铜冶炼厂余热锅炉烟尘处理方法的论述

胡俊

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

铜冶炼厂余热锅炉烟尘处理方法的论述

胡俊

（中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌 330031）

主要介绍铜冶炼厂闪速炉余热锅炉烟尘的收集及输送工艺方法，分析两种常用烟尘处理方法的优缺点，为铜冶炼厂对余热锅炉烟尘的处理工艺选择和设计提供参考。

余热锅炉；辐射室；对流室；烟尘；破碎；输送

0 前言

在火法炼铜的生产过程中,闪速熔炼炉的余热锅炉处在闪速炉和电收尘器之间,被称为闪速炉的“咽喉”,它的运行情况直接影响到闪速炉、电收尘器和硫酸的正常生产[1]。其中,余热锅炉烟尘处理的正常与否直接关系到冶炼系统的生产运行,因此选择切实可靠的烟尘处理方法,使烟尘中含有的铜等有价金属返回闪速炉或混入原料中进行回收利用是铜冶炼厂必须考虑的重要因素[2]。

1 余热锅炉烟尘的性质

余热锅炉是铜冶炼厂不可缺少的设备之一，它不但可以回收高温烟气中的二次能源，降低烟气温度，更重要的是捕集高温烟气中的烟尘，回收贵重金属，降低烟气的含尘量，为后续工艺创造有利条件。

闪速炉余热锅炉入口烟气温度高达1200℃以上,烟气含尘约170 g/Nm3,烟气含尘浓度高,烟灰粘度大,易堆积[3]。烟气中超过1/3的烟尘在余热锅炉中沉降,在高温情况下,烟尘中的大量低熔点物质呈熔融或软化状态,碰到温度低的锅炉受热面,则形成凝结物,附着在锅炉受热面上,粘结性强,形成一层层的坚硬灰环,不靠打、凿等办法,无法清理下来[4]。锅炉出口温度可高达300～400℃,而且一旦开始堵塞后,烟温迅速升高,锅炉内部水冷壁更易爆管,烟尘也更易在炉膛中结块,烟气通不过,这样不良循环使系统无法正常生产[5]。因此,余热锅炉所捕集烟尘能否及时处理并运输走是工艺系统正常生产的关键。

2 余热锅炉烟尘处理方法一

2.1 工艺流程

国内大型铜冶炼厂余热锅炉烟尘的处理方法大体相同,即采用“先运输后处理再输送”的方式。工艺流程参见图1。

烟气中的烟尘在余热锅炉中被冷却、凝固后沉降一部分,另有一部分会粘附在对流区的蒸发管上。粘结在水冷壁、管屏和管束的烟尘,通过弹性振打装置振落到锅炉下部灰斗中，由刮板输送机送至后续设备。

图1 余热锅炉烟尘处理方法一工艺流程

余热锅炉辐射室的烟尘大部分是块状烟尘,经冷却后,落入灰斗下部的烟尘罐中，由叉车运送至烟尘破碎筛分车间(独立的厂房)。为满足返回闪速炉熔炼的要求,必须将其中的绝大部分块状烟尘细化至5 mm以下,在破碎筛分车间,烟尘经过两级破碎,使其筛下物粒度满足输送要求后,再由正压输送系统送到闪速炉炉顶烟尘仓。余热锅炉对流室的烟尘大部分是粉状烟尘,此烟尘通常与沉尘室捕集烟尘汇合后由正压输送系统送到闪速炉炉顶烟尘仓。

2.2 处理方法一的优缺点

此处理工艺的优点是能大部分满足余热锅炉烟尘返回闪速炉熔炼的要求。参照现国内许多大型铜冶炼厂的生产经验,可发现此处理工艺流程存在诸多不足：1)叉车运输烟尘罐,平均一班需要运输10罐,使得人员劳动强度大,劳动效率降低;2)给厂区生产环境带来许多扬尘污染,不能满足清洁生产的要求;3)破碎筛分需建配套的厂房,系统配置复杂,一次性投资成本高;4)正压输送距离长,相应的能耗较高; 5)处理系统的设备多,相应的维修故障点增加,提高了生产成本。

3 余热锅炉烟尘处理方法二

3.1 改进后的工艺流程

参照国外铜冶炼厂的生产经验，国内某新建大型铜冶炼对余热锅炉烟尘的处理方法进行了合理的优化。优化后处理方法二的工艺流程参见图2。

图2 余热锅炉烟尘处理方法二工艺流程

针对余热锅炉辐射室的烟尘易结块、大部分是块状烟尘的特点，优化后的处理工艺按就地破碎后运输的原则，合理地利用场地和空间优势,在余热锅炉辐射室下方设置两台破碎机(一用一备),对块状烟尘进行破碎处理，使烟尘粒度满足闪速炉熔炼的要求后直接进入正压输送系统,送至闪速炉炉顶烟尘仓。余热锅炉对流室的烟尘通常与后续收尘设备所捕集烟尘汇合后由正压输送系统送至闪速炉炉顶烟尘仓。

3.2 优化后处理方法二的优缺点

优化后的处理工艺,针对余热锅炉烟尘的特点对烟尘进行合理的处理和输送,正常生产中未出现破碎及运输不畅的情况,并具有许多明显的优点：1)系统配置简单,破碎机检修方便,减少了筛分工序,降低了一次性投资成本;2)不存在用叉车运输烟尘罐的现象,大幅提高生产效率,改善了厂区生产环境,减少了扬尘污染,能满足清洁生产的要求;3)正压输送距离短，相应的能耗较低,降低了生产成本;4)减少了处理系统的设备数量和检修周期,提高了经济效益和生产效益。缺点在于当破碎设备出现故障时需及时处理,如处理不当会产生熔炼系统停止投料的可能性。

由此可见,在不影响冶炼工艺要求的前提下,使用优化后的烟尘处理工艺是合理的,只需要严格控制好优化后处理工艺中设备的产品质量,特别是烟尘处理关键设备—破碎机的产品质量,提高设备的使用年限和效率。

4 结语

在铜的火法冶炼工艺中,作为中间产物的烟尘,能否及时运输走或返回闪速炉,关系到整个冶炼工艺的正常运行,也关系到清洁、安全生产和环境保护等问题;因此在选择烟尘处理设备时,需要充分考虑到烟尘的不同特性和不同集尘点位置,选用最合适的烟尘处理设备。余热锅炉辐射室的烟尘采用就地破碎及输送烟尘的处理方法二,在技术上是可行的,在经济上是合理的,为今后对余热锅炉烟尘处理方法和设备的选择提供合理的依据。

[1]北京有色冶金设计研究总院.重有色金属冶炼设计手册:冶炼烟气收尘通用工程常用数据卷[M].北京:冶金工业出版社,1996.

[2]GB50753-2012.有色金属冶炼厂收尘设计规范[S].

[3]罗显雨,何 屏,成 华.冶炼系统余热锅炉除灰技术改造[J].科学技术与工程,2011，11(6):195-198.

[4]Lawrence K.Wang,Norman C.Pereira,Yung-Tse Hung.Air Pollution Control Engineering[M].New Jersey:Humana Press,2004.

[5]文 仁.贵冶闪速炉余热锅炉辐射部改造[J].铜业工程,2009(3):31 -32.

Discussion on WHB Dust Handling Methods of Copper Smelter

HU Jun
(China Nerin Engineering Co.,Ltd.,Nanchang,Jiangxi 330031,China)

The paper mainly introduces FF WHB dust collection and conveying process methods of copper smelter,and analyzes advantages and disadvantages of two common dust handling methods,and provides references for process selection and design of WHB dust handling of copper smelter.

WHB(waste heat boiler);radiation chamber;convection chamber;dust;crushing;conveying

TF805.3

B

1004-4345（2014）01-0018-02

2013-10-22

胡 俊(1984—),男,工程师,主要研究方向为冶炼烟气净化收尘。