109 m2焙燒爐穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)實(shí)踐

魏福春， 龐 亮

(興安盟博源有色金屬有限公司, 內(nèi)蒙古 興安盟 137400)

109 m2焙燒爐穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)實(shí)踐

魏福春， 龐 亮

(興安盟博源有色金屬有限公司, 內(nèi)蒙古 興安盟 137400)

介紹了109 m2焙燒爐生產(chǎn)過程中存在的問題及處理方式，針對(duì)爐頂溫度過高、風(fēng)箱壓力過高等問題，建設(shè)性地提出助燃風(fēng)機(jī)輔助送風(fēng)的焙燒方案。

109 m2焙燒爐； 卸礦機(jī)； 冷卻盤管； 爐頂溫度； 助燃風(fēng)機(jī)

目前國(guó)內(nèi)建設(shè)的10萬t電鋅系統(tǒng)基本都采用109 m2焙燒爐。該爐型爐內(nèi)熱容量大且均勻，反應(yīng)速度快，傳熱效率高，溫差小，物料與空氣接觸時(shí)間長(zhǎng)，大大強(qiáng)化了焙燒過程。焙燒爐進(jìn)料系統(tǒng)包括：皮帶輸送機(jī)、爐前料倉(cāng)、卸礦皮帶機(jī)、稱重皮帶機(jī)、分料圓盤、拋料機(jī)等；排料冷卻系統(tǒng)包括：流態(tài)化冷卻器、冷卻圓筒等；煙氣除塵系統(tǒng)包括：余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵器、電收塵器等；熱能回收系統(tǒng)包括：余熱鍋爐、冷卻盤管等。各個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障都會(huì)影響焙燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行。由于鋅精礦的粒度越來越細(xì)，對(duì)焙燒爐的穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高的操作要求。本文剖析了某公司生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題，介紹了相應(yīng)的解決措施，建設(shè)性地提出助燃風(fēng)機(jī)輔助送風(fēng)的焙燒新方案。

1 設(shè)備故障及解決方案

1.1 進(jìn)料系統(tǒng)

進(jìn)料系統(tǒng)運(yùn)行不正常，直接導(dǎo)致焙燒爐供料不足，運(yùn)行參數(shù)不穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量降低，產(chǎn)量下降。造成系統(tǒng)運(yùn)行不正常大致有以下幾種原因：①原料系統(tǒng)出現(xiàn)故障，造成爐前料倉(cāng)缺料；②單一供料運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備出現(xiàn)故障；③爐前料倉(cāng)蓬料，振打器不能有效地將物料振落及大量的物料集中落下將卸礦皮帶機(jī)壓死。

原料系統(tǒng)出現(xiàn)故障影響供料不足，主要原因是需要對(duì)皮帶輸送機(jī)上損壞的皮帶進(jìn)行換更。一般情況下正常檢修就能杜絕皮帶損壞事故的發(fā)生，但也曾現(xiàn)過原料工段4#皮帶機(jī)的皮帶被利器劃開過兩次的案例，而且兩次原因相同，都是4#皮帶機(jī)上懸掛的電磁鐵將鋅精礦中的鐵棍一端吸附起來劃破皮帶，如圖1。

虛線為鐵棍，1～8表示同一鐵棍隨皮帶運(yùn)行所處的不同狀態(tài)

從圖1可以看出，鐵棍4處于臨界位置，隨著皮帶向前運(yùn)行，鐵棍下端穿破皮帶，運(yùn)行到8的位置時(shí)，托輥B及電磁鐵將鐵棍卡死，鐵棍將皮帶劃開，這一過程操作工人很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)。

為了杜絕刮壞皮帶，將托輥B取掉，類似事故再?zèng)]有發(fā)生。

分料圓盤安裝在拋料機(jī)上部、稱重皮帶下面，動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)始終處于高溫、高粉塵的環(huán)境中，容易出現(xiàn)故障。由于位置不便于檢修，處理故障的時(shí)間長(zhǎng)、勞動(dòng)強(qiáng)度大，嚴(yán)重影響焙燒爐正常運(yùn)行。

對(duì)此，根據(jù)其位置尺寸，設(shè)計(jì)一套可調(diào)節(jié)式分料溜管代替分料圓盤?？烧{(diào)節(jié)式分料溜管內(nèi)噴涂高分子涂層，以減少鋅精礦下落的摩擦力，同時(shí)可調(diào)節(jié)式分料溜管加設(shè)斷料振打連鎖裝置，防止下料不暢。

爐前料倉(cāng)均勻出料一直是各個(gè)企業(yè)研究的課題。該公司將料倉(cāng)底部出料口加大，物料下滑坡度增加，解決了蓬料問題；同時(shí)將原來的一條卸礦皮帶改為兩臺(tái)專用卸礦機(jī)，使料倉(cāng)物料重量的80%壓在卸礦機(jī)上，卸礦機(jī)上的斷料報(bào)警與料倉(cāng)振打器連鎖，物料投料量與卸礦機(jī)轉(zhuǎn)速連鎖，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供料。技改后基本消除了影響進(jìn)料系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的因素。

1.2 排料系統(tǒng)

排料系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，直接導(dǎo)致焙燒爐悶爐。常見故障為流態(tài)化冷卻器、冷卻水管、冷卻圓筒漏水。該公司流態(tài)化冷卻器出現(xiàn)故障的部位是在進(jìn)料管和水套外殼靠上部的焊口處。觀察流態(tài)化冷卻器進(jìn)料管漏水部位發(fā)現(xiàn)：原設(shè)計(jì)在進(jìn)料管中的擋料板脫落，高溫焙砂直接沖刷進(jìn)料管，致使進(jìn)料管磨穿；剖開外殼焊口漏水的部位發(fā)現(xiàn)：焊口是由于腐蝕而發(fā)生滲漏，與冷卻水管腐蝕漏水的現(xiàn)象一致，因此認(rèn)為冷卻水出現(xiàn)問題。經(jīng)過測(cè)試pH值，冷卻水呈酸性。而發(fā)生滲漏時(shí)正處在冷卻水管腐蝕漏水頻發(fā)的時(shí)段，故認(rèn)為也是冷卻水酸化腐蝕造成的。分析冷卻水酸化原因，冷卻圓筒回水水箱與冷卻圓筒腔腐蝕后，部分酸性氣體通過腐蝕洞進(jìn)入水箱并溶解于冷卻水中，尤其冷卻圓筒收塵管不暢通時(shí)，大量的酸性氣體溶于冷卻水中。

預(yù)防流態(tài)化冷卻器進(jìn)料管漏水的方法是：改變擋板固定方式，使其在使用過程中不脫落；定期檢測(cè)冷卻水pH值，顯酸性時(shí)及時(shí)加堿中和，并避免酸性氣體與冷卻水接觸。

1.3 煙塵系統(tǒng)

對(duì)煙塵系統(tǒng)影響最大的是余熱鍋爐積灰問題。積灰嚴(yán)重時(shí)每24h就需人工清理，如果清理不及時(shí)，過熱器積灰過多，大量的積灰落下，砸壞灰斗箱的隔板，致使鍋爐漏水。造成積灰的原因主要是入爐精礦含鉛過高及余熱鍋爐清灰系統(tǒng)不能有效工作。以前設(shè)計(jì)的余熱鍋爐大部分采用單一的脈沖爆破清灰系統(tǒng)，設(shè)備維護(hù)技術(shù)含量高，對(duì)相關(guān)操作人員要求高，備件使用壽命短，個(gè)別組不能正常產(chǎn)生沖擊波。當(dāng)前普遍采用脈沖爆破清灰與彈簧振打器相結(jié)合的清灰系統(tǒng)，脈沖爆破清灰效果優(yōu)于彈簧振打器，但是運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用是彈簧振打器的5倍。為了節(jié)省運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用，從工藝上著手解決，控制入爐原料成分均勻，鉛含量低于1.1%的設(shè)計(jì)值，嚴(yán)禁精礦中添加附著性強(qiáng)的鋅灰，這些措施都能有效降低余熱鍋爐積灰速度。

1.4 熱能回收系統(tǒng)

熱能回收系統(tǒng)最容易出現(xiàn)的問題是冷卻盤管爆管及管道漏氣。冷卻盤管除質(zhì)量問題外，使用條件也非常關(guān)鍵。正常使用壽命可在五年以上，非正常使用壽命僅為兩三個(gè)月。管道漏氣主要發(fā)生在焊口處，切割焊口發(fā)現(xiàn)有蠕變裂紋，裂紋穿透焊層而形成漏點(diǎn)。

1.4.1 冷卻盤管損壞原因分析及應(yīng)對(duì)措施

冷卻盤管損壞有以下三種情況：

(1)漏點(diǎn)位于冷卻盤管最下面一根冷卻管的迎風(fēng)面上，破裂處管壁已經(jīng)很薄，且周圍有明顯的風(fēng)蝕痕跡，見圖2。此處管壁因風(fēng)蝕磨薄，最終承受不了2.6 MPa的水壓而爆裂。

圖2 冷卻盤管損壞狀況一

這種情況，也是最先出現(xiàn)的爆管現(xiàn)象。為了查明原因，維持出現(xiàn)爆管的冷卻盤管不動(dòng)，從外圍清理爐膛內(nèi)的焙砂，清理到爆管的位置時(shí)發(fā)現(xiàn)下面有一個(gè)風(fēng)帽孔，從而推斷風(fēng)帽孔直沖管壁，造成風(fēng)蝕爆管。因此，在安裝冷卻盤管時(shí)，應(yīng)檢查冷卻管下面是否有正對(duì)的風(fēng)帽孔，如有進(jìn)行封堵。

(2)冷卻盤管的管徑明顯變粗、管壁變薄，破裂部位沒有風(fēng)蝕現(xiàn)象，而是出現(xiàn)龜裂癍，比較符合爆管的特征，見圖3。

圖3 冷卻盤管損壞狀況二

這種情況形成的原因大致有兩種：一種是冷卻盤管缺水；另一種是冷卻盤管內(nèi)有雜物阻流，致使盤管水量不足。保證供水量及制造運(yùn)輸安裝冷卻盤管過程中避免雜物進(jìn)入冷卻盤管可杜絕該情況的發(fā)生。

(3)第三種情況極特殊，發(fā)生爆管的是處于中間偏下的一根管子，而且破裂位置明顯呈現(xiàn)被風(fēng)蝕的特征，見圖4。

圖4 冷卻盤管損壞狀況三

從圖4還能看到，最下面的第一、二根冷卻管并沒有被風(fēng)吹蝕的跡象，而且第一根管外側(cè)還附著著一層很厚的物料，第三、四根管子卻被風(fēng)磨蝕的很亮。

這種情況出現(xiàn)時(shí)，焙燒爐風(fēng)箱運(yùn)行壓力持續(xù)偏高達(dá)19.5～20 kPa，未出現(xiàn)時(shí)風(fēng)箱的運(yùn)行壓力為17.0～18.0 kPa。根據(jù)盤管損壞現(xiàn)象及風(fēng)箱壓力變化推測(cè)，在焙燒爐底層形成了一個(gè)大顆粒不動(dòng)層，原因是入爐精礦含水過量或含水不均勻。解決辦法就是降低入爐精礦的含水量，且要求水分均勻。

1.4.2 焊口開裂原因分析與處理

焙燒爐汽水管道焊口有四處漏氣：一處位于余熱鍋爐水冷壁出氣管與總管道連接處，三處位于冷卻盤管進(jìn)出水管。觀察更換冷卻盤管的施工過程發(fā)現(xiàn)，造成冷卻盤管進(jìn)出管道焊口蠕變裂紋的原因是管道自身存在應(yīng)力。由于冷卻盤管制作存在差異，進(jìn)出水管與新的冷卻盤管進(jìn)出口不能對(duì)正，更換時(shí)強(qiáng)行將管口對(duì)正焊死，致使焊口存在較大的應(yīng)力。在溫度400 ℃的使用條件下，焊口產(chǎn)生蠕變裂紋，裂紋不斷增大，最終導(dǎo)致焊口漏氣，圖5是滲漏焊口打磨裂紋呈現(xiàn)的狀態(tài)。

圖5 滲漏焊口打磨裂紋

杜絕類似問題的發(fā)生，需要在更換冷卻盤管時(shí)，將原有的進(jìn)出水管全部截?cái)嘀匦屡涔?，防止焊口產(chǎn)生應(yīng)力；對(duì)發(fā)生滲漏的管道采用先導(dǎo)式補(bǔ)丁補(bǔ)焊的施工方式，待大修時(shí)再集中處理滲漏點(diǎn)。先導(dǎo)式補(bǔ)丁補(bǔ)焊方法可以在不影響正常生產(chǎn)的情況下施工。以往處理滲漏管道采用停爐降溫放水補(bǔ)焊的施工方案，對(duì)于109 m2焙燒爐，至少需要48 h，維修完成開爐到運(yùn)行正常也需要8 h，嚴(yán)重影響焙燒爐產(chǎn)能。

圖6是采用先導(dǎo)式補(bǔ)丁補(bǔ)焊方法的實(shí)例。觀察冷卻盤管風(fēng)蝕爆管的漏點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，在3.0 MPa、400 ℃時(shí)，鋼管局部厚度達(dá)到3 mm時(shí)就能保證管道不發(fā)生爆裂，因此可以在壁厚8 mm的通水鋼管上小電流焊接。在一塊與管道外壁配合嚴(yán)密、大小適合的弧形鋼板上開一孔洞，孔洞的大小與漏氣點(diǎn)的大小相對(duì)應(yīng)，在開的孔洞上預(yù)先焊上一個(gè)相應(yīng)強(qiáng)度的螺母，弧形鋼板孔與漏汽孔對(duì)正并將其滿焊于漏汽管道上，弧形鋼板可根據(jù)情況多焊幾層，最后將配套的螺栓封堵螺母口，并焊死。

圖6 先導(dǎo)式補(bǔ)丁補(bǔ)焊實(shí)例

2 焙燒工藝改進(jìn)方案

2.1109m2焙燒爐運(yùn)行現(xiàn)狀

隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，109 m2焙燒爐會(huì)出現(xiàn)爐頂溫度超過1 000 ℃，余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵、電除塵器煙塵量增加，焙砂殘留增高等問題。應(yīng)對(duì)此情況常用的方法是配礦時(shí)加水，增加入爐鋅精礦的含水量，這種含水均勻的鋅精礦在焙燒過程中形成的顆粒均勻且很小，未到臨界點(diǎn)時(shí)，顆粒能從溢流口正常溢出；鋅精礦含水略高時(shí)，焙燒過程中形成的顆粒較大，也能從底排口定期排放，不會(huì)影響焙燒爐的運(yùn)行；而當(dāng)鋅精礦含水偏多時(shí)，其在焙燒過程中形成大顆粒，沉積在焙燒爐底層形成死區(qū)，風(fēng)帽上有100～150 mm高的不流動(dòng)層，風(fēng)在不流動(dòng)層有固定的通道，如果通道口又位于某根冷卻盤管附近，最終將冷卻管風(fēng)蝕爆裂。圖4就是這種情況。

由于追求單產(chǎn)增加，大投礦量、大鼓風(fēng)量，爐頂溫度過高的情況時(shí)常出現(xiàn)，不規(guī)范加水或加水過多直接導(dǎo)致出現(xiàn)風(fēng)箱壓力過高，焙砂質(zhì)量降低，冷卻盤管非正常損壞；余熱鍋爐、旋風(fēng)收塵器、電除塵器煙塵增多，局部露點(diǎn)腐蝕嚴(yán)重，煙氣凈化熱容加大等一系列問題。這些問題又導(dǎo)致焙燒爐頻繁悶爐或停爐，使焙燒生產(chǎn)進(jìn)入惡性循環(huán)。

2.2 輔助燃燒方案

109 m2焙燒爐設(shè)計(jì)了兩路送風(fēng)系統(tǒng)，一路風(fēng)是爐前鼓風(fēng)機(jī)提供的，通過風(fēng)箱均分給各個(gè)風(fēng)帽進(jìn)入焙燒爐，最大風(fēng)量為58 000 m3/h；第二路風(fēng)是助燃風(fēng)機(jī)提供的，通過開爐燃燒口進(jìn)入焙燒爐，最大風(fēng)量為13 000 m3/h。很多冶煉企業(yè)忽略第二路風(fēng)，該送風(fēng)系統(tǒng)廢棄不用。第二路風(fēng)與工業(yè)鍋爐二次風(fēng)的作用一樣，焙燒爐第一路風(fēng)主要是維持燃燒床沸騰燃燒并能正常排出焙燒好的焙砂，第二路風(fēng)是補(bǔ)足焙燒過程所缺失的氧氣。如果將兩路風(fēng)量調(diào)整控制合適，第一路風(fēng)適當(dāng)減小，不將大量的細(xì)礦帶到爐頂，同時(shí)二路風(fēng)也能減緩一路風(fēng)風(fēng)速，使細(xì)精礦在爐下部停留時(shí)間延長(zhǎng)，反應(yīng)充分，避免爐頂溫度升高；大部分精礦留在焙燒爐內(nèi)，煙塵減少，降低余熱鍋爐清灰系統(tǒng)負(fù)荷，減少人工清灰的次數(shù)，起到維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的作用。焙燒過程中不需加水控制爐頂溫度，降低了煙氣中水蒸氣的含量，露點(diǎn)腐蝕速度減緩，煙氣凈化熱容量降低，余熱鍋爐出汽量提高；焙燒爐底部不存在大顆粒層，冷卻盤管即不會(huì)出現(xiàn)異常損壞，也不用定期排放底料，同時(shí)降低了爐前風(fēng)機(jī)出風(fēng)壓力、風(fēng)量，減少能耗。

3 結(jié)論

109 m2焙燒爐在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的有十幾臺(tái)，不同廠家遇到的問題各不相同。本文分析了焙燒爐出現(xiàn)的問題，對(duì)解決經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)，并且提出采用兩路風(fēng)進(jìn)行焙燒的新思路。企業(yè)可根據(jù)實(shí)際情況對(duì)焙燒爐進(jìn)行改進(jìn)，以適應(yīng)生產(chǎn)需要。

Stableoperationof109m2roaster

WEI Fu-chun, PANG Liang

The problems existed in the production of 109 m2roaster and the corresponding solutions were introduced. In view of the problems such as over-high temperature at the top of furnace and over-high pressure of air box etc., the roasting plan of combustion fan assisted air supply were constructively proposed.

109 m2roaster; ore unloading machine; cooling coil; temperature at top of furnace; combustion-supporting blower

魏福春(1974—)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，冶煉高級(jí)工程師，從事有色冶煉管理工作。

TF813

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