固定式阳极炉烟气收尘系统的优化与实践

李文峰，陈 强，王利敏

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

固定式阳极炉烟气收尘系统的优化与实践

李文峰，陈 强，王利敏

（江西铜业集团公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

介绍了贵冶固定式阳极炉烟气收尘系统的工作原理，分析了系统运行效果不佳的原因；针对阻碍烟气流通的空气冷却器及布袋收尘器等单元进行优化改造，对影响布袋使用寿命的烟气温度进行优化调节，最终收尘系统运行效率提高，环境得到改善。

烟气收尘；空气冷却器；布袋收尘器；优化改造；烟气温度

1 引言

贵冶固定式阳极炉10万t杂铜冶炼项目于2007年3月投产，烟气收尘系统同期投入运行。在运行过程中，因原有收尘系统烟气流通不畅易出现烟气外漏，造成现场粉尘浓度偏高，给周边环境带来一定的污染。倾动炉车间在生产过程中，结合生产实践，利用冷修的时机，对固定式阳极炉烟气收尘系统进行了一系列的优化与改造。本文重点介绍空气冷却器、布袋收尘器等部位通过改造后所取得的成效［1］。

图1 固定式阳极炉排烟收尘系统

2 烟气收尘系统工作原理及运行状况

2.1 烟气收尘系统工作原理

固定式阳极炉烟气收尘系统处理两路来的烟气：一是炉体冶炼过程中烟气，它是由重油燃烧以及杂铜冶炼过程中所产生的高温烟气。先经过沉渣室自由沉降粗颗粒烟尘，再经过余热锅炉进行余热回收和烟尘沉积，然后经过空气冷却器将烟气温度降至200℃以下。二是环境集烟烟气，主要来源两个炉门（加料口）及一个渣口所收集的烟气。环境集烟烟气先经过旋风收尘器，旋风除尘后进入混气室，然后在混气室里与炉体烟气进行混合后一同进入布袋收尘器，通过布袋收尘器进行过滤除尘，最后由排烟风机送至烟囱进行大气排放［2］。图1为贵冶固定式阳极炉排烟收尘系统工艺流程图。

2.2 运行状况

炉体烟气经过空气冷却器时，因烟气中的烟尘粘结易造成冷却器堵塞，导致烟气流通受阻造成从炉门泄漏至环境中；此外因冷却器堵塞又会导致布袋收尘器烟气温度大幅波动。温度低时，烟气中的水蒸气与酸性气体结露形成酸，易造成布袋腐蚀，缩短其使用寿命，同时烟尘板结于布袋上，使得布袋逐渐丧失除尘能力。

3 优化改造方案

3.1 空气冷却器的优化改造

空气冷却器改造前为列管式（如图2-1所示），共96根304L不锈钢，下设灰斗收集烟尘。在列管的一侧布置4台轴流风机，将入口约350℃的烟气温度，降至200℃左右的出口烟气温度［3］，以保证布袋入口温度在合理范围。因此冷却、收尘效果的好坏直接影响排烟收尘系统的正常与否。在生产实践中我们分析，因管道长且小，在烟气排出侧烟气温度低，管壁内易结露，烟尘粘结，堵塞管道，是导致排烟受阻、不正常的主要原因。

结合生产实际，我们研究确定取消冷却器内部出口四组列管，将进口与出口用钢板进行隔开，将列管缩短，采用错位形式排列，以减少相互间的阻隔，便于冷却风进行快速冷却的改进方案。列管缩短后，阻力减少，列管内的烟气流速加快，有利于提高下灰斗内的温度；另外出口端下方加焊了四块导流板，可起到二次冷却和沉降作用；烟气冷却由“U”型路线改为 了“S”型路线；不但有利于烟灰的沉降，又解决了烟灰堵塞出口管问题（如图2-2所示）。

图2 空气冷却器系统改造前后

下灰斗加装观察孔，有利于内部观察和清理，由原来的双叶翻板阀改为回转阀，下灰均匀又可起到密封效果，提高了收尘效率。密封、保温得到改善后，冷却器内部不易结露，提高了使用寿命，减少了维护、维修次数与成本。

3.2 冷却风机运行模式的优化

PLC冷却风机运行模式：当混气室入口温度达到140℃时，四台冷却轴流风机则同时运行；混气室入口温度降于130℃时，四台冷却轴流风机则停止运行。因冷却轴流风机冷却起不到良好的冷却效果，因此取消该侧对应的两台冷却轴流风机，保留不锈钢管侧的两台冷却轴流风机，将冷却风机运行模式改为：当入口温度达到120℃时开启风机，低于115℃时停止风机。通过优化冷却器出口烟气温度的控制，能够较好地适应锅炉出口烟气温度升高的波动，有效地控制了烟气温度。

3.3 环集烟罩的优化改造

固定式阳极炉周围共设有3个环集烟罩，即：两个加料门各一个及渣口一个。原来的环集烟罩中加料门烟罩斗较浅，覆盖面积较小，安装位置偏高，不利于收集加料门泄漏的烟气。渣口环集原来处于常开状态，空气从渣口环集罩被吸入烟道导致炉门环集抽力不足。为此倾动炉车间进行因素分析、优化环集烟罩结构，改为倒立锥形漏斗，加料门侧烟罩加装通过卷扬机控制的活动挡板，除在加料周期时开启外，其它时周期关闭。通过加大烟罩覆盖面积、斗子深度和加料侧烟罩活动挡板，减小烟气阻力加快收集速度使炉门外溢烟气尽快地被收集；在渣口环集通路上安装气动蝶阀，除放渣时开启外，其余时间关闭，以提高环集的抽力。

3.4 布袋收尘器的优化改造

3.4.1 布袋收尘器工作原理

该系统主要由过滤器部件、过滤吹灰设备、双叶翻板阀、螺旋输送机、烟尘斗、外壳蒸汽加热设备和安全稀释阀等设备组成。其工作原理是利用粉尘通过编织或毡织滤布时产生的筛分、惯性、粘附等作用而被阻挡在布袋一侧。布袋收尘一般能扑集粒直径小于等于1µm烟尘，性能好的滤布可扑集细度达直径0.11µm的烟尘，在不受烟尘物化性质的影响情况下。但对烟气性质（如烟气温度、湿度、有无腐蚀性等）要求较严［5］，否则影响较大。

3.4.2 布袋收尘效果不佳的原因

影响布袋收尘效果的主要因素可归纳为以下四点：（1）布袋收尘器漏风；（2）布袋温度控制不当，温差大，烟气易结露导致布袋粘结甚至腐蚀；（3）螺旋输送机、双叶翻板阀漏风，下灰口易被烟灰堵死；（4）布袋收尘器排灰口漏风，造成粉尘的二次飞扬。

3.4.3 布袋收尘器结构的改造

由图3-1可以看出，原收尘系统4个除尘仓室共用一台螺旋运输机排灰，螺旋运输机漏风输送烟灰能力有限，导致排灰不畅，使得烟尘无法正常放出，或放出的烟尘在螺旋内积结、堵塞、导致螺旋、双叶翻板阀不能正常使用，影响生产正常［6］。

图3 布袋收尘器改进前后

针对上述情况，为了保证生产的正常运行，倾动炉车间采取以下措施进行优化改造：（1）取消螺旋输送机改为单独控制的双叶翻板阀，烟灰直排烟灰袋内（如图3-2所示）避免螺旋输送机内漏风。（2）排灰口下直接安装双叶翻板阀。下方短管内加入两根蒸汽保温管，保证下方短管内的温度，减少积灰现象。（3）由原来的烟灰罐改为直接固定在短管上的烟灰袋。（4）布袋收尘器上安装挡雨棚，减少雨水天气对布袋的腐蚀。

4 效果评价

（1）通过上述改进，烟尘堵塞现象明显降低（如表1所示）。

表1 改进前后清理烟灰数据统计表

（2）改造后由于排灰路线缩短，有效的解决了烟灰在螺旋输送机内积灰、堵塞的现象，给故障处理带来方便。双叶翻板阀改成大功率的回转阀，防止漏风避免烟灰结露，同时让沉积的烟灰能及时地进入烟灰袋得到收集。管壁、烟灰斗外增加蒸汽保温管和蛇型保温伴管，避免了因温差过大导致烟灰结露、板结出现积灰现象，布袋收尘器温度（如图4所示）得到了有效控制。

图4 2015年4月25日- 2015年6月29日3#布袋收尘器入口烟气温度走势

（3）布袋腐蚀现象明显减少，使用寿命延长，布袋收尘作业效率提高（如表2所示）。

表2 2008-2015年布袋收尘数据分析表

（4）优化改造后的收尘系统烟灰产量增加，外排至环境中的明显减少，生产现场废水排放低于工厂考核值，符合排放标准。

5 结束语

通过对固定式阳极炉收尘系统的优化改造，影响烟气收尘的关键性因素得到了解决，提高了烟气收尘系统的作业率，降低了有害物质的排放，大大延长了布袋使用寿命，减少了更换布袋的频率，降低了生产成本。随着环集阀门开度的增加，布袋温度迅速上升，为控制其在合适的范围内，可考虑在布袋烟气管壁外增加能够根据温度变化自动控制的冷却水喷头。

［1］孙雪莲. 耐火材料厂布袋收尘系统改造［J］. 铜业工程， 2014（1）：73-74.

［2］吕平， 张春燕. 转炉烟气干法净化回收技术应用［J］. 冶金丛刊，2015（5）：15-30.

［3］易瑞强， 李庆枞. 卡尔多炉空气冷却器改造［J］. 闪速炼铜，2013（2）：29-30.

［4］张伟旗. 反射炉排烟收尘系统常见故障诊断与控制关键技术研究［J］.有色设备， 2015（1）：15-19.

［5］马辉. 电袋复合除尘器在除尘增效改造中的应用［J］. 应用能源技术，2016（6）：24-30 .

［6］郭亚. 电袋复合式除尘器及其附属设备改造探讨［J］. 科技展望，2016（19）：49-50.

《铜业工程》2016 年第 5 期广告索引

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江西铜业集团（贵溪）防腐工程有限公司 前插1

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重庆川仪自动化股份有限公司 前插3

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北京矿冶研究总院矿山技术研究院 后插5

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北京矿冶研究总院矿山技术研究院 封三

江西耐普矿机新材料股份有限公司 封底

Optimization and Practice on Fixed Anode Furnace Flue Gas Dust Collection System

LI Wen-feng， CHEN Qiang， WANG Li-min
（Guixi Smelter， Jiangxi Copper Corporation， Guixi 335424， Jiangxi， China）

The working principle of fixed anode furnace flue gas collection dust system in Guixi Smelter is introduced， and the cause for poor effect of system operation is analyzed. Through optimizing and reforming to such units as air cooler and bag dust collector which hinder the flue gas flow， and adjusting the flue gas temperature which affectcloth bag service life， eventually the operating efficiency of dust collecting System is improved and the enviroment becomes better..

flue gas dust collecting ； air cooler； cloth bag dust collector； optimization of transformation； flue gas temperature

TF805.3+3

B

1009-3842（2016）05-0065-04

2016-07-21

李文峰（1986-），男，青海贵南人，主要从事杂铜冶炼工艺的相关研究。E-mail：383774574@qq.com