用于反应釜正常安全排气的管路布置

左小红

(长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南长沙410011)

用于反应釜正常安全排气的管路布置

左小红

(长沙有色冶金设计研究院有限公司,湖南长沙410011)

分析了湿法冶金反应釜工作条件，以及反应釜中排放气体的特点及排放方式，研究了实际生产中反应釜“跑液冒槽”的原因。在此基础上，介绍了一种用于湿法冶金反应釜正常安全排气的管路设计特点，以提供一种安全可靠的用于湿法冶金反应釜正常安全排气的管路系统。

湿法冶金；反应釜；安全排气；管路设计；压力平衡；阀门调节

0 概述

反应釜是湿法冶金的常用设备。其工作条件大都为高温、高压、高腐蚀性的,因此为保证反应釜正常稳定安全地生产,一般反应釜都设置有三个气体排放口,即紧急事故排放口、安全排放口及正常排放口。正常排放口用于反应釜的正常排气,保证反应釜内的压力平衡,维持生产的正常运行；当反应釜内压力超过设定安全值时,安全排放口的安全阀将自动开启泄压,以保证反应釜的安全；一旦遇到紧急情况,还可以通过紧急事故排放口,人工或自动启动开关阀门泄压。反应釜还设置有单独的氧气进口管、蒸汽进口管、矿浆进料管供氧气、蒸汽、矿浆等物料进入反应釜,以及单独的矿浆排料管排出矿浆。但在实际生产中,反应釜经常发生“跑液冒槽”事故,即本应从反应釜排料管排出的矿浆大量从正常排气口排出,这对反应釜的运行造成极大的安全隐患,导致生产无法继续下去,此类事故也是行业内困扰企业生产的难题。本文拟介绍一种用于湿法冶金反应釜正常安全排气的管路布置设计,以解决一直困扰企业生产的“跑液冒槽”难题。

1 湿法冶金反应釜工作条件

湿法冶金反应釜工作条件比较恶劣,反应釜釜温、釜压及釜内酸度均较高,釜温120～200℃,釜压500～2 100 kPa,釜内介子含硫酸20～90 g/L[1-3]。反应釜排出的废气及矿浆的压力温度与反应釜压力温度一致,而进入反应釜的氧气、蒸汽及矿浆等压力高于反应釜釜压,因此必须控制好反应釜内各进出物料的平衡,保证釜内压力平衡。

2 废气特点及管路布置方式

2.1 废气特点

湿法冶金反应釜产生的废气主要由氧气中带入的氮气及少量过剩未参与反应的氧气组成。一般釜内反应是硫酸体系,因而还夹带一些硫酸酸雾；如果反应釜用于硫化精矿加压浸出,则排放的废气中还夹带有少量的元素硫。元素硫易粘结堵管[4],结合反应釜工作条件,可知湿法冶金反应釜中排放的废气具有高温高压腐蚀粘结的特点。

2.2 湿法冶金反应釜管路布置方式

反应釜发生“跑液冒槽”事故的主要原因是反应釜的进出物料及釜内压力没有保持平衡。要很好地调整进出物料的平衡,保持釜内压力平衡,反应釜本体的管路布置尤为重要,而采用反应釜正常安全排气的管路布置,能很好地解决反应釜“跑液冒槽”事故。反应釜正常安全排气的管路布置如图1所示：

图1 反应釜正常安全排气的管路布置示意

1)三个气体排放口均设置在反应釜上部,蒸汽从釜体侧边进入,氧气从釜体底部进入,矿浆进料管及矿浆排料管分别对应设置在反应釜上部的头、尾两端。本管路布置有效保证了反应釜进出物料的平衡及压力平衡。

2)正常排气口的设置要靠近反应釜尾端矿浆排料管,这对进入反应釜的物料充分反应完全留有足够的空间和时间,从正常排气口排出的是反应完全的废气。

3)出于安全考虑,紧急事故排放口只能设置一个紧急排气阀,安全排放口只能设置一个安全阀。正常排气口设置两个阀门,一个为正常排气调节阀,一个为手动阀(正常状况全开,故障状况可关闭检修)。

4)合理布置正常安全排气管道及合理选择管道材质。反应釜一般的工作条件为高温、高压、高腐蚀性,管道材质宜选用904 L[5]；为防止排气夹带的矿浆堵塞管道,保证反应釜排气顺畅,排气管道必须采用夹套管结构,管道中间排气,外壁蒸汽加温或保温,夹套管结构为保证排气管顺畅提供了有力保证。

5)合理设置排气口的大小,排气口不宜过大。根据反应釜的容积,物料加入量、温度、压力,计算排气口规格,一般排气口为DN40～80,排气口过大是造成反应釜“跑液冒槽”事故的重要原因。

6)合理调节物料加入量,如氧气量、蒸汽量,并合理调节排气管的阀门开度,根据反应釜的温度、压力,及时调节排气管的排气量。实际生产中采用在线控制调节,原则上排气管的阀门尽量要小开启,以防止矿浆从排气管外排。

3 实际生产应用方式

反应釜本体、辅助设施、管道阀门检查完好,紧急排气阀在关闭位置,安全阀在正常安全位置。依次开启排料阀、进料阀,矿浆由高压泵进入反应釜,根据反应釜内温度、压力情况,利用蒸汽调节阀、氧气调节阀来调节控制蒸汽量及氧气量,一般要求温度145～155℃,压力1 100～1 300 kPa,此时,正常排气调节阀进入在线控制程序进行调节,阀门开启度由大至小,维持反应釜的压力平衡,保证正常安全排气。

4 结束语

综上所述,本反应釜正常安全排气的管路布置能有效保证反应釜进出物料的平衡及压力平衡,保证排气管顺畅及反应釜的运行安全,解决反应釜“跑液冒槽”事故,运行安全、可靠。目前,该管路布置设计已成功应用于工业化生产,得到生产实践的验证,值得推广应用。

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Pipeline Arrangement for Normal Safety Air Discharge of Reaction Kettle

ZUO Xiao-hong
(Changsha Engineering and Research Ins
t
itute Company Limited of Nonferrous Metallurgy,Changsha,Hunan 410011,China)

The paper analyzes working condition of hydrometallurgy reaction kettle,characteristic of discharge in reaction kettle and discharge method,and researches the cause of fluid running and overselling in actual production of reaction kettle.In addition,the paper introduces characteristic of pipeline design of normal safety air discharge for hydrometallurgy reaction kettle to provide a safe and reliable pipeline system of normal safety air discharge for hydrometallurgy reaction kettle.

hydrometallurgy;reaction kettle;safety air discharge;pipeline design;pressure balance;valve control

TQ052.4

B

1004-4345（2014）01-0020-02

2013-08-19

左小红(1967—),女,高级工程师,主要从事有色金属冶金设计与研究。