銅冶煉轉爐電收塵器改造分析

吳義龍

（銅陵有色金屬集團股份有限公司工程技術分公司，安徽 銅陵 244000）

某些舊銅冶煉廠火法系統的主體工藝為閃速熔煉、轉爐熔煉、陽極精煉，按照技術升級的相關要求，需要在保持主體工藝不變的前提下提升產能。因此，對于系統設備設施和工藝參數方面的研究工作至關重要，除了主工藝設施需要進行改進之外，煙氣系統也應該進行升級處理，否則必然會因為設備性能無法滿足要求而無法應用。

1 銅冶煉轉爐電收塵器的改造方向

1.1 改造技術背景

目前的熔煉爐和轉爐收塵工作是按照熔煉爐配套小轉爐進行的配置，由于考慮到小轉爐的間歇作業和爐容量要求，煙氣量比較小，頻繁搖爐作業會造成轉爐煙氣溫度變化過大，電收塵的送電過程受到影響。相比而言熔煉爐的煙氣溫度比較穩定，如果先對熔煉爐和轉爐煙氣進行混合，讓煙氣溫度滿足電收塵器要求后，再進行電收塵就可以保障煉爐的處理能力，同時規避潛在的安全隱患。所以，考慮將現有的轉爐收塵系統進行局部改造，穩定生產。

1.2 設計原則

在改造過程中需要滿足《工業爐窯大氣污染物排放標準》。在總結國內外優秀的收塵技術和輸送技術基礎上，結合工程實際情況選擇最佳工藝方案無疑是最有效的方式，讓系統的技術裝備水平達到國際領先標準。例如轉爐收塵系統除了能夠收集有價金屬之外，還可以配合熔煉爐系統和轉爐吹煉系統，在合理的配套工藝支持下滿足系統的正常操作和運行，將含銅量過高的煙塵返回至系統內。總體來看，需要保持自動化控制水平和可靠性。

1.3 工藝預設計方案

在主要的設備選擇方面，常用的收塵設備包括布袋收塵器、電收塵和濕法收塵等。布袋收塵器即將煙氣全部引入布袋之內，通過布袋來過濾煙氣中含有粉塵內容。這種設備的優勢在于能夠吸收較小的煙塵顆粒，但只適用于20℃～40℃之間的煙氣。轉爐產生的煙氣有時候達到上千攝氏度，因此布袋收塵方案可能會受到影響。電收塵法通過直流電源形成電場，負極為放電極，正極為沉淀極。煙塵氣體通過電場時電壓會升高，被電離的陽離子處于負極附近時，陽離子在去往正極的過程中與負離子產生碰撞并朝著正極不斷移動。綜合來看電收塵裝置的優勢在于除塵效率良好，自動化控制水平更高，煙氣處理量比較大，所以轉爐收塵設備多選擇電收塵裝置。

2 設計改進方案

原有的電收塵器設備已經比較陳舊，性能下降情況明顯，在擴產前的點收塵器出口含塵濃度已經達到每立方米2g 以上。在標準狀態下，制酸系統內部進入了大量煙塵，不僅回收難度大，后續制酸系統的正常工作模式也會受到干擾。雙室四電場結構下每個電場都配置了一個灰斗。

2.1 改進方案確定

根據擴產之后的產量要求，轉爐之內需要增加的是冰銅裝入量。此時對轉爐本體進行技術改造，將平封頭改變為橢圓封頭。這樣一來轉爐的送風量可以得到增加，即便是兩臺轉爐同時工作時造銅期的最大煙氣量也應該滿足多種工作狀態的煙氣量情況。在綜合分析不同類型的煙氣和煙塵狀況后可以根據電收塵器的有關理論確定總收集面積。

在修改過后，由于要滿足正常生產的需求，所以在深入了解原有電收塵器的基礎上們可以選擇總寬度不變的全新結構設計。與原有的電收塵器相比，改造后的總面積增加了許多，但是在有限的空間內并沒有進行加寬[1]。

2.2 三維設計方案

設計環節當中我們需要避免設備被誤操作和碰撞，所以在完成電收塵器的本體設計之后，就需要結合現場的實際情況將原有設施體現在三維圖之中，優化整個系統，消除了與原有設施之間的碰撞情況[2]。

2.3 改造模式

按照生產需求，轉爐電收塵器的改造施工不能影響到正常的生產過程，因此要完成對原有電收塵器的拆除和新電收塵器的安裝試車工作需要考慮時間限制。在這一方面，除了在附近區域進行電收塵器的模擬預組裝之外，還應該在停產后拆除原有設備，將新的電收塵器進行模塊化吊裝和試車。綜合分析施工可靠性后，可以將混凝土基礎和煙塵輸送系統等進行提前安裝，快速投入熱態運行。

在電收塵入口加裝翻板閥之后就可以分開轉爐和熔煉爐的煙氣，讓其進入各自的電收塵之內，并且在各自的煙道之上利用鐘罩閥更換滑板閥，使得排煙機可以獨立運行。即便某一臺排煙機出現故障，也可以打開閘板閥讓另一臺排煙機維持系統的正常生產。出口管道和球形煙道之間連接后，電收塵器的控制室將做好相應的配置工作。

2.4 轉爐改造設計

轉爐是生產過程的主要冶煉設備，新建的轉爐和其它銅冶煉企業的轉爐相比，在結構和生產能力上更加穩定，所以在轉爐方面也可以進行優化設計，進行技術改進。以轉爐傳動系統來說，交流電動機接制動器負責的是整個傳動系統的工作要求，如果轉爐在工作過程中產生事故并停電，那么轉爐鼓風機將停止工作，送風口也可能產生堵塞現象。

在這一方面我們可以通過轉板電極電收塵器的應用來改善。靜電收集到收塵極板上的粉塵后，由于沒有氣流與電場力的作用，所以可以避免清灰過程導致的二次揚塵問題。通常來說普通電場固定電極和轉板電極可以配合使用，電收塵器入口選擇固定電極，粉塵濃度較高比電阻低，大部分煙塵可以直接地在固定電場之內被去除。電收塵器后部荷電后粉塵聚集至極板后去除難度較大，采用轉板電極形式就可以迎著氣流橫向布置，有效地去除粉塵。

3 改進之后的結果分析

轉爐進行大型機械化改進是未來銅冶煉行業的發展趨勢，而國內外的很多銅冶煉企業已經實現了大型化改造，在長期的運行實踐中已經證明了轉爐電收塵器的改造是一項合理的工作。而轉爐改造配合熔煉爐改造完畢之后，在多個方面也具有明確的作用。

3.1 環境效益

在工藝完善后，對整個生產過程的污染情況進行了有效控制，新的收塵系統煙道避免了漏風引起的二氧化硫濃度下降問題，且可以滿足硫酸系統改造后的現實工藝需要，減少二氧化硫煙氣外排現象。另外，排渣系統也進行了全面優化，現有的干渣排放方式被取代，干渣廢棄物對環境造成的污染程度降低。值得一提的是這些干渣廢棄物可以被作為建筑工程領域之內的添加劑，將廢渣進行了二次循環利用，既能夠規避低空污染，也能改善現有的作業環境。

3.2 社會效益

作為大型企業，在生產過程中必然會產生大量的廢棄物與污染物，通過對轉爐系統的改進可以提升銅系統的整體效益，從根源上規避污染問題，也能減少生產環節存在的安全隱患，給系統產能的增加打好了基礎。另外從經濟發展的客觀規律來看，側重于環境保護和良性循環的生產方式能夠促進企業的可持續發展能力，給國家和地方帶來良好的環境效益、社會效益。

4 結語

轉爐電收塵器的成功改造說明在有限的施工場地和技術要求之下，可以進行電收塵器的拆除和原地改造，且改造后的電收塵器可以滿足今后的生產需求嗎，出口含塵濃度能夠被控制在設計值要求范圍之內?？梢钥吹酱祟惣夹g改進方案能夠為今后的類似改造需求提供合理的參考和借鑒，促進我國金屬冶煉行業的穩定發展。