贵冶一系统闪速炉余热锅炉改造

王国珍

(江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424)

1 引言

闪速炉余热锅炉是闪速熔炼系统中的重要热力设备，它的主要作用是利用高温烟气生产蒸汽，并对闪速熔炼产生的烟气进行降温和初步除尘。贵溪冶炼厂(以下简称贵冶)一系统闪速炉余热锅炉是由日本川崎设计制造的BLW-77型强制循环余热锅炉，自1985年12月30日投入生产以来，运行状况整体良好，较好的满足了闪速炉高投料量的要求，但是随着产能和环保要求的不断提高，特别是近年来铜精矿品质日益复杂，杂质含量不断升高，导致进入闪速炉余热锅炉的烟气量及成分发生了很大的变化，这对余热锅炉的安全运行造成了很大的威胁［1-2］。为了满足生产和节能环保的要求，贵冶对余热锅炉进行了改造。

2 工艺简介

闪速熔炼产生的烟气温度高达1340℃，烟气经过余热锅炉辐射部冷却，温度降至760℃后进入锅炉对流部，经过对流换热后，烟气温度降至360℃左右，再进入电收尘。在此阶段，烟气中的大部分大颗粒的烟灰经过辐射区的冷却凝固后沉降，另一部分烟尘粘结在水冷壁和对流部的管束表面，经过弹簧锤振打清除，烟气中较细的烟尘随烟气进入后序电收尘系统进一步除尘后送至硫酸车间制酸。在锅炉区捕集的烟灰最终通过B、C烟尘输送系统输送至烟灰仓，与铜精矿经过一定配比后重新返回到闪速炉熔炼［3-6］。

3 改造原因

一系统闪速炉余热锅炉最初的除灰设备是机械连杆振打和长套管式吹灰器，由于机械连杆振打除灰效率低，在2003年就全部被弹簧锤振打所取代;吹灰器除灰效率高，原设计有51台吹灰器，后面经过一系列的改造仅保留辐射部吹灰器17台(倾斜2台、水平6台、垂直6台、辐射部出口3台)。但是吹灰器也有以下弊端:

(1)吹灰器与锅炉壁管采用硬连接，密封效果得不到保证，环境污染较大，与锅炉连接处易漏风，造成锅炉壁管低温腐蚀，威胁到锅炉的安全运行。

(2)吹灰器依靠长筒式风管伸入锅炉内部利用高压风进行除灰，安全性低。若吹灰器故障，风管未及时退出炉外，会造成风管烧损甚至吹破锅炉管。

(3)维修费用和能耗高。

(4)维护较弹簧锤振打困难。

由于新型除灰设备的逐渐普及和长套管式吹灰器的弊端，厂家已经逐渐停止生产这种吹灰器及相关备件，这给吹灰器的日常维护带来了较大困难。

综合以上因素，吹灰器必须予以取消，但是取消吹灰器后，会增大对流区受热面的积灰，烟气温度也会相应升高，并对锅炉的安全运行及后序工序造成影响。

4 改造内容

4.1 取消剩余吹灰器

贵冶一系统闪速炉余热锅炉有弹簧锤振打139台，辐射区66台，对流区73台，已经完全可以满足余热锅炉的除灰要求，所以利用2011年年修机会将剩余的17台吹灰器全部拆除。

4.2 增设烟气挡板

吹灰器取消后，考虑到烟气温度会升高，为了使余热锅炉辐射部出口烟温维持在目前的水平，在辐射部内部增加水冷烟气挡板。水冷烟气挡板是由11组由Ω管弯曲成型的小挂屏横向排列组成，11组挂屏从中心至边缘缝隙渐渐加大，以使断面温度场均匀，既达到了垂直烟气流动方向上的断面中心与边缘的烟气温度尽可能一致的目的，又使烟气流通过辐射部时减少了死角，提高了烟气充满度，从而大大提高了辐射部的换热效果。为了防止烟灰在水冷烟气挡板上粘结，在烟气挡板的顶部安装了3台弹簧锤振打进行除灰。

4.3 增设检查人孔

在辐射部两侧壁安装水冷挡板的位置各增设了两个检查人孔，以方便检查水冷挡板的运行情况。如若水冷挡板上有烟灰粘结，可以从人孔处进行清理。

4.4 对流部增加弹簧锤振打

为了降低锅炉出口烟气温度，在锅炉对流部两侧壁各增加了6台弹簧锤振打，以尽可能彻底的清除粘结在侧壁上的较细颗粒烟灰，从而提高对流区的换热效果，降低对流部出口烟气温度。

5 改造前后锅炉运行参数及水力循环比较

5.1 改造前后余热锅炉运行参数比较

贵冶一系统闪速炉余热锅炉改造前，其设计和运行参数见表1。

表1 闪速炉余热锅炉设计烟气条件

按表1烟气条件进行辐射部的传热计算校核。在保留吹灰器的工况下，考虑吹灰器喷射空气(3000Nm3/h)、密封空气(1800Nm3/h)和漏风(2000Nm3/h)，辐射部出口烟气温度约740℃;如果取消吹灰器，辐射部出口烟气温度约780℃;若取消吹灰器后再增设烟气挡板，辐射部出口烟气温度约745℃，与目前的烟气温度基本相同。

5.2 改造前后余热锅炉水力循环比较

改造后余热锅炉炉水循环如图1。

图1 闪速炉余热锅炉水循环示意图

增设水冷烟气挡板前，闪速炉余热锅炉循环流量约750t/h，其中辐射部约370t/h，对流部约380t/h。水冷烟气挡板需要循环流量50t/h左右。取消吹灰器，增设烟气挡板后，进入对流部的烟气量减少了，相应地对流受热面的吸热量也会减少，因此可以通过在管路上设置节流孔板(见图1)，将对流部的循环流量减小到340～350t/h，将辐射部的循环流量控制在420～430t/h(含水冷烟气挡板循环流量)左右，这样余热锅炉总的循环流量约770～780t/h，与原先设计的循环流量基本一致，故仍可利用现有的循环泵。

6 改造后锅炉的运行效果

改造后，一系统闪速炉余热锅炉水循环量控制在780t/h左右，辐射部出口烟气温度控制在750℃左右，对流部出口烟气温度控制在360℃以下。辐射部、对流部及水冷烟气挡板也没有出现烟灰粘结现象，改造取得了良好的效果，既达到了环保节能的要求，也满足了工艺生产的需要。具体运行效果如下:

(1)取消了17台吹灰器以及与吹灰器配套的密封风机、密封风加热器、动力杂用风机也相应取消，为工厂节约了大量成本。

(2)吹灰器取消后，原吹灰器孔用围盒密封，杜绝了烟气外泄和吸入冷风，大大降低了低空污染，也提高了锅炉运行的安全性。

(3)通过增加弹簧锤振打，合理调节振打频率，避免了吹灰器取消后各受热面积灰。

(4)增加烟气水冷挡板后，大大提高了烟气在锅炉内的充满度，改善了锅炉的换热效果，锅炉的各点温度及炉水循环量均符合设计要求。

7 结束语

贵冶一系统闪速炉余热锅炉是由日本川崎设计制造，现今已经运行了近30年，随着产能的不断提升，为了适应生产需要，进行了多次的改造，每次改造都取得了成功。通过改造，贵冶不但提升了装备水平，同时工程技术人员也摸索总结出了许多宝贵的经验，今后可以为同类型锅炉改造提供参考。

［1］陈先斌.贵冶闪速炉余热锅炉改造［J］.有色冶金(冶炼部分)2005，(1):30-33.

［2］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.

［3］王学良.闪速炉余热锅炉低负荷运行与调节〔A〕.第三届全国余热锅炉技术交流大会论文集〔C〕:48-54.

［4］王岗，劳学竞，德强.贵溪冶炼厂闪速炉余热锅炉改造［J］.有色冶金(冶炼部分)，2005，(1):11-14.

［5］赵钦新等著.余热锅炉研究与设计〔M〕.中国标准出版社，2010:42-51.

［6］北京有色设计研究总院主编.余热锅炉设计与运行〔M〕.冶金工业出版社，1982:24-31.