贵冶闪速炉余热锅炉改造.pdf

6 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 I O I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - - 7 5 4 5 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 0 2 贵冶闪速炉余热锅炉改造 文仁 江铜贵溪冶炼厂熔炼车间，江西贵溪3 3 5 4 2 4 摘要为解决闪速炉余热锅炉烟尘粘结问题，贵冶对余热锅炉对流部、辐射部进行了改造，取得了良好的 效果。闪速炉余热锅炉辐射区域和对流区域内都不会出现结大块和烟尘粘结无法清理的现象。 关键词闪速熔炼；铜；余热锅炉；辐射部；改造 中图分类号T F 8 1 1文献标识码B 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 1 0 2 一O 0 0 6 一0 3 M o d i f i c a t i o nf o rt h eF l a s hF u r n a c eW a s t eH e a tB o i l e ri UG u i x iS m e l t e r W E NR a n G u i x iS m e l t e r ，J i a n g x iC o p p e rC o r p o r a t i o n ，G u i x i ，J i a n g x i3 3 5 4 2 4 ，C h i n a A b s t r a c t T h er a d i a t i o ns e c t i o na n dc o n v e c t i o ns e c t i o no fw a s t eh e a tb o i l e ri nG u i x iS m e l t e rw e r em o d i f i e d i no r d e rt oa v o i dt h ed u s tb o n d i n g ．T h em o d i f i c a t i o n sw e r ev e r ys u c c e s s f u l ．N oh e a v yd u s tb o n d i n gf o r m e d i nb o t hs e c t i o n sa n y m o r e ，w h i c hi sb e n e f i tt oc l e a nu p ． K e y w o r d s F l a s hs m e l t i n g ；C o p p e r ；W a s t eh e a tb o i l e r ；R a d i a t i o ns e c t i o n ；M o d i f i c a t i o n 贵溪冶炼厂 以下简称贵冶 闪速炉余热锅炉是 由日本川崎重工设计制造的B L W 一7 7 型强制循环 余热锅炉，这是我国引进的第一台铜闪速炉余热锅 炉。该余热锅炉1 9 8 5 年1 2 月3 0 日投入运行，是典 型的水平直通式余热锅炉。自投入试生产以来，该 锅炉整体运行情况良好，较好地满足了闪速炉的“三 高”生产要求。 1贵冶闪速炉余热锅炉工艺简介 贵冶闪速炉上升烟道的13 4 0 ℃的高温烟气出 来后便进入闪速炉余热锅炉，然后经过四周全部由 Q 管水冷壁组成的庞大的辐射室，烟气被冷却到 7 6 0 ℃以下，再进入对流部，对流部周围由水冷排管 组成，经过此处后，烟气被冷却到3 6 0 ℃以下排出锅 炉。在烟气被冷却的过程中，烟气中的烟尘先在辐 射部被冷却凝固后沉降一部分，另一部分粘附在辐 射部的水冷壁和对流区的蒸发管，更细的烟尘则随 烟气进入沉降室和电收尘。在辐射部沉降的烟尘大 部分为块状，沉降在辐射部的两个烟尘灌中。粘附 作者简介刘．T ． 1 9 8 2 一 。男，湖南益阳人，工程师 在水冷壁和管壁、管束的烟尘，通过振打装置及弹性 振打清灰装置，被振落到余热锅炉下部的灰斗中，最 后被输送至烟灰仓。 由于闪速炉烟气具有烟温高、含尘量大的特点， 同时烟气中含有大量S O ，因此闪速炉余热锅炉的 设计与运行过程中始终面临着烟尘的粘结、受热面 的磨损和低温腐蚀等问题。随着膜式水冷壁的应 用，余热锅炉炉体的密封性得到根本改善，生产中， 只要合理地控制余热锅炉的运行压力，使锅炉壁温 始终处于烟气露点温度以上，就可以很好地解决低 温腐蚀的问题；受热面的磨损问题也可以通过合理 组织烟气流动、降低烟气流速得到有效的控制，相对 而言，烟尘粘结成为闪速炉余热锅炉面临的主要问 题。 为防止和处理余热锅炉的烟尘粘结难题，贵冶 采取了以下积极措施 1 从余热锅炉结构设计上防止烟灰粘结现象 的产生①采用足够大的“空腔辐射冷却室”将高温 烟气迅速冷却到烟尘的粘结温度以下，使烟尘迅速 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 7 变成同体颗粒分离沉降下来；②采用Q 型翅片管组 成受热面，使受热面表面光滑，不易粘结烟尘；③辐 射部水冷壁的转角部分做成4 5o 的倒角，防止烟 尘在转角处粘结。 2 从烟气动力场的组织上来防止积灰。通过 合理的设计，布置烟气动力场，使烟气充满辐射冷却 室，不发生偏流或短路，使烟温降低到设计范围之 内。 3 根据不同化合物的生成温度设计烟温区域， 希望生成质地疏松的硫酸盐类。根据锅炉内硫氧化 物的分压和氧化压，硫酸盐生成温度多在7 0 0 ℃左 右，故在余热锅炉设计上，使辐射部出口烟温为7 6 0 ℃，以使进入对流部的烟尘主要以硫酸盐形式沉积 在管壁上，便于清理。 4 设置积灰清除装置。贵冶闪速炉余热锅炉 清灰采用吹灰器结合机械振打的形式清除粘附的积 灰。 闪速炉余热锅炉自投入试生产以来，整体运行 情况良好，能满足闪速炉高作业率和长周期生产的 要求。但是1 9 9 0 年以来闪速炉经过多次改造，富氧 率不断提高，装入量不断增加，到2 0 0 2 年6 月，随着 贵冶三期挖潜改造工程完成后，闪速炉工艺条件发 生大的改变，装入量大幅度提升。为此闪速炉余热 锅炉的运行工况相比原设计工况也发生了很大的改 变，烟气含尘量增加了一倍多 见表1 ，闪速炉余热 锅炉辐射部，对流部等区域的烟气温度明显升高，加 上原有的清灰设备已不能有效满足生产需要，造成 辐射部区域入口、顶棚和拐角处、对流部区域烟尘大 面积粘结，严重制约了闪速炉的正常生产，需要对其 进行改造以适应贵冶三期改造后的生产要求。 表1贵冶余热锅炉设计及运行参数 T a b l e1 W a s t eh e a tb o i l e rd e s i g na n do p e r a t i o np a r a m e t e r so fG u i x iS m e l t e r 2改造内容 首先，工厂利用2 0 0 3 年年修之际，对闪速炉余 热锅炉对流部进行了改造，由于辐射部出、入口烟气 温度明显升高，烟气含尘量增加了一倍多，这就使得 锅炉的各区域烟尘粘结危险性大大增加，加上原有 锅炉系统上的清灰设备已不能满足生产需要，由于 连杆式锤打装置振打力度不够，加上对流区域蒸发 管束上的振打块年久失修，脱落振打杆错位现象严 重，加之对流区域内的吹灰器吹灰效果也不理想，还 经常由于吹灰器围盒密封不好，造成烟气泄漏，因 此，造成对流区域的凝渣管和第一、第二蒸发管严重 粘结。并造成闪速炉排烟受阻，被迫停炉清理烟尘 粘结，为此，工厂对闪速炉余热锅炉烟尘粘结进行分 析，并与设计单位就闪速炉余热锅炉的能力等方面 问题进行全面校验，并给出改造方案，得出在现行工 况条件下，锅炉的能力是能满足要求的，但由于烟气 温度升高，含尘量增加了一倍多，这就使得对流区域 烟尘粘结可能性大大增加，工厂决定将对流区域内 进行改造。对流部区域保留二侧磨式水冷壁，将对 流区域内的二组凝渣管和二组蒸发管柬改为现前4 组为管屏式，后4 组为管束式结构，并将对流区域原 有的连杆式锤打和吹灰器全部改造为弹性式清灰装 置。改造后，对流部很少出现烟尘粘附现象。 依照对流部的良好改造经验，针对辐射部出、入 口烟气温度升高，烟尘粘结也随之增加，原有的连杆 式锤打和吹灰器已无法有效地清除锅炉内的积灰， 加上连杆式锤打和吹灰器的维修量和费用逐年增 加，吹灰器围盒密封不好，造成大量的烟气泄漏，给 生产带来了很大的被动。因此工厂在2 0 0 5 年年修 之际，对闪速炉余热锅炉辐射部进行了改造，将原有 的连杆式锤打和吹灰器全部改为弹簧锤，同时还更 换了辐射部前段的部分水冷壁管，并拆除了1 5 台吹 灰器。改造后，刮板机故障减少，人工清理时间减 万方数据 8 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 少，改造效果明显。 由于闪速炉余热锅炉辐射部区域受设计上的限 制，主要是磨式水冷壁的背撑梁为框架式结构，而弹 性式锤打是设计在大背撑梁上的，那么弹簧锤就无 法发挥出预期的效果。因此造成了辐射部入口、顶 棚和拐角处大量烟尘粘结，甚至堆积成上百吨的烟 灰大块，无法清除。不但造成水循环换热效果差，而 且一旦脱落下来，会将锅炉水冷壁管砸开，造成锅炉 漏水，给生产带来了很大的被动。 ’针对上述问题，我们对国内外同行的余热锅炉 进行对比和论证，对闪速炉余热锅炉辐射部框架式 背撑梁进行改造，并结合国外硫酸盐化风技术在锅 炉上的应用，可有效地防止锅炉内烟尘的粘结，经厂 部和车间讨论决定，采用这一方案，并结合锅炉的实 际情况加以改造。工厂利用2 0 0 7 年年修，实施方案 如下 1 对原有辐射部水冷壁两侧墙 前5m 背撑梁 进行改造，将原有的大背撑梁改为小梁，并将振打杆 焊接在水冷壁上，来增加弹簧锤的振打力度和振打 的有效面积，减少烟尘粘结。 2 在闪速炉余热锅炉辐射部前墙上增加4 根硫 酸盐化风管，来改变烟气速度和方向，防止烟气向上 流动，减少顶棚和拐角处的烟灰粘结。 3 调整了辐射部部分弹簧锤安装的位置，使其 发挥最大限作用，而且不留死角。 4 拆除部分吹灰器，减少烟气泄漏。 5 为了防止烟尘后移，造成对流部人口、沉降室 等位置烟尘堆积，在对流部人口斜坡增设两台振打， 及时清除斜坡粘结烟尘，有效防止后移烟尘堆积。 3运行状况 经过多次改造后，闪速炉余热锅炉已完全能适 应闪速炉的生产要求，通过这几年的实际运行，特别 是2 0 0 7 年改造后，无论是闪速炉在炉况不稳定时， 还是在使用原料上有较大的变化时，闪速炉余热锅 炉辐射区域和对流区域内都不会出现结大块和烟尘 粘结无法清理的现象出现。使生产安全顺行，彻底 改变了多年来都无法解决的问题。为闪速炉高装入 量、高作业率提供了保证。 经过改造后也产生了一定的经济和社会效益， 大幅度降低了员工的生产劳动强度，节约了生产成 本。 增加了余热锅炉有效换热面积，每月可多产蒸 汽约4 0 0t 。为工厂节能减排创造了经济和社会效 益。 拆除了大部分吹灰器，减少吹灰器孔和围盒密 封不好所带的漏风、漏烟，同时也减少了在吹灰器运 行时所造成的炉内压波动、烟气外益，改善了环境。 硫酸盐化风技术在锅炉上的应用，为铜冶炼余 热锅炉的发展和应用上提供了宝贵的经验。 4结论 闪速炉余热锅炉的改造成功，主要是在自主和 借鉴国内外先进的技术和发展思路基础上，结合本 厂的实际情况加以创新。在相似行业的余热锅炉应 用中有着很好的借鉴和推广价值。 参考文献 [ 1 ] 王学良．闪速炉余热锅炉低负荷运行与调节[ c ] ．第三 届全国余热锅炉技术交流大会论文集，2 0 0 6 2 5 3 0 ． [ 2 ] 王岗，劳学竞，德强．贵溪冶炼厂闪速炉余热锅炉改造 [ J ] ．有色金属 冶炼部分 ，2 0 0 5 1 1 l 一1 4 ． 万方数据