冶炼制酸烟气平衡调配改造实践

2020-11-27张健涛

山东化工 2020年21期

张健涛

(铜陵有色集团控股有限公司金冠铜业分公司，安徽铜陵 244001)

铜陵有色集团控股有限公司金冠铜业分公司(以下简称金冠铜业)座落于铜陵市循环经济工业园，公司采用世界先进的闪速熔炼、闪速吹炼、永久不锈钢阴极法电解、“非衡态”高浓度制酸等铜冶炼工艺技术处理铜精矿，设计阴极铜产量400 kt/a，配套烟气制酸系统产能为1450 kt/a。金冠铜业自系统投入生产以来，排烟系统烟气经常难以平衡，冶炼炉内负压不能保证，往往需降料处理，较大程度地影响了公司产能的提升，因此必须进行相关改进才能实现公司达产的要求。

1 存在的问题

闪速熔炼(FSF)、闪速吹炼(FCF)和阳极炉(RF)氧化期三股烟气进入硫酸系统前，三大炉炉内压力往往不能维持在工艺需求的微负压状态，因硫酸系统设备阻力已达相关设定条件，若提高制酸系统抽气量，设备阻力也同时增加，导致硫酸系统阻力进一步增加，此种情况下，为确保冶炼炉炉内压力，系统往往需降料降负荷生产，全厂排烟系统烟气无法平衡调配成为制约公司产能提升的瓶颈问题。

2 改造实施与生产实践

2.1 排烟系统的改进

为有效提高排烟系统烟气平衡能力，切实解决产能提升瓶颈，我们通过日常生产实践摸索，对影响系统烟气压力平衡的各种因素进行逐一确认和评估，通过加强各工序间沟通协调操作控制，工艺设备控制调整，同时结合公司年度停产检修进行相关设备改造，具体实施措施如下：

1)增加一套烟气混气室装置。闪速熔炼(FSF)、闪速吹炼(FCF)和阳极炉(RF)氧化期三股烟气进入硫酸系统前，因烟气压力不平衡造成烟气混合不均匀，同时各自独立的收尘系统运行也不稳定，通过在三大炉排风机出口管路设置一混气室(Φ6500 mm)，使三股烟气在混气室中充分混合，烟气速度进一步降低后进入硫酸净化系统。混气室的作用：一是使“三大炉”高、低浓度SO2烟气充分混合均匀，混气室成为SO2浓度的调配点。二是有效缓解三股烟气压力的波动对硫酸系统的影响，调整系统烟气压力平衡。

2)通过设备控制调整、改造及定期清理，减少排烟系统阻力及漏风率。烟气制酸系统采取的主要措施有：①停用净化二级动力波一段喷嘴。二级动力波采用逆喷动力波洗涤技术，设置有两段喷嘴，设备阻力约6～7 kPa。在确保净化含F指标正常前提下，停用了一段喷嘴，系统阻力减少约3 kPa。②适当调低净化一级动力波工作喷嘴进液压力。③拆除一级动力波及二级动力波内部折流板式FRPP除雾器。④对玻璃钢主烟气管道衔接头处整体修复加固。FSF、FCF、RF系统采取的主要措施有：①FSF、FCF系统对烧嘴、上升烟道的漏风加强排查处理、对余热锅炉、电收尘、排风机进出口管道等定期清理。②RF系统加强对空冷器、布袋收尘、排风机进出口管道等积灰定期清理，在确保生产工艺条件下，适当减少系统稀释风补入量。

3)加强“三大炉”排风机平衡协调控制，避免各自无限制提高风机转速。FSF、FCF、RF氧化期或预氧化期的冶炼烟气，按不同作业周期进入烟气制酸系统净化工段入口烟气条件见表1。

表1 净化入口烟气量设计指标

“三大炉”烟气同时进入硫酸系统，净化入口设计烟气量为195873 Nm3/h，考虑10%的余量，最大烟气量为215460 Nm3/h。实际生产过程中，于2015年3月17日、2015年3月24日分别对净化一级动力波入口烟气量进行了测定，见表2。

表2 净化入口烟气实测数据表

注：烟气管道直径为2.4 m，1#AF为1#阳极炉，2#AF为2#阳极炉。

由表2可知，系统实际运行时，硫酸系统净化入口烟气量已超出设计最大烟气量以上。日常生产过程中，1#AF进硫酸时，排风机转速开度在65%～75%左右，炉内负压控制在-100 Pa以上，2#AF进硫酸时，排风机转速开度在80%～90%左右，炉内负压控制在-100 Pa以上。当FSF投料220 t/h，排风机转速在750 r/min，炉内负压控制在-30 Pa；FCF投料80 t/h，排风机转速在850 r/min，炉内负压控制在-30～-100 Pa，炉内负压波动较大。当FSF继续增料至265 t/h，FCF排风机转速提高至850 r/min以上，然而并不能维持FCF炉内负压操作，导致FSF被迫降料处理，此时硫酸系统负压能力已维持在最大值操作。分析主要原因为，因硫酸净化系统设计能力一定，目前工况下已超设计负荷运行，三大炉工序若无限制提高排风机转速，排烟系统烟气总量随之增加，只会导致净化烟气入口正压增大，从而进一步降低排烟系统烟气平衡能力。采取如下措施规定：①FSF、FCF在固定投料量下，排风机转速应维持在一定范围内，不能无限制提高②阳极炉系统炉内压控制在-30～-50 Pa左右，排风机转速开度随之调整③“三大炉”因工况变化操作调整排风机时，需提前告知硫酸，制酸系统做好变负荷的提前量。

2.2 改造后运行情况

针对排烟系统烟气平衡问题，通过实施一系列改进改造措施后，排烟系统烟气平衡能力得到较好提升，在FSF投料量265 t/h、FCF投料量85 t/h、一台RF烟气进硫酸系统的条件下，FSF、FCF、RF能够维持负压条件下操作，排烟系统烟气能较好地维持在平衡状态。

3 后续改造设想与研究

随着公司今后产能的进一步提升，排烟系统烟气平衡能力提升需求将同步增加。考虑到阳极炉烟气的直接切入对制酸系统的压力平衡影响很大，而这部分烟气相对来说杂质较少，毋需像闪速炉烟气那样经过阻力最大的二级动力波处理，可考虑单独设置一套仅由一级动力波和气体冷却塔组成的小型净化系统单独处理后，再在电除雾器进口进入烟气制酸系统。改造后，排烟系统烟气平衡能力将较大幅度提升。