烟化炉给煤系统的优化

赵 婷，张成松

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011）

烟化炉给煤系统的优化

赵 婷，张成松

（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙 410011）

针对烟化炉传统室式给煤系统存在的问题，提出了优化烟化炉室式给煤系统的方法，包括使用环状天平计重系统等。介绍了该烟化炉给煤系统在生产实践中的使用情况及粉煤直供系统，并对烟化炉给煤系统的发展趋势进行了展望。

烟化炉；给煤系统；优化

炼铅鼓风炉、铅锌氧化矿鼓风炉、直接熔炼炉等产生的炉渣，通常含锌6%～20%、含铅1.5%～4%，通常采用烟化炉处理以回收其中的锌、铅及其它有价金属。

烟化炉通常以粉煤作为燃料，一次空气作为粉煤输送的载体将之送至烟化炉风口，再与二次空气混合后鼓入炉内。烟化炉的熔炼过程分为加热期与还原期。整个熔炼过程都需要向烟化炉内供入粉煤，而还原期则需通过加大粉煤量保持较强的还原气氛，使有价金属迅速而充分地还原挥发。

烟化炉给煤系统是介于粉煤制备与烟化炉之间的一个粉煤中转站。通过烟化炉给煤系统可以协调好粉煤制备车间与烟化炉的工作制度的不一致；同时根据烟化炉生产情况随时调节所需的粉煤用量。可见，烟化炉给煤系统的设计对烟化炉的正常运行非常关键。

1 传统烟化炉给煤系统

1.1 传统烟化炉给煤系统构成

目前，我国冶炼厂大多采用以下的给煤系统（如图1所示），包括给煤机、螺旋给煤机、脉冲袋式除尘器、平衡风管等主要设备及部件。

烟化炉吹炼需要的粉煤由粉煤制备车间通过气力输送至粉煤仓。加煤时，粉煤仓中的粉煤经过螺旋给煤机，再与一次空气混合通过管道送入喷嘴，在喷嘴内再与二次空气混合后鼓入烟化炉内。脉冲袋式除尘器用来收集气力输送时产生的粉尘并平衡系统内部压力。

图1 传统室式给煤系统

该套给煤系统中给煤仓可以储存3～4 h的粉煤量，带有搅拌装置可以防止粉煤结拱，另有仪表控制可通过阀门控制进入给煤仓的粉煤量适中（不会过多或者过少），通过变频调速调节螺旋给料机的扭距，从而随时控制和调节送至烟化炉的粉煤量以及粉煤跟一次空气的比例，从而满足烟化炉生产的要求。此套系统稳定、安全可靠，此前在一些大中型冶炼厂一直使用。

1.2 存在的问题

虽然此前这种传统室式给煤系统在铅锌冶炼行业应用非常普遍，但在实际生产中也逐渐暴露一些问题，具体如下：

1.螺旋给煤机给煤不均匀。螺旋给煤机又称绞笼给煤机，它是由电动机通过减速器带动螺旋杆转动，螺旋杆上装有螺旋形的叶片，粉煤由落煤管落入绞笼内，通过螺旋杆转动将粉煤送至螺旋尾部再与一次风混合。通过变频调速电机可以控制螺旋杆的转速，从而调节输送粉煤量。但此种方式也容易出现跑煤的情况，如在给煤量大时，因煤斗内平衡风压过大时或一次风量过小时容易发生跑煤现象，导致给煤不均匀。

2.不能精确计量。采用传统室式给煤系统，由于没有安装计量装置，不能精确计量，只能根据生产经验，通过调节螺旋给煤机的变频电机，大致地给烟化炉添入粉煤燃料。以往有通过安装核子秤的生产实例，但核子秤会有一定的辐射，对员工的身体会有危害，现在安装核子秤的企业大都取消了这个设备。

2 环状天平计重系统

2.1 环状天平计重系统介绍

环状天平秤又称风根秤，是环状天平计重系统的核心设备。环状天平计重系统由粉体定量供给机、粉体流量计重机（即环状天平秤）、流量控制系统（微型计算机控制器）以及送料锁气装置四部分组成。该设备对一般的粉体和流动性大、附着性较强的粉体均能实现定量供给。

该技术最早从日本引进，在我国水泥行业的应用实例较多。目前在有色冶金行业的应用也越来越多，如在云锡公司的锡渣烟化炉、金川公司的镍闪速熔炼、Ausmelt熔炼（镍）、合成炉熔炼（铜）等系统均有使用，用于计量物料包括镍精矿、铜精矿、石英砂、烟尘、硫化剂、粉煤等。

环状天平计重系统如用在烟化炉给煤系统里，可以根据烟化炉实际生产情况，随时调节粉煤供给量，并可以精确计量，这对烟化炉的正常生产及生产数据的积累有很大帮助。

2.2 应用实例

某国有大型铅锌冶炼企业采用Kivcet直接炼铅技术及湿法炼锌工艺，生产铅锌产品200 kt／a。Kivcet炉渣量约511 t／d，炉渣中含Pb约4%，Zn约14%。采用18m2烟化炉处理Kivcet炉渣，回收其中的有价金属。Kivcet的炉渣通过渣溜槽以热渣形式流入烟化炉中。烟化炉的控制指标见表1。

表1 烟化炉控制指标

烟化炉的供煤系统采用环状天平计重系统，给煤系统主要布置如图2所示。该给煤系统由螺旋泵、锁气装置、环状天平秤、粉体供给机、插板阀、平衡风管、给煤仓及脉冲袋式除尘器等设备及部件组成。

图2 环状天平计重给煤系统

给煤流程：粉煤由粉煤制备车间单螺旋泵（2台）送至给煤车间粉煤仓→插板阀→粉体供给机→环状天平秤→锁风阀→单螺旋泵→烟化炉。

该企业的给煤系统包括两套独立的给煤装置，每套给煤装置都可以单独给烟化炉提供粉煤燃料。通过DCS系统对阀门控制，两套装置可以实现迅速切换。这样可以避免当给煤装置发生故障或者检修时不能及时供煤给烟化炉生产带来影响。

这套给煤系统已投入生产使用1 a以上，目前使用情况良好。

2.3 存在问题

目前从环状天平给煤系统在有色冶炼行业的应用情况来看，是比较成功的。不仅解决了传统给煤系统不能精确计量，不能精确调节粉煤供给量的难题，且该系统运行顺畅，检修方便。这种给煤系统是对传统室式给煤系统进行优化的产物。

然而，根据实际生产反馈，该系统在实际使用中也存在一些问题，具体如下：

1.环状天平给煤系统内部都是采用软连接，这样通过给煤仓计重来精确知道煤仓内粉煤的量。但受风压影响，计重机的上下软连接环偶尔会被震脱落。

2.锁风阀的密封毛毡，使用时间长了（一般3个月左右）会炭化，导致跑风，影响下煤。

3.锁风阀密封性下降后，还容易导致粉煤倒灌，倒灌粉煤需要定期清理。

4.由于加了环状天平秤及锁风装置，使得给煤系统的配置整体加高，比传统室式给煤系统的厂房高出十几米。

针对上述问题，厂家也采取了一些改进措施，如改进密封毛毡的材质，提高使用寿命，增强其密封效果，消除或减弱载粉一次风压对计重系统的影响；改进平衡风管的设计，防止或减少软连接部分受风压不均影响而震脱。

为了避免设备发生故障或检修对烟化炉的生产产生影响，一般采用两套独立的给煤装置，随时可以互为备用，通过DCS系统轻松实现切换。此外，针对配置厂房过高的问题，现在可以使用一种带锁风功能的螺旋泵装置。这样就可以取消锁风装置部分，使得整个给煤系统的配置高度降低。

3 粉煤直供系统

国外早有粉煤直供烟化炉的生产实例，即由磨煤机直接向烟化炉风口供送粉煤，不采用中间贮仓和室式给煤系统。

瑞典波利登公司20 m2的烟化炉就是采用的这种粉煤直供系统。该直供系统由3台RL型磨煤机组成，当给煤块度＜25 mm，水分＜10%，粉煤粒度90%＜0.074 mm时，单台磨煤机生产能力为2.2 t／h。三台磨煤机可同时工作，当只有一台磨煤机工作时，仍能维持烟化炉的正常生产。烟化炉和磨煤机的压力平衡是靠磨煤机上部容量为25 t的双层料斗来实现。这个双层料斗有一套特殊的闭锁装置，使原煤能在系统运行中进入磨煤机。磨好的粉煤由分配导管和均分器直接进入烟化炉风口。

结合我国冶炼企业的生产实际及技术现状，也同样可以实现粉煤直供烟化炉。将粉煤制备布置在靠近烟化炉本体的位置，取消室式给煤系统，在粉煤制备的粉煤仓底下加上一套具有计重、锁风功能的装置（类似环状天平计重系统），再跟以往一样，通过气力输送由一次风将粉煤带入烟化炉。

4 前景展望

随着国家的产业政策调整及行业发展，目前国内有色行业的烟化炉日益大型化，从以前的几平方米增加到20～30 m2以上。随着烟化炉本体的增大，与其配套的给煤系统的供煤能力也需要提高。传统室式给煤系统存在的问题导致其不适合继续使用。因此，优化或淘汰传统给煤系统，采用新型、适用的给煤系统已迫在眉睫。

此外，为了提高生产效率及产生更好的经济效益，目前一些冶炼企业已经实现或正在探索烟化炉的连续烟化。烟化炉作业连续化要求有稳定且连续的粉煤供给，这给烟化炉给煤系统提出了更高的要求。

采用环状天平计重系统或类似的粉煤计重供给系统可以较好地实现粉煤的定量稳定供给，给烟化炉实现连续烟化提供有利保障。因此，此类给煤计重系统将在今后普遍推广开来。

［1］ 《重有色金属冶炼设计手册》编写组.重有色金属冶炼设计手册·铅锌铋卷［M］.北京：冶金工业出版社，2008.

［2］ 彭容秋.铅锌冶金学［M］.北京：科学出版社，2003.

［3］ 张荣，廖凯，翦爱民.铅烟化炉的改进［J］.中国有色冶金，2009，（3）：22－24.

［4］ 潘崇发.烟化炉给煤系统的改进［J］.有色金属，1993，（5）：11－15.

［5］ 王洪江，沈立俊，李波，等.锌渣烟化炉连续吹炼的试验研究［J］.中国有色冶金，2005，（6）：37－39.

［6］ 沈立俊，李波，雷德君.锌渣烟化炉连续吹炼生产氧化锌研究［J］.云南冶金，2009，（6）：17－23.

The Im provement on the Coal Supply System of Fum ing Furnace

ZHAO Ting，ZHANG Cheng-song
（Changsha Engineering and Research Institute Ltd.of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

Aimed to the problems of the conventional coal－supply system of fuming furnace，themethods to improve the coal－supply system of the fuming furnace were proposed，including using the funken auto feeder etc.The application of the coal－supply system in production practices and the direct coal－supply system were introduced.The direction of development of the coal－supply system was discussed.

fuming furnace；coal－supply system；improvement

TH232

：A

：1003－5540（2014）01－0060－03

2013－12－19

赵 婷（1982－），女，工程师，主要从事有色冶炼设计及咨询工作。