黃永康，張 衛(wèi)

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

金山銀山就是綠水青山。環(huán)境問題是關系到現代工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大問題，建設和諧自然的生態(tài)環(huán)境已經引起世界各國的廣泛關注。目前，國內大部分冶煉廠預干燥設備所采用的燃料以煤炭、重油為主，存在設備體積大，附屬設備多，能源消耗高，環(huán)境污染大的弊端［2］。已不能滿足國家節(jié)能減排和清潔生產的需求，阻礙我國經濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。而天然氣是一種高效、清潔能源，燃燒過程中基本不排放SO2和粉塵，節(jié)能、環(huán)保優(yōu)勢明顯，是國家能源發(fā)展的趨勢。2015-2016年，貴冶備料車間銅精礦預干燥生產系統進行了燃料升級改造，采用天然氣替代燃煤燃燒供熱，并同湖南岳陽遠大熱能設備有限公司合作，將原有的燃煤熱風爐升級改造為預熱式高效天然氣熱風爐。通過長期的生產實踐和摸索改進，達到了生產連續(xù)穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保明顯的目標。

2 天然氣熱風爐結構及工作原理

2.1 結構

預熱式高效燃氣爐由爐體、一次風風機（助燃鼓風機）、二次風風機（稀釋風機）、內環(huán)流補風閥、防爆閥、燃燒器、燃氣閥組儀表、燃燒電氣控制系統等部件組成［3］。

2.2 工作原理

一次風鼓風機是提供燃燒所需的空氣，是燃燒器正常燃燒的重要設備，產生的具有一定風壓和風量的空氣經螺旋預熱風道預熱后，分別進入燃燒器和內環(huán)流補風閥，形成助燃空氣和霧化空氣。助燃空氣經燃氣爐端面裝的內環(huán)流補風閥進入爐膛輔助燃燒，通過調節(jié)內環(huán)流補風閥可以起到調節(jié)助燃空氣量，使燃料量與助燃空氣量配比準確的作用。在采用多頭內混與風散相結合方法的高效燃燒器內，霧化空氣與燃料分兩次混合，霧化空氣與燃料充分混合后在燃燒器內著火燃燒，形成錐形火焰后噴射至爐膛進行充分燃燒，并產生700～1200℃高溫熱煙氣，再經過二次風（稀釋風）的摻混中和至所需溫度的熱煙氣后再經出煙管送出（溫度在300～900℃任意調節(jié)）［4］。設計助燃空氣通過熱風爐爐體夾層將空氣預熱后再進入爐膛后能讓燃燒更加穩(wěn)定，無需增加加熱設備，即將空氣進行了預熱，該結構簡單新穎，省去了空氣加熱設備，巧妙利用自身的熱能加熱空氣，減少散熱損失，又對爐體起到一定的冷卻作用，省去爐體厚厚的隔熱層，達到了節(jié)省投資，節(jié)約能源之目的［5］。

3 尾氣中SO2數據統計及分析

天然氣熱風爐替代燃煤熱風爐，在燃燒過程中基本上不產生SO2和粉塵，車間對環(huán)保排放指標SO2數據進行了統計，如表1、表2所示。

表1 預干燥排放指標SO2數據統計表（1-10月）

通過對近兩年環(huán)保排放指標SO2數據的統計，發(fā)現天然氣熱風爐替代燃煤熱風爐后，銅精礦預干燥工藝中尾氣排放指標明顯優(yōu)于國標400mg/Nm3，但存在單位時間內SO2濃度波動較大，為此，車間對SO2濃度實時數據進行了監(jiān)測，如圖1。

圖1 SO2在線監(jiān)測數據

根據SO2在線監(jiān)測數據跟蹤，貴冶發(fā)現天然氣熱風爐替代燃煤熱風爐后，雖然在燃燒過程中基本上不產生SO2和粉塵，但是在預干燥生產時，由于銅精礦原料中依然含硫［6］，因此，尾氣中仍然會有一定的SO2產生。分析發(fā)現，SO2濃度受溫度、精礦種類、熱風爐燃燒器火力檔位等因素影響，波動情況不一，但重要的一點是天然氣火焰有和精礦直接接觸的情況存在。

4 尾氣優(yōu)化措施

4.1 措施一

根據實際情況，貴冶從燃燒火焰著手，在不影響預干燥效果的前提下，自主設計了一塊800mm×800mm的擋火板（圖2），根據天然氣熱風爐燃燒室的結構，在2臺天然氣熱風爐出口端進行了安裝，以阻擋火焰直接與精礦粉塵接觸。

根據試驗效果，發(fā)現擋火板并沒有對尾氣中SO2濃度有明顯改善的效果，并且安裝的兩塊擋火板在高溫環(huán)境產生了變形、脫焊，如圖3。

圖2800 mm×800mm擋火板

圖3800 mm×800mm擋火板變形、脫焊

4.2 措施二

在吸取第一次改進失敗的經驗后，車間改進了方案：對熱風爐燃燒器進行了改進，在確保燃燒溫度和熱量的前提下，縮短火焰長度，避免火焰與精礦粉塵直接接觸。

通過與熱風爐廠家——湖南岳陽遠大熱能設備有限公司技術專家溝通，該廠家針對車間提出的需求，向車間提供了全新的改進方案。即對火焰燒嘴做深度改進，將長火焰燒嘴改短火焰燒嘴，原燒嘴燃燒原理是燃氣從燒嘴噴出，與助燃風混合后進行燃燒，生產中隨著檔位升高，燃燒火焰也隨之增長。廠方根據氣流學原理，對燒嘴結構進行改進，增加導流片和帶角度的旋流片，燃氣燃燒時進行三級配風，使火焰直徑增大，長度縮短。即使檔位升高，火焰長度變化不大。改進后，燃氣火焰長度由3～4m減短至1～2m,從源頭減少火焰明火與窯頭精礦粉塵直接接觸。根據廠家提供的方案，車間于2020年10對1#天然氣熱風爐燃燒器進行了更換。

5 實施效果

貴冶通過對11月份對SO2濃度數值進行統計。對比得出，11月份銅精礦預干燥系統SO2濃度較全年均值下降約66.12%，而且SO2濃度控制平穩(wěn)，減少了瞬間值急劇升高的情況；另一方面，車間對11月份1#熱風爐預干燥輸送效率進行了統計，11月預干燥輸送效率為131.94t/h，較全年平均值提升14.44%，預干燥輸送效率穩(wěn)步提升。保衛(wèi)了藍天，提高了產能，此次改進取得了較好效果。

6 結語

在經濟快速發(fā)展的今天，全國環(huán)境保護工作尤為重要。我國環(huán)境保護雖然取得了積極進展，但環(huán)境形勢嚴峻的狀況仍然沒有改變，保護環(huán)境，人人有責［7］。貴冶通過對工業(yè)尾氣排放指標的優(yōu)化，展示了國有企業(yè)應有的擔當。同時，通過此次改進，進一步開拓了創(chuàng)新思維、踐行了可持續(xù)發(fā)展理念［8］、守護了碧水藍天、鍛煉了企業(yè)員工自主管理、自主創(chuàng)新的能力，提升了企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)效水平。