稀氧燃燒對傾動爐收塵系統的影響及改造實踐

刁松偉

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴冶傾動爐是用于處理固態雜銅冷料的精煉爐，為一段法冶煉再生銅，2015年5月開始使用稀氧燃燒，使得噸銅單耗下降30%，煙氣排放減少60%以上［1］。然而，能耗和煙氣量的降低，使得進入布袋收塵的煙氣溫度隨之降低，煙氣中重油燃燒生成的水結露于布袋，一部分將煙氣中的煙塵黏糊于布袋上，時間長后布袋板結，降低布袋的通透性，影響收塵效率。另一部分則與重油和入爐物料帶入的硫燃燒及冶煉反應產生的SO2形成稀酸，腐蝕布袋，使布袋失去除塵功效。

2 傾動爐收塵系統及稀氧燃燒的影響

2.1 傾動爐收塵系統介紹

傾動爐收塵系統［2］（見圖1）分為爐子排煙和環境集煙排煙。爐子排煙設置了沉渣室、余熱鍋爐、空氣冷卻器，沉渣室不但可以讓冶煉過程中未燃盡的可燃物進行二次燃燒，同時也能降低高溫煙氣溫度；余熱鍋爐則回收高溫煙氣余熱，將其降至350℃以下；煙氣再進入空氣冷卻器冷卻，煙溫降至190℃以下；煙氣經過沉渣室、余熱鍋爐和空氣冷卻器時，均有部分煙塵被沉降收集。環境集煙排煙，在收集爐體外漏煙氣時，環境中的空氣也一并被吸入，通過旋風收塵器沉降煙塵。來自于兩個部分的煙氣在混氣室匯合后進入布袋收塵器除塵，煙氣中殘余煙塵含量≤10mg/Nm3后通過主排煙風機排至大氣中。

圖1 傾動爐收塵系統工藝流程圖

為防止布袋著火和SO2等有害氣體的腐蝕，煙氣在進入空氣冷卻器之前，設置了一套添加劑加料系統。添加劑原料一般為消石灰（Ca(OH)2），添加劑的加入是通過該系統的給料螺旋及輸送風機利用正壓氣流輸送至煙氣管道中，經空氣冷卻器和混氣室后進入布袋收塵器，均勻的附著在布袋表面，形成一層保護層。為保障布袋收塵器的安全，還設置了安全稀釋閥。

2.2 稀氧燃燒對收塵系統的影響

稀氧燃燒是利用射流作用使氧氣與重油在反應前發生卷吸后，燃燒生成的三原子H2O、CO2氣體濃度高，煙氣量大幅減少，煙氣經余熱鍋爐回收余熱，在空氣冷卻器降溫明顯，再與環境集煙煙氣在混氣室混合，溫度進一步降低，進入布袋后水蒸汽冷凝結露［3］，從而造成布袋板結和被酸腐蝕。

3 收塵系統改造

3.1 石灰添加系統改造

石灰添加系統（見圖2）設置了料倉、斗式提升機、計量料斗、加料螺旋、風機、振動器等裝置。實際使用中計量料倉輸出螺旋電機功率小，螺旋長時間運行容易發生變形、擺動大等現象，導致電機過負荷停機。計量倉懸掛電子稱一但超重不但會導致計量不準確，也會造成加料螺旋堵塞，影響石灰輸送［4］。

為解決以上問題，將加料螺旋去除，改為直通式下料，并且改變計量倉的下料程序，由原來的計重給料改為定時、定量給料。通過摸索，設定好旋轉閥間隔運行時間，使石灰間隔有序地添加，避免計量料倉和加料螺旋故障導致石灰添加系統停車，造成石灰輸送不穩定，影響布袋收塵器正常運行。

3.2 空氣冷卻器改造

空氣冷卻器（見圖3）是以強制對流的方式，帶走高溫煙氣管壁熱量的冷卻設備，是一種間接冷卻設備，其熱交換面積為1110m2。由于煙氣和環境溫度的波動，為了控制器波動帶來的冷卻后煙氣溫度的變化，在冷卻器進風管上設置了調節閥，通過變頻調速的冷卻風機，控制其吸入風量。然而，稀氧燃燒煙氣量大幅減少，在經過如此大面積冷卻后，煙氣溫度急劇下降，進入布袋收塵器后使得布袋容易結露［5］。

因稀氧燃燒技術應用導致煙氣量減少，冷卻器熱交換面積已過剩，所以將空氣冷卻器內的多個小倉室采取封閉部分倉室的措施，從而減少煙氣的換熱面積，避免煙氣過度降溫。

圖2 石灰添加系統流程圖

圖3 空氣冷卻器系統流程圖

3.3 環境集煙系統控制

環境集煙系統包括兩個爐門環集、渣口環集、出銅口環境和激冷環環集共五個煙罩，在收集爐體外溢煙氣的同時，也吸入了環境中大量的空氣，對已經在空氣冷卻器過度冷卻的煙氣再次冷卻，再次加劇了煙氣溫降，從而導致布袋結露。因此，一方面通過環境集煙管路上的壓力調節閥，控制煙道閥門開度；另一方面，改變任何時候各環集煙罩處于全開狀態，對各環集煙罩增設單獨閥門，根據實際煙氣外溢情況進行開合大小的控制，以減少環境空氣進入布袋收塵系統［6］。

4 效果

通過對石灰添加系統加料螺旋改為直通式下料，故障率大幅降低，石灰輸送管堵塞現象消失（見表1），為石灰順利輸送，防止布袋著火和腐蝕起到了關鍵作用。

表1 石灰添加系統改造前后對比

通過對空氣冷卻器改造和環境集煙系統控制，布袋收塵器內煙氣溫度回升，消除了板結和腐蝕現象，布袋更換數量減少，使用壽命延長，收塵作業率提升（見表2）。

表2 2015-2016年布袋收塵器運行情況對比

5 結語

通過對傾動爐收塵系統的改造，在不改變原有收塵工藝的情況下，解決了稀氧燃燒影響布袋板結、腐蝕的問題，還使得布袋更換數量減少，使用壽命延長，提升了收塵效率，為傾動爐生產順行提供了可靠保障。