貴冶閃速爐高效協同作業管理

張德星，胡 展

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠（以下簡稱“貴冶”）經歷一期、二期、三期以及新30萬噸工程建設后，其陰極銅年產能已突破百萬噸，成為世界單體規模最大的煉銅工廠。隨著世界經濟增長持續低迷，銅的消費出現下降，市場逐漸由供應短缺轉為產能過剩，這制約了貴冶的發展。同時，貴冶還面臨著資源供應不足、生產成本上升以及環保要求趨嚴等一系列問題。在外部環境越來越嚴峻的情況下，深挖內潛、不斷提升內生動力對企業的發展就顯得尤為重要。

閃速熔煉是將干燥后的原料經中央精礦噴嘴與工藝風充分混合后噴入閃速爐，在高溫反應塔內進行熱離解和氧化反應的熔煉過程，得到的冰銅和爐渣在沉淀池內分離。冶煉煙氣經上升煙道進入廢熱鍋爐，降溫除塵后再進入閃速爐電收塵，除塵后的煙氣通過閃速爐排煙風機送至硫酸工序制酸。閃速爐冶煉作為貴冶核心工序，其運行狀況對工廠生產影響很大。近年來，爐況管理、排煙系統及鍋爐系統等方面存在的問題成為了干擾閃速爐正常運行的主要因素。為了工廠生產的平穩運行以及效益的穩步提升，必須減輕甚至消除這些因素對閃速爐作業的負面影響。

2 閃速爐高效協同作業管理優化措施

2.1 優化爐況管理模式，提高生產穩定性

在礦產資源日益緊缺的形勢下，優質銅精礦越來越難以采購，高雜質銅精礦進廠量越來越大，但處理雜質含量較高的銅精礦往往會導致生產難以穩定控制，主要體現在閃速爐爐況大幅波動。貴冶通過精細化生產管理，優化了閃速爐爐況管理模式，在加大高雜質銅精礦處理量的同時確保了爐況的穩定控制。

2.1.1 抓好入爐物料管控，均衡控制成分及雜質含量

加強源頭把關力度，嚴把原料入爐關口［1］，與相關部門密切配合做好原料成分管控工作，用好用準入爐物料的前饋控制，探索實踐總結了一套閃速爐處理復雜原料的管理辦法。此外，還通過定期對配料倉、給料螺旋進行校準，實現精準計量、減少給料波動，達到均衡穩定給料的目的。

2.1.2 優化精礦噴嘴性能，增強爐況穩定性

針對閃速爐爐況波動較大的問題，改進了精礦噴嘴結構［2］，加裝雙層分配風環，有效緩解了問題。同時聯合中南大學研發具有貴冶特色的精礦噴嘴，研發過程中摸索出了一些優化塔壁溫度、煙灰發生率等能較為直觀反映爐況的參數的控制方法，并且為今后具有自主知識產權的貴冶式精礦噴嘴的應用積累了寶貴經驗。

2.1.3 合理控制三大參數，減少爐況波動

對風、油、鐵硅比等參數實時跟蹤、調整，并植入離線數模，解決配料單變更過程中的爐況波動問題。同時，在穩定閃速爐爐內壓微負壓控制的前提下，參照稀酸濃度及氧濃度分析結果，合理調整鍋爐鹽化風鼓風量、沉淀池二次氧量等參數，改善爐況波動帶來的負面影響。

2.2 強化排煙系統管控，延長定修周期

在煙氣粉塵濃度高、收塵系統能力受限以及設備故障率高等因素的影響下，排煙系統通常每2個月左右就會發生因煙灰堵塞而排煙不暢的狀況，進而不得不定修停爐以清通堵塞。貴冶從源頭抓起，通過強化排煙系統管控，有效的將定修周期從2月/次延長至6月/次。同時，還提升了技術經濟指標、降低了生產成本，使貴冶在同行業中的競爭力更具優勢。

2.2.1 精準調配入爐物料，降低煙塵發生率

精準控制入爐物料成分、水分及粒度，精確控制失重給料系統的準確性，合理控制閃速爐爐膛壓力，達到降低煙灰發生率的目的［3］，從源頭上遏制過多的煙塵量進入排煙系統。

2.2.2 采用“點”“投”操作法，擴大開口部通煙面積

針對上升煙道開口部粘結問題，通過局部過熱熔化的方法來進行有效控制，具體方法是在上升煙道東西側“點燒嘴、投焦粉”［4］，以提高開口部粘結物部位的溫度，進而熔化粘結物，達到擴大開口部通煙面積、降低煙氣流速的目的，煙氣流速的降低減少了帶入后續排煙系統的煙塵量。

2.2.3 應用高頻電源除塵技術，提高電收塵收塵效率

以前電場配置的是普通工頻供電電源，其對濃度高或比電阻高粉塵的荷電能力不足，進而導致收塵效率受限。應用高頻電源除塵技術后，二次電壓提高了約30%、二次電流提升了1倍以上，使電收塵收塵效率從95%提升至97%左右，大大降低了進入后續排煙系統的粉塵量。

2.2.4 加強系統漏風治理，改善煙塵吸潮粘結狀況

針對排煙系統漏風較多，導致煙塵吸潮粘結，進而堵塞排煙系統的問題，應對措施是將電收塵外部殼體保溫層改進為新型膏體保溫材料。新型膏體保溫材料的優點是保溫性好、不易脫落、易于施工以及便于及時查找漏風點。新型膏體保溫材料應用后不但使電收塵出入口的溫降減少了10℃左右，同時使漏風點查找、修復的及時性和準確性得到了很大提升，顯著改善了煙塵吸潮粘結狀況［5］。

2.3 解決技術瓶頸，穩定鍋爐運行

隨著“四高”技術（高富氧鼓風、高冰銅品位、高投料量、高熱強度）在閃速爐的應用以及入爐原料的復雜化，閃速爐余熱鍋爐的結構以及水力循環模式已經無法滿足長周期生產的需要，導致近年來閃速爐余熱鍋爐漏水事故頻發，進而造成閃速爐長時間停爐，給工廠的長周期穩定生產帶來極大的負面影響。為了解決技術瓶頸，貴冶利用2015年年修之機對閃速爐余熱鍋爐進行了優化與改造［6］。年修復產后鍋爐漏水事故大幅下降，因鍋爐漏水導致的閃速爐年停爐時間減少了約150h，閃速爐多處理了銅精礦近20kt/a。此外，鍋爐換熱效率也得到了大幅提高，每小時可多產蒸汽3.2t，經濟效益顯著。

2.3.1 優化鍋爐循環水分布，減少管束積灰

在鍋爐設置測溫點，檢測其內部實際煙氣溫度分布狀況，并以此為依據來調整節流孔板尺寸、分拆集箱，進而優化鍋爐各部位水循環量。同時，對鍋爐結構進行改進，具體是輻射部后端增設一組輻射管屏、對流部減少一組對流管束、拉大管束及管排之間的間距，使煙氣分布更為均勻，達到了減少管束積灰的目的。

2.3.2 加強高溫區水冷壁防護，避免爐管局部漏水

通過縮短每組循環回路的長度，并改進每組循環回路的給回水方式，提高了高溫段給水及低溫段回水效率，增加了高溫區爐水循環量，避免了因回路末端爐管過熱導致爆管。此外，還自主設計研發了鍋爐出入口密封裝置，改善了因出入口漏風而導致的爐管腐蝕。

2.3.3 應用燃氣脈沖除塵技術，減少爐管積灰

在對流部管束部分安裝了燃氣脈沖除塵裝置，并根據鍋爐出口溫度自動調節脈沖頻率，實現了智能化除灰。此外，還根據振動波的疊加原理，設計研發了彈簧壓扣，以此擴大了彈簧錘振打除灰面積。燃氣脈沖除塵技術的應用以及彈簧錘振打的優化，顯著減少了爐管積灰，大大提高了鍋爐換熱效率，有效降低了鍋爐出口煙氣溫度，避免了后續電收塵工序煙灰高溫粘結現象的出現。

3 閃速爐高效協同作業管理產生的效果

貴冶構建“目標明確、流程優化、高效順暢”的協同作業管理模式產生了顯著效果：

（1）行業公認的最能體現閃速冶煉水平的指標是閃速爐作業率，貴冶閃速爐作業率一直穩居行業第一且領先幅度越來越大。

（2）定修周期大幅延長以及送至硫酸工序的煙氣含塵量大幅降低，大大降低了生產成本。

（3）鍋爐漏水事故顯著減少，鍋爐換熱效率大幅提高，精礦處理量和蒸汽產量提升較多，經濟效益和社會效益顯著。

4 結語

在外部環境越來越嚴峻的情況下，貴冶通過技術進步及管理創新，開創了具有貴冶特色的閃速爐高效協同作業管理模式，不但確保了生產均衡穩定高效，而且也為貴冶從“規模速度發展”到“質量內涵發展”的轉型升級提供了探索經驗。