貴冶閃速爐高效協(xié)同作業(yè)管理

張德星，胡 展

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠（以下簡稱“貴冶”）經(jīng)歷一期、二期、三期以及新30萬噸工程建設(shè)后，其陰極銅年產(chǎn)能已突破百萬噸，成為世界單體規(guī)模最大的煉銅工廠。隨著世界經(jīng)濟(jì)增長持續(xù)低迷，銅的消費(fèi)出現(xiàn)下降，市場逐漸由供應(yīng)短缺轉(zhuǎn)為產(chǎn)能過剩，這制約了貴冶的發(fā)展。同時(shí)，貴冶還面臨著資源供應(yīng)不足、生產(chǎn)成本上升以及環(huán)保要求趨嚴(yán)等一系列問題。在外部環(huán)境越來越嚴(yán)峻的情況下，深挖內(nèi)潛、不斷提升內(nèi)生動力對企業(yè)的發(fā)展就顯得尤為重要。

閃速熔煉是將干燥后的原料經(jīng)中央精礦噴嘴與工藝風(fēng)充分混合后噴入閃速爐，在高溫反應(yīng)塔內(nèi)進(jìn)行熱離解和氧化反應(yīng)的熔煉過程，得到的冰銅和爐渣在沉淀池內(nèi)分離。冶煉煙氣經(jīng)上升煙道進(jìn)入廢熱鍋爐，降溫除塵后再進(jìn)入閃速爐電收塵，除塵后的煙氣通過閃速爐排煙風(fēng)機(jī)送至硫酸工序制酸。閃速爐冶煉作為貴冶核心工序，其運(yùn)行狀況對工廠生產(chǎn)影響很大。近年來，爐況管理、排煙系統(tǒng)及鍋爐系統(tǒng)等方面存在的問題成為了干擾閃速爐正常運(yùn)行的主要因素。為了工廠生產(chǎn)的平穩(wěn)運(yùn)行以及效益的穩(wěn)步提升，必須減輕甚至消除這些因素對閃速爐作業(yè)的負(fù)面影響。

2 閃速爐高效協(xié)同作業(yè)管理優(yōu)化措施

2.1 優(yōu)化爐況管理模式，提高生產(chǎn)穩(wěn)定性

在礦產(chǎn)資源日益緊缺的形勢下，優(yōu)質(zhì)銅精礦越來越難以采購，高雜質(zhì)銅精礦進(jìn)廠量越來越大，但處理雜質(zhì)含量較高的銅精礦往往會導(dǎo)致生產(chǎn)難以穩(wěn)定控制，主要體現(xiàn)在閃速爐爐況大幅波動。貴冶通過精細(xì)化生產(chǎn)管理，優(yōu)化了閃速爐爐況管理模式，在加大高雜質(zhì)銅精礦處理量的同時(shí)確保了爐況的穩(wěn)定控制。

2.1.1 抓好入爐物料管控，均衡控制成分及雜質(zhì)含量

加強(qiáng)源頭把關(guān)力度，嚴(yán)把原料入爐關(guān)口［1］，與相關(guān)部門密切配合做好原料成分管控工作，用好用準(zhǔn)入爐物料的前饋控制，探索實(shí)踐總結(jié)了一套閃速爐處理復(fù)雜原料的管理辦法。此外，還通過定期對配料倉、給料螺旋進(jìn)行校準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)量、減少給料波動，達(dá)到均衡穩(wěn)定給料的目的。

2.1.2 優(yōu)化精礦噴嘴性能，增強(qiáng)爐況穩(wěn)定性

針對閃速爐爐況波動較大的問題，改進(jìn)了精礦噴嘴結(jié)構(gòu)［2］，加裝雙層分配風(fēng)環(huán)，有效緩解了問題。同時(shí)聯(lián)合中南大學(xué)研發(fā)具有貴冶特色的精礦噴嘴，研發(fā)過程中摸索出了一些優(yōu)化塔壁溫度、煙灰發(fā)生率等能較為直觀反映爐況的參數(shù)的控制方法，并且為今后具有自主知識產(chǎn)權(quán)的貴冶式精礦噴嘴的應(yīng)用積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

2.1.3 合理控制三大參數(shù)，減少爐況波動

對風(fēng)、油、鐵硅比等參數(shù)實(shí)時(shí)跟蹤、調(diào)整，并植入離線數(shù)模，解決配料單變更過程中的爐況波動問題。同時(shí)，在穩(wěn)定閃速爐爐內(nèi)壓微負(fù)壓控制的前提下，參照稀酸濃度及氧濃度分析結(jié)果，合理調(diào)整鍋爐鹽化風(fēng)鼓風(fēng)量、沉淀池二次氧量等參數(shù)，改善爐況波動帶來的負(fù)面影響。

2.2 強(qiáng)化排煙系統(tǒng)管控，延長定修周期

在煙氣粉塵濃度高、收塵系統(tǒng)能力受限以及設(shè)備故障率高等因素的影響下，排煙系統(tǒng)通常每2個(gè)月左右就會發(fā)生因煙灰堵塞而排煙不暢的狀況，進(jìn)而不得不定修停爐以清通堵塞。貴冶從源頭抓起，通過強(qiáng)化排煙系統(tǒng)管控，有效的將定修周期從2月/次延長至6月/次。同時(shí)，還提升了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、降低了生產(chǎn)成本，使貴冶在同行業(yè)中的競爭力更具優(yōu)勢。

2.2.1 精準(zhǔn)調(diào)配入爐物料，降低煙塵發(fā)生率

精準(zhǔn)控制入爐物料成分、水分及粒度，精確控制失重給料系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，合理控制閃速爐爐膛壓力，達(dá)到降低煙灰發(fā)生率的目的［3］，從源頭上遏制過多的煙塵量進(jìn)入排煙系統(tǒng)。

2.2.2 采用“點(diǎn)”“投”操作法，擴(kuò)大開口部通煙面積

針對上升煙道開口部粘結(jié)問題，通過局部過熱熔化的方法來進(jìn)行有效控制，具體方法是在上升煙道東西側(cè)“點(diǎn)燒嘴、投焦粉”［4］，以提高開口部粘結(jié)物部位的溫度，進(jìn)而熔化粘結(jié)物，達(dá)到擴(kuò)大開口部通煙面積、降低煙氣流速的目的，煙氣流速的降低減少了帶入后續(xù)排煙系統(tǒng)的煙塵量。

2.2.3 應(yīng)用高頻電源除塵技術(shù)，提高電收塵收塵效率

以前電場配置的是普通工頻供電電源，其對濃度高或比電阻高粉塵的荷電能力不足，進(jìn)而導(dǎo)致收塵效率受限。應(yīng)用高頻電源除塵技術(shù)后，二次電壓提高了約30%、二次電流提升了1倍以上，使電收塵收塵效率從95%提升至97%左右，大大降低了進(jìn)入后續(xù)排煙系統(tǒng)的粉塵量。

2.2.4 加強(qiáng)系統(tǒng)漏風(fēng)治理，改善煙塵吸潮粘結(jié)狀況

針對排煙系統(tǒng)漏風(fēng)較多，導(dǎo)致煙塵吸潮粘結(jié)，進(jìn)而堵塞排煙系統(tǒng)的問題，應(yīng)對措施是將電收塵外部殼體保溫層改進(jìn)為新型膏體保溫材料。新型膏體保溫材料的優(yōu)點(diǎn)是保溫性好、不易脫落、易于施工以及便于及時(shí)查找漏風(fēng)點(diǎn)。新型膏體保溫材料應(yīng)用后不但使電收塵出入口的溫降減少了10℃左右，同時(shí)使漏風(fēng)點(diǎn)查找、修復(fù)的及時(shí)性和準(zhǔn)確性得到了很大提升，顯著改善了煙塵吸潮粘結(jié)狀況［5］。

2.3 解決技術(shù)瓶頸，穩(wěn)定鍋爐運(yùn)行

隨著“四高”技術(shù)（高富氧鼓風(fēng)、高冰銅品位、高投料量、高熱強(qiáng)度）在閃速爐的應(yīng)用以及入爐原料的復(fù)雜化，閃速爐余熱鍋爐的結(jié)構(gòu)以及水力循環(huán)模式已經(jīng)無法滿足長周期生產(chǎn)的需要，導(dǎo)致近年來閃速爐余熱鍋爐漏水事故頻發(fā)，進(jìn)而造成閃速爐長時(shí)間停爐，給工廠的長周期穩(wěn)定生產(chǎn)帶來極大的負(fù)面影響。為了解決技術(shù)瓶頸，貴冶利用2015年年修之機(jī)對閃速爐余熱鍋爐進(jìn)行了優(yōu)化與改造［6］。年修復(fù)產(chǎn)后鍋爐漏水事故大幅下降，因鍋爐漏水導(dǎo)致的閃速爐年停爐時(shí)間減少了約150h，閃速爐多處理了銅精礦近20kt/a。此外，鍋爐換熱效率也得到了大幅提高，每小時(shí)可多產(chǎn)蒸汽3.2t，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

2.3.1 優(yōu)化鍋爐循環(huán)水分布，減少管束積灰

在鍋爐設(shè)置測溫點(diǎn)，檢測其內(nèi)部實(shí)際煙氣溫度分布狀況，并以此為依據(jù)來調(diào)整節(jié)流孔板尺寸、分拆集箱，進(jìn)而優(yōu)化鍋爐各部位水循環(huán)量。同時(shí)，對鍋爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，具體是輻射部后端增設(shè)一組輻射管屏、對流部減少一組對流管束、拉大管束及管排之間的間距，使煙氣分布更為均勻，達(dá)到了減少管束積灰的目的。

2.3.2 加強(qiáng)高溫區(qū)水冷壁防護(hù)，避免爐管局部漏水

通過縮短每組循環(huán)回路的長度，并改進(jìn)每組循環(huán)回路的給回水方式，提高了高溫段給水及低溫段回水效率，增加了高溫區(qū)爐水循環(huán)量，避免了因回路末端爐管過熱導(dǎo)致爆管。此外，還自主設(shè)計(jì)研發(fā)了鍋爐出入口密封裝置，改善了因出入口漏風(fēng)而導(dǎo)致的爐管腐蝕。

2.3.3 應(yīng)用燃?xì)饷}沖除塵技術(shù)，減少爐管積灰

在對流部管束部分安裝了燃?xì)饷}沖除塵裝置，并根據(jù)鍋爐出口溫度自動調(diào)節(jié)脈沖頻率，實(shí)現(xiàn)了智能化除灰。此外，還根據(jù)振動波的疊加原理，設(shè)計(jì)研發(fā)了彈簧壓扣，以此擴(kuò)大了彈簧錘振打除灰面積。燃?xì)饷}沖除塵技術(shù)的應(yīng)用以及彈簧錘振打的優(yōu)化，顯著減少了爐管積灰，大大提高了鍋爐換熱效率，有效降低了鍋爐出口煙氣溫度，避免了后續(xù)電收塵工序煙灰高溫粘結(jié)現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3 閃速爐高效協(xié)同作業(yè)管理產(chǎn)生的效果

貴冶構(gòu)建“目標(biāo)明確、流程優(yōu)化、高效順暢”的協(xié)同作業(yè)管理模式產(chǎn)生了顯著效果：

（1）行業(yè)公認(rèn)的最能體現(xiàn)閃速冶煉水平的指標(biāo)是閃速爐作業(yè)率，貴冶閃速爐作業(yè)率一直穩(wěn)居行業(yè)第一且領(lǐng)先幅度越來越大。

（2）定修周期大幅延長以及送至硫酸工序的煙氣含塵量大幅降低，大大降低了生產(chǎn)成本。

（3）鍋爐漏水事故顯著減少，鍋爐換熱效率大幅提高，精礦處理量和蒸汽產(chǎn)量提升較多，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益顯著。

4 結(jié)語

在外部環(huán)境越來越嚴(yán)峻的情況下，貴冶通過技術(shù)進(jìn)步及管理創(chuàng)新，開創(chuàng)了具有貴冶特色的閃速爐高效協(xié)同作業(yè)管理模式，不但確保了生產(chǎn)均衡穩(wěn)定高效，而且也為貴冶從“規(guī)模速度發(fā)展”到“質(zhì)量內(nèi)涵發(fā)展”的轉(zhuǎn)型升級提供了探索經(jīng)驗(yàn)。