基于煙化爐節(jié)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(jié)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(shè)備，主要用來處理鉛渣，回收容易揮發(fā)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(jìn)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(jié)能途徑亟待解決。

煙化爐；改善燃燒；煙化爐控制節(jié)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(nèi)粉煤燃燒的機理、過程，結(jié)合生產(chǎn)的實際提出改善燃燒的方法，針對燃燒過程存在的問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，對今后的工作作出參考。

1　煙化爐內(nèi)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(jìn)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(yīng)該根據(jù)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(fā)揮完全。

2　煙化爐節(jié)能分析

煙化爐的節(jié)能一直以來都是大中型鉛冶煉廠的追求，煙化爐煉渣系統(tǒng)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(jié)能途徑

3.1工藝冶煉節(jié)能

煙化爐中鉛的揮發(fā)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(jié)能效果更加明顯。但是很多煉鉛廠欠缺很多制氧工藝設(shè)備，氧吹的成本很高，沒有進(jìn)行廣泛應(yīng)用。

3.2煙化爐余熱利用

對高溫?zé)煔膺M(jìn)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(jié)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(jìn)行改進(jìn)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(chǎn)證明得出這種強制循環(huán)和自然循環(huán)的方法是切實可行的。通過在煙化爐內(nèi)安裝余熱鍋爐，能夠有效利用高溫?zé)煔庥酂幔厥諢煔庵械亩趸颍瑢Νh(huán)境起到保護(hù)作用。

4　煙化爐節(jié)能管理

4.1提高管理水平

（1）建立煉渣流程管理系統(tǒng)。建立煉渣流程管理信息系統(tǒng)，用計算機代替人為操作統(tǒng)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(xùn)，還要樹立節(jié)能意識。發(fā)揮人員積極性，盡量避免煙化爐能源損耗。在生產(chǎn)經(jīng)驗總結(jié)基礎(chǔ)上，能夠制定完善的煙化爐生產(chǎn)工序，克服生產(chǎn)過程的盲目。（3）發(fā)揮能源管理機構(gòu)作用。制定節(jié)能規(guī)劃，保障能源機構(gòu)措施積極落到實處。

4.2實現(xiàn)煙化爐控制節(jié)能

為了達(dá)到節(jié)能的目的應(yīng)該完善節(jié)能控制方法措施，必須控制好下列條件，即溫度、燃料、送風(fēng)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(fā)速度的影響，在其它條件一定時，鉛鋅的揮發(fā)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(yè)的進(jìn)行。溫度過低，金屬氧化物的還原速度變慢，揮發(fā)速度降低，爐渣流動性變壞，甚至有結(jié)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(dá)到節(jié)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(fā)分高者為宜，一般為21～25%，其消耗因質(zhì)量而異。粉煤質(zhì)量的要求：發(fā)熱量≥6500、揮發(fā)份≥25、固定碳≥60、灰分≤6%、水份≤1%。（3）送風(fēng)量。影響煙化過程揮發(fā)速度最活躍的因素是送風(fēng)量。因為爐內(nèi)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(fēng)的數(shù)量有關(guān)。送風(fēng)量的大小決定于粉煤消耗和空氣利用系數(shù)（α），空氣利用系數(shù)愈大，則燃料的熱效應(yīng)愈高，CO2的分壓也愈大，爐內(nèi)溫度亦愈高；空氣利用系數(shù)小時，熱效應(yīng)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(fā)熱劑，因此燃燒時的CO、CO2應(yīng)有適當(dāng)?shù)谋壤９S實際上采用的空氣利用系數(shù)是變動的。通常在煙化開始時，接近于1.0的空氣利用系數(shù)使碳幾乎全部燃燒成CO2，以提高熔渣溫度。轉(zhuǎn)動還原期后，調(diào)整空氣利用系數(shù)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(xiàn)實含鋅量以＞6%為宜，低于4%的爐渣，煙化處理量是不經(jīng)濟(jì)的。廢渣含鋅也不應(yīng)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(guān)于爐渣組成對鋅揮發(fā)速度的影響，可以歸納為：

①CaO含量的增大可增高鋅的揮發(fā)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(fā)速度減小。所以，爐渣的硅酸度最好是在1.1～1.2的范圍內(nèi)。

5　熱風(fēng)助燃

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

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

6　結(jié)語

煙化爐操作工藝已經(jīng)得到很大的進(jìn)步，煙氣余熱方法也成功地運用到了生產(chǎn)中。雖然目前國內(nèi)煙化爐工藝具有一定的節(jié)能效果，但是技術(shù)依舊不成熟，依然存在環(huán)境污染等問題。在工業(yè)發(fā)達(dá)的經(jīng)濟(jì)時代，應(yīng)該不斷推廣技術(shù)，強調(diào)節(jié)能管理方法。技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)努力將煙化爐節(jié)能技術(shù)提升到一定的水平，實現(xiàn)煙化爐操作自動化，從而節(jié)約能源，實現(xiàn)經(jīng)濟(jì)綠色發(fā)展。

［1］王少龍，張殿彬，趙紅梅，朱海成.粉煤固定碳含量對煙化爐冶煉指標(biāo)的影響［J］.有色金屬（冶煉部分），2014（09）：12-15+33.

［2］曾錦波，卜文平.余熱利用在有色行業(yè)的應(yīng)用［J］.科技與企業(yè)，2013（19）：158.

［3］聶文斌，彭紅寒，王洪禮，鄧威威.一種煙化爐新型水套研發(fā)及生產(chǎn)實踐［J］.云南冶金，2015（01）：78-82.

［4］范高峰，王建峰.一種煙化爐余熱鍋爐的開發(fā)設(shè)計［J］.工業(yè)鍋爐，2015（02）：20-22+31.

［5］夏明軍，廖舟，蘇佳興，熊勇，夏瑋，馬驥，成慰.冶金安全節(jié)能專家控制系統(tǒng)在煙化爐中的應(yīng)用［J］.工業(yè)爐，2015（06）：52-55.

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