固定式阳极炉杂铜冶炼低空污染的治理

2016-12-15何芝成

工程技术研究 2016年11期

关键词：炉门烟灰收尘

何芝成

（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西鹰潭 335424）

固定式阳极炉杂铜冶炼低空污染的治理

何芝成

（江西铜业集团公司贵溪冶炼厂，江西鹰潭 335424）

文章介绍贵冶固定式阳极炉杂铜冶炼工艺流程。因环集烟罩、空气冷却器、布袋收尘器设计存在缺陷，生产过程中产生的烟气及粉尘外溢至环境中造成低空污染。技术人员对相应部位进行改造后，解决了低空污染问题，通过检测达到了环保要求。

阳极炉；杂铜;冶炼；污染；治理

1 固定式阳极炉介绍

贵冶固定式阳极炉（见图1）是一个水平的长方体熔池，在炉体的一端安装重油烧嘴，另一端墙上是上升烟道[1]，燃烧重油使整个炉膛充满炽热的炉气，靠炉气对流、炉顶和炉墙辐射对炉料进行加热；炉体长度方向的一侧开有炉门，用来加料和插管作业。固定式阳极炉要求炉内温度均匀，尾部炉顶做成下垂式，把高温炉气压向熔池，提高炉尾温度[2]。然而，因加料、氧化、还原阶段炉门需开启，收尘系统设计存在缺陷，抽力不足、运行不畅，使得烟气和粉尘外溢，造成一定的低空污染。

图1 贵冶固定式阳极炉

2 工艺流程及造成低空污染的原因

2.1 工艺流程

固定式阳极炉杂铜冶炼工艺流程（见图2）。

图2 工艺流程图

2.2 造成低空污染的原因

（1）环集烟罩和烟道通路设计不合理。环集烟罩形状近似于长方体型，烟罩斗较浅，覆盖面积较小，安装位置偏高；固定式阳极炉杂铜冶炼在加料、氧化、还原三个阶段会产生大量烟气和粉尘，此时渣口处于密闭，而因作业需炉门则为开启，炉门环集和渣口环集相通，空气从渣口环集进入烟道导致炉门环集抽力不足（见图3）。上述原因使得大量烟气从炉门外溢至环境中造成低空污染。

图3 改进前环集烟罩

（2）烟道漏风、负压抽力不足。收尘系统烟道存在漏风现象，主烟气通过收尘系统的量减少；同时环境中冷空气大量进入布袋收尘器内，降低烟气温度，特别在还原和浇铸阶段热负荷小、烟气温度仅有20～30℃，烟气中的水蒸汽在压力不变、突然遇冷的情况下会结露。结露的水与SO3结合生成硫酸附着于布袋上腐蚀布袋，液态硫酸还会浸湿烟灰粘接于布袋表面，干燥后使布袋板结，布袋的通透性变差。整体表现出固定式阳极炉负压抽力不足，而炉体尾部为下垂式，烟气大量从炉门外溢至环境中造成低空污染。

（3）空气冷却器设计不合理。空气冷却器是固定式阳极炉主烟气的必经通道，内有进口、出口各96根（尺寸：¢108×4×4500mm）竖直排列不锈钢管，外有4台轴流风机强制冷却。主烟气仅经重力除尘含有大量烟灰，从一侧下降列管进入，从另一侧上升列管排出，烟灰易沉积于下降管出口处和上升管入口处（见图4），使得需要通过空气冷却器的烟气受阻。

（4）布袋收尘器排灰不畅。①螺旋运输机排灰不畅：布袋收尘器由4个除尘仓室（内有672条布袋）和1台螺旋运输机构成，经布袋收集的烟灰下落存积于锥形灰斗，灰斗内烟灰经卸灰阀进入螺旋运输机，由螺旋运输机将烟灰输送至烟尘罐内。4个除尘仓室共用一台螺旋运输机排灰，螺旋运输机输送烟灰不利于灰斗点检，导致灰斗烟灰板结不能及时发现；②锥形灰斗烟灰板结排灰不畅：布袋收尘器锥形灰斗外有蒸汽保温管保温，但因保温管数量少，保温效果差，烟气中的水蒸汽在温度较低时结露浸湿烟灰，使烟灰板结导致排灰不畅（见图5）。上述排灰不畅，烟灰在除尘仓逐渐积累使布袋收尘器运行受阻，烟气无法顺利通过布袋而从炉门外溢造成低空污染。

图4 改进前空气冷却器

图5 改进前布袋收尘器

3 改进措施

3.1 改进环集烟罩和集烟管道

环集烟罩形状改为倒立锥形漏斗，减小烟气阻力加快收集速度，加大烟罩覆盖面积和斗子深度，使炉门外溢烟气尽可能被收集。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，增大炉门环集抽力（见图6）。

3.2 封堵漏风点

对烟道进行全面检查，对漏风点进行封堵，尽可能减少冷空气进入，从而增大收尘系统对固定式阳极炉内的抽力和负压。同时在热负荷小的还原和浇铸阶段，烟气温度上升了40～50℃，结露问题得到解决。

3.3 改进空气冷却器

将烟气进入侧不锈钢管口改为锥形，利于烟气流动和烟尘通过。去除烟气出口侧不锈钢管，改为层叠交错的钢板，烟气走“S”型路线，既有利于烟灰沉降，又解决了烟灰堵塞出口管问题（见图7）。

图6 改进后环集烟罩

图7 改进后空气冷却器

图8 改进后布袋收尘器

3.4 布袋收尘系统改进

螺旋运输机排灰改为直筒式排灰，增加蒸汽保温管数量（见图8）。将螺旋运输机拆卸去除，分别在4个下灰口焊接圆形钢筒，使4个仓室拥有独立的排灰通路，增大排灰能力；将原烟尘罐换为束口编织袋，便于检查排灰量和方便更换；在灰斗外安装“S”型蒸汽管路，下方钢筒外包上蒸汽保温铜管，持续通入蒸汽保温，避免温度过低烟灰板结[3]。布袋收尘器运行前加入石灰，防止酸性气体结露腐蚀布袋。增添吸尘器。对外溢于地面的烟灰和粉尘，用吸尘器及时进行清理，避免随风飘散污染环境。

4 效果

通过优化整改后，固定式阳极炉环集烟罩收集炉门外溢烟气能力极大增强，在热负荷较小的还原和浇铸阶段，烟气温度提升，结露问题得到解决，收尘系统运行顺畅、稳定，现场环境明显改善，低空污染问题得到较好治理。根据中华人民共和国国家职业卫生标准GBZ2.1-2007[4]，对固定式阳极炉工作环境中的粉尘、SO2、铜烟、铅烟、砷烟等职业危害因素进行检测，通过检测均能达标。