基于煙化爐節能途徑分析

劉吉良（青海西豫有色金屬有限公司，青海　格爾木　816000）

基于煙化爐節能途徑分析

劉吉良
（青海西豫有色金屬有限公司，青海格爾木816000）

煙化爐是熔煉的設備，主要用來處理鉛渣，回收容易揮發的金屬鉛、鋅。煙化過程實際上是將空氣和粉煤的混合物通入熔融的鉛、鋅進行還原吹煉。但是我國煙化爐存在能耗大、成本高等多方面的問題，所以中國的煙化爐特別是節能途徑亟待解決。

煙化爐；改善燃燒；煙化爐控制節能

0　引言

我國基本上都以粉煤作為煙化的燃料，在熔煉過程中還會存在燃燒等各種問題。本文將著重介紹煙化爐內粉煤燃燒的機理、過程，結合生產的實際提出改善燃燒的方法，針對燃燒過程存在的問題進行了系統的分析，對今后的工作作出參考。

1　煙化爐內粉煤燃燒機理與過程

煙化爐熔煉是一個周期性的工作，可以進行加料、升溫、還原吹煉、放渣四步。粉煤在熔煉過程中具有還原和供熱雙重作用。粉煤氣流燃盡的過程比較漫長。讓煙氣過快離開爐膛會造成機械燃燒不完全而造成燃料損失。在升溫階段，應該根據粉煤氣流的燃盡時間來確定氣流操作速度。選取合適的氣流速度，保證粉煤燃燒發揮完全。

2　煙化爐節能分析

煙化爐的節能一直以來都是大中型鉛冶煉廠的追求，煙化爐煉渣系統能耗量一般占總能耗量的40%左右。我廠煙化爐采用余熱鍋爐回收余熱，能夠提高熱利用率。

3　煙化爐節能途徑

3.1工藝冶煉節能

煙化爐中鉛的揮發速率因為含氧率的增大而提高，因為吹煉時間會縮短，所以節能效果更加明顯。但是很多煉鉛廠欠缺很多制氧工藝設備，氧吹的成本很高，沒有進行廣泛應用。

3.2煙化爐余熱利用

對高溫煙氣進行余熱回收。（1）汽化冷卻法。如果在煉鉛廠安裝汽化冷卻裝置，既能節約用水又能夠回收熱量，保證煙化爐能夠正常運行。然而使用汽化冷卻水會降低煙化爐使用壽命，需要對煙化爐進行改進才可以使用。（2）安裝余熱鍋爐回收余熱。在煙化爐中安裝余熱鍋爐裝置，通過生產證明得出這種強制循環和自然循環的方法是切實可行的。通過在煙化爐內安裝余熱鍋爐，能夠有效利用高溫煙氣余熱，回收煙氣中的二氧化硫，對環境起到保護作用。

4　煙化爐節能管理

4.1提高管理水平

（1）建立煉渣流程管理系統。建立煉渣流程管理信息系統，用計算機代替人為操作統計，及時分析煙化爐能源損耗，能夠提高管理水平。（2）強化人工和工序管理。不僅建立人員技能培訓，還要樹立節能意識。發揮人員積極性，盡量避免煙化爐能源損耗。在生產經驗總結基礎上，能夠制定完善的煙化爐生產工序，克服生產過程的盲目。（3）發揮能源管理機構作用。制定節能規劃，保障能源機構措施積極落到實處。

4.2實現煙化爐控制節能

為了達到節能的目的應該完善節能控制方法措施，必須控制好下列條件，即溫度、燃料、送風量、和爐渣成分。

（1）煙化爐燃燒溫度控制。煙化溫度和時間對鉛鋅揮發速度的影響，在其它條件一定時，鉛鋅的揮發速度隨著溫度的升高而增大。但溫度過高（如超過1350℃），可能會形成積鐵或Zn—Fe、Sn—Fe合金，有害于煙化作業的進行。溫度過低，金屬氧化物的還原速度變慢，揮發速度降低，爐渣流動性變壞，甚至有結爐的危險，所以煙化實踐中的溫度保持在1150～1300℃的范圍。合理的溫度能夠減小能源浪費，達到節能效果。（2）燃料控制。燃料中含H愈多，則煙化過程的效率愈好。所以煤以揮發分高者為宜，一般為21～25%，其消耗因質量而異。粉煤質量的要求：發熱量≥6500、揮發份≥25、固定碳≥60、灰分≤6%、水份≤1%。（3）送風量。影響煙化過程揮發速度最活躍的因素是送風量。因為爐內的溫度、CO/CO2的比例、氣體量以及金屬的蒸汽壓力等都與送風的數量有關。送風量的大小決定于粉煤消耗和空氣利用系數（α），空氣利用系數愈大，則燃料的熱效應愈高，CO2的分壓也愈大，爐內溫度亦愈高；空氣利用系數小時，熱效應降低，CO分壓變大，還原能力增強。粉煤在煙化過程中既是還原劑，又是發熱劑，因此燃燒時的CO、CO2應有適當的比例。工廠實際上采用的空氣利用系數是變動的。通常在煙化開始時，接近于1.0的空氣利用系數使碳幾乎全部燃燒成CO2，以提高熔渣溫度。轉動還原期后，調整空氣利用系數使碳盡可能地變成CO，以提高還原能力。（4）爐渣成分。爐渣含鋅率越高，則回收率越大，現實含鋅量以＞6%為宜，低于4%的爐渣，煙化處理量是不經濟的。廢渣含鋅也不應降至2%以下。

入爐熔渣成分：Zn 9～12、Pb 1～2、SiO218～22、Fe 30～35、CaO 16～20。

關于爐渣組成對鋅揮發速度的影響，可以歸納為：

①CaO含量的增大可增高鋅的揮發速度；

②渣中FeO含量的增加，對ZnO活度的影響不大；

③SiO2的含量增加，鋅的揮發速度減小。所以，爐渣的硅酸度最好是在1.1～1.2的范圍內。

5　熱風助燃

我國的煙化爐空氣助燃一般為冷風。冷風既不利于煙氣余熱回收，又不利于燃燒和冶煉工藝的發展，而國外已經選擇熱風助燃。

采用熱風，能夠增加氣態金屬氧化過程，小顆粒粉煤也能燃燒透徹。產品純度將會大大提高，煙道高溫區也相對集中，更加有利于余熱回收。

6　結語

煙化爐操作工藝已經得到很大的進步，煙氣余熱方法也成功地運用到了生產中。雖然目前國內煙化爐工藝具有一定的節能效果，但是技術依舊不成熟，依然存在環境污染等問題。在工業發達的經濟時代，應該不斷推廣技術，強調節能管理方法。技術人員應當努力將煙化爐節能技術提升到一定的水平，實現煙化爐操作自動化，從而節約能源，實現經濟綠色發展。

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10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.061