轉爐作業對閃速爐排煙的影響及改進措施

劉 飛

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

轉爐作業對閃速爐排煙的影響及改進措施

劉 飛

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

隨著貴溪冶煉廠產能的進一步擴張,閃速爐產出的煙氣量及煙氣中SO2濃度均大幅增加,由于硫酸車間能力受限,經常造成閃速爐排煙不暢。尤其是當轉爐開始送、停風作業時,煙氣量瞬間大幅增加或減少,導致硫酸車間工況大幅波動,進而造成閃速爐排煙異常。文章闡述了轉爐作業對閃速爐排煙的影響,并就造成影響的原因進行了分析,提出了有效的解決措施。

轉爐;SO2風機;送風;停風

貴溪冶煉廠(以下簡稱貴冶)是我國第一座采用世界先進的閃速熔煉技術的現代化煉銅工廠。熔煉車間作為貴冶的主生產車間,通過閃速爐熔煉、轉爐吹煉、卡爾多爐吹煉、陽極爐精煉把銅精礦及廢雜銅、電解殘極冶煉成合格的陽極銅,并澆鑄成能滿足電解工序要求的陽極板。

轉爐工序的作用是將閃速爐、貧化電爐產出的冰銅吹煉成粗銅以滿足陽極爐精煉的要求。吹煉過程分兩個階段:第一階段的任務是使鐵氧化造渣,稱為造渣期(S期);第二階段是使上階段獲得的CuS (白冰銅)氧化成粗銅,稱為造銅期(B期)。吹煉產生的高溫煙氣經廢熱鍋爐回收余熱后,進入球型煙道,經沉降室和電收塵器進行收塵處理后,與閃速爐產生的高溫煙氣一起送硫酸車間制酸。

1 現狀分析

1.1 作業模式

隨著貴冶二期、三期的建成,熔煉車間一系統由一期時的3臺轉爐變成了6臺轉爐,產量也由原來的7萬t擴大到現在的40萬t,生產節奏日益緊湊。轉爐工序工藝流程圖如圖1所示。為了滿足產量任務的需求,轉爐吹煉采用了期交互模式,即1#～3#轉爐、4#～6#轉爐各為一個系列,每個系列的3臺爐子中有2臺爐子處于熱狀態,另外1臺爐子進行爐修或備用,2臺處于熱狀態的爐子中,只對1臺爐子進行送風吹煉。把造銅期、造渣期均再分成2個期,分別為S1、S2、B1和B2期,在1臺爐子的B1和B2期中間安排另1臺爐子的S1期。轉爐作業模式如圖2所示。

圖1 轉爐工序工藝流程圖

圖2 轉爐作業模式

1.2 生產現狀

隨著工廠產能的進一步擴張,以及原料結構的日益復雜,尤其是銅精礦中硫含量大幅升高,導致了反應生成的煙氣量及煙氣中SO2濃度均增加了許多,進而造成硫酸車間滿負荷甚至超負荷生產。在正常生產時,當2個系列的2臺處于吹煉狀態的轉爐作業周期不同時是B期時,硫酸車間一、二系列的風機能力是可以保證一級動力波入口負壓的,但是當2臺轉爐的作業周期同時是B期時,因生成的煙氣中SO2濃度過高,導致硫酸車間一級動力波入口壓力往往難以維持負壓。

轉爐排煙風機的功率比閃速爐排煙風機大30%,而排煙量基本相同,這就造成了轉爐煙氣壓力比閃速爐煙氣壓力大。若硫酸車間一級動力波入口壓力無法維持負壓,此時轉爐排煙基本不受影響,但閃速爐煙氣因風壓較低而無法及時排出,進而造成閃速爐爐膛冒正壓,煙氣外泄,污染環境,也不利于操作人員的身體健康。出現此種情況時,一般通過限制轉爐送風量(富氧率)或者降低閃速爐投料量以減少煙氣量來解決。

但是當轉爐開始送、停風作業時,因生成的煙氣量瞬間大幅增加或減少,會短暫導致硫酸車間一級動力波入口壓力在±1 200 Pa之間波動,而限制轉爐送風量(富氧率)或者降低閃速爐投料量等方法操作時需要一定的時間,此時不可行。造成的后果是,轉爐開始送風作業時,瞬間一級動力波入口壓力過大,導致系統抽力過小,造成閃速爐排煙不暢、煙氣外泄。為了使一級動力波入口壓力下降,硫酸車間操作人員必須大幅度提高SO2風機轉速以及快速關閉稀釋風閥,這樣又往往造成幾分鐘后一級動力波入口壓力過小,導致系統抽力過大,吸入過多冷空氣。轉爐開始停風作業時,瞬間一級動力波入口壓力過小,系統抽力過大,為了使一級動力波入口壓力上升,硫酸車間操作人員必須大幅度降低SO2風機轉速以及快速全開稀釋風閥,這樣又會造成幾分鐘后一級動力波入口壓力過大,系統抽力過小。無論是系統抽力過大或過小都不利于生產的穩定順行,應予以避免。

1.3 原因分析

2010年,工程技術人員對造成轉爐送、停風作業瞬間硫酸車間一級動力波入口壓力異常波動的原因進行了調查分析,主要有以下幾點:

1.硫酸車間 SO2風機提、降速聯鎖設置不合理。轉爐排煙風機入口閘板打開或關閉信號傳送到硫酸車間儀表室DCS上時,硫酸SO2風機自動聯鎖提、降速。存在的問題是轉爐排煙風機入口閘板打開或關閉信號傳送時,轉爐已完成送、停風作業,而此時硫酸SO2風機剛開始提、降速,這就會導致硫酸車間一級動力波入口壓力波動異常。

2.硫酸車間稀釋風閥聯鎖設置不合理。當硫酸SO2風機自動聯鎖提、降速時,稀釋風閥動作遲緩,不能起到保持一級動力波入口壓力穩定的作用。

3.硫酸車間DCS上無轉爐排煙風機轉速信號。硫酸車間操作人員在DCS上看不到轉爐排煙風機轉速信號,故無法及時根據轉爐排煙風機轉速來調整SO2風機轉速。

2 改進措施

針對上述原因,熔煉車間和硫酸車間工程技術人員一起通過不斷摸索和試驗,找到了解決一級動力波入口壓力異常波動的方法。

2.1 針對轉爐送風操作

針對轉爐送風方面進行了如下的改進:

1.在轉爐DCS上設置1個按鈕,轉爐排煙風機入口閘板打開前50 s,動作此按鈕將入口閘板打開信號傳送至硫酸車間DCS,硫酸車間以此信號為SO2風機提速信號,取代目前的閘板打開信號,目的是使硫酸車間SO2風機提速時間比轉爐送風作業時間略微提前。

2.硫酸車間二系列稀釋風閥在DCS上設置為聯鎖控制,接到轉爐排煙風機入口閘板預動作信號后,稀釋風閥開度聯鎖降至10%控制。

3.將硫酸一系列一級動力波入口壓力控制值設定為-200 Pa。無論轉爐處于何種狀態,硫酸一系列1#稀釋風閥都圍繞控制值-200 Pa自動調節一級動力波入口壓力。

4.硫酸一系列2#、3#稀釋風閥在SO2風機開始提速時,投入聯鎖控制,參照一級動力波入口壓力控制值(-200 Pa)分步跳躍打開,0%→20%→30%→50%(可調整),每次跳躍間隔1 s左右(可調整),這樣可以防止系統抽力過大。當接到轉爐排煙風機入口閘板實際打開信號后,快速由50%左右跳躍至全關。

5.將轉爐排煙風機轉速信號傳送至硫酸車間DCS,以便硫酸車間操作人員能根據轉爐排煙風機轉速來調節SO2風機轉速。

6.設置聯鎖保護程序,任何情況下,硫酸一系列一級動力波入口壓力達到-1 000 Pa時,一系列2#、3#稀釋風閥開度立刻聯鎖開至80%;硫酸一系列一級動力波入口壓力達到1 000 Pa時,一系列2#、3#稀釋風閥立刻保持全閉。

2.2 針對轉爐停風操作

將轉爐送風閥信號傳送至硫酸車間DCS,以轉爐送風閥關閉為停風信號,當轉爐送風閥關閉信號傳送至硫酸車間DCS上時:

1.一系列SO2風機提前降速,將設定值由35%→28%。

2.一系列2#、3#稀釋風閥投入聯鎖,參照一級動力波入口壓力控制值(-200 Pa)分步跳躍打開, 0%→20%→30%→50%(可調整),每次跳躍間隔1 s左右(可調整)。

3.二系列稀釋風閥開度聯鎖由 10%→40%控制。

3 實施效果

改進措施實施后,轉爐送風時硫酸車間一級動力波入口壓力可以控制在-100～100 Pa之間,轉爐停風時硫酸車間一級動力波入口壓力可以控制在-150～-50 Pa之間,大大縮小了一級動力波壓力波動的范圍,具體如表1所示。由表1可知,改進措施實施后,轉爐送、停風作業時,硫酸車間一級動力波入口壓力波動范圍明顯縮小,穩定的一級動力波入口壓力使得閃速爐排煙順暢,爐膛壓力更為穩定,具體如表2所示。

表2 改進措施實施前后閃速爐爐膛壓力值 Pa

由表2可知,改進措施實施后,閃速爐爐內壓更為穩定,波動范圍控制在-50±30 Pa,杜絕了以往轉爐送、停風作業引起閃速爐煙氣外泄現象的出現。

4 結 語

表1 改進措施實施前后一級動力波入口壓力值Pa

轉爐送停風作業瞬間造成硫酸車間一級動力波入口壓力波動異常進而導致閃速爐排煙不暢、爐膛冒正壓是一個影響閃速爐生產穩定順行多年的問題,貴冶工程技術人員完全依靠自身的力量,在不影響正常生產,不增加額外設備的前提下通過不斷摸索和試驗,成功解決了此難題。

Convertor Operation Influence on Flash Furnace Off-gas and Improvement Measures

LIU Fei
(Guixi S melter of Jiangxi Copper Corporation,Guixi335424,China)

With the further development of the Guixi smelter,the flash furnace off-gas volume and density of the SO2in off-gas increases significantly.Due to the limited working ability of sulfuric acid plant,flash furnace gas can not be exhausted easily.When the convertor begins to blow or stop blowing,gas volume increases or decreases instantly.It leads to fluctuant working condition of the sulfuric acid plant.And then it causes abnormal exhausting gas in flash furnace.The convertor operation influence on flash furnace off-gas in Guixi smelter was expounded.Some reasons causing the influence were analyzed and effective improvement measures were also proposed.

convertor;SO2exhaust fan;blowing;stop blowing

TF806.26

A

1003-5540(2012)05-0027-03

劉飛(1980-),男,工程師,主要從事閃速熔煉方向的生產、研究工作。

2012-07-10