固定式陽極爐煙氣收塵系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)踐

李文峰，陳 強(qiáng)，王利敏

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

固定式陽極爐煙氣收塵系統(tǒng)的優(yōu)化與實(shí)踐

李文峰，陳 強(qiáng)，王利敏

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

介紹了貴冶固定式陽極爐煙氣收塵系統(tǒng)的工作原理，分析了系統(tǒng)運(yùn)行效果不佳的原因；針對阻礙煙氣流通的空氣冷卻器及布袋收塵器等單元進(jìn)行優(yōu)化改造，對影響布袋使用壽命的煙氣溫度進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，最終收塵系統(tǒng)運(yùn)行效率提高，環(huán)境得到改善。

煙氣收塵；空氣冷卻器；布袋收塵器；優(yōu)化改造；煙氣溫度

1 引言

貴冶固定式陽極爐10萬t雜銅冶煉項(xiàng)目于2007年3月投產(chǎn)，煙氣收塵系統(tǒng)同期投入運(yùn)行。在運(yùn)行過程中，因原有收塵系統(tǒng)煙氣流通不暢易出現(xiàn)煙氣外漏，造成現(xiàn)場粉塵濃度偏高，給周邊環(huán)境帶來一定的污染。傾動爐車間在生產(chǎn)過程中，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，利用冷修的時機(jī)，對固定式陽極爐煙氣收塵系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的優(yōu)化與改造。本文重點(diǎn)介紹空氣冷卻器、布袋收塵器等部位通過改造后所取得的成效［1］。

圖1 固定式陽極爐排煙收塵系統(tǒng)

2 煙氣收塵系統(tǒng)工作原理及運(yùn)行狀況

2.1 煙氣收塵系統(tǒng)工作原理

固定式陽極爐煙氣收塵系統(tǒng)處理兩路來的煙氣：一是爐體冶煉過程中煙氣，它是由重油燃燒以及雜銅冶煉過程中所產(chǎn)生的高溫?zé)煔?。先?jīng)過沉渣室自由沉降粗顆粒煙塵，再經(jīng)過余熱鍋爐進(jìn)行余熱回收和煙塵沉積，然后經(jīng)過空氣冷卻器將煙氣溫度降至200℃以下。二是環(huán)境集煙煙氣，主要來源兩個爐門（加料口）及一個渣口所收集的煙氣。環(huán)境集煙煙氣先經(jīng)過旋風(fēng)收塵器，旋風(fēng)除塵后進(jìn)入混氣室，然后在混氣室里與爐體煙氣進(jìn)行混合后一同進(jìn)入布袋收塵器，通過布袋收塵器進(jìn)行過濾除塵，最后由排煙風(fēng)機(jī)送至煙囪進(jìn)行大氣排放［2］。圖1為貴冶固定式陽極爐排煙收塵系統(tǒng)工藝流程圖。

2.2 運(yùn)行狀況

爐體煙氣經(jīng)過空氣冷卻器時，因煙氣中的煙塵粘結(jié)易造成冷卻器堵塞，導(dǎo)致煙氣流通受阻造成從爐門泄漏至環(huán)境中；此外因冷卻器堵塞又會導(dǎo)致布袋收塵器煙氣溫度大幅波動。溫度低時，煙氣中的水蒸氣與酸性氣體結(jié)露形成酸，易造成布袋腐蝕，縮短其使用壽命，同時煙塵板結(jié)于布袋上，使得布袋逐漸喪失除塵能力。

3 優(yōu)化改造方案

3.1 空氣冷卻器的優(yōu)化改造

空氣冷卻器改造前為列管式（如圖2-1所示），共96根304L不銹鋼，下設(shè)灰斗收集煙塵。在列管的一側(cè)布置4臺軸流風(fēng)機(jī)，將入口約350℃的煙氣溫度，降至200℃左右的出口煙氣溫度［3］，以保證布袋入口溫度在合理范圍。因此冷卻、收塵效果的好壞直接影響排煙收塵系統(tǒng)的正常與否。在生產(chǎn)實(shí)踐中我們分析，因管道長且小，在煙氣排出側(cè)煙氣溫度低，管壁內(nèi)易結(jié)露，煙塵粘結(jié)，堵塞管道，是導(dǎo)致排煙受阻、不正常的主要原因。

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，我們研究確定取消冷卻器內(nèi)部出口四組列管，將進(jìn)口與出口用鋼板進(jìn)行隔開，將列管縮短，采用錯位形式排列，以減少相互間的阻隔，便于冷卻風(fēng)進(jìn)行快速冷卻的改進(jìn)方案。列管縮短后，阻力減少，列管內(nèi)的煙氣流速加快，有利于提高下灰斗內(nèi)的溫度；另外出口端下方加焊了四塊導(dǎo)流板，可起到二次冷卻和沉降作用；煙氣冷卻由“U”型路線改為 了“S”型路線；不但有利于煙灰的沉降，又解決了煙灰堵塞出口管問題（如圖2-2所示）。

圖2 空氣冷卻器系統(tǒng)改造前后

下灰斗加裝觀察孔，有利于內(nèi)部觀察和清理，由原來的雙葉翻板閥改為回轉(zhuǎn)閥，下灰均勻又可起到密封效果，提高了收塵效率。密封、保溫得到改善后，冷卻器內(nèi)部不易結(jié)露，提高了使用壽命，減少了維護(hù)、維修次數(shù)與成本。

3.2 冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式的優(yōu)化

PLC冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式：當(dāng)混氣室入口溫度達(dá)到140℃時，四臺冷卻軸流風(fēng)機(jī)則同時運(yùn)行；混氣室入口溫度降于130℃時，四臺冷卻軸流風(fēng)機(jī)則停止運(yùn)行。因冷卻軸流風(fēng)機(jī)冷卻起不到良好的冷卻效果，因此取消該側(cè)對應(yīng)的兩臺冷卻軸流風(fēng)機(jī)，保留不銹鋼管側(cè)的兩臺冷卻軸流風(fēng)機(jī)，將冷卻風(fēng)機(jī)運(yùn)行模式改為：當(dāng)入口溫度達(dá)到120℃時開啟風(fēng)機(jī)，低于115℃時停止風(fēng)機(jī)。通過優(yōu)化冷卻器出口煙氣溫度的控制，能夠較好地適應(yīng)鍋爐出口煙氣溫度升高的波動，有效地控制了煙氣溫度。

3.3 環(huán)集煙罩的優(yōu)化改造

固定式陽極爐周圍共設(shè)有3個環(huán)集煙罩，即：兩個加料門各一個及渣口一個。原來的環(huán)集煙罩中加料門煙罩斗較淺，覆蓋面積較小，安裝位置偏高，不利于收集加料門泄漏的煙氣。渣口環(huán)集原來處于常開狀態(tài)，空氣從渣口環(huán)集罩被吸入煙道導(dǎo)致爐門環(huán)集抽力不足。為此傾動爐車間進(jìn)行因素分析、優(yōu)化環(huán)集煙罩結(jié)構(gòu)，改為倒立錐形漏斗，加料門側(cè)煙罩加裝通過卷揚(yáng)機(jī)控制的活動擋板，除在加料周期時開啟外，其它時周期關(guān)閉。通過加大煙罩覆蓋面積、斗子深度和加料側(cè)煙罩活動擋板，減小煙氣阻力加快收集速度使?fàn)t門外溢煙氣盡快地被收集；在渣口環(huán)集通路上安裝氣動蝶閥，除放渣時開啟外，其余時間關(guān)閉，以提高環(huán)集的抽力。

3.4 布袋收塵器的優(yōu)化改造

3.4.1 布袋收塵器工作原理

該系統(tǒng)主要由過濾器部件、過濾吹灰設(shè)備、雙葉翻板閥、螺旋輸送機(jī)、煙塵斗、外殼蒸汽加熱設(shè)備和安全稀釋閥等設(shè)備組成。其工作原理是利用粉塵通過編織或氈織濾布時產(chǎn)生的篩分、慣性、粘附等作用而被阻擋在布袋一側(cè)。布袋收塵一般能撲集粒直徑小于等于1μm煙塵，性能好的濾布可撲集細(xì)度達(dá)直徑0.11μm的煙塵，在不受煙塵物化性質(zhì)的影響情況下。但對煙氣性質(zhì)（如煙氣溫度、濕度、有無腐蝕性等）要求較嚴(yán)［5］，否則影響較大。

3.4.2 布袋收塵效果不佳的原因

影響布袋收塵效果的主要因素可歸納為以下四點(diǎn)：（1）布袋收塵器漏風(fēng)；（2）布袋溫度控制不當(dāng)，溫差大，煙氣易結(jié)露導(dǎo)致布袋粘結(jié)甚至腐蝕；（3）螺旋輸送機(jī)、雙葉翻板閥漏風(fēng)，下灰口易被煙灰堵死；（4）布袋收塵器排灰口漏風(fēng)，造成粉塵的二次飛揚(yáng)。

3.4.3 布袋收塵器結(jié)構(gòu)的改造

由圖3-1可以看出，原收塵系統(tǒng)4個除塵倉室共用一臺螺旋運(yùn)輸機(jī)排灰，螺旋運(yùn)輸機(jī)漏風(fēng)輸送煙灰能力有限，導(dǎo)致排灰不暢，使得煙塵無法正常放出，或放出的煙塵在螺旋內(nèi)積結(jié)、堵塞、導(dǎo)致螺旋、雙葉翻板閥不能正常使用，影響生產(chǎn)正常［6］。

圖3 布袋收塵器改進(jìn)前后

針對上述情況，為了保證生產(chǎn)的正常運(yùn)行，傾動爐車間采取以下措施進(jìn)行優(yōu)化改造：（1）取消螺旋輸送機(jī)改為單獨(dú)控制的雙葉翻板閥，煙灰直排煙灰袋內(nèi)（如圖3-2所示）避免螺旋輸送機(jī)內(nèi)漏風(fēng)。（2）排灰口下直接安裝雙葉翻板閥。下方短管內(nèi)加入兩根蒸汽保溫管，保證下方短管內(nèi)的溫度，減少積灰現(xiàn)象。（3）由原來的煙灰罐改為直接固定在短管上的煙灰袋。（4）布袋收塵器上安裝擋雨棚，減少雨水天氣對布袋的腐蝕。

4 效果評價

（1）通過上述改進(jìn)，煙塵堵塞現(xiàn)象明顯降低（如表1所示）。

表1 改進(jìn)前后清理煙灰數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

（2）改造后由于排灰路線縮短，有效的解決了煙灰在螺旋輸送機(jī)內(nèi)積灰、堵塞的現(xiàn)象，給故障處理帶來方便。雙葉翻板閥改成大功率的回轉(zhuǎn)閥，防止漏風(fēng)避免煙灰結(jié)露，同時讓沉積的煙灰能及時地進(jìn)入煙灰袋得到收集。管壁、煙灰斗外增加蒸汽保溫管和蛇型保溫伴管，避免了因溫差過大導(dǎo)致煙灰結(jié)露、板結(jié)出現(xiàn)積灰現(xiàn)象，布袋收塵器溫度（如圖4所示）得到了有效控制。

圖4 2015年4月25日- 2015年6月29日3#布袋收塵器入口煙氣溫度走勢

（3）布袋腐蝕現(xiàn)象明顯減少，使用壽命延長，布袋收塵作業(yè)效率提高（如表2所示）。

表2 2008-2015年布袋收塵數(shù)據(jù)分析表

（4）優(yōu)化改造后的收塵系統(tǒng)煙灰產(chǎn)量增加，外排至環(huán)境中的明顯減少，生產(chǎn)現(xiàn)場廢水排放低于工廠考核值，符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

5 結(jié)束語

通過對固定式陽極爐收塵系統(tǒng)的優(yōu)化改造，影響煙氣收塵的關(guān)鍵性因素得到了解決，提高了煙氣收塵系統(tǒng)的作業(yè)率，降低了有害物質(zhì)的排放，大大延長了布袋使用壽命，減少了更換布袋的頻率，降低了生產(chǎn)成本。隨著環(huán)集閥門開度的增加，布袋溫度迅速上升，為控制其在合適的范圍內(nèi)，可考慮在布袋煙氣管壁外增加能夠根據(jù)溫度變化自動控制的冷卻水噴頭。

［1］孫雪蓮. 耐火材料廠布袋收塵系統(tǒng)改造［J］. 銅業(yè)工程， 2014（1）：73-74.

［2］呂平， 張春燕. 轉(zhuǎn)爐煙氣干法凈化回收技術(shù)應(yīng)用［J］. 冶金叢刊，2015（5）：15-30.

［3］易瑞強(qiáng)， 李慶樅. 卡爾多爐空氣冷卻器改造［J］. 閃速煉銅，2013（2）：29-30.

［4］張偉旗. 反射爐排煙收塵系統(tǒng)常見故障診斷與控制關(guān)鍵技術(shù)研究［J］.有色設(shè)備， 2015（1）：15-19.

［5］馬輝. 電袋復(fù)合除塵器在除塵增效改造中的應(yīng)用［J］. 應(yīng)用能源技術(shù)，2016（6）：24-30 .

［6］郭亞. 電袋復(fù)合式除塵器及其附屬設(shè)備改造探討［J］. 科技展望，2016（19）：49-50.

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Optimization and Practice on Fixed Anode Furnace Flue Gas Dust Collection System

LI Wen-feng， CHEN Qiang， WANG Li-min
（Guixi Smelter， Jiangxi Copper Corporation， Guixi 335424， Jiangxi， China）

The working principle of fixed anode furnace flue gas collection dust system in Guixi Smelter is introduced， and the cause for poor effect of system operation is analyzed. Through optimizing and reforming to such units as air cooler and bag dust collector which hinder the flue gas flow， and adjusting the flue gas temperature which affectcloth bag service life， eventually the operating efficiency of dust collecting System is improved and the enviroment becomes better..

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TF805.3+3

B

1009-3842（2016）05-0065-04

2016-07-21

李文峰（1986-），男，青海貴南人，主要從事雜銅冶煉工藝的相關(guān)研究。E-mail：383774574@qq.com