn)鉛鋅產(chǎn)品200 kt／a。Kivcet爐渣量約511 t／d，爐渣中含Pb約4%，Zn約14%。采用18m2煙化爐處理Kivcet爐渣，回收其中的有價(jià)金屬。Kivcet的爐渣通過渣溜槽以熱渣形式流入煙化爐中。煙化爐的控制指標(biāo)見表1。

表1 煙化爐控制指標(biāo)

煙化爐的供煤系統(tǒng)采用環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)，給煤系統(tǒng)主要布置如圖2所示。該給煤系統(tǒng)由螺旋泵、鎖氣裝置、環(huán)狀天平秤、粉體供給機(jī)、插板閥、平衡風(fēng)管、給煤倉及脈沖袋式除塵器等設(shè)備及部件組成。

圖2 環(huán)狀天平計(jì)重給煤系統(tǒng)

給煤流程：粉煤由粉煤制備車間單螺旋泵（2臺）送至給煤車間粉煤倉→插板閥→粉體供給機(jī)→環(huán)狀天平秤→鎖風(fēng)閥→單螺旋泵→煙化爐。

該企業(yè)的給煤系統(tǒng)包括兩套獨(dú)立的給煤裝置，每套給煤裝置都可以單獨(dú)給煙化爐提供粉煤燃料。通過DCS系統(tǒng)對閥門控制，兩套裝置可以實(shí)現(xiàn)迅速切換。這樣可以避免當(dāng)給煤裝置發(fā)生故障或者檢修時(shí)不能及時(shí)供煤給煙化爐生產(chǎn)帶來影響。

這套給煤系統(tǒng)已投入生產(chǎn)使用1 a以上，目前使用情況良好。

2.3 存在問題

目前從環(huán)狀天平給煤系統(tǒng)在有色冶煉行業(yè)的應(yīng)用情況來看，是比較成功的。不僅解決了傳統(tǒng)給煤系統(tǒng)不能精確計(jì)量，不能精確調(diào)節(jié)粉煤供給量的難題，且該系統(tǒng)運(yùn)行順暢，檢修方便。這種給煤系統(tǒng)是對傳統(tǒng)室式給煤系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化的產(chǎn)物。

然而，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)反饋，該系統(tǒng)在實(shí)際使用中也存在一些問題，具體如下：

1.環(huán)狀天平給煤系統(tǒng)內(nèi)部都是采用軟連接，這樣通過給煤倉計(jì)重來精確知道煤倉內(nèi)粉煤的量。但受風(fēng)壓影響，計(jì)重機(jī)的上下軟連接環(huán)偶爾會被震脫落。

2.鎖風(fēng)閥的密封毛氈，使用時(shí)間長了（一般3個月左右）會炭化，導(dǎo)致跑風(fēng)，影響下煤。

3.鎖風(fēng)閥密封性下降后，還容易導(dǎo)致粉煤倒灌，倒灌粉煤需要定期清理。

4.由于加了環(huán)狀天平秤及鎖風(fēng)裝置，使得給煤系統(tǒng)的配置整體加高，比傳統(tǒng)室式給煤系統(tǒng)的廠房高出十幾米。

針對上述問題，廠家也采取了一些改進(jìn)措施，如改進(jìn)密封毛氈的材質(zhì)，提高使用壽命，增強(qiáng)其密封效果，消除或減弱載粉一次風(fēng)壓對計(jì)重系統(tǒng)的影響；改進(jìn)平衡風(fēng)管的設(shè)計(jì)，防止或減少軟連接部分受風(fēng)壓不均影響而震脫。

為了避免設(shè)備發(fā)生故障或檢修對煙化爐的生產(chǎn)產(chǎn)生影響，一般采用兩套獨(dú)立的給煤裝置，隨時(shí)可以互為備用，通過DCS系統(tǒng)輕松實(shí)現(xiàn)切換。此外，針對配置廠房過高的問題，現(xiàn)在可以使用一種帶鎖風(fēng)功能的螺旋泵裝置。這樣就可以取消鎖風(fēng)裝置部分，使得整個給煤系統(tǒng)的配置高度降低。

3 粉煤直供系統(tǒng)

國外早有粉煤直供煙化爐的生產(chǎn)實(shí)例，即由磨煤機(jī)直接向煙化爐風(fēng)口供送粉煤，不采用中間貯倉和室式給煤系統(tǒng)。

瑞典波利登公司20 m2的煙化爐就是采用的這種粉煤直供系統(tǒng)。該直供系統(tǒng)由3臺RL型磨煤機(jī)組成，當(dāng)給煤塊度＜25 mm，水分＜10%，粉煤粒度90%＜0.074 mm時(shí)，單臺磨煤機(jī)生產(chǎn)能力為2.2 t／h。三臺磨煤機(jī)可同時(shí)工作，當(dāng)只有一臺磨煤機(jī)工作時(shí)，仍能維持煙化爐的正常生產(chǎn)。煙化爐和磨煤機(jī)的壓力平衡是靠磨煤機(jī)上部容量為25 t的雙層料斗來實(shí)現(xiàn)。這個雙層料斗有一套特殊的閉鎖裝置，使原煤能在系統(tǒng)運(yùn)行中進(jìn)入磨煤機(jī)。磨好的粉煤由分配導(dǎo)管和均分器直接進(jìn)入煙化爐風(fēng)口。

結(jié)合我國冶煉企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際及技術(shù)現(xiàn)狀，也同樣可以實(shí)現(xiàn)粉煤直供煙化爐。將粉煤制備布置在靠近煙化爐本體的位置，取消室式給煤系統(tǒng)，在粉煤制備的粉煤倉底下加上一套具有計(jì)重、鎖風(fēng)功能的裝置（類似環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)），再跟以往一樣，通過氣力輸送由一次風(fēng)將粉煤帶入煙化爐。

4 前景展望

隨著國家的產(chǎn)業(yè)政策調(diào)整及行業(yè)發(fā)展，目前國內(nèi)有色行業(yè)的煙化爐日益大型化，從以前的幾平方米增加到20～30 m2以上。隨著煙化爐本體的增大，與其配套的給煤系統(tǒng)的供煤能力也需要提高。傳統(tǒng)室式給煤系統(tǒng)存在的問題導(dǎo)致其不適合繼續(xù)使用。因此，優(yōu)化或淘汰傳統(tǒng)給煤系統(tǒng)，采用新型、適用的給煤系統(tǒng)已迫在眉睫。

此外，為了提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)生更好的經(jīng)濟(jì)效益，目前一些冶煉企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)或正在探索煙化爐的連續(xù)煙化。煙化爐作業(yè)連續(xù)化要求有穩(wěn)定且連續(xù)的粉煤供給，這給煙化爐給煤系統(tǒng)提出了更高的要求。

采用環(huán)狀天平計(jì)重系統(tǒng)或類似的粉煤計(jì)重供給系統(tǒng)可以較好地實(shí)現(xiàn)粉煤的定量穩(wěn)定供給，給煙化爐實(shí)現(xiàn)連續(xù)煙化提供有利保障。因此，此類給煤計(jì)重系統(tǒng)將在今后普遍推廣開來。

［1］ 《重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊》編寫組.重有色金屬冶煉設(shè)計(jì)手冊·鉛鋅鉍卷［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］ 彭容秋.鉛鋅冶金學(xué)［M］.北京：科學(xué)出版社，2003.

［3］ 張榮，廖凱，翦愛民.鉛煙化爐的改進(jìn)［J］.中國有色冶金，2009，（3）：22－24.

［4］ 潘崇發(fā).煙化爐給煤系統(tǒng)的改進(jìn)［J］.有色金屬，1993，（5）：11－15.

［5］ 王洪江，沈立俊，李波，等.鋅渣煙化爐連續(xù)吹煉的試驗(yàn)研究［J］.中國有色冶金，2005，（6）：37－39.

［6］ 沈立俊，李波，雷德君.鋅渣煙化爐連續(xù)吹煉生產(chǎn)氧化鋅研究［J］.云南冶金，2009，（6）：17－23.

The Im provement on the Coal Supply System of Fum ing Furnace

ZHAO Ting，ZHANG Cheng-song
（Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

Aimed to the problems of the conventional coal－supply system of fuming furnace，themethods to improve the coal－supply system of the fuming furnace were proposed，including using the funken auto feeder etc.The application of the coal－supply system in production practices and the direct coal－supply system were introduced.The direction of development of the coal－supply system was discussed.

fuming furnace；coal－supply system；improvement

TH232

：A

：1003－5540（2014）01－0060－03

2013－12－19

趙 婷（1982－），女，工程師，主要從事有色冶煉設(shè)計(jì)及咨詢工作。