聯(lián)合法清灰技術(shù)在鋅焙燒余熱鍋爐中的應(yīng)用

劉安強(qiáng)

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠，甘肅 白銀 730900)

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綜合利用與環(huán)保

聯(lián)合法清灰技術(shù)在鋅焙燒余熱鍋爐中的應(yīng)用

劉安強(qiáng)

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司西北鉛鋅冶煉廠，甘肅 白銀 730900)

對彈簧振打清灰和爆破清灰的作用機(jī)理及特點進(jìn)行分析，結(jié)合生產(chǎn)實際在鋅焙燒余熱鍋爐采用聯(lián)合法清灰技術(shù)，敘述了聯(lián)合法清灰技術(shù)的優(yōu)勢和應(yīng)用效果。

鋅精礦； 流態(tài)化焙燒； 余熱鍋爐； 彈簧振打清灰； 爆破清灰； 聯(lián)合法清灰

0 引言

鋅精礦焙燒鍋爐煙塵中含有金屬，大量的銅、鉛、鋅等熔融物遇受熱面后冷卻形成致密、堅硬、強(qiáng)度較高的積灰，難以清除。余熱鍋爐積灰一直是制約鋅精礦焙燒生產(chǎn)的瓶頸。積灰不僅造成鍋爐換熱效率降低，產(chǎn)汽量下降，溫度升高，而且影響焙燒爐及后續(xù)設(shè)備的正常運行，甚至影響整個生產(chǎn)系統(tǒng)，因此余熱鍋爐的清灰非常重要。西北鉛鋅冶煉廠通過對余熱鍋爐進(jìn)行技術(shù)改造，將鍋爐運行周期從三個月延長至一年，減少了其對生產(chǎn)的影響，同時也降低了職工的勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率。

1 清灰技術(shù)的原理和特點

1.1 彈簧振打清灰

1.1.1 彈簧振打清灰的原理

彈簧振打清灰是通過振打器上蝸輪蝸桿減速機(jī)驅(qū)動主動鏈輪，鏈條帶動舉錘裝置機(jī)構(gòu)，將錘頭舉到設(shè)定高度后，在落錘裝置作用下，錘頭落下，打擊彈簧振打桿。振打桿上裝有一對碟形彈簧，使振打力形成特定頻率的振動而傳到積灰的受熱面上，舉錘機(jī)構(gòu)隨從動輪繼續(xù)轉(zhuǎn)動經(jīng)過彈簧導(dǎo)向復(fù)位，再次舉錘，進(jìn)行第二次振打，如此循環(huán)達(dá)到清灰的目的。

1.1.2 彈簧振打清灰的特點

彈簧振打清灰具有清理大塊金屬熔融物效果好、消耗動力少和運行可靠等特點。清灰采用PLC或DCS自動控制系統(tǒng)，按設(shè)定的周期自動運行，是惡劣條件下清潔受熱面的有效工具，在提高鍋爐設(shè)備作業(yè)率、減輕維護(hù)工作量以及節(jié)能降耗等方面具有十分明顯的優(yōu)勢。

1.2 爆破清灰

1.2.1 爆破清灰的原理

爆破清灰技術(shù)主要是通過聲波和沖擊氣流進(jìn)行清灰?？扇?xì)怏w與空氣按一定比例(爆炸極限)進(jìn)入混合脈沖罐，在脈沖罐內(nèi)混合氣體經(jīng)點火爆炸后，體積急劇膨脹，產(chǎn)生高溫、高速的氣流。氣流經(jīng)噴嘴進(jìn)入爐內(nèi)，并以沖擊動能、聲能、熱能形式釋放能量，經(jīng)過受熱面管束、爐墻多次反射彌漫整個待除灰表面，使積灰松弛、脫落，從而達(dá)到清灰的目的。

1.2.2 爆破清灰的特點

爆破清灰是沖擊波和高速氣流作用于受熱爐管表面上，使積灰層軟化，粘結(jié)強(qiáng)度降低，同時受熱爐管產(chǎn)生振動，附著爐管表面的灰層破裂、脫落。其作用類似于機(jī)械振打，但效果遠(yuǎn)比機(jī)械振打好，作用時間極短(毫秒級)，不對受熱面造成任何損壞。

1.3 兩種清灰技術(shù)效果對比

爆破清灰不直接對鍋爐本體進(jìn)行物理擊打，鍋爐水冷壁和管束不會受到損傷，爐體的直接傷損輕，清灰面積較大，但是對大塊的堅硬金屬熔融物清除效果較差，尤其是重金屬焙燒余熱鍋爐的煙氣，積灰量極大，并且大多處于熔融狀態(tài)，難以清理干凈。

彈簧振打清灰對大塊堅硬金屬熔融物的清除效果明顯，但對鍋爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)的破壞比較嚴(yán)重，而且長時間運行，振打部位經(jīng)常發(fā)生開焊、斷裂、泄漏，生產(chǎn)的穩(wěn)定性和安全性受到威脅，振打的總體效果不理想，同時鍋爐積灰“死角”部位難于清理。

因此，采用單一的彈簧振打清灰或爆破清灰很難實現(xiàn)鍋爐的穩(wěn)定運行，而將兩者結(jié)合(聯(lián)合法清灰)，既能清理大塊堅硬的金屬熔融物，又能對鍋爐積灰的“死角”部位清理徹底，并能減輕清灰對鍋爐本體造成的損傷。

2 聯(lián)合清灰技術(shù)在生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 生產(chǎn)概況

西北鉛鋅冶煉廠鋅焙燒余熱鍋爐是由輻射室、擋渣屏、過熱器及第一、二、三對流管束組成，積灰部位主要位于過熱器。在高溫?zé)煔獾拈L期沖刷下，管屏的前端形成堅硬致密山脊?fàn)钫辰Y(jié)塊，管屏的側(cè)面形成不易脫落抹灰狀結(jié)塊，由于此段管屏間的間距較小，人員無法進(jìn)入進(jìn)行清理。

原焙燒爐余熱鍋爐采用彈簧振打清灰技術(shù)。彈簧振打裝置的主要參數(shù)如下：清灰頻率 3次/min，功率0.37 kW，擊 振 力30～450 kN，操作方式連續(xù)或周期，外形尺寸 650 mm×270 mm×1 035 mm。生產(chǎn)中，由于清灰不徹底，造成焙砂飛揚損失、煙氣外泄等，工作環(huán)境差，產(chǎn)汽量低，鍋爐運行周期短；嚴(yán)重影響焙燒系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，焙燒爐連續(xù)運行周期短，投料量小，焙砂產(chǎn)出率低；由于直接擊打鍋爐本體部位，造成鍋爐損傷，尤其是一些“死角”部位很難清理，余熱鍋爐積灰嚴(yán)重，余熱利用效率低，而且鍋爐出口溫度高，對后續(xù)收塵設(shè)備產(chǎn)生較大影響，降低了其收塵效率。

2010年10月新焙燒系統(tǒng)建成投產(chǎn)，其余熱鍋爐采用聯(lián)合法清灰技術(shù)。該技術(shù)有效彌補(bǔ)了單一清灰方式的局限性，清灰面積較大，能夠清理到鍋爐積灰“死角”部位，并且不會對鍋爐水冷壁及管束產(chǎn)生損傷。

2.2 聯(lián)合清灰技術(shù)應(yīng)用效果

西北鉛鋅冶煉廠新型焙燒余熱鍋爐采用聯(lián)合法清灰技術(shù)運行以來，余熱鍋爐受熱面清潔，達(dá)到了預(yù)期效果。該清灰技術(shù)未對設(shè)備及水冷壁造成損壞，受熱爐管沒有變形；解決了人工清灰時存在的問題及對生產(chǎn)工藝造成的影響，提高了焙燒爐的運行時間，降低了職工的勞動強(qiáng)度，清灰效果非常明顯。

2.2.1 鍋爐運行周期延長

余熱鍋爐積灰一直是制約焙燒生產(chǎn)的瓶頸，采用單一清灰法每年需停爐4～5次進(jìn)行清灰，嚴(yán)重影響生產(chǎn)的穩(wěn)定性。采用聯(lián)合法清灰技術(shù)，鍋爐運行周期從100 d延長到330 d左右，因鍋爐清灰造成的焙燒爐停爐減少，保證了焙燒爐連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。

2.2.2 余熱鍋爐換熱效率提高，產(chǎn)汽量增大

余熱鍋爐產(chǎn)汽量的大小決定著焙燒爐的焙燒強(qiáng)度，而積灰對鍋爐的換熱效率影響非常大。采用單一清灰技術(shù)，鍋爐清灰不徹底，換熱效率低，產(chǎn)汽量下降，出口爐氣溫度升高，影響焙燒爐的投料量。采用聯(lián)合法清灰后，余熱鍋爐清灰更徹底，換熱效率更高，并提高了本廠汽輪機(jī)發(fā)電量，同時增大了焙燒爐的投料量，為企業(yè)高效、穩(wěn)定生產(chǎn)提供了保證。

2.2.3 降低收塵系統(tǒng)負(fù)荷，提高收塵效率

采用聯(lián)合法清灰技術(shù)后，鋅余熱鍋爐出口溫度降低，保證了后續(xù)設(shè)備安全穩(wěn)定運行，收塵系統(tǒng)負(fù)荷降低，收塵效率提高。

新型焙燒爐聯(lián)合法清灰與原焙燒爐彈簧振打清灰實際運行參數(shù)對比見表1。

表1 單一清灰與聯(lián)合法清灰實際運行參數(shù)對比

可以看出，新焙燒余熱鍋爐采用聯(lián)合法清灰技術(shù)，煙氣處理量、產(chǎn)汽量、投料量都有所提高，鍋爐運行周期也從三個月延長至一年，同時鍋爐出口溫度降低，利于后續(xù)收塵設(shè)備。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益

西北鉛鋅冶煉廠在新型焙燒余熱鍋爐上采用爆破清灰與彈簧振打相結(jié)合的聯(lián)合循環(huán)程序控制清灰技術(shù)，該技術(shù)有效彌補(bǔ)了單一的彈簧振打清灰或爆破清灰的不足，具有效率高、操作簡單、清灰效果徹底等優(yōu)點。采用該技術(shù)，年均減少停開爐消耗柴油成本約86萬元，金屬損失約100 t，人工清灰費用3萬元，共計約280多萬元，實現(xiàn)了效率、質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。

3 結(jié)束語

生產(chǎn)實踐證明，聯(lián)合法清灰技術(shù)的應(yīng)用，保證了余熱鍋爐的正常運轉(zhuǎn)，使焙燒爐運行更加平穩(wěn)，從根本上解決了人工清灰不徹底，焙砂飛揚損失和污染環(huán)境及危害職工健康等問題，實現(xiàn)了人工清灰到自動程序控制的轉(zhuǎn)變，減少了焙砂飛揚損失，提高了金屬回收率，經(jīng)濟(jì)效益顯著。該技術(shù)解決了大型銅、鉛、鋅焙燒余熱鍋爐清灰這一行業(yè)性技術(shù)難點，填補(bǔ)了國內(nèi)外空白。

[1] 鋅冶煉論文全集(1980—2008)[M].中國有色冶金編輯部.

[2] 彭容秋.鉛鋅冶金學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2003.

Application of ash removal technology with combined methods in exhaust-heat boiler of zinc roasting

LIU An-qiang

The action mechanism and characteristics of ash removal with spring rapping and blasting were analyzed.Combined with the practical production,the ash removal technology with combined method was used in exhaust-heat boiler of zinc roasting.The advantages and application effects of ash removal technology with combined methods were presented.

zinc concentrate; fluidized roasting; exhaust-heat boiler; ash removal with spring rapping; ash removal with blasting; ash removal with combined method

劉安強(qiáng)(1980—)，男，甘肅省莊浪縣人，畢業(yè)于東北大學(xué)材冶學(xué)院冶金工程專業(yè)，工程師，從事鋅冶煉技術(shù)管理工作。

2014-02-28

2014-11-02

TF813； TF802.67

B

1672-6103(2015)01-0053-03