淺談熱風吹掃裝置在熔池熔煉電收塵的應用

郝志全

（銅陵有色金屬集團股份有限公司金冠銅業分公司，安徽 銅陵 244000）

1 奧爐廠區電收塵系統運行狀況

某公司奧爐廠區2016年開工建設，主工藝采用頂吹浸沒式熔池熔煉+智能數控吹煉+回轉式陽極爐精煉+PC電解+離子液高效脫硫工藝，于2018年5月18日順利點火，28日成功投料生產，自投產以來，銅酸系統生產穩定，現場美觀精致。隨著投料量提升至100噸/小時，電收塵系統在2018年10月份以后，保溫箱絕緣瓷軸（套管）出現斷軸、碎裂現象。瓷軸（套管）的頻繁故障導致電場電流上升、電壓下降，收塵效率下降，高排葉輪及本體積灰粘結嚴重，導致奧爐作業率下降。同時更換瓷軸（套管）需要對電收塵進行單通道關閉停運處理，其中更換頂部瓷套管至少需要單通道停產三天以上（降溫冷卻后施工人員方能進入作業）。故障排除外重新升溫送電，導致奧爐頻繁長時間降料量生產，滿負荷作業率下降，進而引發轉爐無法進行期交換，制酸系統動力波出口溫度上升等一系列問題，嚴重制約生產系統的穩定運行。

2 電收塵絕緣保溫箱瓷軸（套管）斷裂的原因分析

根據現場更換下來的斷裂瓷軸觀察，發現瓷軸傘裙有缺邊，瓷軸表面釉面上有明顯的爬電痕跡；瓷套管內部明顯積塵，破碎處并呈深藍色裂紋。電除塵器停車后，進入設備內部檢查，發現陰陽極間距基本沒有什么變化，頂部吊掛也沒有變形現象，陰極振打減速機與振打軸同心度亦在萬向節可調范圍之內。

根據對電收塵設備內部的檢查，并結合瓷軸（套管）表面損壞的狀況，基本得出以下兩個結論，第一，瓷軸（套管）的斷裂主要由于表面出現嚴重的爬電、局部過熱，直至擊穿、破碎。第二，奧爐廠區投料生產時，由于前期投料量較低，（60～80噸/小時），但隨著投料量的提升，入爐水份相應增加，導致煙氣露點溫度升高，煙灰在瓷軸上低溫結露，造成陰極振打瓷軸爬電而出現頻繁斷裂現象。

3 熔池熔煉工藝特點

（1）入爐原料水份加入的必要性。熔池熔煉工藝決定了原料入庫經堆式及倉式配料后，須加水經制粒機制粒后，用皮帶拋入爐內，物料在爐內呈自由落體動力下降近20米后墜入熔池內，在噴槍的攪動下完成熔煉過程。此種工藝要求入爐水份在10%左右，否則不僅煙塵發生率遠超設計值，因此在滿足生產工藝的前提下很難降低煙氣中的水份。

（2）原料成份的多樣性。熔池熔煉工藝原料適應性強的特點也決定了其入爐原料成份復雜 、雜質含量相對較高的現實；正常情況下近20家左右的國內小礦山原料入庫后，經堆式配料后，混合為一種原料，高的雜質成份在煙氣水份的作用下，在瓷軸上粘結附著，隨著瓷軸表面金屬雜質的增加，瓷軸表面的導電性增強，導致陰極振打瓷軸爬電斷裂。

（3）煙氣露點溫度高。對于電收塵系統來說，煙氣水份是影響其效率最致命的因素。熔池熔煉煙氣水份基本在200～240mg/l，其煙氣工況隨之發生改變，煙氣露點溫度能達到約260度。煙氣露點溫度上升后，煙塵易粘結、吸附，電場絕緣值立即下降，送電時電壓難以提升；強行送電后，瓷軸易短路，長時間爬電、局部過熱，直至擊穿、破碎。

因此開爐投料后快速提高煙氣溫度，縮短煙氣溫度突破露點溫度的時間，保障絕緣瓷軸不受污染，快速具備送電條件，是提高電收塵運行效果的重要一環。

4 如何保障電場絕緣能力不受污染，穩定電流電壓運行，提高收塵效率。

4.1 選擇熱風吹掃裝置的基本思路

根據瓷軸更換后空試送電效果較好，電壓能送到50KV，絕緣電阻約2500MΩ甚至無窮大；但當冶煉氣通過時則狀況明顯下降，電場絕緣直線下降，絕緣電阻約僅為0或者1左右，根本達不到送電要求。

通過多次邀請廠家及相關專業人員交流討論，每個電場有六個絕緣檢測點，分別位于兩個部位，電場頂部有四個絕緣瓷套管，側面有兩個絕緣瓷軸，這兩個部位的六個絕緣檢測點，一旦有其中一個絕緣性能遭到破壞，整個電場的絕緣性將會下降，最終導致電場送電困難，強行送電后瓷軸（套管）易短路，爬電、局部過熱，直至擊穿、破碎。

針對上述原因，奧爐廠區年度大修時決定對電收塵系統進行優化改造，在東西兩個通道頂部使用熱風吹掃裝置對瓷套管進行吹掃保護。高壓風送風經加熱后在瓷套管下方形成“氣幕”，將進入瓷套管內部的冶煉煙氣封閉在“氣幕”下方，防止冶煉煙氣進入瓷套管內部污染內壁，煙塵在瓷套管內堆積后，煙塵中的金屬雜質會與煙氣中的水份發生反應，形成導電性極強的金屬硫化物。

4.2 熱風吹掃裝置的使用情況

頂部熱風吹掃裝置設備配制情況：

風 機：風 量5000m/h，全 壓10000pa，電 加 熱120kwh，

同時在東通道側面對絕緣保溫箱進行改造，將原敞開式絕緣保溫箱改為密閉式絕緣保溫箱，密封式保溫箱通過陰極振打軸與電收塵本體相連，連接處用石英板隔離，僅留300mm的圓孔供振打軸穿過。保溫箱內使用熱風吹掃裝置，對保溫箱瓷軸進行加熱吹掃，防止冶煉煙氣污染瓷軸，導致瓷軸絕緣能力下降。

側面熱風吹掃裝置設備配制情況：

風機：風量2250m/h，全壓5000pa，電加熱120kwh，

東面通道頂部及側面熱風吹掃項目于7月7日施工結束后，投入試運行，當時檢測四個電場絕緣值分別為200歐姆，500歐姆，800歐姆，1000歐姆，帶氣之前均達到2000歐姆以上，甚至無窮大，絕緣性能呈明顯上升趨勢，7月17日9：00帶氣以后略有下降，但仍能維持在1000歐姆左右，12：30送電前檢測絕緣值仍有500歐姆，一次性送電后，電壓25kv～30kv以上。

西面通道頂部熱風吹掃（側面熱風吹掃未上，根據東面運行效果再確定）項目也于7月7日投入試運行，帶氣以后絕緣值僅能維持在500歐姆，17日20：00送電時絕緣值僅有2～5歐姆。送電后電壓僅能維持在10～15kv19日上午11：00逐步趨于正常，三個都在20. kv以上。

4.3 檢修后東西通道相關指標情況比較：

（1）設備空試情況（絕緣值單位為：歐姆）

通道 指標 1#電場 2#電場 3#電場 4#電場 備注東絕緣值 200/2000 100/2000 100/1500 50/1500 冷態/開電加熱空試 42.0KV 40.0KV 40.0KV 42.0KV 10日帶電場西絕緣值 100/2000 55/2000 100/1500 75/1500 冷態/開電加熱空試 41.0KV 40.2KV 40.4KV 42.5KV 10日帶電場通道 時間 1#電場 2#電場 3#電場 4#電場 備注東帶氣前 2000 2000 1500 2000 17日08：18時帶氣后 200 500 500 500 17日12：00時西帶氣前 2000 2000 2000 2000 17日8：18時帶氣后 2.0 5.0 1.0 1.0 17日19：00時通道 指標 1#電場 2#電場 3#電場 4#電場 備注東二次電壓 33.0 31.1 27.8 26.0 17日12：30分送電二次電流 10.0 17.0 2.0 14.0西二次電壓 11.8 16.8 18.1 12.3 17日20：00分送電二次電流 111.0 67.0 64.0 68.0

（2）設備帶氣前后絕緣值變動情況（絕緣值單位為：歐姆）

由此可見，東通道帶氣后絕緣值下降較少，能很快送電并運行正常，西通道帶氣后，絕緣下降很快為0兆歐，直到19：00分有少許絕緣值。

（3）設備送電情況（二次電流單位：毫安 二次電壓單位：千伏）

由此可見，東通道檢修帶氣后4個小時可以送電；西通道帶氣12小時后勉強送電，但電壓不高，完成正常后需要48小時以后。

（4）西通道投入生產陰極箱結灰清理前、后情況（18日16：00分）

由此可見，西面通道在側面沒有增加熱風吹掃的前提下，雖然溫度條件與東通道相同，但帶氣后絕緣值下降明顯，送電后電壓較低，側面絕緣保溫箱內瓷軸積灰較快。重新清理瓷軸后，在24小時后電壓逐步恢復到正常值運行。

5 熱風吹掃裝置仍有提高和完善的空間。

（1）控制系統有待于進一步優化，努力提高自動化控制水平。

（2）電加熱功率有待于進一步提高，努力提高吹掃后的空氣溫度。

（3）吹掃角度、風量及風壓有待于進一步摸索，努力在少增加系統外來風量的前提下，達到最佳的吹掃效果。

（4）跟蹤實踐情況摸索熱風吹掃裝置的開停車及檢修標準，在保證效果的同時，努力降低運成本。