固定式陽極爐煙氣收塵系統的優化與實踐

李文峰，陳 強，王利敏

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

固定式陽極爐煙氣收塵系統的優化與實踐

李文峰，陳 強，王利敏

（江西銅業集團公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

介紹了貴冶固定式陽極爐煙氣收塵系統的工作原理，分析了系統運行效果不佳的原因；針對阻礙煙氣流通的空氣冷卻器及布袋收塵器等單元進行優化改造，對影響布袋使用壽命的煙氣溫度進行優化調節，最終收塵系統運行效率提高，環境得到改善。

煙氣收塵；空氣冷卻器；布袋收塵器；優化改造；煙氣溫度

1 引言

貴冶固定式陽極爐10萬t雜銅冶煉項目于2007年3月投產，煙氣收塵系統同期投入運行。在運行過程中，因原有收塵系統煙氣流通不暢易出現煙氣外漏，造成現場粉塵濃度偏高，給周邊環境帶來一定的污染。傾動爐車間在生產過程中，結合生產實踐，利用冷修的時機，對固定式陽極爐煙氣收塵系統進行了一系列的優化與改造。本文重點介紹空氣冷卻器、布袋收塵器等部位通過改造后所取得的成效［1］。

圖1 固定式陽極爐排煙收塵系統

2 煙氣收塵系統工作原理及運行狀況

2.1 煙氣收塵系統工作原理

固定式陽極爐煙氣收塵系統處理兩路來的煙氣：一是爐體冶煉過程中煙氣，它是由重油燃燒以及雜銅冶煉過程中所產生的高溫煙氣。先經過沉渣室自由沉降粗顆粒煙塵，再經過余熱鍋爐進行余熱回收和煙塵沉積，然后經過空氣冷卻器將煙氣溫度降至200℃以下。二是環境集煙煙氣，主要來源兩個爐門（加料口）及一個渣口所收集的煙氣。環境集煙煙氣先經過旋風收塵器，旋風除塵后進入混氣室，然后在混氣室里與爐體煙氣進行混合后一同進入布袋收塵器，通過布袋收塵器進行過濾除塵，最后由排煙風機送至煙囪進行大氣排放［2］。圖1為貴冶固定式陽極爐排煙收塵系統工藝流程圖。

2.2 運行狀況

爐體煙氣經過空氣冷卻器時，因煙氣中的煙塵粘結易造成冷卻器堵塞，導致煙氣流通受阻造成從爐門泄漏至環境中；此外因冷卻器堵塞又會導致布袋收塵器煙氣溫度大幅波動。溫度低時，煙氣中的水蒸氣與酸性氣體結露形成酸，易造成布袋腐蝕，縮短其使用壽命，同時煙塵板結于布袋上，使得布袋逐漸喪失除塵能力。

3 優化改造方案

3.1 空氣冷卻器的優化改造

空氣冷卻器改造前為列管式（如圖2-1所示），共96根304L不銹鋼，下設灰斗收集煙塵。在列管的一側布置4臺軸流風機，將入口約350℃的煙氣溫度，降至200℃左右的出口煙氣溫度［3］，以保證布袋入口溫度在合理范圍。因此冷卻、收塵效果的好壞直接影響排煙收塵系統的正常與否。在生產實踐中我們分析，因管道長且小，在煙氣排出側煙氣溫度低，管壁內易結露，煙塵粘結，堵塞管道，是導致排煙受阻、不正常的主要原因。

結合生產實際，我們研究確定取消冷卻器內部出口四組列管，將進口與出口用鋼板進行隔開，將列管縮短，采用錯位形式排列，以減少相互間的阻隔，便于冷卻風進行快速冷卻的改進方案。列管縮短后，阻力減少，列管內的煙氣流速加快，有利于提高下灰斗內的溫度；另外出口端下方加焊了四塊導流板，可起到二次冷卻和沉降作用；煙氣冷卻由“U”型路線改為 了“S”型路線；不但有利于煙灰的沉降，又解決了煙灰堵塞出口管問題（如圖2-2所示）。

圖2 空氣冷卻器系統改造前后

下灰斗加裝觀察孔，有利于內部觀察和清理，由原來的雙葉翻板閥改為回轉閥，下灰均勻又可起到密封效果，提高了收塵效率。密封、保溫得到改善后，冷卻器內部不易結露，提高了使用壽命，減少了維護、維修次數與成本。

3.2 冷卻風機運行模式的優化

PLC冷卻風機運行模式：當混氣室入口溫度達到140℃時，四臺冷卻軸流風機則同時運行；混氣室入口溫度降于130℃時，四臺冷卻軸流風機則停止運行。因冷卻軸流風機冷卻起不到良好的冷卻效果，因此取消該側對應的兩臺冷卻軸流風機，保留不銹鋼管側的兩臺冷卻軸流風機，將冷卻風機運行模式改為：當入口溫度達到120℃時開啟風機，低于115℃時停止風機。通過優化冷卻器出口煙氣溫度的控制，能夠較好地適應鍋爐出口煙氣溫度升高的波動，有效地控制了煙氣溫度。

3.3 環集煙罩的優化改造

固定式陽極爐周圍共設有3個環集煙罩，即：兩個加料門各一個及渣口一個。原來的環集煙罩中加料門煙罩斗較淺，覆蓋面積較小，安裝位置偏高，不利于收集加料門泄漏的煙氣。渣口環集原來處于常開狀態，空氣從渣口環集罩被吸入煙道導致爐門環集抽力不足。為此傾動爐車間進行因素分析、優化環集煙罩結構，改為倒立錐形漏斗，加料門側煙罩加裝通過卷揚機控制的活動擋板，除在加料周期時開啟外，其它時周期關閉。通過加大煙罩覆蓋面積、斗子深度和加料側煙罩活動擋板，減小煙氣阻力加快收集速度使爐門外溢煙氣盡快地被收集；在渣口環集通路上安裝氣動蝶閥，除放渣時開啟外，其余時間關閉，以提高環集的抽力。

3.4 布袋收塵器的優化改造

3.4.1 布袋收塵器工作原理

該系統主要由過濾器部件、過濾吹灰設備、雙葉翻板閥、螺旋輸送機、煙塵斗、外殼蒸汽加熱設備和安全稀釋閥等設備組成。其工作原理是利用粉塵通過編織或氈織濾布時產生的篩分、慣性、粘附等作用而被阻擋在布袋一側。布袋收塵一般能撲集粒直徑小于等于1μm煙塵，性能好的濾布可撲集細度達直徑0.11μm的煙塵，在不受煙塵物化性質的影響情況下。但對煙氣性質（如煙氣溫度、濕度、有無腐蝕性等）要求較嚴［5］，否則影響較大。

3.4.2 布袋收塵效果不佳的原因

影響布袋收塵效果的主要因素可歸納為以下四點：（1）布袋收塵器漏風；（2）布袋溫度控制不當，溫差大，煙氣易結露導致布袋粘結甚至腐蝕；（3）螺旋輸送機、雙葉翻板閥漏風，下灰口易被煙灰堵死；（4）布袋收塵器排灰口漏風，造成粉塵的二次飛揚。

3.4.3 布袋收塵器結構的改造

由圖3-1可以看出，原收塵系統4個除塵倉室共用一臺螺旋運輸機排灰，螺旋運輸機漏風輸送煙灰能力有限，導致排灰不暢，使得煙塵無法正常放出，或放出的煙塵在螺旋內積結、堵塞、導致螺旋、雙葉翻板閥不能正常使用，影響生產正常［6］。

圖3 布袋收塵器改進前后

針對上述情況，為了保證生產的正常運行，傾動爐車間采取以下措施進行優化改造：（1）取消螺旋輸送機改為單獨控制的雙葉翻板閥，煙灰直排煙灰袋內（如圖3-2所示）避免螺旋輸送機內漏風。（2）排灰口下直接安裝雙葉翻板閥。下方短管內加入兩根蒸汽保溫管，保證下方短管內的溫度，減少積灰現象。（3）由原來的煙灰罐改為直接固定在短管上的煙灰袋。（4）布袋收塵器上安裝擋雨棚，減少雨水天氣對布袋的腐蝕。

4 效果評價

（1）通過上述改進，煙塵堵塞現象明顯降低（如表1所示）。

表1 改進前后清理煙灰數據統計表

（2）改造后由于排灰路線縮短，有效的解決了煙灰在螺旋輸送機內積灰、堵塞的現象，給故障處理帶來方便。雙葉翻板閥改成大功率的回轉閥，防止漏風避免煙灰結露，同時讓沉積的煙灰能及時地進入煙灰袋得到收集。管壁、煙灰斗外增加蒸汽保溫管和蛇型保溫伴管，避免了因溫差過大導致煙灰結露、板結出現積灰現象，布袋收塵器溫度（如圖4所示）得到了有效控制。

圖4 2015年4月25日- 2015年6月29日3#布袋收塵器入口煙氣溫度走勢

（3）布袋腐蝕現象明顯減少，使用壽命延長，布袋收塵作業效率提高（如表2所示）。

表2 2008-2015年布袋收塵數據分析表

（4）優化改造后的收塵系統煙灰產量增加，外排至環境中的明顯減少，生產現場廢水排放低于工廠考核值，符合排放標準。

5 結束語

通過對固定式陽極爐收塵系統的優化改造，影響煙氣收塵的關鍵性因素得到了解決，提高了煙氣收塵系統的作業率，降低了有害物質的排放，大大延長了布袋使用壽命，減少了更換布袋的頻率，降低了生產成本。隨著環集閥門開度的增加，布袋溫度迅速上升，為控制其在合適的范圍內，可考慮在布袋煙氣管壁外增加能夠根據溫度變化自動控制的冷卻水噴頭。

［1］孫雪蓮. 耐火材料廠布袋收塵系統改造［J］. 銅業工程， 2014（1）：73-74.

［2］呂平， 張春燕. 轉爐煙氣干法凈化回收技術應用［J］. 冶金叢刊，2015（5）：15-30.

［3］易瑞強， 李慶樅. 卡爾多爐空氣冷卻器改造［J］. 閃速煉銅，2013（2）：29-30.

［4］張偉旗. 反射爐排煙收塵系統常見故障診斷與控制關鍵技術研究［J］.有色設備， 2015（1）：15-19.

［5］馬輝. 電袋復合除塵器在除塵增效改造中的應用［J］. 應用能源技術，2016（6）：24-30 .

［6］郭亞. 電袋復合式除塵器及其附屬設備改造探討［J］. 科技展望，2016（19）：49-50.

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江西銅業集團（貴溪）防腐工程有限公司 前插1

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北京礦冶研究總院礦山技術研究院 后插6

北京礦冶研究總院礦山技術研究院 封三

江西耐普礦機新材料股份有限公司 封底

Optimization and Practice on Fixed Anode Furnace Flue Gas Dust Collection System

LI Wen-feng， CHEN Qiang， WANG Li-min
（Guixi Smelter， Jiangxi Copper Corporation， Guixi 335424， Jiangxi， China）

The working principle of fixed anode furnace flue gas collection dust system in Guixi Smelter is introduced， and the cause for poor effect of system operation is analyzed. Through optimizing and reforming to such units as air cooler and bag dust collector which hinder the flue gas flow， and adjusting the flue gas temperature which affectcloth bag service life， eventually the operating efficiency of dust collecting System is improved and the enviroment becomes better..

flue gas dust collecting ； air cooler； cloth bag dust collector； optimization of transformation； flue gas temperature

TF805.3+3

B

1009-3842（2016）05-0065-04

2016-07-21

李文峰（1986-），男，青海貴南人，主要從事雜銅冶煉工藝的相關研究。E-mail：383774574@qq.com