冶煉制酸煙氣平衡調(diào)配改造實(shí)踐

張健濤

(銅陵有色集團(tuán)控股有限公司金冠銅業(yè)分公司，安徽 銅陵 244001)

銅陵有色集團(tuán)控股有限公司金冠銅業(yè)分公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)金冠銅業(yè))座落于銅陵市循環(huán)經(jīng)濟(jì)工業(yè)園，公司采用世界先進(jìn)的閃速熔煉、閃速吹煉、永久不銹鋼陰極法電解、“非衡態(tài)”高濃度制酸等銅冶煉工藝技術(shù)處理銅精礦，設(shè)計(jì)陰極銅產(chǎn)量400 kt/a，配套煙氣制酸系統(tǒng)產(chǎn)能為1450 kt/a。金冠銅業(yè)自系統(tǒng)投入生產(chǎn)以來(lái)，排煙系統(tǒng)煙氣經(jīng)常難以平衡，冶煉爐內(nèi)負(fù)壓不能保證，往往需降料處理，較大程度地影響了公司產(chǎn)能的提升，因此必須進(jìn)行相關(guān)改進(jìn)才能實(shí)現(xiàn)公司達(dá)產(chǎn)的要求。

1 存在的問(wèn)題

閃速熔煉(FSF)、閃速吹煉(FCF)和陽(yáng)極爐(RF)氧化期三股煙氣進(jìn)入硫酸系統(tǒng)前，三大爐爐內(nèi)壓力往往不能維持在工藝需求的微負(fù)壓狀態(tài)，因硫酸系統(tǒng)設(shè)備阻力已達(dá)相關(guān)設(shè)定條件，若提高制酸系統(tǒng)抽氣量，設(shè)備阻力也同時(shí)增加，導(dǎo)致硫酸系統(tǒng)阻力進(jìn)一步增加，此種情況下，為確保冶煉爐爐內(nèi)壓力，系統(tǒng)往往需降料降負(fù)荷生產(chǎn)，全廠排煙系統(tǒng)煙氣無(wú)法平衡調(diào)配成為制約公司產(chǎn)能提升的瓶頸問(wèn)題。

2 改造實(shí)施與生產(chǎn)實(shí)踐

2.1 排煙系統(tǒng)的改進(jìn)

為有效提高排煙系統(tǒng)煙氣平衡能力，切實(shí)解決產(chǎn)能提升瓶頸，我們通過(guò)日常生產(chǎn)實(shí)踐摸索，對(duì)影響系統(tǒng)煙氣壓力平衡的各種因素進(jìn)行逐一確認(rèn)和評(píng)估，通過(guò)加強(qiáng)各工序間溝通協(xié)調(diào)操作控制，工藝設(shè)備控制調(diào)整，同時(shí)結(jié)合公司年度停產(chǎn)檢修進(jìn)行相關(guān)設(shè)備改造，具體實(shí)施措施如下：

1)增加一套煙氣混氣室裝置。閃速熔煉(FSF)、閃速吹煉(FCF)和陽(yáng)極爐(RF)氧化期三股煙氣進(jìn)入硫酸系統(tǒng)前，因煙氣壓力不平衡造成煙氣混合不均勻，同時(shí)各自獨(dú)立的收塵系統(tǒng)運(yùn)行也不穩(wěn)定，通過(guò)在三大爐排風(fēng)機(jī)出口管路設(shè)置一混氣室(Φ6500 mm)，使三股煙氣在混氣室中充分混合，煙氣速度進(jìn)一步降低后進(jìn)入硫酸凈化系統(tǒng)?；鞖馐业淖饔茫阂皇鞘埂叭鬆t”高、低濃度SO2煙氣充分混合均勻，混氣室成為SO2濃度的調(diào)配點(diǎn)。二是有效緩解三股煙氣壓力的波動(dòng)對(duì)硫酸系統(tǒng)的影響，調(diào)整系統(tǒng)煙氣壓力平衡。

2)通過(guò)設(shè)備控制調(diào)整、改造及定期清理，減少排煙系統(tǒng)阻力及漏風(fēng)率。煙氣制酸系統(tǒng)采取的主要措施有：①停用凈化二級(jí)動(dòng)力波一段噴嘴。二級(jí)動(dòng)力波采用逆噴動(dòng)力波洗滌技術(shù)，設(shè)置有兩段噴嘴，設(shè)備阻力約6～7 kPa。在確保凈化含F(xiàn)指標(biāo)正常前提下，停用了一段噴嘴，系統(tǒng)阻力減少約3 kPa。②適當(dāng)調(diào)低凈化一級(jí)動(dòng)力波工作噴嘴進(jìn)液壓力。③拆除一級(jí)動(dòng)力波及二級(jí)動(dòng)力波內(nèi)部折流板式FRPP除霧器。④對(duì)玻璃鋼主煙氣管道銜接頭處整體修復(fù)加固。FSF、FCF、RF系統(tǒng)采取的主要措施有：①FSF、FCF系統(tǒng)對(duì)燒嘴、上升煙道的漏風(fēng)加強(qiáng)排查處理、對(duì)余熱鍋爐、電收塵、排風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道等定期清理。②RF系統(tǒng)加強(qiáng)對(duì)空冷器、布袋收塵、排風(fēng)機(jī)進(jìn)出口管道等積灰定期清理，在確保生產(chǎn)工藝條件下，適當(dāng)減少系統(tǒng)稀釋風(fēng)補(bǔ)入量。

3)加強(qiáng)“三大爐”排風(fēng)機(jī)平衡協(xié)調(diào)控制，避免各自無(wú)限制提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。FSF、FCF、RF氧化期或預(yù)氧化期的冶煉煙氣，按不同作業(yè)周期進(jìn)入煙氣制酸系統(tǒng)凈化工段入口煙氣條件見(jiàn)表1。

表1 凈化入口煙氣量設(shè)計(jì)指標(biāo)

“三大爐”煙氣同時(shí)進(jìn)入硫酸系統(tǒng)，凈化入口設(shè)計(jì)煙氣量為195873 Nm3/h，考慮10%的余量，最大煙氣量為215460 Nm3/h。實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，于2015年3月17日、2015年3月24日分別對(duì)凈化一級(jí)動(dòng)力波入口煙氣量進(jìn)行了測(cè)定，見(jiàn)表2。

表2 凈化入口煙氣實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表

注：煙氣管道直徑為2.4 m，1#AF為1#陽(yáng)極爐，2#AF為2#陽(yáng)極爐。

由表2可知，系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行時(shí)，硫酸系統(tǒng)凈化入口煙氣量已超出設(shè)計(jì)最大煙氣量以上。日常生產(chǎn)過(guò)程中，1#AF進(jìn)硫酸時(shí)，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)度在65%～75%左右，爐內(nèi)負(fù)壓控制在-100 Pa以上，2#AF進(jìn)硫酸時(shí)，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)度在80%～90%左右，爐內(nèi)負(fù)壓控制在-100 Pa以上。當(dāng)FSF投料220 t/h，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在750 r/min，爐內(nèi)負(fù)壓控制在-30 Pa；FCF投料80 t/h，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速在850 r/min，爐內(nèi)負(fù)壓控制在-30～-100 Pa，爐內(nèi)負(fù)壓波動(dòng)較大。當(dāng)FSF繼續(xù)增料至265 t/h，F(xiàn)CF排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高至850 r/min以上，然而并不能維持FCF爐內(nèi)負(fù)壓操作，導(dǎo)致FSF被迫降料處理，此時(shí)硫酸系統(tǒng)負(fù)壓能力已維持在最大值操作。分析主要原因?yàn)?，因硫酸凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力一定，目前工況下已超設(shè)計(jì)負(fù)荷運(yùn)行，三大爐工序若無(wú)限制提高排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，排煙系統(tǒng)煙氣總量隨之增加，只會(huì)導(dǎo)致凈化煙氣入口正壓增大，從而進(jìn)一步降低排煙系統(tǒng)煙氣平衡能力。采取如下措施規(guī)定：①FSF、FCF在固定投料量下，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)維持在一定范圍內(nèi)，不能無(wú)限制提高②陽(yáng)極爐系統(tǒng)爐內(nèi)壓控制在-30～-50 Pa左右，排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速開(kāi)度隨之調(diào)整③“三大爐”因工況變化操作調(diào)整排風(fēng)機(jī)時(shí)，需提前告知硫酸，制酸系統(tǒng)做好變負(fù)荷的提前量。

2.2 改造后運(yùn)行情況

針對(duì)排煙系統(tǒng)煙氣平衡問(wèn)題，通過(guò)實(shí)施一系列改進(jìn)改造措施后，排煙系統(tǒng)煙氣平衡能力得到較好提升，在FSF投料量265 t/h、FCF投料量85 t/h、一臺(tái)RF煙氣進(jìn)硫酸系統(tǒng)的條件下，F(xiàn)SF、FCF、RF能夠維持負(fù)壓條件下操作，排煙系統(tǒng)煙氣能較好地維持在平衡狀態(tài)。

3 后續(xù)改造設(shè)想與研究

隨著公司今后產(chǎn)能的進(jìn)一步提升，排煙系統(tǒng)煙氣平衡能力提升需求將同步增加。考慮到陽(yáng)極爐煙氣的直接切入對(duì)制酸系統(tǒng)的壓力平衡影響很大，而這部分煙氣相對(duì)來(lái)說(shuō)雜質(zhì)較少，毋需像閃速爐煙氣那樣經(jīng)過(guò)阻力最大的二級(jí)動(dòng)力波處理，可考慮單獨(dú)設(shè)置一套僅由一級(jí)動(dòng)力波和氣體冷卻塔組成的小型凈化系統(tǒng)單獨(dú)處理后，再在電除霧器進(jìn)口進(jìn)入煙氣制酸系統(tǒng)。改造后，排煙系統(tǒng)煙氣平衡能力將較大幅度提升。

4 結(jié)語(yǔ)

金冠銅業(yè)通過(guò)對(duì)冶煉及煙氣制酸系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)設(shè)備調(diào)整、改造及加強(qiáng)工藝操作控制管理，使得全廠排煙系統(tǒng)煙氣平衡調(diào)配，解決了系統(tǒng)產(chǎn)能提升瓶頸問(wèn)題，有效保障了公司達(dá)產(chǎn)目標(biāo)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。