祥光“双闪”上升烟道出口粘接控制实践

董广刚

(阳谷祥光铜业有限公司,山东阳谷 252327)

祥光“双闪”上升烟道出口粘接控制实践

董广刚

(阳谷祥光铜业有限公司,山东阳谷 252327)

闪速炉上升烟道出口粘接是闪速炉行业共同面对的问题,祥光采用“双闪”技术,上升烟道出口的结构不同于国内其它闪速炉,尤其是吹炼炉上升烟道出口粘接的控制在国内更是没有先例。最初的控制采用爆破法,由于缺点较多,严重影响闪速炉作业率,后来逐步试验通过局部过热的方法控制,通过调整天然气燃烧量或加入粉煤量消除粘接,通过一年多的试验证明局部过热法是解决此问题的最好办法,大大提高了“双闪”的作业率。

上升烟道粘接;爆破;局部过热

1 祥光“双闪”上升烟道的结构

上升烟道主要是用来将烟气顺利导入余热锅炉,并使烟尘尽量沉降到沉淀池中去,减轻余热锅炉烟尘粘接问题。祥光“双闪”上升烟道的设计[1]与目前国内其它闪速炉有所不同,主要特征为:

1.1 熔炼炉上升烟道结构

后端墙为半圆形,壳体半径约4520mm,壳体高度为5934mm,两侧墙均为圆弧形,其圆弧与后端墙壳体相切;前端墙为倾斜式平墙;炉墙外壳焊有多层托板来承托耐火砖的重量;上升烟道通过4点吊挂将本处所有载荷传送到其框架上。

熔炼上升烟道共有5个点检孔,其中正面1个,左右两侧各2个。另外,上升烟道出口与锅炉连接部左右各有1个点检孔,最初设计为消除粘接用的爆破孔。上升烟道出口尺寸为3.2m×3.2m。

1.2 吹炼炉上升烟道结构

吹炼炉上升烟道断面特征与熔炼炉相同,但吹炼炉上升烟道上安装有多层冷却铜水套,在侧墙、后端墙上设有12层,前端墙上设有9层水平铜水套,侧墙钢壳厚为20mm,高为5439mm,外壳分为13段,各段之间通过法兰、螺栓连接成一体;上升烟道安装有6个吊耳,将全部载荷承托在上升烟道的框架上。

吹炼炉上升烟道点检孔布置与熔炼炉一样,上升烟道出口尺寸为2.3m×2.3m。

2 “双闪”炉运行现状

2.1 熔炼炉运行情况

2.2 吹炼炉运行现状

吹炼炉自投产以后运行也比较稳定,随着冰铜磨产能、粗铜口内衬砖在线更换以及本文介绍的上升烟道出口粘接等一系列技术公关项目完成,吹炼炉的作业率大幅提高,平均作业率在92%以上,平均投料量在设计值41t/h左右。但由于吹炼炉钙基渣对耐火材料的侵蚀[3]作用,吹炼炉渣线以下耐火砖已经侵蚀严重,计划2011年进行冷修更换。

3 “双闪”炉上升烟道出口粘接及控制、处理

3.1 FSF上升烟道出口粘接及控制

3.1.1 熔炼炉上升烟道粘接状况

由于“双闪”的工艺要求,熔炼炉渣温控制偏高,相应烟气温度也偏高,上升烟道出口粘接相对来说长的比较慢,经常在不采取任何措施的情况下能维持4个月左右,但如果入炉混合精矿含杂质较高时,上升烟道的粘接速度迅速加快[4],往往如果不及时采取措施的话,15d左右就会影响炉内负压,不得不降料甚至停炉处理。

3.1.2 熔炼炉上升烟道粘接的控制

3.1.2.1 爆破法

最初采用爆破法是源于对吹炼炉上升烟道粘接的处理,由于祥光的闪速吹炼炉是国内第一台,在这方面没有经验可寻,肯尼科特犹他冶炼厂采取爆破法消除粘接,根据肯尼科特的经验对吹炼上升烟道出口粘接进行了爆破,同时对熔炼上升烟道出口粘接也进行爆破处理。

肯尼科特冶炼厂是自己厂有专人负责爆破,通常是一有粘接就爆,这样掉落在锅炉灰斗的粘接物形状较小容易清理,且不会对锅炉炉管造成损坏;而国内的情况是,爆破要在外面请有专业资质的人员进行,锅炉下面要做好防护[5],这样在时间上就会受到很大限制,不可能像肯尼科特那样做到有粘接就爆破,因此在每次爆破时一般上升烟道出口已经结的无法维持生产再进行,这种情况下在爆破时很难避免有大块粘接落下,大块粘接一方面难以清理,劳动强度大的惊人,另一方面很容易将锅炉炉管砸坏。在最初的爆破前也试图在炉管内用钢板做了防护,但大块的形状与重量实在是人难以估量,出现过砸坏锅炉炉管,被迫切换烟气路线,锅炉降温降压放水进行焊补,这样就会耽误很长时间,作业率难以保证。迫切需要另外方法控制消除粘接。

3.1.2.2 局部过热法

钻孔弹模计分柔性与钢性两种，考虑到本案例测试的对象为高压水工隧洞围岩，此次采用钢性钻孔弹模计。岩体钢性钻孔弹模计测试是利用钻孔弹模计内置的若干径向施压小千斤顶，在孔壁施加一条带状径向压力，根据压力与变形对应关系来计算岩体的弹性或变形模量。

众所周知,上升烟道出口粘接是由于未反应完全的半熔态物料,通过对此区域局部加热将粘接熔化,粘接就会慢慢消除。

根据其它冶炼厂的经验,在上升烟道安装两个天然气烧嘴,燃烧风采用压缩空气,天然气流量可以自动调节,而燃烧风的量根据火焰的调节,由于锅炉侧负压比炉内压大,尽量使火焰能烧到上升烟道出口并且使天然气尽量不完全燃烧。这样一方面是天然气燃烧产生的热量对粘接有很好的熔化作用,同时未完成燃烧生成的一氧化碳对上升烟道粘接中的熔点高的氧化物(如四氧化三铁,熔点1594℃;氧化锌,熔点1975℃)起到还原作用,降低粘接物的熔点,加快粘接的消除。这种方式在入炉精矿杂质含量不高时效果明显,一般情况下,粘接物变大后,由于烧嘴的作用,粘接物根部的附着力相对粘接本身的重量而言变小,粘接物就会以大块的形式脱落,最终落到锅炉灰斗。但是如果精矿杂质含量偏高,而此时上升烟道烧嘴天然气量调整不及时,粘接的熔化速度就会低于生长速度,一旦粘接长到一定程度,单存依靠天然气烧嘴又不能解决,只有采取另外方法来解决。

在上升烟道出口顶部直接加入粉煤。粉煤加入与燃烧天然气相比,特点在于粉煤能够直接落入到粘接物上,效率高,而燃烧天然气受烟气流向影响较大,效率低。根据粘接的高度调整加入粉煤的粒度、加入速度和加入量,同时配合提高上升烟道天然气量。一般情况下,在粉煤加入3d以后粘接物就会明显减少,尤其是粉煤落点处,这时上升烟道出口一般会变成“V”字型,中间形成烟气通道后在烟气的作用下粘接物会熔化的更快,7d左右粘接就可以基本消除。

3.2 吹炼炉上升烟道出口粘接及控制

3.2.1 吹炼炉上升烟道出口粘接状况

由于吹炼炉烟尘性质不同于熔炼炉,烟灰发生率相对偏高,上升烟道出口粘接形成速度比熔炼炉快的多。在投产初期采用爆破法进行消除粘接时,一般吹炼炉20～30d左右爆破一次,维持时间最长的一次是35d,而熔炼炉3～4个月一次。

3.2.2 吹炼炉上升烟道出口粘接的控制

3.2.2.1 爆破法

根据肯尼科特的经验,吹炼上升烟道出口粘接采用爆破法消除。投产初期吹炼基本上20～30d爆破一次,前面已经提到,爆破时烧炮眼本身工作强度很大,爆破完后大块的清理更是如此,爆破时大块脱落还有砸坏锅炉炉管的危险。每次爆破顺利的话从爆破人员到现场,到锅炉灰斗大块清理完一般要24h左右。

3.2.2.2 局部过热法

同熔炼炉一样,吹炼上升烟道增加两个天然气烧嘴,燃烧风也采用压缩空气,天然气流量自动调节,燃烧风的量根据火焰的调节,由于锅炉侧负压比炉内压大,尽量使火焰能烧到上升烟道出口并且使天然气尽量不完全燃烧。根据每次炉内点检时上升烟道出口粘接状况调整天然气量,从2009年6月最后一次爆破以来,吹炼炉上升烟道出口粘接一直控制很好,一般情况是粘接长到一定程度后提高天然气量,粘接物就会以大块的形式掉落在锅炉灰斗。

4 两种控制方法的比较

根据前面所描述,局部过热法较爆破法消除上升烟道粘接优点明显,主要体现在以下几个方面:

(1)不需要长时间停炉,一些小的操作只需在炉内点检时短时间停炉就可完成,大大提高了“双闪”作业率。现在两炉作业率都在90%以上,最高时分别达到了98%、95%左右。

(2)大大降低了劳动强度。首先是爆破本身,炮眼深浅烧的要合适,深了大块太大容易把锅炉砸坏;浅了炸不开。其次是清理大块,放炮后产生的大块形状、大小基本上是人力无法控制的,有时候在灰斗上面产生的巨型块不得不再次进行放炮,这也意味着增加了损坏锅炉炉管的可能性。

(3)消除了锅炉炉管被砸坏的可能。用局部过热法将上升烟道粘接过热熔化后自然脱落一般不会产生巨型块,至今未发生过自然掉大块砸坏炉管的事故。

当然局部过热法要燃烧大量的燃料,本身意味着大量能量的消耗,但由于“双闪”作业的特殊性,单台炉子停炉时,制氧、动力等好多设备还要继续运转,这也意味着有这些电能白白浪费,另外,“双闪”在投料时基本上是“自热”[6]反应,几乎不需要补充热量,而停炉时要消耗大量天然气进行保温。综合而言,局部过热法目前最适合控制“双闪”炉上升烟道出口粘接的。

5 结束语

以上是笔者对处理“双闪”上升烟道出口粘接一点实践总结,另外在实际生产中也遇到过烟气路线和烟气流速发生改变对消除粘接也有较好的效果,希望能够给各位同行起到借鉴作用。

[1] 南昌有色冶金设计研究院主编.阳谷祥光铜业有限公司年产40万吨阴极铜(一期20万吨)工程初步设计(第一卷)[M].南昌:南昌有色冶金设计研究院,2005.

[2] 周松林.祥光“双闪”铜冶炼工艺及生产实践[J].有色金属(冶炼部分);2009,(2).

[3] 傅崇说主编.有色冶金原理(第2版)[M].冶金工业出版社.

[4] 昂正同.闪速炉处理高Pb、Zn、As精矿的探讨[J].北京:有色金属(冶炼部分),2005,(1).

[5] 唐信来,雷玲,孙向阳.高温闪速炉炉结爆破拆除[J].武汉:爆破,2008.

[6] 黄其兴.智利特尼恩特炉铜熔炼技术的改进[C].中国首届熔池熔炼技术及装备专题研讨会论文集,2007

Adhesion Control Practice Of Xiangguang"Double Flash"Up-shaftOutlet

DONG Guang-gang

(Yanggu Xiangguang Copper Co.,Ltd,Yanggu,Shandong,China 252327)

The adhesion on up-shaft outlet of Flash Furnace is a common problem faced by Flash Furnace industry.Xiangguang adopts"double-flash"technology,so its up-shaftoutlet structure is different from other domestic Flash Furnaces.In especial,there is no domestic precedent for adhesion controlon up-shaftoutletof flash converting furnace.Initially,we used blastingmethod to control it.But its shortcomings had a strong impacton furnace operating rate.Then,we tested localoverheating gradually by adjusting natural gas amount or fillingpowdered coal to remove adhesion.Testsmade inmore than one year have proved that localoverheating is the bestway to solve this problem and highly improves operating rate of double flash furnaces.

adhesion on uptake off-gas exit;blast;local overheating

TF066.3

B

1009-3842(2010)04-0041-03

2010-09-20

董广刚(1982-),男,汉族,山东省东阿县人,本科,主要从事闪速炉生产管理和技术工作,E-mail:dongguanggang@sina.com