防止铜精矿熔炼电收尘器低温运行的探讨

胡 俊

（中国瑞林工程技术股份有限公司，江西南昌 330038）

目前，世界火法炼铜的生产工艺呈现百花齐放的格局，冶炼炉的炉型多达10 余种，近几年选用较广的炉型有闪速炉、侧吹炉、底吹炉、顶吹炉、Teniente炉和Asmult 炉等[1]。在火法炼铜的生产过程中，余热锅炉处在各种冶炼炉和电收尘器之间，被称为冶炼炉的“咽喉”，它的运行情况直接影响到冶炼炉、电收尘器和硫酸厂的正常生产。尤其是余热锅炉的出口温度（电收尘器的进口温度）直接影响着烟气净化收尘效率、 设备的使用寿命以及制酸工艺的稳定运行。本文拟研究分析火法铜冶炼厂熔炼炉烟气净化收尘系统电收尘器的进口温度环境对设备运行的影响，并提出合理化改进建议，以期更好地保障收尘系统的稳定运行。

1 铜精矿熔炼电收尘器运行现状分析

1.1 烟气净化收尘工艺

目前，火法炼铜厂各种熔炼炉的烟气净化收尘工艺流程为：熔炼炉出口烟气→余热锅炉→沉尘室→电收尘器→高温排风机→硫酸厂。余热锅炉是铜冶炼厂不可缺少的设备之一，它不但可以回收高温烟气中的二次能源，降低烟气温度，更重要的是可以捕集高温烟气中的烟尘，回收有价金属，降低烟气的含尘量，为后续烟气净化收尘工艺创造有利条件。电收尘器是烟气净化收尘工艺的最主要设备，其通过阴极线高压放电使烟尘带负电荷，与阳极板产生相互吸附作用，从而使烟气中的烟尘达到分离捕集的效果。电收尘器将余热锅炉排出烟气中的烟尘加以清除，从而大幅降低进入硫酸厂中的烟尘量。

1.2 低温运行现状及原因分析

各种熔炼炉的余热锅炉入口烟气温度高达1 100～1 300 ℃，烟气含尘浓度高，烟尘黏结度大，易堆积[2]。经余热锅炉降温后出口温度设计值通常为350～380 ℃，但在实际生产过程中，电收尘器的进口温度普遍在260～320 ℃，与设计值存在 60～90 ℃的差异。这就导致电收尘器常年在低温（＜300 ℃的温度）环境下运行。根据不同熔炼炉的生产工艺计算，电收尘器进口烟气的酸露点温度均在180～210 ℃范围内。偏低的电收尘器运行环境温度，极易使烟气结露，从而腐蚀设备，严重影响电收尘器的长期稳定运行。

通过分析，认为造成电收尘器的进口温度偏低的具体原因如下：1）为满足今后火法冶炼系统扩产的需要，余热锅炉设计能力偏大，一般留有5%～20%的富裕系数；2）火法冶炼系统常年低负荷运行，并没有达到设计产能，导致各熔炼炉的出口烟气量较小，未能达到设计值；3）余热锅炉换热面积较大，烟气冷却效果较好；4）余热锅炉多年运行后，设备漏风率偏大，人孔、检修门等处于敞开状态。

1.3 低温运行导致的常见故障分析

如前所述，在国内大型铜冶炼厂实际运行过程中，各种熔炼炉出口烟气经余热锅炉降温后温度为260～320 ℃，导致电收尘器常年在低温（＜300 ℃的温度）环境下运行。电收尘器长期在低温环境下运行除了会造成设备腐蚀外，极易产生各种故障，降低设备的收尘效率，缩短设备的使用寿命。低温环境运行情况下，电收尘器常见故障参见表1、图1。

表1 低温环境运行电收尘器常见故障

图1 低温环境运行情况下电收尘器常见故障

电收尘器长期在低温环境下运行所产生的设备故障和腐蚀，会严重影响设备的收尘效率。电收尘器的收尘效率降低，将导致出口烟气的含尘浓度急剧升高，从而影响硫酸厂的稳定运行，增加冶炼厂废水处理系统的负担。

2 适合的温度与合理化建议

解决电收尘器设备的低温腐蚀问题，可选用更优的耐腐蚀材料，或减少设备自身的负压漏风状况，但这两种方法将直接增加设备的购置成本。笔者认为应将电收尘器进口烟气温度控制在合理的范围内。

2.1 适合的温度范围

根据火法炼铜不同熔炼炉的生产工艺和实际运行情况，确定电收尘器进口烟气的酸露点温度为180～210 ℃。火法炼铜烟气中超过1/3 的烟尘在余热锅炉中沉降。在高温情况下，烟尘中的大量低熔点物质呈熔融或软化状态，余热锅炉运行的出口温度可高达350～400 ℃[3]。运行过程中如果锅炉内部一旦开始烟尘堵塞后，烟气温度会升高，锅炉内部水冷壁更易爆管，烟尘也更易在炉膛中结块，这样不良循环会导致设备无法正常生产[4]。避免设备低温运行的最佳烟气温度应高于烟气酸露点温度150～200 ℃，但需要综合考虑设备选择材质的耐热温度。因此，认定电收尘器进口烟气温度的合理范围应为360～390 ℃。只有满足此温度的要求，才能确保设备选择材质的合适性，减少设备运行过程中各类故障发生的频率，降低设备的维护成本，保证设备的收尘效率和使用寿命。

2.2 控制进口烟气温度的合理化建议

如何控制电收尘器进口烟气的温度在360～390 ℃范围内稳定运行，需火法熔炼系统、余热锅炉设备和烟气净化收尘工艺合理化的设计。具体合理化建议见表2。

表2 工艺和设备稳定运行的合理化建议

3 结 语

在铜的火法冶炼工艺中，作为中间过渡工艺的烟气净化收尘系统，关系到整个冶炼工艺和硫酸厂的正常运行，也关系到清洁及安全生产和环境保护等问题。因此，控制电收尘器的烟气进口温度在360～390 ℃（余热锅炉的烟气出口温度）范围内稳定运行尤为关键。要控制进口烟气温度需要火法熔炼系统、余热锅炉设备和烟气净化收尘工艺的各项设计配和进行调整，才能为铜冶炼厂熔炼炉烟气净化收尘系统的长期稳定运行提供帮助。