轉(zhuǎn)爐作業(yè)對(duì)閃速爐排煙的影響及改進(jìn)措施

劉 飛

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

轉(zhuǎn)爐作業(yè)對(duì)閃速爐排煙的影響及改進(jìn)措施

劉 飛

(江西銅業(yè)集團(tuán)公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

隨著貴溪冶煉廠產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)張,閃速爐產(chǎn)出的煙氣量及煙氣中SO2濃度均大幅增加,由于硫酸車(chē)間能力受限,經(jīng)常造成閃速爐排煙不暢。尤其是當(dāng)轉(zhuǎn)爐開(kāi)始送、停風(fēng)作業(yè)時(shí),煙氣量瞬間大幅增加或減少,導(dǎo)致硫酸車(chē)間工況大幅波動(dòng),進(jìn)而造成閃速爐排煙異常。文章闡述了轉(zhuǎn)爐作業(yè)對(duì)閃速爐排煙的影響,并就造成影響的原因進(jìn)行了分析,提出了有效的解決措施。

轉(zhuǎn)爐;SO2風(fēng)機(jī);送風(fēng);停風(fēng)

貴溪冶煉廠(以下簡(jiǎn)稱貴冶)是我國(guó)第一座采用世界先進(jìn)的閃速熔煉技術(shù)的現(xiàn)代化煉銅工廠。熔煉車(chē)間作為貴冶的主生產(chǎn)車(chē)間,通過(guò)閃速爐熔煉、轉(zhuǎn)爐吹煉、卡爾多爐吹煉、陽(yáng)極爐精煉把銅精礦及廢雜銅、電解殘極冶煉成合格的陽(yáng)極銅,并澆鑄成能滿足電解工序要求的陽(yáng)極板。

轉(zhuǎn)爐工序的作用是將閃速爐、貧化電爐產(chǎn)出的冰銅吹煉成粗銅以滿足陽(yáng)極爐精煉的要求。吹煉過(guò)程分兩個(gè)階段:第一階段的任務(wù)是使鐵氧化造渣,稱為造渣期(S期);第二階段是使上階段獲得的CuS (白冰銅)氧化成粗銅,稱為造銅期(B期)。吹煉產(chǎn)生的高溫?zé)煔饨?jīng)廢熱鍋爐回收余熱后,進(jìn)入球型煙道,經(jīng)沉降室和電收塵器進(jìn)行收塵處理后,與閃速爐產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖黄鹚土蛩彳?chē)間制酸。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 作業(yè)模式

隨著貴冶二期、三期的建成,熔煉車(chē)間一系統(tǒng)由一期時(shí)的3臺(tái)轉(zhuǎn)爐變成了6臺(tái)轉(zhuǎn)爐,產(chǎn)量也由原來(lái)的7萬(wàn)t擴(kuò)大到現(xiàn)在的40萬(wàn)t,生產(chǎn)節(jié)奏日益緊湊。轉(zhuǎn)爐工序工藝流程圖如圖1所示。為了滿足產(chǎn)量任務(wù)的需求,轉(zhuǎn)爐吹煉采用了期交互模式,即1#～3#轉(zhuǎn)爐、4#～6#轉(zhuǎn)爐各為一個(gè)系列,每個(gè)系列的3臺(tái)爐子中有2臺(tái)爐子處于熱狀態(tài),另外1臺(tái)爐子進(jìn)行爐修或備用,2臺(tái)處于熱狀態(tài)的爐子中,只對(duì)1臺(tái)爐子進(jìn)行送風(fēng)吹煉。把造銅期、造渣期均再分成2個(gè)期,分別為S1、S2、B1和B2期,在1臺(tái)爐子的B1和B2期中間安排另1臺(tái)爐子的S1期。轉(zhuǎn)爐作業(yè)模式如圖2所示。

圖1 轉(zhuǎn)爐工序工藝流程圖

圖2 轉(zhuǎn)爐作業(yè)模式

1.2 生產(chǎn)現(xiàn)狀

隨著工廠產(chǎn)能的進(jìn)一步擴(kuò)張,以及原料結(jié)構(gòu)的日益復(fù)雜,尤其是銅精礦中硫含量大幅升高,導(dǎo)致了反應(yīng)生成的煙氣量及煙氣中SO2濃度均增加了許多,進(jìn)而造成硫酸車(chē)間滿負(fù)荷甚至超負(fù)荷生產(chǎn)。在正常生產(chǎn)時(shí),當(dāng)2個(gè)系列的2臺(tái)處于吹煉狀態(tài)的轉(zhuǎn)爐作業(yè)周期不同時(shí)是B期時(shí),硫酸車(chē)間一、二系列的風(fēng)機(jī)能力是可以保證一級(jí)動(dòng)力波入口負(fù)壓的,但是當(dāng)2臺(tái)轉(zhuǎn)爐的作業(yè)周期同時(shí)是B期時(shí),因生成的煙氣中SO2濃度過(guò)高,導(dǎo)致硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力往往難以維持負(fù)壓。

轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)的功率比閃速爐排煙風(fēng)機(jī)大30%,而排煙量基本相同,這就造成了轉(zhuǎn)爐煙氣壓力比閃速爐煙氣壓力大。若硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力無(wú)法維持負(fù)壓,此時(shí)轉(zhuǎn)爐排煙基本不受影響,但閃速爐煙氣因風(fēng)壓較低而無(wú)法及時(shí)排出,進(jìn)而造成閃速爐爐膛冒正壓,煙氣外泄,污染環(huán)境,也不利于操作人員的身體健康。出現(xiàn)此種情況時(shí),一般通過(guò)限制轉(zhuǎn)爐送風(fēng)量(富氧率)或者降低閃速爐投料量以減少煙氣量來(lái)解決。

但是當(dāng)轉(zhuǎn)爐開(kāi)始送、停風(fēng)作業(yè)時(shí),因生成的煙氣量瞬間大幅增加或減少,會(huì)短暫導(dǎo)致硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力在±1 200 Pa之間波動(dòng),而限制轉(zhuǎn)爐送風(fēng)量(富氧率)或者降低閃速爐投料量等方法操作時(shí)需要一定的時(shí)間,此時(shí)不可行。造成的后果是,轉(zhuǎn)爐開(kāi)始送風(fēng)作業(yè)時(shí),瞬間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力過(guò)大,導(dǎo)致系統(tǒng)抽力過(guò)小,造成閃速爐排煙不暢、煙氣外泄。為了使一級(jí)動(dòng)力波入口壓力下降,硫酸車(chē)間操作人員必須大幅度提高SO2風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及快速關(guān)閉稀釋風(fēng)閥,這樣又往往造成幾分鐘后一級(jí)動(dòng)力波入口壓力過(guò)小,導(dǎo)致系統(tǒng)抽力過(guò)大,吸入過(guò)多冷空氣。轉(zhuǎn)爐開(kāi)始停風(fēng)作業(yè)時(shí),瞬間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力過(guò)小,系統(tǒng)抽力過(guò)大,為了使一級(jí)動(dòng)力波入口壓力上升,硫酸車(chē)間操作人員必須大幅度降低SO2風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速以及快速全開(kāi)稀釋風(fēng)閥,這樣又會(huì)造成幾分鐘后一級(jí)動(dòng)力波入口壓力過(guò)大,系統(tǒng)抽力過(guò)小。無(wú)論是系統(tǒng)抽力過(guò)大或過(guò)小都不利于生產(chǎn)的穩(wěn)定順行,應(yīng)予以避免。

1.3 原因分析

2010年,工程技術(shù)人員對(duì)造成轉(zhuǎn)爐送、停風(fēng)作業(yè)瞬間硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力異常波動(dòng)的原因進(jìn)行了調(diào)查分析,主要有以下幾點(diǎn):

1.硫酸車(chē)間 SO2風(fēng)機(jī)提、降速聯(lián)鎖設(shè)置不合理。轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)入口閘板打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)傳送到硫酸車(chē)間儀表室DCS上時(shí),硫酸SO2風(fēng)機(jī)自動(dòng)聯(lián)鎖提、降速。存在的問(wèn)題是轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)入口閘板打開(kāi)或關(guān)閉信號(hào)傳送時(shí),轉(zhuǎn)爐已完成送、停風(fēng)作業(yè),而此時(shí)硫酸SO2風(fēng)機(jī)剛開(kāi)始提、降速,這就會(huì)導(dǎo)致硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力波動(dòng)異常。

2.硫酸車(chē)間稀釋風(fēng)閥聯(lián)鎖設(shè)置不合理。當(dāng)硫酸SO2風(fēng)機(jī)自動(dòng)聯(lián)鎖提、降速時(shí),稀釋風(fēng)閥動(dòng)作遲緩,不能起到保持一級(jí)動(dòng)力波入口壓力穩(wěn)定的作用。

3.硫酸車(chē)間DCS上無(wú)轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。硫酸車(chē)間操作人員在DCS上看不到轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào),故無(wú)法及時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)整SO2風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

2 改進(jìn)措施

針對(duì)上述原因,熔煉車(chē)間和硫酸車(chē)間工程技術(shù)人員一起通過(guò)不斷摸索和試驗(yàn),找到了解決一級(jí)動(dòng)力波入口壓力異常波動(dòng)的方法。

2.1 針對(duì)轉(zhuǎn)爐送風(fēng)操作

針對(duì)轉(zhuǎn)爐送風(fēng)方面進(jìn)行了如下的改進(jìn):

1.在轉(zhuǎn)爐DCS上設(shè)置1個(gè)按鈕,轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)入口閘板打開(kāi)前50 s,動(dòng)作此按鈕將入口閘板打開(kāi)信號(hào)傳送至硫酸車(chē)間DCS,硫酸車(chē)間以此信號(hào)為SO2風(fēng)機(jī)提速信號(hào),取代目前的閘板打開(kāi)信號(hào),目的是使硫酸車(chē)間SO2風(fēng)機(jī)提速時(shí)間比轉(zhuǎn)爐送風(fēng)作業(yè)時(shí)間略微提前。

2.硫酸車(chē)間二系列稀釋風(fēng)閥在DCS上設(shè)置為聯(lián)鎖控制,接到轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)入口閘板預(yù)動(dòng)作信號(hào)后,稀釋風(fēng)閥開(kāi)度聯(lián)鎖降至10%控制。

3.將硫酸一系列一級(jí)動(dòng)力波入口壓力控制值設(shè)定為-200 Pa。無(wú)論轉(zhuǎn)爐處于何種狀態(tài),硫酸一系列1#稀釋風(fēng)閥都圍繞控制值-200 Pa自動(dòng)調(diào)節(jié)一級(jí)動(dòng)力波入口壓力。

4.硫酸一系列2#、3#稀釋風(fēng)閥在SO2風(fēng)機(jī)開(kāi)始提速時(shí),投入聯(lián)鎖控制,參照一級(jí)動(dòng)力波入口壓力控制值(-200 Pa)分步跳躍打開(kāi),0%→20%→30%→50%(可調(diào)整),每次跳躍間隔1 s左右(可調(diào)整),這樣可以防止系統(tǒng)抽力過(guò)大。當(dāng)接到轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)入口閘板實(shí)際打開(kāi)信號(hào)后,快速由50%左右跳躍至全關(guān)。

5.將轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)傳送至硫酸車(chē)間DCS,以便硫酸車(chē)間操作人員能根據(jù)轉(zhuǎn)爐排煙風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)SO2風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

6.設(shè)置聯(lián)鎖保護(hù)程序,任何情況下,硫酸一系列一級(jí)動(dòng)力波入口壓力達(dá)到-1 000 Pa時(shí),一系列2#、3#稀釋風(fēng)閥開(kāi)度立刻聯(lián)鎖開(kāi)至80%;硫酸一系列一級(jí)動(dòng)力波入口壓力達(dá)到1 000 Pa時(shí),一系列2#、3#稀釋風(fēng)閥立刻保持全閉。

2.2 針對(duì)轉(zhuǎn)爐停風(fēng)操作

將轉(zhuǎn)爐送風(fēng)閥信號(hào)傳送至硫酸車(chē)間DCS,以轉(zhuǎn)爐送風(fēng)閥關(guān)閉為停風(fēng)信號(hào),當(dāng)轉(zhuǎn)爐送風(fēng)閥關(guān)閉信號(hào)傳送至硫酸車(chē)間DCS上時(shí):

1.一系列SO2風(fēng)機(jī)提前降速,將設(shè)定值由35%→28%。

2.一系列2#、3#稀釋風(fēng)閥投入聯(lián)鎖,參照一級(jí)動(dòng)力波入口壓力控制值(-200 Pa)分步跳躍打開(kāi), 0%→20%→30%→50%(可調(diào)整),每次跳躍間隔1 s左右(可調(diào)整)。

3.二系列稀釋風(fēng)閥開(kāi)度聯(lián)鎖由 10%→40%控制。

3 實(shí)施效果

改進(jìn)措施實(shí)施后,轉(zhuǎn)爐送風(fēng)時(shí)硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力可以控制在-100～100 Pa之間,轉(zhuǎn)爐停風(fēng)時(shí)硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力可以控制在-150～-50 Pa之間,大大縮小了一級(jí)動(dòng)力波壓力波動(dòng)的范圍,具體如表1所示。由表1可知,改進(jìn)措施實(shí)施后,轉(zhuǎn)爐送、停風(fēng)作業(yè)時(shí),硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力波動(dòng)范圍明顯縮小,穩(wěn)定的一級(jí)動(dòng)力波入口壓力使得閃速爐排煙順暢,爐膛壓力更為穩(wěn)定,具體如表2所示。

表2 改進(jìn)措施實(shí)施前后閃速爐爐膛壓力值 Pa

由表2可知,改進(jìn)措施實(shí)施后,閃速爐爐內(nèi)壓更為穩(wěn)定,波動(dòng)范圍控制在-50±30 Pa,杜絕了以往轉(zhuǎn)爐送、停風(fēng)作業(yè)引起閃速爐煙氣外泄現(xiàn)象的出現(xiàn)。

4 結(jié) 語(yǔ)

表1 改進(jìn)措施實(shí)施前后一級(jí)動(dòng)力波入口壓力值Pa

轉(zhuǎn)爐送停風(fēng)作業(yè)瞬間造成硫酸車(chē)間一級(jí)動(dòng)力波入口壓力波動(dòng)異常進(jìn)而導(dǎo)致閃速爐排煙不暢、爐膛冒正壓是一個(gè)影響閃速爐生產(chǎn)穩(wěn)定順行多年的問(wèn)題,貴冶工程技術(shù)人員完全依靠自身的力量,在不影響正常生產(chǎn),不增加額外設(shè)備的前提下通過(guò)不斷摸索和試驗(yàn),成功解決了此難題。

Convertor Operation Influence on Flash Furnace Off-gas and Improvement Measures

LIU Fei
(Guixi S melter of Jiangxi Copper Corporation,Guixi335424,China)

With the further development of the Guixi smelter,the flash furnace off-gas volume and density of the SO2in off-gas increases significantly.Due to the limited working ability of sulfuric acid plant,flash furnace gas can not be exhausted easily.When the convertor begins to blow or stop blowing,gas volume increases or decreases instantly.It leads to fluctuant working condition of the sulfuric acid plant.And then it causes abnormal exhausting gas in flash furnace.The convertor operation influence on flash furnace off-gas in Guixi smelter was expounded.Some reasons causing the influence were analyzed and effective improvement measures were also proposed.

convertor;SO2exhaust fan;blowing;stop blowing

TF806.26

A

1003-5540(2012)05-0027-03

劉飛(1980-),男,工程師,主要從事閃速熔煉方向的生產(chǎn)、研究工作。

2012-07-10