煙化爐吹煉關(guān)鍵技術(shù)研究

陶先昌　劉志宏

【摘 要】本文就影響煙化爐吹煉的關(guān)鍵因素進(jìn)行分析，分別對(duì)爐底及風(fēng)口區(qū)域襯磚改造、放渣爆炸分析及預(yù)防、中間倉定量給煤系統(tǒng)改造、提高水套循環(huán)水溫度改造、操作優(yōu)化等工藝與裝備方面開展探索、研究和改進(jìn)，使煙化爐吹煉作業(yè)取得了明顯的成效，安全環(huán)保隱患得到有效治理，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到進(jìn)一步提升。

【關(guān)鍵詞】煙化爐；吹煉；改造；優(yōu)化

0.前言

馳宏鋅鍺公司曲靖分公司兩臺(tái)13.5m2的煙化爐于2006年2月建成投產(chǎn)，以處理鼓風(fēng)爐熱熔渣和鋅浸出渣為主。鋅浸出渣和鼓風(fēng)爐熱熔渣的比例達(dá)1.6～1.8∶1，為國內(nèi)首創(chuàng)。鼓風(fēng)爐熱熔渣由電熱前床通過溜槽直接淌入煙化爐熱料進(jìn)料口。同時(shí)，兩臺(tái)煙化爐均設(shè)有冷料進(jìn)料口，鋅浸出渣由浸出渣貯倉經(jīng)膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸，通過犁式卸料機(jī)分別卸入兩臺(tái)煙化爐的小冷料倉，再通過小冷料倉下的移動(dòng)膠帶輸送機(jī)加入煙化爐冷料進(jìn)料口。

煙化爐作業(yè)周期220分鐘，其中加料升溫105分鐘，吹煉100分鐘，排渣15分鐘。

每臺(tái)煙化爐旁設(shè)兩套給煤系統(tǒng)。粉煤由備料車間的螺旋輸送泵用壓縮風(fēng)輸送至粉煤中間倉。加煤時(shí)，中間倉中的粉煤經(jīng)給料裝置、計(jì)量裝置、鎖風(fēng)裝置被一次風(fēng)送入噴煤嘴，在噴煤嘴內(nèi)再與二次風(fēng)混合后鼓入煙化爐爐內(nèi)。兩套給煤系統(tǒng)輪流進(jìn)行接收粉煤和給煤作業(yè)。

煙化爐產(chǎn)出的爐渣水淬后沖入渣池，用抓斗橋式起重機(jī)撈出至水淬渣倉，用汽車倒運(yùn)至渣場堆棄或出售生產(chǎn)水泥。

煙化爐出爐煙氣經(jīng)余熱鍋爐回收余熱后進(jìn)入布袋收塵裝置。尾氣應(yīng)用氨-酸法治理，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)領(lǐng)先的工藝配置。

根據(jù)設(shè)計(jì)，兩臺(tái)煙化爐處理鋅浸出渣量為89082t/a，處理鼓風(fēng)爐渣量為54240t/a，加入粉煤量為57696t/a，氧化鋅煙塵產(chǎn)量為43224t/a，氧化鋅煙塵含鋅產(chǎn)量為22476.48t/a，水淬渣產(chǎn)量為121680t/a。

煙化爐水套使用壽命改造前較短，僅為55天，主要通過在爐底澆注拱底及風(fēng)口區(qū)水套砌筑耐火磚，煙化爐水套使用壽命得到了大幅提升，達(dá)105天。煙化爐中間倉系統(tǒng)在改造前，因粉煤由壓縮空氣從粉煤制備工序送至中間倉，則有可能會(huì)導(dǎo)致大量粉煤瞬時(shí)進(jìn)入煙化爐，造成煙化爐三次風(fēng)口和冷料口噴火，通過采用中間倉新型鎖風(fēng)定量給煤系統(tǒng)改造，有效杜絕了煙化爐噴火現(xiàn)象，消除安全了隱患。

1.工藝流程及煙化爐吹煉示意圖

1.1工藝流程

煙化爐吹煉過程工藝流程圖見圖1。

1.2煙化爐吹煉示意圖

煙化爐為固定式長方形爐型，其吹煉過程如圖2。

圖2 煙化爐吹煉示意圖

2.爐底及風(fēng)口區(qū)域襯磚改造

2.1改造方案

為防止冰銅及鉛液對(duì)煙化爐爐底水套及風(fēng)口水套的沖刷腐蝕，有效延長水套使用壽命，提高煙化爐作業(yè)率，防止噴煤嘴與連接處漏煤，2009年8月份，對(duì)煙化爐爐體進(jìn)行以下改造。

（1）爐底澆注拱底及風(fēng)口區(qū)水套砌筑耐火磚，以保護(hù)爐底水套及風(fēng)口水套。

（2）取消混合箱，噴煤嘴改為法蘭連接，取消煙化爐噴煤嘴接頭，消除因爐體變形造成接頭與噴煤嘴形成的縫隙，減少漏煤現(xiàn)象發(fā)生。

2.2改造效果

通過改造，效果較為明顯。改造前每次更換水套所需費(fèi)用約20萬元，改造后更換風(fēng)口區(qū)域的鉻鎂磚所需費(fèi)用約6萬元，可節(jié)約14萬元，說明改造是成功的。技改前后參數(shù)對(duì)比情況，見表1。

表1 技改前后參數(shù)對(duì)比表

3.放渣爆炸分析及預(yù)防

3.1放渣爆炸原因分析

煙化爐在放渣時(shí)偶爾會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，經(jīng)過仔細(xì)研究及查閱有關(guān)文獻(xiàn)，我們認(rèn)為放渣過程中發(fā)生爆炸的主要原因是：熔渣中Fe被還原以及可能部分生成鉛冰銅造成，這些渣料在水淬時(shí)發(fā)生劇烈放熱，瞬間釋放大量的熱并形成氣體，氣體無法順利擴(kuò)散最終造成爆炸。

資料顯示，煙化爐在吹煉過程中，最適宜的溫度為1150～1250℃，而我們?cè)诜旁^程的實(shí)時(shí)監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，渣溫有時(shí)高達(dá)1400℃。根據(jù)以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，在渣口處發(fā)現(xiàn)有鐵火花產(chǎn)生，并且渣的流動(dòng)性也非常好，高溫下FeO被C還原，形成積鐵或鐵液，排放過程中遇水，急劇放熱，并產(chǎn)生氣體，也會(huì)造成爆炸。煙化爐水淬渣典型成分見表2。

表2 煙化爐水淬渣典型成分表

由表中數(shù)據(jù)看出，水淬渣中仍含有少量的Cu和S，由于Cu、S的親合力較強(qiáng)，在高溫熔渣中形成冰銅的可能性較高。由于鉛冰銅的比重較大，被一、二次風(fēng)攪動(dòng)帶到渣口附近，再加上煙化爐是間斷加料操作，在新一輪爐料吹煉中，同樣會(huì)將鉛冰銅帶入到渣口附近，如果達(dá)到一定程度后，集中排出，則會(huì)導(dǎo)致爆炸。

3.2防爆炸的預(yù)防措施

（1）在輸送冷料過程中按要求比例摻入石英砂。石英砂在高溫下能與爐渣中的FeO發(fā)生反應(yīng)，形成較為穩(wěn)定的2FeO.SiO2，從而減少或杜絕金屬Fe的生成，降低鐵液遇水發(fā)生爆炸的可能性。

（2）降低爐渣溫度。煙化爐生產(chǎn)工藝條件主要是控制給風(fēng)量和給煤量，單獨(dú)降低給煤量會(huì)導(dǎo)致煙化過程中的還原氣氛變?nèi)?，CO全部氧化而放出大量的熱，造成渣溫不降反升，因此，當(dāng)渣溫過高時(shí)，采取在放渣前幾分鐘適當(dāng)加入冷料降溫的措施。

（3）放渣期間按規(guī)定對(duì)排放區(qū)域進(jìn)行安全隔離；放渣時(shí)，渣口工必須按要求穿戴好勞保用品；放渣操作必須由兩人完成，1人操作，1人監(jiān)護(hù)；渣口打開后，渣口工必須立即撤離渣口，站在安全的地方。

4.中間倉定量給煤系統(tǒng)改造

4.1改造方案

中間倉系統(tǒng)是煙化爐吹煉最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，生產(chǎn)過程中，因粉煤由壓縮空氣從粉煤制備工序送至中間倉，如果給煤壓力超過吹煉時(shí)爐內(nèi)壓力，則有可能會(huì)導(dǎo)致大量粉煤瞬時(shí)進(jìn)入煙化爐，造成煙化爐三次風(fēng)口和冷料口噴火，危及崗位人員的安全，同時(shí)噴火還會(huì)造成大量煙氣外溢難以收集處理，成為煙化爐的安全環(huán)保難題。為解決此難題，曲靖分公司鉛廠通過多方咨詢，考慮采用鎖風(fēng)定量給煤機(jī)，從源頭上杜絕因壓差不平衡造成的給煤不穩(wěn)定現(xiàn)象，具體方案如下。

4.1.1項(xiàng)目內(nèi)容

本改造項(xiàng)目主要包括：

（1）拆除中間倉給煤螺旋及部分閥門。

（2）對(duì)中間倉進(jìn)行改造，減少一套中間倉給煤系統(tǒng)。

（3）安裝鎖風(fēng)定量給煤機(jī)及優(yōu)化布置供煤管。

（4）設(shè)計(jì)調(diào)試DCS聯(lián)鎖控制系統(tǒng)。

4.1.2改造方案

（1）本次改造采用的是新型鎖風(fēng)定量給煤系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)試情況，確定設(shè)備本體控制參數(shù)，如一、二次風(fēng)量及風(fēng)壓、倉壓、給煤量等。

（2）提供給煤機(jī)布置及中間倉改造方案、圖紙。

（3）每臺(tái)煙化爐選用兩套新型定量給煤機(jī)來取代三套給煤螺旋。

（4）與生產(chǎn)廠家協(xié)作設(shè)計(jì)調(diào)試DCS連鎖控制系統(tǒng)，將相關(guān)運(yùn)行參數(shù)引入DCS集中控制。

4.2改造效果

（1）通過改造，新供煤系統(tǒng)由三個(gè)中間倉改為兩個(gè)中間倉，可以減少換倉時(shí)開、關(guān)閥門數(shù)量，且煙化爐的開、停車操作可以通過DCS實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖控制，操作程序簡單化，可有效減少誤操作。

（2）因系統(tǒng)本身能夠?qū)崿F(xiàn)給煤量化，從而可以根據(jù)高壓鼓風(fēng)機(jī)的供風(fēng)量及吹煉階段來計(jì)算有效的工藝參數(shù)，精確控制爐況，降低煙化爐煤耗，節(jié)約成本。

（3）因系統(tǒng)本身能夠進(jìn)行鎖風(fēng)，所以能夠平衡中間倉壓力與爐內(nèi)壓力，有效杜絕煙化爐噴火現(xiàn)象，消除安全隱患。

5.提高水套循環(huán)水溫度改造

5.1改造方案

水套在使用相當(dāng)一段時(shí)間后，出現(xiàn)裂紋，導(dǎo)致漏水，我們認(rèn)為，由于煙化爐水套內(nèi)冷卻水溫度較低，造成溫差（煙化爐吹煉溫度與水套冷卻水溫度的差值）較大產(chǎn)生的應(yīng)力使水套產(chǎn)生裂紋。所以采取提高煙化爐水套給水溫度的技術(shù)方案，以提高煙化爐水套使用壽命。于2010年一季度，做了以下技術(shù)改造。

（1）改造盡量利用原有設(shè)備設(shè)施，僅做管路和部分設(shè)備購置。

（2）對(duì)原來的軟化水熱水池重新分隔成兩個(gè)熱水池1#，2#，其主要目的是將煙化爐水套循環(huán)水回水進(jìn)入1#熱水池，將艾薩爐水套循環(huán)水回水及鼓風(fēng)爐水套循環(huán)水回水進(jìn)入2#熱水池。

（3）從冷卻塔回水管上接入一根ф150mm的回水管（回水管上安裝流量調(diào)節(jié)閥），進(jìn)入1#熱水池，以便對(duì)1#熱水池的水溫進(jìn)行調(diào)整。

（4）將原來的軟化水熱水泵更改成煙化爐水套給水泵，在原軟化水熱水泵出水管道上安裝碟閥進(jìn)行封堵，用ф350mm的管道與煙化爐水套進(jìn)水管道連接起來，讓軟化水熱水不經(jīng)過冷卻塔直接進(jìn)入煙化爐水套循環(huán)。

（5）在2#軟水熱水池上增加2臺(tái)透平同步排吸清水泵（一開一備，流量500m3/h，揚(yáng)程36m），泵出口接入到原冷卻塔進(jìn)口管道，對(duì)2#軟化水熱水池的水進(jìn)行冷卻。

5.2改造效果

（1）煙化爐水套循環(huán)水給水溫度由35℃提高到50℃，水套使用壽命達(dá)3個(gè)月。

（2）對(duì)水循環(huán)無影響，不防礙生產(chǎn)的正常運(yùn)行，可以進(jìn)一步探索水套壽命與循環(huán)水溫度的關(guān)系。

6.操作優(yōu)化

6.1優(yōu)化內(nèi)容

為持續(xù)提升煙化爐的各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，在優(yōu)化操作方面作出了大量的探索和思考，主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）正常情況下，要求在聯(lián)鎖狀態(tài)下操作中間倉，以達(dá)到減少誤操作和提高煙化爐自動(dòng)化水平的目的。

（2）換倉時(shí)，先把在用倉的給煤量降到2t/h，將換用倉的給煤量設(shè)為2t/h，啟動(dòng)換用倉；待換用倉的給煤量達(dá)到2t/h時(shí)，將在用倉的給煤量降為0，再停止在用倉。然后根據(jù)爐況給煤（給煤量≤6t/h），結(jié)束換倉程序。

（3）推行精細(xì)化操作，嚴(yán)格中間倉的進(jìn)煤程序和停煤程序。進(jìn)煤的順序：啟動(dòng)濾筒式收塵風(fēng)機(jī)→開進(jìn)煤倉的進(jìn)煤閥→開進(jìn)煤總閥→通知粉煤送煤（煤倉的儲(chǔ)煤量不允許超過10t）。停煤順序：通知粉煤停煤→關(guān)進(jìn)煤總閥→關(guān)進(jìn)煤倉的進(jìn)煤閥→停濾筒式袋收塵風(fēng)機(jī)。

（4）總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，如中間倉長時(shí)間不下煤時(shí)，立即采取措施從事故渣口緊急放渣，避免因死爐而花費(fèi)大量的精力去打爐結(jié)。

6.2改進(jìn)效果

（1）煙化爐鋅金屬耗煤由4-4.2t/t降低到3.5—3.8t/t。

（2）爐子投入產(chǎn)出量更加穩(wěn)定，工藝技術(shù)參數(shù)的控制方式和手段基本實(shí)現(xiàn)規(guī)范化。

（3）爐子非計(jì)劃停爐次數(shù)和停爐時(shí)間大幅降低，作業(yè)率進(jìn)一步提高。

7.結(jié)束語

實(shí)踐證明，煙化爐技改工程的實(shí)施和推進(jìn)是科學(xué)和可行的，主要體現(xiàn)為，煙化爐水套使用壽命得到了提高；煙化爐噴火現(xiàn)象得到了杜絕，消除了安全隱患。隨著煙化爐吹煉工藝的不斷完（下轉(zhuǎn)第210頁）（上接第146頁）善，我們今后的主要研究方向如下。

（1）煙化爐連續(xù)進(jìn)冷料吹煉試驗(yàn)研究，進(jìn)一步提高爐床能力。

（2）煙化爐富氧吹煉試驗(yàn)研究，進(jìn)一步節(jié)能降耗。

（3）煙化爐水套材質(zhì)的研究，進(jìn)一步提高水套使用壽命。

（4）降低水淬渣含Zn的技術(shù)攻關(guān)，進(jìn)一步提高煙化爐的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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