銅冶煉轉(zhuǎn)爐電收塵器改造分析

吳義龍

（銅陵有色金屬集團(tuán)股份有限公司工程技術(shù)分公司，安徽 銅陵 244000）

某些舊銅冶煉廠火法系統(tǒng)的主體工藝為閃速熔煉、轉(zhuǎn)爐熔煉、陽(yáng)極精煉，按照技術(shù)升級(jí)的相關(guān)要求，需要在保持主體工藝不變的前提下提升產(chǎn)能。因此，對(duì)于系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施和工藝參數(shù)方面的研究工作至關(guān)重要，除了主工藝設(shè)施需要進(jìn)行改進(jìn)之外，煙氣系統(tǒng)也應(yīng)該進(jìn)行升級(jí)處理，否則必然會(huì)因?yàn)樵O(shè)備性能無(wú)法滿(mǎn)足要求而無(wú)法應(yīng)用。

1 銅冶煉轉(zhuǎn)爐電收塵器的改造方向

1.1 改造技術(shù)背景

目前的熔煉爐和轉(zhuǎn)爐收塵工作是按照熔煉爐配套小轉(zhuǎn)爐進(jìn)行的配置，由于考慮到小轉(zhuǎn)爐的間歇作業(yè)和爐容量要求，煙氣量比較小，頻繁搖爐作業(yè)會(huì)造成轉(zhuǎn)爐煙氣溫度變化過(guò)大，電收塵的送電過(guò)程受到影響。相比而言熔煉爐的煙氣溫度比較穩(wěn)定，如果先對(duì)熔煉爐和轉(zhuǎn)爐煙氣進(jìn)行混合，讓煙氣溫度滿(mǎn)足電收塵器要求后，再進(jìn)行電收塵就可以保障煉爐的處理能力，同時(shí)規(guī)避潛在的安全隱患。所以，考慮將現(xiàn)有的轉(zhuǎn)爐收塵系統(tǒng)進(jìn)行局部改造，穩(wěn)定生產(chǎn)。

1.2 設(shè)計(jì)原則

在改造過(guò)程中需要滿(mǎn)足《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。在總結(jié)國(guó)內(nèi)外優(yōu)秀的收塵技術(shù)和輸送技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際情況選擇最佳工藝方案無(wú)疑是最有效的方式，讓系統(tǒng)的技術(shù)裝備水平達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先標(biāo)準(zhǔn)。例如轉(zhuǎn)爐收塵系統(tǒng)除了能夠收集有價(jià)金屬之外，還可以配合熔煉爐系統(tǒng)和轉(zhuǎn)爐吹煉系統(tǒng)，在合理的配套工藝支持下滿(mǎn)足系統(tǒng)的正常操作和運(yùn)行，將含銅量過(guò)高的煙塵返回至系統(tǒng)內(nèi)?？傮w來(lái)看，需要保持自動(dòng)化控制水平和可靠性。

1.3 工藝預(yù)設(shè)計(jì)方案

在主要的設(shè)備選擇方面，常用的收塵設(shè)備包括布袋收塵器、電收塵和濕法收塵等。布袋收塵器即將煙氣全部引入布袋之內(nèi)，通過(guò)布袋來(lái)過(guò)濾煙氣中含有粉塵內(nèi)容。這種設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于能夠吸收較小的煙塵顆粒，但只適用于20℃～40℃之間的煙氣。轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的煙氣有時(shí)候達(dá)到上千攝氏度，因此布袋收塵方案可能會(huì)受到影響。電收塵法通過(guò)直流電源形成電場(chǎng)，負(fù)極為放電極，正極為沉淀極。煙塵氣體通過(guò)電場(chǎng)時(shí)電壓會(huì)升高，被電離的陽(yáng)離子處于負(fù)極附近時(shí)，陽(yáng)離子在去往正極的過(guò)程中與負(fù)離子產(chǎn)生碰撞并朝著正極不斷移動(dòng)。綜合來(lái)看電收塵裝置的優(yōu)勢(shì)在于除塵效率良好，自動(dòng)化控制水平更高，煙氣處理量比較大，所以轉(zhuǎn)爐收塵設(shè)備多選擇電收塵裝置。

2 設(shè)計(jì)改進(jìn)方案

原有的電收塵器設(shè)備已經(jīng)比較陳舊，性能下降情況明顯，在擴(kuò)產(chǎn)前的點(diǎn)收塵器出口含塵濃度已經(jīng)達(dá)到每立方米2g 以上。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，制酸系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)入了大量煙塵，不僅回收難度大，后續(xù)制酸系統(tǒng)的正常工作模式也會(huì)受到干擾。雙室四電場(chǎng)結(jié)構(gòu)下每個(gè)電場(chǎng)都配置了一個(gè)灰斗。

2.1 改進(jìn)方案確定

根據(jù)擴(kuò)產(chǎn)之后的產(chǎn)量要求，轉(zhuǎn)爐之內(nèi)需要增加的是冰銅裝入量。此時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)爐本體進(jìn)行技術(shù)改造，將平封頭改變?yōu)闄E圓封頭。這樣一來(lái)轉(zhuǎn)爐的送風(fēng)量可以得到增加，即便是兩臺(tái)轉(zhuǎn)爐同時(shí)工作時(shí)造銅期的最大煙氣量也應(yīng)該滿(mǎn)足多種工作狀態(tài)的煙氣量情況。在綜合分析不同類(lèi)型的煙氣和煙塵狀況后可以根據(jù)電收塵器的有關(guān)理論確定總收集面積。

在修改過(guò)后，由于要滿(mǎn)足正常生產(chǎn)的需求，所以在深入了解原有電收塵器的基礎(chǔ)上們可以選擇總寬度不變的全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。與原有的電收塵器相比，改造后的總面積增加了許多，但是在有限的空間內(nèi)并沒(méi)有進(jìn)行加寬[1]。

2.2 三維設(shè)計(jì)方案

設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)當(dāng)中我們需要避免設(shè)備被誤操作和碰撞，所以在完成電收塵器的本體設(shè)計(jì)之后，就需要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況將原有設(shè)施體現(xiàn)在三維圖之中，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)，消除了與原有設(shè)施之間的碰撞情況[2]。

2.3 改造模式

按照生產(chǎn)需求，轉(zhuǎn)爐電收塵器的改造施工不能影響到正常的生產(chǎn)過(guò)程，因此要完成對(duì)原有電收塵器的拆除和新電收塵器的安裝試車(chē)工作需要考慮時(shí)間限制。在這一方面，除了在附近區(qū)域進(jìn)行電收塵器的模擬預(yù)組裝之外，還應(yīng)該在停產(chǎn)后拆除原有設(shè)備，將新的電收塵器進(jìn)行模塊化吊裝和試車(chē)。綜合分析施工可靠性后，可以將混凝土基礎(chǔ)和煙塵輸送系統(tǒng)等進(jìn)行提前安裝，快速投入熱態(tài)運(yùn)行。

在電收塵入口加裝翻板閥之后就可以分開(kāi)轉(zhuǎn)爐和熔煉爐的煙氣，讓其進(jìn)入各自的電收塵之內(nèi)，并且在各自的煙道之上利用鐘罩閥更換滑板閥，使得排煙機(jī)可以獨(dú)立運(yùn)行。即便某一臺(tái)排煙機(jī)出現(xiàn)故障，也可以打開(kāi)閘板閥讓另一臺(tái)排煙機(jī)維持系統(tǒng)的正常生產(chǎn)。出口管道和球形煙道之間連接后，電收塵器的控制室將做好相應(yīng)的配置工作。

2.4 轉(zhuǎn)爐改造設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)爐是生產(chǎn)過(guò)程的主要冶煉設(shè)備，新建的轉(zhuǎn)爐和其它銅冶煉企業(yè)的轉(zhuǎn)爐相比，在結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)能力上更加穩(wěn)定，所以在轉(zhuǎn)爐方面也可以進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。以轉(zhuǎn)爐傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，交流電動(dòng)機(jī)接制動(dòng)器負(fù)責(zé)的是整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作要求，如果轉(zhuǎn)爐在工作過(guò)程中產(chǎn)生事故并停電，那么轉(zhuǎn)爐鼓風(fēng)機(jī)將停止工作，送風(fēng)口也可能產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象。

在這一方面我們可以通過(guò)轉(zhuǎn)板電極電收塵器的應(yīng)用來(lái)改善。靜電收集到收塵極板上的粉塵后，由于沒(méi)有氣流與電場(chǎng)力的作用，所以可以避免清灰過(guò)程導(dǎo)致的二次揚(yáng)塵問(wèn)題。通常來(lái)說(shuō)普通電場(chǎng)固定電極和轉(zhuǎn)板電極可以配合使用，電收塵器入口選擇固定電極，粉塵濃度較高比電阻低，大部分煙塵可以直接地在固定電場(chǎng)之內(nèi)被去除。電收塵器后部荷電后粉塵聚集至極板后去除難度較大，采用轉(zhuǎn)板電極形式就可以迎著氣流橫向布置，有效地去除粉塵。

3 改進(jìn)之后的結(jié)果分析

轉(zhuǎn)爐進(jìn)行大型機(jī)械化改進(jìn)是未來(lái)銅冶煉行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，而國(guó)內(nèi)外的很多銅冶煉企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大型化改造，在長(zhǎng)期的運(yùn)行實(shí)踐中已經(jīng)證明了轉(zhuǎn)爐電收塵器的改造是一項(xiàng)合理的工作。而轉(zhuǎn)爐改造配合熔煉爐改造完畢之后，在多個(gè)方面也具有明確的作用。

3.1 環(huán)境效益

在工藝完善后，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的污染情況進(jìn)行了有效控制，新的收塵系統(tǒng)煙道避免了漏風(fēng)引起的二氧化硫濃度下降問(wèn)題，且可以滿(mǎn)足硫酸系統(tǒng)改造后的現(xiàn)實(shí)工藝需要，減少二氧化硫煙氣外排現(xiàn)象。另外，排渣系統(tǒng)也進(jìn)行了全面優(yōu)化，現(xiàn)有的干渣排放方式被取代，干渣廢棄物對(duì)環(huán)境造成的污染程度降低。值得一提的是這些干渣廢棄物可以被作為建筑工程領(lǐng)域之內(nèi)的添加劑，將廢渣進(jìn)行了二次循環(huán)利用，既能夠規(guī)避低空污染，也能改善現(xiàn)有的作業(yè)環(huán)境。

3.2 社會(huì)效益

作為大型企業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中必然會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物與污染物，通過(guò)對(duì)轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)的改進(jìn)可以提升銅系統(tǒng)的整體效益，從根源上規(guī)避污染問(wèn)題，也能減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)存在的安全隱患，給系統(tǒng)產(chǎn)能的增加打好了基礎(chǔ)。另外從經(jīng)濟(jì)發(fā)展的客觀規(guī)律來(lái)看，側(cè)重于環(huán)境保護(hù)和良性循環(huán)的生產(chǎn)方式能夠促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展能力，給國(guó)家和地方帶來(lái)良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

轉(zhuǎn)爐電收塵器的成功改造說(shuō)明在有限的施工場(chǎng)地和技術(shù)要求之下，可以進(jìn)行電收塵器的拆除和原地改造，且改造后的電收塵器可以滿(mǎn)足今后的生產(chǎn)需求嗎，出口含塵濃度能夠被控制在設(shè)計(jì)值要求范圍之內(nèi)?？梢钥吹酱祟?lèi)技術(shù)改進(jìn)方案能夠?yàn)榻窈蟮念?lèi)似改造需求提供合理的參考和借鑒，促進(jìn)我國(guó)金屬冶煉行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。