防止銅精礦熔煉電收塵器低溫運(yùn)行的探討

胡 俊

（中國(guó)瑞林工程技術(shù)股份有限公司，江西南昌 330038）

目前，世界火法煉銅的生產(chǎn)工藝呈現(xiàn)百花齊放的格局，冶煉爐的爐型多達(dá)10 余種，近幾年選用較廣的爐型有閃速爐、側(cè)吹爐、底吹爐、頂吹爐、Teniente爐和Asmult 爐等[1]。在火法煉銅的生產(chǎn)過(guò)程中，余熱鍋爐處在各種冶煉爐和電收塵器之間，被稱為冶煉爐的“咽喉”，它的運(yùn)行情況直接影響到冶煉爐、電收塵器和硫酸廠的正常生產(chǎn)。尤其是余熱鍋爐的出口溫度（電收塵器的進(jìn)口溫度）直接影響著煙氣凈化收塵效率、 設(shè)備的使用壽命以及制酸工藝的穩(wěn)定運(yùn)行。本文擬研究分析火法銅冶煉廠熔煉爐煙氣凈化收塵系統(tǒng)電收塵器的進(jìn)口溫度環(huán)境對(duì)設(shè)備運(yùn)行的影響，并提出合理化改進(jìn)建議，以期更好地保障收塵系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 銅精礦熔煉電收塵器運(yùn)行現(xiàn)狀分析

1.1 煙氣凈化收塵工藝

目前，火法煉銅廠各種熔煉爐的煙氣凈化收塵工藝流程為：熔煉爐出口煙氣→余熱鍋爐→沉塵室→電收塵器→高溫排風(fēng)機(jī)→硫酸廠。余熱鍋爐是銅冶煉廠不可缺少的設(shè)備之一，它不但可以回收高溫?zé)煔庵械亩文茉矗档蜔煔鉁囟?，更重要的是可以捕集高溫?zé)煔庵械臒焿m，回收有價(jià)金屬，降低煙氣的含塵量，為后續(xù)煙氣凈化收塵工藝創(chuàng)造有利條件。電收塵器是煙氣凈化收塵工藝的最主要設(shè)備，其通過(guò)陰極線高壓放電使煙塵帶負(fù)電荷，與陽(yáng)極板產(chǎn)生相互吸附作用，從而使煙氣中的煙塵達(dá)到分離捕集的效果。電收塵器將余熱鍋爐排出煙氣中的煙塵加以清除，從而大幅降低進(jìn)入硫酸廠中的煙塵量。

1.2 低溫運(yùn)行現(xiàn)狀及原因分析

各種熔煉爐的余熱鍋爐入口煙氣溫度高達(dá)1 100～1 300 ℃，煙氣含塵濃度高，煙塵黏結(jié)度大，易堆積[2]。經(jīng)余熱鍋爐降溫后出口溫度設(shè)計(jì)值通常為350～380 ℃，但在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，電收塵器的進(jìn)口溫度普遍在260～320 ℃，與設(shè)計(jì)值存在 60～90 ℃的差異。這就導(dǎo)致電收塵器常年在低溫（＜300 ℃的溫度）環(huán)境下運(yùn)行。根據(jù)不同熔煉爐的生產(chǎn)工藝計(jì)算，電收塵器進(jìn)口煙氣的酸露點(diǎn)溫度均在180～210 ℃范圍內(nèi)。偏低的電收塵器運(yùn)行環(huán)境溫度，極易使煙氣結(jié)露，從而腐蝕設(shè)備，嚴(yán)重影響電收塵器的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

通過(guò)分析，認(rèn)為造成電收塵器的進(jìn)口溫度偏低的具體原因如下：1）為滿足今后火法冶煉系統(tǒng)擴(kuò)產(chǎn)的需要，余熱鍋爐設(shè)計(jì)能力偏大，一般留有5%～20%的富裕系數(shù)；2）火法冶煉系統(tǒng)常年低負(fù)荷運(yùn)行，并沒有達(dá)到設(shè)計(jì)產(chǎn)能，導(dǎo)致各熔煉爐的出口煙氣量較小，未能達(dá)到設(shè)計(jì)值；3）余熱鍋爐換熱面積較大，煙氣冷卻效果較好；4）余熱鍋爐多年運(yùn)行后，設(shè)備漏風(fēng)率偏大，人孔、檢修門等處于敞開狀態(tài)。

1.3 低溫運(yùn)行導(dǎo)致的常見故障分析

如前所述，在國(guó)內(nèi)大型銅冶煉廠實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，各種熔煉爐出口煙氣經(jīng)余熱鍋爐降溫后溫度為260～320 ℃，導(dǎo)致電收塵器常年在低溫（＜300 ℃的溫度）環(huán)境下運(yùn)行。電收塵器長(zhǎng)期在低溫環(huán)境下運(yùn)行除了會(huì)造成設(shè)備腐蝕外，極易產(chǎn)生各種故障，降低設(shè)備的收塵效率，縮短設(shè)備的使用壽命。低溫環(huán)境運(yùn)行情況下，電收塵器常見故障參見表1、圖1。

表1 低溫環(huán)境運(yùn)行電收塵器常見故障

圖1 低溫環(huán)境運(yùn)行情況下電收塵器常見故障

電收塵器長(zhǎng)期在低溫環(huán)境下運(yùn)行所產(chǎn)生的設(shè)備故障和腐蝕，會(huì)嚴(yán)重影響設(shè)備的收塵效率。電收塵器的收塵效率降低，將導(dǎo)致出口煙氣的含塵濃度急劇升高，從而影響硫酸廠的穩(wěn)定運(yùn)行，增加冶煉廠廢水處理系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。

2 適合的溫度與合理化建議

解決電收塵器設(shè)備的低溫腐蝕問題，可選用更優(yōu)的耐腐蝕材料，或減少設(shè)備自身的負(fù)壓漏風(fēng)狀況，但這兩種方法將直接增加設(shè)備的購(gòu)置成本。筆者認(rèn)為應(yīng)將電收塵器進(jìn)口煙氣溫度控制在合理的范圍內(nèi)。

2.1 適合的溫度范圍

根據(jù)火法煉銅不同熔煉爐的生產(chǎn)工藝和實(shí)際運(yùn)行情況，確定電收塵器進(jìn)口煙氣的酸露點(diǎn)溫度為180～210 ℃?；鸱掋~煙氣中超過(guò)1/3 的煙塵在余熱鍋爐中沉降。在高溫情況下，煙塵中的大量低熔點(diǎn)物質(zhì)呈熔融或軟化狀態(tài)，余熱鍋爐運(yùn)行的出口溫度可高達(dá)350～400 ℃[3]。運(yùn)行過(guò)程中如果鍋爐內(nèi)部一旦開始煙塵堵塞后，煙氣溫度會(huì)升高，鍋爐內(nèi)部水冷壁更易爆管，煙塵也更易在爐膛中結(jié)塊，這樣不良循環(huán)會(huì)導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法正常生產(chǎn)[4]。避免設(shè)備低溫運(yùn)行的最佳煙氣溫度應(yīng)高于煙氣酸露點(diǎn)溫度150～200 ℃，但需要綜合考慮設(shè)備選擇材質(zhì)的耐熱溫度。因此，認(rèn)定電收塵器進(jìn)口煙氣溫度的合理范圍應(yīng)為360～390 ℃。只有滿足此溫度的要求，才能確保設(shè)備選擇材質(zhì)的合適性，減少設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中各類故障發(fā)生的頻率，降低設(shè)備的維護(hù)成本，保證設(shè)備的收塵效率和使用壽命。

2.2 控制進(jìn)口煙氣溫度的合理化建議

如何控制電收塵器進(jìn)口煙氣的溫度在360～390 ℃范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，需火法熔煉系統(tǒng)、余熱鍋爐設(shè)備和煙氣凈化收塵工藝合理化的設(shè)計(jì)。具體合理化建議見表2。

表2 工藝和設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的合理化建議

3 結(jié) 語(yǔ)

在銅的火法冶煉工藝中，作為中間過(guò)渡工藝的煙氣凈化收塵系統(tǒng)，關(guān)系到整個(gè)冶煉工藝和硫酸廠的正常運(yùn)行，也關(guān)系到清潔及安全生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)等問題。因此，控制電收塵器的煙氣進(jìn)口溫度在360～390 ℃（余熱鍋爐的煙氣出口溫度）范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行尤為關(guān)鍵。要控制進(jìn)口煙氣溫度需要火法熔煉系統(tǒng)、余熱鍋爐設(shè)備和煙氣凈化收塵工藝的各項(xiàng)設(shè)計(jì)配和進(jìn)行調(diào)整，才能為銅冶煉廠熔煉爐煙氣凈化收塵系統(tǒng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供幫助。