冶煉制酸煙氣平衡調配改造實踐

張健濤

(銅陵有色集團控股有限公司金冠銅業分公司，安徽 銅陵 244001)

銅陵有色集團控股有限公司金冠銅業分公司(以下簡稱金冠銅業)座落于銅陵市循環經濟工業園，公司采用世界先進的閃速熔煉、閃速吹煉、永久不銹鋼陰極法電解、“非衡態”高濃度制酸等銅冶煉工藝技術處理銅精礦，設計陰極銅產量400 kt/a，配套煙氣制酸系統產能為1450 kt/a。金冠銅業自系統投入生產以來，排煙系統煙氣經常難以平衡，冶煉爐內負壓不能保證，往往需降料處理，較大程度地影響了公司產能的提升，因此必須進行相關改進才能實現公司達產的要求。

1 存在的問題

閃速熔煉(FSF)、閃速吹煉(FCF)和陽極爐(RF)氧化期三股煙氣進入硫酸系統前，三大爐爐內壓力往往不能維持在工藝需求的微負壓狀態，因硫酸系統設備阻力已達相關設定條件，若提高制酸系統抽氣量，設備阻力也同時增加，導致硫酸系統阻力進一步增加，此種情況下，為確保冶煉爐爐內壓力，系統往往需降料降負荷生產，全廠排煙系統煙氣無法平衡調配成為制約公司產能提升的瓶頸問題。

2 改造實施與生產實踐

2.1 排煙系統的改進

為有效提高排煙系統煙氣平衡能力，切實解決產能提升瓶頸，我們通過日常生產實踐摸索，對影響系統煙氣壓力平衡的各種因素進行逐一確認和評估，通過加強各工序間溝通協調操作控制，工藝設備控制調整，同時結合公司年度停產檢修進行相關設備改造，具體實施措施如下：

1)增加一套煙氣混氣室裝置。閃速熔煉(FSF)、閃速吹煉(FCF)和陽極爐(RF)氧化期三股煙氣進入硫酸系統前，因煙氣壓力不平衡造成煙氣混合不均勻，同時各自獨立的收塵系統運行也不穩定，通過在三大爐排風機出口管路設置一混氣室(Φ6500 mm)，使三股煙氣在混氣室中充分混合，煙氣速度進一步降低后進入硫酸凈化系統。混氣室的作用：一是使“三大爐”高、低濃度SO2煙氣充分混合均勻，混氣室成為SO2濃度的調配點。二是有效緩解三股煙氣壓力的波動對硫酸系統的影響，調整系統煙氣壓力平衡。

2)通過設備控制調整、改造及定期清理，減少排煙系統阻力及漏風率。煙氣制酸系統采取的主要措施有：①停用凈化二級動力波一段噴嘴。二級動力波采用逆噴動力波洗滌技術，設置有兩段噴嘴，設備阻力約6～7 kPa。在確保凈化含F指標正常前提下，停用了一段噴嘴，系統阻力減少約3 kPa。②適當調低凈化一級動力波工作噴嘴進液壓力。③拆除一級動力波及二級動力波內部折流板式FRPP除霧器。④對玻璃鋼主煙氣管道銜接頭處整體修復加固。FSF、FCF、RF系統采取的主要措施有：①FSF、FCF系統對燒嘴、上升煙道的漏風加強排查處理、對余熱鍋爐、電收塵、排風機進出口管道等定期清理。②RF系統加強對空冷器、布袋收塵、排風機進出口管道等積灰定期清理，在確保生產工藝條件下，適當減少系統稀釋風補入量。

3)加強“三大爐”排風機平衡協調控制，避免各自無限制提高風機轉速。FSF、FCF、RF氧化期或預氧化期的冶煉煙氣，按不同作業周期進入煙氣制酸系統凈化工段入口煙氣條件見表1。

表1 凈化入口煙氣量設計指標

“三大爐”煙氣同時進入硫酸系統，凈化入口設計煙氣量為195873 Nm3/h，考慮10%的余量，最大煙氣量為215460 Nm3/h。實際生產過程中，于2015年3月17日、2015年3月24日分別對凈化一級動力波入口煙氣量進行了測定，見表2。

表2 凈化入口煙氣實測數據表

注：煙氣管道直徑為2.4 m，1#AF為1#陽極爐，2#AF為2#陽極爐。

由表2可知，系統實際運行時，硫酸系統凈化入口煙氣量已超出設計最大煙氣量以上。日常生產過程中，1#AF進硫酸時，排風機轉速開度在65%～75%左右，爐內負壓控制在-100 Pa以上，2#AF進硫酸時，排風機轉速開度在80%～90%左右，爐內負壓控制在-100 Pa以上。當FSF投料220 t/h，排風機轉速在750 r/min，爐內負壓控制在-30 Pa；FCF投料80 t/h，排風機轉速在850 r/min，爐內負壓控制在-30～-100 Pa，爐內負壓波動較大。當FSF繼續增料至265 t/h，FCF排風機轉速提高至850 r/min以上，然而并不能維持FCF爐內負壓操作，導致FSF被迫降料處理，此時硫酸系統負壓能力已維持在最大值操作。分析主要原因為，因硫酸凈化系統設計能力一定，目前工況下已超設計負荷運行，三大爐工序若無限制提高排風機轉速，排煙系統煙氣總量隨之增加，只會導致凈化煙氣入口正壓增大，從而進一步降低排煙系統煙氣平衡能力。采取如下措施規定：①FSF、FCF在固定投料量下，排風機轉速應維持在一定范圍內，不能無限制提高②陽極爐系統爐內壓控制在-30～-50 Pa左右，排風機轉速開度隨之調整③“三大爐”因工況變化操作調整排風機時，需提前告知硫酸，制酸系統做好變負荷的提前量。

2.2 改造后運行情況

針對排煙系統煙氣平衡問題，通過實施一系列改進改造措施后，排煙系統煙氣平衡能力得到較好提升，在FSF投料量265 t/h、FCF投料量85 t/h、一臺RF煙氣進硫酸系統的條件下，FSF、FCF、RF能夠維持負壓條件下操作，排煙系統煙氣能較好地維持在平衡狀態。

3 后續改造設想與研究

隨著公司今后產能的進一步提升，排煙系統煙氣平衡能力提升需求將同步增加?？紤]到陽極爐煙氣的直接切入對制酸系統的壓力平衡影響很大，而這部分煙氣相對來說雜質較少，毋需像閃速爐煙氣那樣經過阻力最大的二級動力波處理，可考慮單獨設置一套僅由一級動力波和氣體冷卻塔組成的小型凈化系統單獨處理后，再在電除霧器進口進入煙氣制酸系統。改造后，排煙系統煙氣平衡能力將較大幅度提升。

4 結語

金冠銅業通過對冶煉及煙氣制酸系統進行相關設備調整、改造及加強工藝操作控制管理，使得全廠排煙系統煙氣平衡調配，解決了系統產能提升瓶頸問題，有效保障了公司達產目標，提高了經濟效益。