銅冶煉煙氣調(diào)控生產(chǎn)實(shí)踐

吳昌考，杞學(xué)峰，普榮生，劉躍強(qiáng)

（楚雄滇中有色金屬有限責(zé)任公司，云南 楚雄 675000）

近年來(lái)，環(huán)境問(wèn)題一直是舉國(guó)上下關(guān)注的焦點(diǎn)，環(huán)保已經(jīng)成為今天我們經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)決定性的基礎(chǔ)，隨著人類對(duì)環(huán)境認(rèn)識(shí)的深入，環(huán)境是資源的觀點(diǎn)為人們所接受。作為銅冶煉企業(yè)，廢氣達(dá)標(biāo)排放是企業(yè)生存的生命線，是生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)可持續(xù)發(fā)展的可靠保證，同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中，應(yīng)加強(qiáng)控制，避免無(wú)組織逸散煙氣外溢給作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)和環(huán)境帶來(lái)污染。

1 生產(chǎn)工藝概況

滇中有色主要工藝流程為銅精礦經(jīng)配料、制粒后經(jīng)輸送機(jī)進(jìn)入富氧頂吹艾薩爐熔池熔煉，艾薩爐產(chǎn)出的冰銅、爐渣熔體混合物進(jìn)入貧化電爐，使銅、渣分離，冰銅送PS臥式轉(zhuǎn)爐吹煉成粗銅，粗銅熔體采用固定式反射爐進(jìn)一步除渣、提純后得到產(chǎn)品陽(yáng)極銅。

冶煉過(guò)程產(chǎn)生的煙氣經(jīng)降溫、除塵后送制酸工序，制酸工藝采用“兩轉(zhuǎn)兩吸”生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)98%酸，制酸尾氣經(jīng)一級(jí)、二級(jí)氨法脫硫、電霧凈化為一體的綜合高效塔處理后通過(guò)尾氣煙囪達(dá)標(biāo)排放，前段主煙氣系統(tǒng)工藝流程見(jiàn)圖1。氣經(jīng)各環(huán)集煙罩收集匯總，通過(guò)高壓環(huán)保風(fēng)機(jī)送至環(huán)集煙氣系統(tǒng)（降溫、除塵、電霧凈化、氨法脫硫）處理后達(dá)標(biāo)排放，前段環(huán)集煙氣工藝流程見(jiàn)圖2。

圖1 前段主煙氣系統(tǒng)工藝流程艾薩爐和電爐溶體排放、轉(zhuǎn)爐搖爐等產(chǎn)生的低濃度SO2煙

圖2 前段環(huán)集煙氣工藝流程

制酸尾氣以及環(huán)保煙氣SO2排放濃度＜400mg/m3，達(dá)到《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB 25467-2010)》要求。

2 風(fēng)機(jī)型號(hào)

在既定的生產(chǎn)組織模式中，主要通過(guò)系統(tǒng)壓力參數(shù)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等方面進(jìn)行整體調(diào)控，表1列出滇中有色主要的風(fēng)機(jī)規(guī)格參數(shù)。

表1 滇中有色主要的風(fēng)機(jī)規(guī)格參數(shù)

3 生產(chǎn)組織模式及煙氣量

3.1 生產(chǎn)組織模式

根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)工藝，滇中有色主要有100t/h艾薩爐熔煉+2臺(tái)轉(zhuǎn)爐吹煉+2臺(tái)陽(yáng)極爐精煉、80t/h艾薩爐熔煉+2臺(tái)轉(zhuǎn)爐吹煉（快慢爐）+1臺(tái)陽(yáng)極爐精煉、65t/h艾薩爐熔煉+1臺(tái)轉(zhuǎn)爐吹煉+1臺(tái)陽(yáng)極爐精煉生產(chǎn)組織模式、艾薩爐停產(chǎn)，2臺(tái)或1臺(tái)轉(zhuǎn)爐吹煉+2臺(tái)或1臺(tái)陽(yáng)極爐精煉以及艾薩復(fù)產(chǎn)+1臺(tái)轉(zhuǎn)爐吹煉的生產(chǎn)組織模式。而100t/h艾薩爐熔煉+2臺(tái)P-S轉(zhuǎn)爐吹煉+2臺(tái)陽(yáng)極爐精煉是滇中有色滿負(fù)荷、常規(guī)的生產(chǎn)組織模式，在該模式下，是全系統(tǒng)的生產(chǎn)負(fù)荷最大，也是制酸煙氣、環(huán)集煙氣和無(wú)組織逸散煙氣最難調(diào)控的狀態(tài)。

3.2 煙氣量

以艾薩爐100t/h處理量、冰銅品位58%、富氧濃度62%、煤2.8t/h、噴槍流量7.8Nm3/s、氧氣流量5.5Nm3/s控制，入爐精礦成分、各工序煙氣量及煙氣成分見(jiàn)表2～5。

表2 入爐精礦成分

表3 艾薩爐煙氣量及煙氣成分（進(jìn)鍋爐）

表4 沉降電爐煙氣量及煙氣成分表（出爐煙氣）

表5 轉(zhuǎn)爐煙氣量及煙氣成分表（水冷沉塵降室入口，每爐粗銅產(chǎn)量70t）

3.3 艾薩爐、轉(zhuǎn)爐及其電收塵數(shù)據(jù)見(jiàn)表6、表7

表6 艾薩爐及電收塵數(shù)據(jù)

表7 轉(zhuǎn)爐及電收塵數(shù)據(jù)

備注：電收塵煙氣量為兩臺(tái)爐子平均值，轉(zhuǎn)爐煙氣量為一臺(tái)爐子平均值。

3.4 系統(tǒng)最佳負(fù)壓控制關(guān)鍵點(diǎn)見(jiàn)表8

表8 系統(tǒng)最佳負(fù)壓控制關(guān)鍵點(diǎn)

根據(jù)現(xiàn)有的生產(chǎn)工藝、設(shè)備和在最大負(fù)荷生產(chǎn)組織模式下的煙氣量，通過(guò)的有效的調(diào)控，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)最佳負(fù)壓控制。

4 各工序操作控制

根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程得知，當(dāng)艾薩爐下料量波動(dòng)、轉(zhuǎn)爐搖爐等，都會(huì)引起系統(tǒng)負(fù)壓失衡，致使艾薩爐下料口冒煙、轉(zhuǎn)爐爐頂有煙氣外溢等。為此，在生產(chǎn)運(yùn)行中，為確保主煙氣系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，需要對(duì)工序的操作控制進(jìn)行約束；另外通過(guò)停產(chǎn)進(jìn)行管道積灰清理、鍋爐三煙道積灰清理、系統(tǒng)工藝管道設(shè)備漏點(diǎn)處理以達(dá)到系統(tǒng)的順暢性，減少漏風(fēng)率。

4.1 艾薩操作控制

為避免艾薩下料口或噴槍孔冒煙，常處于微負(fù)壓狀態(tài)，一是主控操作人員應(yīng)通過(guò)視頻時(shí)時(shí)監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)狀況，及時(shí)調(diào)整艾薩高排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，若風(fēng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速無(wú)法滿足，則降低入爐料量，防范煙氣外溢；二是均衡控制入爐料量在100±5t/h以內(nèi)，避免波動(dòng)較大，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)冒煙情形。

4.2 轉(zhuǎn)爐操作控制

滇中有色現(xiàn)有3臺(tái)轉(zhuǎn)爐，每臺(tái)轉(zhuǎn)爐均配套1套密封煙罩和1套環(huán)保煙罩。3臺(tái)轉(zhuǎn)爐煙管之間相互貫通，正常生產(chǎn)組織模式是2轉(zhuǎn)爐同時(shí)作業(yè)，交互周期，另1臺(tái)轉(zhuǎn)爐備用。生產(chǎn)中，通過(guò)電動(dòng)煙氣蝶閥+盲板的啟閉將兩臺(tái)運(yùn)行轉(zhuǎn)爐煙氣單獨(dú)經(jīng)水冷沉降室、電收塵器通過(guò)高排風(fēng)機(jī)送往制酸系統(tǒng)。

（1）轉(zhuǎn)爐吹煉節(jié)奏控制：生產(chǎn)中，原則上不允許2臺(tái)轉(zhuǎn)爐同時(shí)搖爐停吹；吹煉中，應(yīng)合理控制供風(fēng)量，爐頂無(wú)煙氣外溢，同時(shí)應(yīng)確保密封煙罩和環(huán)保煙罩關(guān)閉到位。

（2）轉(zhuǎn)爐進(jìn)料、起吹操作控制：轉(zhuǎn)爐進(jìn)料前打開(kāi)煙氣蝶閥，高排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至700r/min、制酸S5500風(fēng)機(jī)升后至42Hz開(kāi)始進(jìn)料；首次進(jìn)熱料結(jié)束后（不低于3包），高排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速升至950r/min、制酸S5500風(fēng)機(jī)升至46～47Hz，關(guān)閉環(huán)保煙罩，開(kāi)始起吹。

（3）轉(zhuǎn)爐搖爐操作控制：傾爐時(shí)，提前將降低風(fēng)量(1#、2#爐風(fēng)量低于20000m3/h，3#爐風(fēng)量低于19000m3/h)，爐體搖到位1分鐘后開(kāi)啟環(huán)保煙罩；轉(zhuǎn)爐回爐吹煉前，先關(guān)閉環(huán)保煙罩，供風(fēng)風(fēng)量控制在15000～16000m3/h之間。

轉(zhuǎn)爐吹煉中，每次搖爐進(jìn)熱料、冷料、篩爐、打爐口或因設(shè)備故障等停吹，轉(zhuǎn)爐主控提前向公司調(diào)度匯報(bào)搖爐目的、停吹時(shí)間，調(diào)度根據(jù)報(bào)告內(nèi)容作系統(tǒng)負(fù)壓調(diào)控組織工作。另外，轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過(guò)程中不允許返入熱態(tài)過(guò)氧化渣（過(guò)氧化物與爐內(nèi)熔體發(fā)生強(qiáng)烈的交互反應(yīng)，將產(chǎn)生大量的SO2煙氣）。

（4）轉(zhuǎn)爐出銅操作控制：出銅后，高排風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降至400r/min、制酸S5500風(fēng)機(jī)降至38～42Hz，關(guān)閉煙氣蝶閥。

4.3 環(huán)保煙氣操作控制

滇中有色現(xiàn)有的一套環(huán)保煙氣收集處理系統(tǒng)，對(duì)艾薩爐、沉降電爐設(shè)備的放銅口、放渣口逸散煙氣以及轉(zhuǎn)爐設(shè)備在搖爐等操作產(chǎn)生逸散煙氣經(jīng)排煙罩就地捕集匯總后由環(huán)保風(fēng)機(jī)直接送往硫酸凈化、尾氣脫硫系統(tǒng)處理，各環(huán)保排煙捕集點(diǎn)見(jiàn)表9。

表9 艾薩爐+沉降電爐+轉(zhuǎn)爐環(huán)保排煙捕集點(diǎn)

各段溜槽設(shè)密封蓋板，各排風(fēng)點(diǎn)采用上吸式傘型罩，安裝高度貼近爐體排放口，便于控制煙氣逸散。在各排煙支管上設(shè)電動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)閥，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行啟閉，控制設(shè)在公司總調(diào)度室。艾薩或電爐排放時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員通過(guò)對(duì)講機(jī)呼叫公司總調(diào)度室，總調(diào)度室遠(yuǎn)程操作啟閉閥門，大大改善現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)環(huán)境和清潔生產(chǎn)的目的。

4.4 煙管堵塞處理

由于煙氣中的粉塵含量較高，容易在鍋爐三煙道管束以及煙氣管道中形成積灰，煙氣阻力增大，嚴(yán)重影響煙氣的順暢性。

（1）艾薩煙管積灰清理：一是主要通過(guò)采取短時(shí)間內(nèi)將艾薩下料量降低至30～50t/h，通過(guò)高壓風(fēng)管插入煙管小人孔對(duì)煙管內(nèi)的積灰進(jìn)行吹掃清理；以及逐一打開(kāi)鍋爐三煙道人孔進(jìn)行管束積灰進(jìn)行清理；二是利用艾薩爐停產(chǎn)檢修時(shí)機(jī)通過(guò)煙氣系統(tǒng)中的人孔門進(jìn)行管道中的積灰清理；三是在年度全系統(tǒng)停產(chǎn)檢修中，人員進(jìn)入管道內(nèi)進(jìn)場(chǎng)徹底清灰。

（2）轉(zhuǎn)爐煙管積灰清理：利用轉(zhuǎn)爐出銅或停用時(shí)機(jī)，打開(kāi)轉(zhuǎn)爐后段煙管人孔門進(jìn)行積灰清理。

4.5 減少系統(tǒng)漏風(fēng)率

日常管理過(guò)程中，經(jīng)常性檢查和處理收塵器、余熱鍋爐、煙氣管道等設(shè)施的漏風(fēng)，減少漏風(fēng)率，增大系統(tǒng)煙氣抽力，進(jìn)一步控制各冶金爐窯煙氣外溢。

5 結(jié)語(yǔ)

在100t/h艾薩爐熔煉+2臺(tái)P-S轉(zhuǎn)爐吹煉+2臺(tái)陽(yáng)極爐精煉的最大負(fù)荷生產(chǎn)組織模式下，通過(guò)準(zhǔn)確、有效、及時(shí)的操作控制，加大制酸系統(tǒng)和環(huán)集系統(tǒng)的煙氣處理能力，控制煙氣外溢，改善作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，降低煙氣逸散環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)銅酸緊密協(xié)作，達(dá)到環(huán)保高產(chǎn)目的。