董廣剛

(陽(yáng)谷祥光銅業(yè)有限公司,山東陽(yáng)谷 252327)

祥光“雙閃”上升煙道出口粘接控制實(shí)踐

董廣剛

(陽(yáng)谷祥光銅業(yè)有限公司,山東陽(yáng)谷 252327)

閃速爐上升煙道出口粘接是閃速爐行業(yè)共同面對(duì)的問題,祥光采用“雙閃”技術(shù),上升煙道出口的結(jié)構(gòu)不同于國(guó)內(nèi)其它閃速爐,尤其是吹煉爐上升煙道出口粘接的控制在國(guó)內(nèi)更是沒有先例。最初的控制采用爆破法,由于缺點(diǎn)較多,嚴(yán)重影響閃速爐作業(yè)率,后來(lái)逐步試驗(yàn)通過局部過熱的方法控制,通過調(diào)整天然氣燃燒量或加入粉煤量消除粘接,通過一年多的試驗(yàn)證明局部過熱法是解決此問題的最好辦法,大大提高了“雙閃”的作業(yè)率。

上升煙道粘接;爆破;局部過熱

1 祥光“雙閃”上升煙道的結(jié)構(gòu)

上升煙道主要是用來(lái)將煙氣順利導(dǎo)入余熱鍋爐,并使煙塵盡量沉降到沉淀池中去,減輕余熱鍋爐煙塵粘接問題。祥光“雙閃”上升煙道的設(shè)計(jì)[1]與目前國(guó)內(nèi)其它閃速爐有所不同,主要特征為:

1.1 熔煉爐上升煙道結(jié)構(gòu)

后端墻為半圓形,殼體半徑約4520mm,殼體高度為5934mm,兩側(cè)墻均為圓弧形,其圓弧與后端墻殼體相切;前端墻為傾斜式平墻;爐墻外殼焊有多層托板來(lái)承托耐火磚的重量;上升煙道通過4點(diǎn)吊掛將本處所有載荷傳送到其框架上。

熔煉上升煙道共有5個(gè)點(diǎn)檢孔,其中正面1個(gè),左右兩側(cè)各2個(gè)。另外,上升煙道出口與鍋爐連接部左右各有1個(gè)點(diǎn)檢孔,最初設(shè)計(jì)為消除粘接用的爆破孔。上升煙道出口尺寸為3.2m×3.2m。

1.2 吹煉爐上升煙道結(jié)構(gòu)

吹煉爐上升煙道斷面特征與熔煉爐相同,但吹煉爐上升煙道上安裝有多層冷卻銅水套,在側(cè)墻、后端墻上設(shè)有12層,前端墻上設(shè)有9層水平銅水套,側(cè)墻鋼殼厚為20mm,高為5439mm,外殼分為13段,各段之間通過法蘭、螺栓連接成一體;上升煙道安裝有6個(gè)吊耳,將全部載荷承托在上升煙道的框架上。

吹煉爐上升煙道點(diǎn)檢孔布置與熔煉爐一樣,上升煙道出口尺寸為2.3m×2.3m。

2 “雙閃”爐運(yùn)行現(xiàn)狀

2.1 熔煉爐運(yùn)行情況

2.2 吹煉爐運(yùn)行現(xiàn)狀

吹煉爐自投產(chǎn)以后運(yùn)行也比較穩(wěn)定,隨著冰銅磨產(chǎn)能、粗銅口內(nèi)襯磚在線更換以及本文介紹的上升煙道出口粘接等一系列技術(shù)公關(guān)項(xiàng)目完成,吹煉爐的作業(yè)率大幅提高,平均作業(yè)率在92%以上,平均投料量在設(shè)計(jì)值41t/h左右。但由于吹煉爐鈣基渣對(duì)耐火材料的侵蝕[3]作用,吹煉爐渣線以下耐火磚已經(jīng)侵蝕嚴(yán)重,計(jì)劃2011年進(jìn)行冷修更換。

3 “雙閃”爐上升煙道出口粘接及控制、處理

3.1 FSF上升煙道出口粘接及控制

3.1.1 熔煉爐上升煙道粘接狀況

由于“雙閃”的工藝要求,熔煉爐渣溫控制偏高,相應(yīng)煙氣溫度也偏高,上升煙道出口粘接相對(duì)來(lái)說(shuō)長(zhǎng)的比較慢,經(jīng)常在不采取任何措施的情況下能維持4個(gè)月左右,但如果入爐混合精礦含雜質(zhì)較高時(shí),上升煙道的粘接速度迅速加快[4],往往如果不及時(shí)采取措施的話,15d左右就會(huì)影響爐內(nèi)負(fù)壓,不得不降料甚至停爐處理。

3.1.2 熔煉爐上升煙道粘接的控制

3.1.2.1 爆破法

最初采用爆破法是源于對(duì)吹煉爐上升煙道粘接的處理,由于祥光的閃速吹煉爐是國(guó)內(nèi)第一臺(tái),在這方面沒有經(jīng)驗(yàn)可尋,肯尼科特猶他冶煉廠采取爆破法消除粘接,根據(jù)肯尼科特的經(jīng)驗(yàn)對(duì)吹煉上升煙道出口粘接進(jìn)行了爆破,同時(shí)對(duì)熔煉上升煙道出口粘接也進(jìn)行爆破處理。

肯尼科特冶煉廠是自己廠有專人負(fù)責(zé)爆破,通常是一有粘接就爆,這樣掉落在鍋爐灰斗的粘接物形狀較小容易清理,且不會(huì)對(duì)鍋爐爐管造成損壞;而國(guó)內(nèi)的情況是,爆破要在外面請(qǐng)有專業(yè)資質(zhì)的人員進(jìn)行,鍋爐下面要做好防護(hù)[5],這樣在時(shí)間上就會(huì)受到很大限制,不可能像肯尼科特那樣做到有粘接就爆破,因此在每次爆破時(shí)一般上升煙道出口已經(jīng)結(jié)的無(wú)法維持生產(chǎn)再進(jìn)行,這種情況下在爆破時(shí)很難避免有大塊粘接落下,大塊粘接一方面難以清理,勞動(dòng)強(qiáng)度大的驚人,另一方面很容易將鍋爐爐管砸壞。在最初的爆破前也試圖在爐管內(nèi)用鋼板做了防護(hù),但大塊的形狀與重量實(shí)在是人難以估量,出現(xiàn)過砸壞鍋爐爐管,被迫切換煙氣路線,鍋爐降溫降壓放水進(jìn)行焊補(bǔ),這樣就會(huì)耽誤很長(zhǎng)時(shí)間,作業(yè)率難以保證。迫切需要另外方法控制消除粘接。

3.1.2.2 局部過熱法

鉆孔彈模計(jì)分柔性與鋼性兩種，考慮到本案例測(cè)試的對(duì)象為高壓水工隧洞圍巖，此次采用鋼性鉆孔彈模計(jì)。巖體鋼性鉆孔彈模計(jì)測(cè)試是利用鉆孔彈模計(jì)內(nèi)置的若干徑向施壓小千斤頂，在孔壁施加一條帶狀徑向壓力，根據(jù)壓力與變形對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)計(jì)算巖體的彈性或變形模量。

眾所周知,上升煙道出口粘接是由于未反應(yīng)完全的半熔態(tài)物料,通過對(duì)此區(qū)域局部加熱將粘接熔化,粘接就會(huì)慢慢消除。

根據(jù)其它冶煉廠的經(jīng)驗(yàn),在上升煙道安裝兩個(gè)天然氣燒嘴,燃燒風(fēng)采用壓縮空氣,天然氣流量可以自動(dòng)調(diào)節(jié),而燃燒風(fēng)的量根據(jù)火焰的調(diào)節(jié),由于鍋爐側(cè)負(fù)壓比爐內(nèi)壓大,盡量使火焰能燒到上升煙道出口并且使天然氣盡量不完全燃燒。這樣一方面是天然氣燃燒產(chǎn)生的熱量對(duì)粘接有很好的熔化作用,同時(shí)未完成燃燒生成的一氧化碳對(duì)上升煙道粘接中的熔點(diǎn)高的氧化物(如四氧化三鐵,熔點(diǎn)1594℃;氧化鋅,熔點(diǎn)1975℃)起到還原作用,降低粘接物的熔點(diǎn),加快粘接的消除。這種方式在入爐精礦雜質(zhì)含量不高時(shí)效果明顯,一般情況下,粘接物變大后,由于燒嘴的作用,粘接物根部的附著力相對(duì)粘接本身的重量而言變小,粘接物就會(huì)以大塊的形式脫落,最終落到鍋爐灰斗。但是如果精礦雜質(zhì)含量偏高,而此時(shí)上升煙道燒嘴天然氣量調(diào)整不及時(shí),粘接的熔化速度就會(huì)低于生長(zhǎng)速度,一旦粘接長(zhǎng)到一定程度,單存依靠天然氣燒嘴又不能解決,只有采取另外方法來(lái)解決。

在上升煙道出口頂部直接加入粉煤。粉煤加入與燃燒天然氣相比,特點(diǎn)在于粉煤能夠直接落入到粘接物上,效率高,而燃燒天然氣受煙氣流向影響較大,效率低。根據(jù)粘接的高度調(diào)整加入粉煤的粒度、加入速度和加入量,同時(shí)配合提高上升煙道天然氣量。一般情況下,在粉煤加入3d以后粘接物就會(huì)明顯減少,尤其是粉煤落點(diǎn)處,這時(shí)上升煙道出口一般會(huì)變成“V”字型,中間形成煙氣通道后在煙氣的作用下粘接物會(huì)熔化的更快,7d左右粘接就可以基本消除。

3.2 吹煉爐上升煙道出口粘接及控制

3.2.1 吹煉爐上升煙道出口粘接狀況

由于吹煉爐煙塵性質(zhì)不同于熔煉爐,煙灰發(fā)生率相對(duì)偏高,上升煙道出口粘接形成速度比熔煉爐快的多。在投產(chǎn)初期采用爆破法進(jìn)行消除粘接時(shí),一般吹煉爐20～30d左右爆破一次,維持時(shí)間最長(zhǎng)的一次是35d,而熔煉爐3～4個(gè)月一次。

3.2.2 吹煉爐上升煙道出口粘接的控制

3.2.2.1 爆破法

根據(jù)肯尼科特的經(jīng)驗(yàn),吹煉上升煙道出口粘接采用爆破法消除。投產(chǎn)初期吹煉基本上20～30d爆破一次,前面已經(jīng)提到,爆破時(shí)燒炮眼本身工作強(qiáng)度很大,爆破完后大塊的清理更是如此,爆破時(shí)大塊脫落還有砸壞鍋爐爐管的危險(xiǎn)。每次爆破順利的話從爆破人員到現(xiàn)場(chǎng),到鍋爐灰斗大塊清理完一般要24h左右。

3.2.2.2 局部過熱法

同熔煉爐一樣,吹煉上升煙道增加兩個(gè)天然氣燒嘴,燃燒風(fēng)也采用壓縮空氣,天然氣流量自動(dòng)調(diào)節(jié),燃燒風(fēng)的量根據(jù)火焰的調(diào)節(jié),由于鍋爐側(cè)負(fù)壓比爐內(nèi)壓大,盡量使火焰能燒到上升煙道出口并且使天然氣盡量不完全燃燒。根據(jù)每次爐內(nèi)點(diǎn)檢時(shí)上升煙道出口粘接狀況調(diào)整天然氣量,從2009年6月最后一次爆破以來(lái),吹煉爐上升煙道出口粘接一直控制很好,一般情況是粘接長(zhǎng)到一定程度后提高天然氣量,粘接物就會(huì)以大塊的形式掉落在鍋爐灰斗。

4 兩種控制方法的比較

根據(jù)前面所描述,局部過熱法較爆破法消除上升煙道粘接優(yōu)點(diǎn)明顯,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:

(1)不需要長(zhǎng)時(shí)間停爐,一些小的操作只需在爐內(nèi)點(diǎn)檢時(shí)短時(shí)間停爐就可完成,大大提高了“雙閃”作業(yè)率?，F(xiàn)在兩爐作業(yè)率都在90%以上,最高時(shí)分別達(dá)到了98%、95%左右。

(2)大大降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。首先是爆破本身,炮眼深淺燒的要合適,深了大塊太大容易把鍋爐砸壞;淺了炸不開。其次是清理大塊,放炮后產(chǎn)生的大塊形狀、大小基本上是人力無(wú)法控制的,有時(shí)候在灰斗上面產(chǎn)生的巨型塊不得不再次進(jìn)行放炮,這也意味著增加了損壞鍋爐爐管的可能性。

(3)消除了鍋爐爐管被砸壞的可能。用局部過熱法將上升煙道粘接過熱熔化后自然脫落一般不會(huì)產(chǎn)生巨型塊,至今未發(fā)生過自然掉大塊砸壞爐管的事故。

當(dāng)然局部過熱法要燃燒大量的燃料,本身意味著大量能量的消耗,但由于“雙閃”作業(yè)的特殊性,單臺(tái)爐子停爐時(shí),制氧、動(dòng)力等好多設(shè)備還要繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),這也意味著有這些電能白白浪費(fèi),另外,“雙閃”在投料時(shí)基本上是“自熱”[6]反應(yīng),幾乎不需要補(bǔ)充熱量,而停爐時(shí)要消耗大量天然氣進(jìn)行保溫。綜合而言,局部過熱法目前最適合控制“雙閃”爐上升煙道出口粘接的。

5 結(jié)束語(yǔ)

以上是筆者對(duì)處理“雙閃”上升煙道出口粘接一點(diǎn)實(shí)踐總結(jié),另外在實(shí)際生產(chǎn)中也遇到過煙氣路線和煙氣流速發(fā)生改變對(duì)消除粘接也有較好的效果,希望能夠給各位同行起到借鑒作用。

[1] 南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院主編.陽(yáng)谷祥光銅業(yè)有限公司年產(chǎn)40萬(wàn)噸陰極銅(一期20萬(wàn)噸)工程初步設(shè)計(jì)(第一卷)[M].南昌:南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院,2005.

[2] 周松林.祥光“雙閃”銅冶煉工藝及生產(chǎn)實(shí)踐[J].有色金屬(冶煉部分);2009,(2).

[3] 傅崇說(shuō)主編.有色冶金原理(第2版)[M].冶金工業(yè)出版社.

[4] 昂正同.閃速爐處理高Pb、Zn、As精礦的探討[J].北京:有色金屬(冶煉部分),2005,(1).

[5] 唐信來(lái),雷玲,孫向陽(yáng).高溫閃速爐爐結(jié)爆破拆除[J].武漢:爆破,2008.

[6] 黃其興.智利特尼恩特爐銅熔煉技術(shù)的改進(jìn)[C].中國(guó)首屆熔池熔煉技術(shù)及裝備專題研討會(huì)論文集,2007

Adhesion Control Practice Of Xiangguang"Double Flash"Up-shaftOutlet

DONG Guang-gang

(Yanggu Xiangguang Copper Co.,Ltd,Yanggu,Shandong,China 252327)

The adhesion on up-shaft outlet of Flash Furnace is a common problem faced by Flash Furnace industry.Xiangguang adopts"double-flash"technology,so its up-shaftoutlet structure is different from other domestic Flash Furnaces.In especial,there is no domestic precedent for adhesion controlon up-shaftoutletof flash converting furnace.Initially,we used blastingmethod to control it.But its shortcomings had a strong impacton furnace operating rate.Then,we tested localoverheating gradually by adjusting natural gas amount or fillingpowdered coal to remove adhesion.Testsmade inmore than one year have proved that localoverheating is the bestway to solve this problem and highly improves operating rate of double flash furnaces.

adhesion on uptake off-gas exit;blast;local overheating

TF066.3

B

1009-3842(2010)04-0041-03

2010-09-20

董廣剛(1982-),男,漢族,山東省東阿縣人,本科,主要從事閃速爐生產(chǎn)管理和技術(shù)工作,E-mail:dongguanggang@sina.com