一級動力波洗滌器溢流堰結(jié)垢堵塞改造的生產(chǎn)實(shí)踐

汪滿清

(銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司金冠銅業(yè)分公司，安徽銅陵 244000)

銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司金冠銅業(yè)分公司（下稱金冠銅業(yè)）采用閃速爐熔煉（FSF）＋閃速爐吹煉（FCF）＋回轉(zhuǎn)式陽極精煉（RF）的冶煉工藝，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模為400 kt/a陰極銅，配套硫酸系統(tǒng)為1 450 kt/a，制酸系統(tǒng)采用1套凈化、2套同規(guī)格的轉(zhuǎn)化干吸的工藝配置。2012年12月投產(chǎn)以來，硫酸系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，但存在一級動力波洗滌器溢流堰進(jìn)酸管易結(jié)垢堵塞，需定期停車清理，進(jìn)而影響2臺閃速爐作業(yè)率的問題。

1 動力波洗滌系統(tǒng)原設(shè)計(jì)工藝配置

1.1 設(shè)計(jì)煙氣條件

FSF、FCF、RF氧化期或預(yù)氧化期的冶煉煙氣混合后進(jìn)入煙氣制酸系統(tǒng)凈化工序，煙氣條件見表1。

對應(yīng)進(jìn)入煙氣制酸系統(tǒng)的雜質(zhì)條件見表2。

1.2 工藝配置

凈化工序動力波洗滌系統(tǒng)（一級動力波洗滌器+氣體冷卻塔+二級動力波洗滌器），選用了美國孟莫克公司的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及噴頭，設(shè)備選型時(shí)依據(jù)FSF+FCF+RF氧化期煙氣條件并考慮了10%的裕量。

一級動力波洗滌器的溢流堰，設(shè)計(jì)有4個(gè)進(jìn)酸口、8個(gè)排污口，通過連續(xù)進(jìn)酸、定期自動排污的作業(yè)方式來保障溢流堰的正常運(yùn)行。溢流堰的供液，正常生產(chǎn)時(shí)由一級動力波洗滌器循環(huán)泵直接送入溢流堰4個(gè)進(jìn)酸管。突發(fā)停電故障時(shí)，配置在設(shè)備頂部的事故高位槽的預(yù)留水通過聯(lián)鎖控制自動送入溢流堰和事故噴頭，從而保護(hù)設(shè)備安全。為保障玻璃鋼材質(zhì)的溢流堰和逆噴管的穩(wěn)定運(yùn)行，在溢流堰進(jìn)酸總管上配置有遠(yuǎn)傳流量計(jì)、壓力表，在DCS上設(shè)置了對應(yīng)的監(jiān)控與報(bào)警；在逆噴管外壁四周配置有貼片式在線溫度監(jiān)測，溫度監(jiān)測納入全廠大聯(lián)鎖系統(tǒng)。

表1 混合后進(jìn)入煙氣制酸系統(tǒng)凈化工段入口煙氣條件

表2 進(jìn)入煙氣制酸系統(tǒng)的雜質(zhì)條件 kg/h

2 生產(chǎn)狀況

自投產(chǎn)以來，因電收塵器運(yùn)行效果不理想，一級動力波洗滌器循環(huán)液塵含量高、溢流堰及進(jìn)酸管易結(jié)垢堵塞，DN100 mm的溢流堰進(jìn)酸總管經(jīng)常堵塞成只有約50 mm的孔徑、個(gè)別進(jìn)酸支管有時(shí)徹底堵死；導(dǎo)致逆噴管局部位置的側(cè)壁溫度嚴(yán)重偏高、影響玻璃鋼逆噴管的使用壽命。生產(chǎn)中約2個(gè)月需停車清理一次，有時(shí)需緊急停車清理，從而嚴(yán)重影響企業(yè)的正常生產(chǎn)。

化驗(yàn)溢流堰進(jìn)酸管的結(jié)垢物，發(fā)現(xiàn)主要是動力波洗滌器循環(huán)液中的Cu、Se黏結(jié)在管道壁而結(jié)垢堵塞管道。

3 現(xiàn)場整改

由于銅精礦原料來源復(fù)雜，原料成分和電收塵器在運(yùn)行中的波動不能有效控制，導(dǎo)致一級動力波洗滌器循環(huán)液中雜質(zhì)含量高、波動大。為緩解溢流堰進(jìn)酸管易結(jié)垢堵塞的瓶頸，經(jīng)反復(fù)論證最終形成2個(gè)備選改造方案：

方案一：加大一級動力波洗滌器循環(huán)泵排出的稀酸量，排出的稀酸經(jīng)沉降后，將上清液通過上清液泵供給溢流堰或泵入事故高位槽，做為溢流堰進(jìn)液來源。為保護(hù)玻璃鋼的逆噴管，此項(xiàng)改造需將上清液泵的運(yùn)行置于全廠大聯(lián)鎖系統(tǒng)內(nèi)，以確保溢流堰進(jìn)液不斷流，但增加了全廠大聯(lián)鎖跳車的風(fēng)險(xiǎn)，而且因場地限制，沒有增加稀酸沉降設(shè)備的空間。

方案二：將氣體冷卻塔串酸至一級動力洗滌器集液槽的稀酸改造為串酸至溢流堰進(jìn)酸管或串酸至事故高位槽，從而稀釋溢流堰進(jìn)酸管內(nèi)液體的雜質(zhì)含量，以緩解結(jié)垢堵塞的問題。此項(xiàng)改造前提條件是氣體冷卻塔循環(huán)泵的揚(yáng)程能滿足將酸串至溢流堰進(jìn)酸管或事故高位槽，且溢流堰進(jìn)液不能斷流。

經(jīng)反復(fù)論證，最終選擇方案二進(jìn)行了改造。為保障溢流堰進(jìn)酸量穩(wěn)定、避免出現(xiàn)玻璃鋼逆噴管因缺水而損壞，改造時(shí)在氣體冷卻塔串酸至溢流堰的管道上增加了流量計(jì)；同時(shí)，在溢流堰的進(jìn)酸總管上增加了流量計(jì)和遠(yuǎn)傳壓力表，以便跟蹤溢流堰進(jìn)酸量。為進(jìn)一步杜絕可能出現(xiàn)的溢流堰進(jìn)酸量不足的風(fēng)險(xiǎn)，生產(chǎn)中將原配置的一級動力波洗滌器循環(huán)泵直接去溢流堰管道的氣動閥始終保持一定的開度，以實(shí)現(xiàn)在氣體冷卻塔沒有串出的酸量時(shí)也能保障逆噴管的內(nèi)壁能形成保護(hù)性的水膜。

改造流程示意見圖1。

為進(jìn)一步改善溢流堰結(jié)垢堵塞問題，在上述改造的基礎(chǔ)上增加了在線反沖洗裝置的改造，即在溢流堰排污管上增設(shè)壓縮空氣吹掃裝置。在溢流堰內(nèi)壁和溢流口上有結(jié)垢層而導(dǎo)致動力波洗滌器逆噴管內(nèi)壁液膜分布不均勻。逆噴管局部位置側(cè)壁溫度偏高時(shí)，接通壓縮空氣，利用壓縮空氣攪拌溢流堰內(nèi)的液體，從而使得溢流堰內(nèi)壁和溢流口上的結(jié)垢層脫落，達(dá)到在線沖洗溢流堰的目的，減緩溢流堰內(nèi)的結(jié)垢速度，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)正常生產(chǎn)的清理。

圖1 改造方案示意

在線反沖洗裝置改造示意見圖2。

圖2 在線反沖洗裝置改造示意

該項(xiàng)改造于2017年3月大修期間完成，運(yùn)行至今效果良好，基本解決了溢流堰及酸管道結(jié)垢堵塞的問題。

4 結(jié)語

一級動力波洗滌器的循環(huán)液雜質(zhì)含量高，采用一級動力波循環(huán)泵直接供應(yīng)溢流堰的方式，容易出現(xiàn)管道結(jié)垢堵塞的問題。當(dāng)前的新建項(xiàng)目中，大多采用沉降后的上清液，通過上清液泵作為溢流堰的供液來源，金冠銅業(yè)由于現(xiàn)場改造場地受限，采用了氣體冷卻塔串酸至溢流堰的方式，基本解決了溢流堰及酸管道結(jié)垢堵塞的問題，可以作為現(xiàn)有企業(yè)改造的借鑒。