冲击波清灰技术在锌沸腾焙烧余热锅炉中的应用.pdf

冲击波清灰技术在锌沸腾焙烧余热锅炉中的应用 戴兴征 （昆明云冶锌业股份有限公司， 云南昆明 “ ） 摘要 介绍锌精矿沸腾焙烧余热锅炉烟气性质， 分析锅炉清灰方案设计思路， 详细介绍了冲击波清灰的 原理、 安装及调试方法。根据两年多的生产实践， 说明冲击波清灰完全满足生产工艺要求， 而且具有免 维护、 运行费用省、 操作简单等优点。 关键词 锌精矿； 沸腾焙烧； 冲击波； 余热锅炉； 烟尘 中图分类号 . - 2 3 4 2 3 A B C D 9 3 ; 2 3 4 “ ） ’ 9 I J G C 87 8 J C K A 2 L 8 F H A F 6 2 3 H L 2 D 2 6 8 D F A J G C 2 3 4J F 8 2 3 C F A D 8 D 8 3 C A H C 7 8 J G 7 F 8 ; A N J L 8 O 2 E ; 8 3 CI 2 C 7 2 ; E J CI J N 8 J F 8 J L G A 2 3 C F A D 8 D 2 3D 8 5 C J 2 L A F 8 C 7 J 3 C I A 8 J F G G 7 A I G C 7 J C C 7 2 G C 8 7 3 A L A 4 2 G H 2 C H A F C 7 8 3 8 8 G G J F A H E F A D C 2 A 3 J 3 D 2 C J L G A7 J G C 7 8 H A L L A I 2 3 4 7 J F J C 8 F 2 G C 2 GI 2 C 7 A C; J 2 3 C 8 3 J 3 8，L A I 8 F A E 8 F J C 2 3 4 A G C J 3 D G 2 ; E L 8 A E 8 F J C 2 A 3 . 3 4 9 2 3 A 3 8 3 C F J C 8；’ L 2 D 2 6 8 D F A J G C 2 3 4；0 ; E J CI J N 8；P J G C 87 8 J C K A 2 L 8 F；/ G C 作者简介戴兴征 （ Q -） ， 男， 安徽寿县人， 高级工程师 云冶锌业“ ; 沸腾炉采用鲁奇型结构形式， 使用直筒型风帽。锌精矿经沸腾焙烧后送浸出作为 炼锌原料， 烟气送往制酸。由于锌精矿粒度较细， - , . ; ;占 R以上， 因此沸腾焙烧烟气含尘量 大， 烟尘率高达. R “ R。本公司沸腾炉控制焙 烧温度Q Q “ S， 沸腾炉出口烟气含尘 Q “ 4 ／; * （设计值） 。烟尘中大量低熔点的物质在高温 烟气中大部分呈气体状态， 当烟气温度降低时凝结 成粘性较强的物质。为适应烟气系统电收尘器进口 含尘量和入口烟气温度的要求 （电收尘设计进口烟 气温度* T* S、 入口含尘浓度 Q * “ 4／; *） ， 设 计了一台自然循环余热锅炉， 一是充分回收余热， 生 产蒸汽， 满足生产中的蒸汽使用需要； 二是达到粗收 尘的效果， 其自然沉降收尘效率达 “ R * R。 国内大型锌精矿沸腾焙烧余热锅炉清灰方式有 振打型和伸缩吹灰器以及从国外引进的弹簧锤等， 近年来国内又开发了冲击波清灰等技术。本公司采 用冲击波清灰技术。投产两年来的实践证明， 冲击 波清灰技术满足了工艺要求。 设计方案选择 余热锅炉的清灰效果直接影响生产的正常运 行。首先锅炉烟气出口温度升高， 直接导致电收尘 器收尘效率下降， 出口含尘升高， 金属回收率下降， 硫酸系统负荷增加； 其次， 管束间烟气通道被灰尘结 块堵塞， 设备运行阻力增大， 沸腾炉、 余热锅炉正压 大， 炉气外溢， 金属飞扬损失严重， 操作环境恶劣； 第 三， 管束换热效率低， 烟气降温效果不好， 蒸汽产量 和质量达不到生产或发电要求； 第四， 余热锅炉内管 束堵死后， 烟气从下部排灰刮板走易导致刮板温度 .* 有色金属 （冶炼部分） .年.期 万方数据 升高， 轴承润滑脂烧结， 造成高温抱死； 第五， 高温风 机叶轮积灰， 造成叶轮不平衡引起强烈振动， 甚至振 断地脚螺栓， 烧坏高温风机巴氏轴承， 严重威胁高温 风机的安全运行。传统的清灰方式有振打清灰装置 和伸缩式吹灰器。对于锌沸腾焙烧余热锅炉烟尘粘 结性质和特点， 它们清灰效果不很理想， 同时还可能 出现以下问题（） 炉墙密封不好， 会造成漏风处附 近低温腐蚀；（“） 清灰范围有限， 存在死角死区；（） 吹灰器吹入大量的空气， 会对烟气质量 （ “浓度） 造成较大影响；（） 长期使用振打清灰装置， 易造成 对流管部份疲劳损伤。 近年来， 国内大型锌精矿沸腾焙烧余热锅炉清 灰装置主要是从国外引进的振打清灰装置。西北冶 炼厂引进的日本川崎余热锅炉， 共有’套振打装置， 顶部一套、 上半部两套、 灰斗“套， 采用电机带 转轴。轴上挂有很多小锤， 每间隔一段时间依次振 打， 使受热面产生强烈的振动， 粘结的积灰受到反复 的应力作用而发生微小的裂痕， 附着力遭到破坏而 造成积灰脱落。该余热锅炉曾运行个多月就发生 过热器积灰乃至整个炉膛堵塞 （当然这与过热器布 置有关） 。该型锅炉振打清灰装置力量无法调整， 有 的振打锤振打效果很好， 有的振打锤不是振偏就是 力量不够。株冶 * “沸腾炉余热锅炉是引进芬 兰奥斯龙余热锅炉， 采用单个弹簧锤， 共有 台。 该弹簧锤是奥斯龙公司专利技术， 振打力在 ,可调。弹簧锤由锤和钻两部份组成， 锤由传 动部份和摆幅可调的摆组成。钻则是由一根与金属 相焊并在钻头上配有盘形弹簧的钻杆组成。为了清 除管屏上的积灰而施加的振打力可以在管屏上产生 低、 中、 高频的振动。根据奥斯龙公司的介绍， 低频 振动易引起构件局部产生较大的应力， 使被清灰的 构件损坏。而高频振动因为冲击力在锤击后穿透得 不远， 因此除尘效果不好。采用中频振打可以克服 低、 高频振打的不足。但仍存在一次投资大， 运行费 用高、 维修费用大等缺点。近年来兴起的新一代气 体脉冲除灰技术冲击波清灰技术， 其主要优点是 （） 冲击波作用范围可以达到整个空间， 使炉体任何 部位的灰垢都得以基本清除；（“） 不会产生对设备有 腐蚀作用的湿汽；（） 管子表面不会产生磨损和硬 裂；（） 设备简单、 安全方便；（’） 自动操作；（-） 操作 费用与维修费用低；（.） 能量消耗小等。根据清灰技 术的不断更新和发展， 本厂决定选用冲击波清灰技 术。 “ 冲击波清灰的工作原理及安装和调 试 “ 工作原理 冲击波清灰的原理是在脉冲罐中充入一定浓度 的可燃混合气体 （如乙炔和空气的混合气体） ， 在点 火罐内由点火器引爆， 火焰经加速、 扰动产生湍流， 最终在脉冲罐内激发爆轰， 通过喷嘴喷出高强度的 冲击波， 并迅速扩散至换热器的换热管中间， 换热管 表面的积灰和结焦受冲击波作用而脱落， 从而达到 清灰的目的。 在设计时， 燃气脉冲系统输出的冲击波强度应 与受热面上积灰性质相匹配。冲击波在距喷口“ ’ *处可清除中等粘性积灰，-/ *处可清除松散 积灰。 “ 安装和调试 冲击波清灰系统由部分组成 脉冲发生装置、 脉冲输出系统 （包括脉冲罐、 脉冲管、 分配联箱和喷 口） 、 电脑控制柜。 本公司余热锅炉采用单锅桶自然循环方式， 直 通式烟道结构， 烟气为横向冲刷。前半部分为辐射 冷却室， 后半部分为对流传热区并布置有中间吊管。 烟气进入冷却室时的温度约 0， 进入对流室时 约- 0， 锅炉出口温度约 0。根据该锅炉的结 构、 尺寸和积灰状况等因素， 综合考虑冲击波的作用 范围、 作用位置、 工作方式及效果， 设计安装一套冲 击波清灰系统， 带有 个作用喷口， 规格为1 , ’ 的无缝钢管， 冲击波系统示意图见图。 个作用 喷口分为五组， 第组至第组为双喷口输出， 安装 在侧部， 第’组为单喷口 （共有个喷口） 输出， 安装 在顶部。脉冲发生系统和脉冲分配联箱安装在锅炉 的2 3 ’ - *平台上， 脉冲罐与炉壁联接， 并用角钢 支撑。喷口安装见图“。喷口的安装角度和伸入长 度有一定的技术要求。燃气选用乙炔气， 用1 , ’ 的管子与系统联接。压缩空气来自空压机， 用 1 , ’ 的无缝钢管与系统联接。控制柜安装在主控 室， 既可手动操作， 也可全自动操作。 冲击波清灰装置功率 4， 一次清灰的实际工 作 时 间 为 5，设 计 要 求 在 3 “ 5内 释 放 出 3 . / 6 7 8的冲击波， 调试后实际输出压力为 3 3 6 7 8的冲击波。冲击波清灰系统具有手动、 自 动两种操作方式， 其中手动操作可由现场操作人员 依据现场情况确定清灰的位置， 该套系统将自动完 成充气、 混合、 断气、 点火、 冲击波输出等一系列工作 ’ 有色金属 （冶炼部分）“ 年期 万方数据 程序， 并可对同一位置进行多次清灰 （最好不要超过 次） 。自动操作除可完成充气、 混合、 断气、 点火、 冲击波输出等一系列工作程序外， 其他工作程序将 根据出口设定值依次完成整套系统的清灰过程。 图冲击波系统示意图 “ ’ * , - ./ 0 * / , . - * 1 - 2 3 4 3 , 图5喷口安装示意图 “ 5 ’ * , - ./ 0 / 6 7 8 3 - 7 7 - / 8 试车前先做好一系列的准备工作， 包括气密性 检测、 手持编程器与可编程控制器连接等。标定流 量的具体方法为 打开压缩风管路手动球阀， 关闭乙 炔管路阀门， 观察压缩空气管路与乙炔管路的电接 点压力表， 将压力调整到“ ’， 调整压缩风管针 形阀， 使管路上二次压力表保持在“ “ ’， 调整 乙炔管路针形阀， 使管路上的二次压力表保持在 “ “ ’。切断压缩风， 通过调节乙炔瓶上的减压 阀， 将乙炔管路上的压力保持在“ “ ’， 压 缩风管路调整完成后保持常开状况。打开电源在手 动状态下即可依次试车。 生产应用情况 9 实际应用效果 冲击波清灰装置自 “ “ 年月 “日投入使用 以来， 设备运行情况良好。根据锅炉实际运行需要， 每天每班清理一次就足够了， 也就是说清灰时间间 隔* 以上， 就能满足电收尘进口烟气工艺要求。每 一次爆轰清灰结束， 余热锅炉烟气出口温度可下降 * “ “ “ ,， 电收尘进口烟气温度保持在 * “ ,左 右， 满足了收尘工艺需要， 使电收尘始终保持良好的 工况条件， 电收尘出口烟气含尘远远小于设计值 “ “ - . ／- ， 仅有 /- . ／- 。 经济效益 每天运行费用 电费“ “ * 0元、 压缩风“ 元、 乙炔气 元， 合计 / 元， 仅是从国外引进的大型锌精矿 沸腾焙烧余热锅炉清灰装置的 1。如果再加上 引进设备的维修费用， 冲击波清灰系统的经济优势 更加明显了。 2 结束语 冲击波清灰系统自投产以来， 保证了锅炉的正 常运转， 使沸腾焙烧炉生产安全平稳的运行， 保证了 电收尘正常的工作条件。由于该系统投资仅几十万 元， 运行费用低， 免维护， 经济效益显著。据此， 本公 司在锌浸出渣挥发窑余热锅炉中又安装了一套这样 的清灰装置， 自 “ “ 年月投产以来运行良好。 / 有色金属 （冶炼部分） “ “ 2年2期 万方数据