转炉作业对闪速炉排烟的影响及改进措施

刘 飞

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂,江西贵溪 335424)

转炉作业对闪速炉排烟的影响及改进措施

刘 飞

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂,江西贵溪 335424)

随着贵溪冶炼厂产能的进一步扩张,闪速炉产出的烟气量及烟气中SO2浓度均大幅增加,由于硫酸车间能力受限,经常造成闪速炉排烟不畅。尤其是当转炉开始送、停风作业时,烟气量瞬间大幅增加或减少,导致硫酸车间工况大幅波动,进而造成闪速炉排烟异常。文章阐述了转炉作业对闪速炉排烟的影响,并就造成影响的原因进行了分析,提出了有效的解决措施。

转炉;SO2风机;送风;停风

贵溪冶炼厂(以下简称贵冶)是我国第一座采用世界先进的闪速熔炼技术的现代化炼铜工厂。熔炼车间作为贵冶的主生产车间,通过闪速炉熔炼、转炉吹炼、卡尔多炉吹炼、阳极炉精炼把铜精矿及废杂铜、电解残极冶炼成合格的阳极铜,并浇铸成能满足电解工序要求的阳极板。

转炉工序的作用是将闪速炉、贫化电炉产出的冰铜吹炼成粗铜以满足阳极炉精炼的要求。吹炼过程分两个阶段:第一阶段的任务是使铁氧化造渣,称为造渣期(S期);第二阶段是使上阶段获得的CuS (白冰铜)氧化成粗铜,称为造铜期(B期)。吹炼产生的高温烟气经废热锅炉回收余热后,进入球型烟道,经沉降室和电收尘器进行收尘处理后,与闪速炉产生的高温烟气一起送硫酸车间制酸。

1 现状分析

1.1 作业模式

随着贵冶二期、三期的建成,熔炼车间一系统由一期时的3台转炉变成了6台转炉,产量也由原来的7万t扩大到现在的40万t,生产节奏日益紧凑。转炉工序工艺流程图如图1所示。为了满足产量任务的需求,转炉吹炼采用了期交互模式,即1#～3#转炉、4#～6#转炉各为一个系列,每个系列的3台炉子中有2台炉子处于热状态,另外1台炉子进行炉修或备用,2台处于热状态的炉子中,只对1台炉子进行送风吹炼。把造铜期、造渣期均再分成2个期,分别为S1、S2、B1和B2期,在1台炉子的B1和B2期中间安排另1台炉子的S1期。转炉作业模式如图2所示。

图1 转炉工序工艺流程图

图2 转炉作业模式

1.2 生产现状

随着工厂产能的进一步扩张,以及原料结构的日益复杂,尤其是铜精矿中硫含量大幅升高,导致了反应生成的烟气量及烟气中SO2浓度均增加了许多,进而造成硫酸车间满负荷甚至超负荷生产。在正常生产时,当2个系列的2台处于吹炼状态的转炉作业周期不同时是B期时,硫酸车间一、二系列的风机能力是可以保证一级动力波入口负压的,但是当2台转炉的作业周期同时是B期时,因生成的烟气中SO2浓度过高,导致硫酸车间一级动力波入口压力往往难以维持负压。

转炉排烟风机的功率比闪速炉排烟风机大30%,而排烟量基本相同,这就造成了转炉烟气压力比闪速炉烟气压力大。若硫酸车间一级动力波入口压力无法维持负压,此时转炉排烟基本不受影响,但闪速炉烟气因风压较低而无法及时排出,进而造成闪速炉炉膛冒正压,烟气外泄,污染环境,也不利于操作人员的身体健康。出现此种情况时,一般通过限制转炉送风量(富氧率)或者降低闪速炉投料量以减少烟气量来解决。

但是当转炉开始送、停风作业时,因生成的烟气量瞬间大幅增加或减少,会短暂导致硫酸车间一级动力波入口压力在±1 200 Pa之间波动,而限制转炉送风量(富氧率)或者降低闪速炉投料量等方法操作时需要一定的时间,此时不可行。造成的后果是,转炉开始送风作业时,瞬间一级动力波入口压力过大,导致系统抽力过小,造成闪速炉排烟不畅、烟气外泄。为了使一级动力波入口压力下降,硫酸车间操作人员必须大幅度提高SO2风机转速以及快速关闭稀释风阀,这样又往往造成几分钟后一级动力波入口压力过小,导致系统抽力过大,吸入过多冷空气。转炉开始停风作业时,瞬间一级动力波入口压力过小,系统抽力过大,为了使一级动力波入口压力上升,硫酸车间操作人员必须大幅度降低SO2风机转速以及快速全开稀释风阀,这样又会造成几分钟后一级动力波入口压力过大,系统抽力过小。无论是系统抽力过大或过小都不利于生产的稳定顺行,应予以避免。

1.3 原因分析

2010年,工程技术人员对造成转炉送、停风作业瞬间硫酸车间一级动力波入口压力异常波动的原因进行了调查分析,主要有以下几点:

1.硫酸车间 SO2风机提、降速联锁设置不合理。转炉排烟风机入口闸板打开或关闭信号传送到硫酸车间仪表室DCS上时,硫酸SO2风机自动联锁提、降速。存在的问题是转炉排烟风机入口闸板打开或关闭信号传送时,转炉已完成送、停风作业,而此时硫酸SO2风机刚开始提、降速,这就会导致硫酸车间一级动力波入口压力波动异常。

2.硫酸车间稀释风阀联锁设置不合理。当硫酸SO2风机自动联锁提、降速时,稀释风阀动作迟缓,不能起到保持一级动力波入口压力稳定的作用。

3.硫酸车间DCS上无转炉排烟风机转速信号。硫酸车间操作人员在DCS上看不到转炉排烟风机转速信号,故无法及时根据转炉排烟风机转速来调整SO2风机转速。

2 改进措施

针对上述原因,熔炼车间和硫酸车间工程技术人员一起通过不断摸索和试验,找到了解决一级动力波入口压力异常波动的方法。

2.1 针对转炉送风操作

针对转炉送风方面进行了如下的改进:

1.在转炉DCS上设置1个按钮,转炉排烟风机入口闸板打开前50 s,动作此按钮将入口闸板打开信号传送至硫酸车间DCS,硫酸车间以此信号为SO2风机提速信号,取代目前的闸板打开信号,目的是使硫酸车间SO2风机提速时间比转炉送风作业时间略微提前。

2.硫酸车间二系列稀释风阀在DCS上设置为联锁控制,接到转炉排烟风机入口闸板预动作信号后,稀释风阀开度联锁降至10%控制。

3.将硫酸一系列一级动力波入口压力控制值设定为-200 Pa。无论转炉处于何种状态,硫酸一系列1#稀释风阀都围绕控制值-200 Pa自动调节一级动力波入口压力。

4.硫酸一系列2#、3#稀释风阀在SO2风机开始提速时,投入联锁控制,参照一级动力波入口压力控制值(-200 Pa)分步跳跃打开,0%→20%→30%→50%(可调整),每次跳跃间隔1 s左右(可调整),这样可以防止系统抽力过大。当接到转炉排烟风机入口闸板实际打开信号后,快速由50%左右跳跃至全关。

5.将转炉排烟风机转速信号传送至硫酸车间DCS,以便硫酸车间操作人员能根据转炉排烟风机转速来调节SO2风机转速。

6.设置联锁保护程序,任何情况下,硫酸一系列一级动力波入口压力达到-1 000 Pa时,一系列2#、3#稀释风阀开度立刻联锁开至80%;硫酸一系列一级动力波入口压力达到1 000 Pa时,一系列2#、3#稀释风阀立刻保持全闭。

2.2 针对转炉停风操作

将转炉送风阀信号传送至硫酸车间DCS,以转炉送风阀关闭为停风信号,当转炉送风阀关闭信号传送至硫酸车间DCS上时:

1.一系列SO2风机提前降速,将设定值由35%→28%。

2.一系列2#、3#稀释风阀投入联锁,参照一级动力波入口压力控制值(-200 Pa)分步跳跃打开, 0%→20%→30%→50%(可调整),每次跳跃间隔1 s左右(可调整)。

3.二系列稀释风阀开度联锁由 10%→40%控制。

3 实施效果

改进措施实施后,转炉送风时硫酸车间一级动力波入口压力可以控制在-100～100 Pa之间,转炉停风时硫酸车间一级动力波入口压力可以控制在-150～-50 Pa之间,大大缩小了一级动力波压力波动的范围,具体如表1所示。由表1可知,改进措施实施后,转炉送、停风作业时,硫酸车间一级动力波入口压力波动范围明显缩小,稳定的一级动力波入口压力使得闪速炉排烟顺畅,炉膛压力更为稳定,具体如表2所示。

表2 改进措施实施前后闪速炉炉膛压力值 Pa

由表2可知,改进措施实施后,闪速炉炉内压更为稳定,波动范围控制在-50±30 Pa,杜绝了以往转炉送、停风作业引起闪速炉烟气外泄现象的出现。

4 结 语

表1 改进措施实施前后一级动力波入口压力值Pa

转炉送停风作业瞬间造成硫酸车间一级动力波入口压力波动异常进而导致闪速炉排烟不畅、炉膛冒正压是一个影响闪速炉生产稳定顺行多年的问题,贵冶工程技术人员完全依靠自身的力量,在不影响正常生产,不增加额外设备的前提下通过不断摸索和试验,成功解决了此难题。

Convertor Operation Influence on Flash Furnace Off-gas and Improvement Measures

LIU Fei
(Guixi S melter of Jiangxi Copper Corporation,Guixi335424,China)

With the further development of the Guixi smelter,the flash furnace off-gas volume and density of the SO2in off-gas increases significantly.Due to the limited working ability of sulfuric acid plant,flash furnace gas can not be exhausted easily.When the convertor begins to blow or stop blowing,gas volume increases or decreases instantly.It leads to fluctuant working condition of the sulfuric acid plant.And then it causes abnormal exhausting gas in flash furnace.The convertor operation influence on flash furnace off-gas in Guixi smelter was expounded.Some reasons causing the influence were analyzed and effective improvement measures were also proposed.

convertor;SO2exhaust fan;blowing;stop blowing

TF806.26

A

1003-5540(2012)05-0027-03

刘飞(1980-),男,工程师,主要从事闪速熔炼方向的生产、研究工作。

2012-07-10