铜冶炼转炉电收尘器改造分析

2020-12-10吴义龙

中国金属通报 2020年6期

吴义龙

（铜陵有色金属集团股份有限公司工程技术分公司，安徽铜陵 244000）

某些旧铜冶炼厂火法系统的主体工艺为闪速熔炼、转炉熔炼、阳极精炼，按照技术升级的相关要求，需要在保持主体工艺不变的前提下提升产能。因此，对于系统设备设施和工艺参数方面的研究工作至关重要，除了主工艺设施需要进行改进之外，烟气系统也应该进行升级处理，否则必然会因为设备性能无法满足要求而无法应用。

1 铜冶炼转炉电收尘器的改造方向

1.1 改造技术背景

目前的熔炼炉和转炉收尘工作是按照熔炼炉配套小转炉进行的配置，由于考虑到小转炉的间歇作业和炉容量要求，烟气量比较小，频繁摇炉作业会造成转炉烟气温度变化过大，电收尘的送电过程受到影响。相比而言熔炼炉的烟气温度比较稳定，如果先对熔炼炉和转炉烟气进行混合，让烟气温度满足电收尘器要求后，再进行电收尘就可以保障炼炉的处理能力，同时规避潜在的安全隐患。所以，考虑将现有的转炉收尘系统进行局部改造，稳定生产。

1.2 设计原则

在改造过程中需要满足《工业炉窑大气污染物排放标准》。在总结国内外优秀的收尘技术和输送技术基础上，结合工程实际情况选择最佳工艺方案无疑是最有效的方式，让系统的技术装备水平达到国际领先标准。例如转炉收尘系统除了能够收集有价金属之外，还可以配合熔炼炉系统和转炉吹炼系统，在合理的配套工艺支持下满足系统的正常操作和运行，将含铜量过高的烟尘返回至系统内。总体来看，需要保持自动化控制水平和可靠性。

1.3 工艺预设计方案

在主要的设备选择方面，常用的收尘设备包括布袋收尘器、电收尘和湿法收尘等。布袋收尘器即将烟气全部引入布袋之内，通过布袋来过滤烟气中含有粉尘内容。这种设备的优势在于能够吸收较小的烟尘颗粒，但只适用于20℃～40℃之间的烟气。转炉产生的烟气有时候达到上千摄氏度，因此布袋收尘方案可能会受到影响。电收尘法通过直流电源形成电场，负极为放电极，正极为沉淀极。烟尘气体通过电场时电压会升高，被电离的阳离子处于负极附近时，阳离子在去往正极的过程中与负离子产生碰撞并朝着正极不断移动。综合来看电收尘装置的优势在于除尘效率良好，自动化控制水平更高，烟气处理量比较大，所以转炉收尘设备多选择电收尘装置。

2 设计改进方案

原有的电收尘器设备已经比较陈旧，性能下降情况明显，在扩产前的点收尘器出口含尘浓度已经达到每立方米2g 以上。在标准状态下，制酸系统内部进入了大量烟尘，不仅回收难度大，后续制酸系统的正常工作模式也会受到干扰。双室四电场结构下每个电场都配置了一个灰斗。

2.1 改进方案确定

根据扩产之后的产量要求，转炉之内需要增加的是冰铜装入量。此时对转炉本体进行技术改造，将平封头改变为椭圆封头。这样一来转炉的送风量可以得到增加，即便是两台转炉同时工作时造铜期的最大烟气量也应该满足多种工作状态的烟气量情况。在综合分析不同类型的烟气和烟尘状况后可以根据电收尘器的有关理论确定总收集面积。

在修改过后，由于要满足正常生产的需求，所以在深入了解原有电收尘器的基础上们可以选择总宽度不变的全新结构设计。与原有的电收尘器相比，改造后的总面积增加了许多，但是在有限的空间内并没有进行加宽[1]。

2.2 三维设计方案

设计环节当中我们需要避免设备被误操作和碰撞，所以在完成电收尘器的本体设计之后，就需要结合现场的实际情况将原有设施体现在三维图之中，优化整个系统，消除了与原有设施之间的碰撞情况[2]。

2.3 改造模式

按照生产需求，转炉电收尘器的改造施工不能影响到正常的生产过程，因此要完成对原有电收尘器的拆除和新电收尘器的安装试车工作需要考虑时间限制。在这一方面，除了在附近区域进行电收尘器的模拟预组装之外，还应该在停产后拆除原有设备，将新的电收尘器进行模块化吊装和试车。综合分析施工可靠性后，可以将混凝土基础和烟尘输送系统等进行提前安装，快速投入热态运行。

在电收尘入口加装翻板阀之后就可以分开转炉和熔炼炉的烟气，让其进入各自的电收尘之内，并且在各自的烟道之上利用钟罩阀更换滑板阀，使得排烟机可以独立运行。即便某一台排烟机出现故障，也可以打开闸板阀让另一台排烟机维持系统的正常生产。出口管道和球形烟道之间连接后，电收尘器的控制室将做好相应的配置工作。

2.4 转炉改造设计

转炉是生产过程的主要冶炼设备，新建的转炉和其它铜冶炼企业的转炉相比，在结构和生产能力上更加稳定，所以在转炉方面也可以进行优化设计，进行技术改进。以转炉传动系统来说，交流电动机接制动器负责的是整个传动系统的工作要求，如果转炉在工作过程中产生事故并停电，那么转炉鼓风机将停止工作，送风口也可能产生堵塞现象。

在这一方面我们可以通过转板电极电收尘器的应用来改善。静电收集到收尘极板上的粉尘后，由于没有气流与电场力的作用，所以可以避免清灰过程导致的二次扬尘问题。通常来说普通电场固定电极和转板电极可以配合使用，电收尘器入口选择固定电极，粉尘浓度较高比电阻低，大部分烟尘可以直接地在固定电场之内被去除。电收尘器后部荷电后粉尘聚集至极板后去除难度较大，采用转板电极形式就可以迎着气流横向布置，有效地去除粉尘。

3 改进之后的结果分析

转炉进行大型机械化改进是未来铜冶炼行业的发展趋势，而国内外的很多铜冶炼企业已经实现了大型化改造，在长期的运行实践中已经证明了转炉电收尘器的改造是一项合理的工作。而转炉改造配合熔炼炉改造完毕之后，在多个方面也具有明确的作用。

3.1 环境效益

在工艺完善后，对整个生产过程的污染情况进行了有效控制，新的收尘系统烟道避免了漏风引起的二氧化硫浓度下降问题，且可以满足硫酸系统改造后的现实工艺需要，减少二氧化硫烟气外排现象。另外，排渣系统也进行了全面优化，现有的干渣排放方式被取代，干渣废弃物对环境造成的污染程度降低。值得一提的是这些干渣废弃物可以被作为建筑工程领域之内的添加剂，将废渣进行了二次循环利用，既能够规避低空污染，也能改善现有的作业环境。

3.2 社会效益

作为大型企业，在生产过程中必然会产生大量的废弃物与污染物，通过对转炉系统的改进可以提升铜系统的整体效益，从根源上规避污染问题，也能减少生产环节存在的安全隐患，给系统产能的增加打好了基础。另外从经济发展的客观规律来看，侧重于环境保护和良性循环的生产方式能够促进企业的可持续发展能力，给国家和地方带来良好的环境效益、社会效益。