金昌冶煉廠奧爐改造項目試生產實踐

程利振

（銅陵有色金屬集團股份有限公司，安徽銅陵 244000）

金昌冶煉廠奧爐改造項目為該廠銅冶煉升級改造項目的一部分[1]。該項目2016年3 月18 日開工建設，2018年 3 月 18 日建成點火烘爐。截止日前，奧爐已經進入第二爐期生產階段[2]。在試生產過程中該廠陸續(xù)出現(xiàn)了方形料倉黏接堵料嚴重、 送風機喘振放空現(xiàn)象、奧爐噴槍使用壽命短、排放通道存在安全風險等問題。針對這些問題，技術人員逐一提出了優(yōu)化改造措施。經過優(yōu)化改造和對生產控制參數(shù)的調整，目前奧爐噴槍平均壽命在30 d 以上，奧爐作業(yè)率99%以上。本文擬對此奧爐熔煉車間的優(yōu)化改造實踐進行介紹分析。

1 備料料倉的優(yōu)化

原設計國產礦倉為方形料倉，試生產前半年，方形料倉黏接堵料嚴重，需要大量工人使用大錘疏堵，勞動強度大，效率低，影響生產。為此，從2018年12月開始，車間歷時1年左右時間逐步完成了國產礦6 臺料倉的改造工作，改造內容包括：將方形料倉改為圓形料倉、 料倉內部不銹鋼襯板更換為耐磨高分子襯板、料倉出料口加寬加大、出料口安裝調節(jié)閘板等。通過一系列改造，降低了工人勞動強度，極少出現(xiàn)堵料現(xiàn)象，提升了勞動效率，穩(wěn)定了生產，得到了一線工人的高度認可。料倉優(yōu)化設計如圖1 所示。

圖1 備料倉改造圖及應用

2 導料裝置的優(yōu)化

導料裝置包括下料擋板和分料器。其中下料擋板為硬性鋼板，絲桿調節(jié)。試生產期間，由于硬性鋼板加絲桿調節(jié)方式速度慢，且鋼板容易黏料，導致因分料擋板調整不及時出現(xiàn)漫料事故。為此，車間后續(xù)將硬性鋼板加絲桿調節(jié)方式改造為插板加擋皮調節(jié)方式，方便調節(jié)。改造后未出現(xiàn)漫料事故。

另外，制粒廠房內多臺膠帶機需要單側分料，分料器既不能讓皮帶跑偏，還要實現(xiàn)分料功能。然而在使用過程中，多次出現(xiàn)皮帶跑偏和撕裂皮帶事故。車間技術人員結合現(xiàn)場情況，對原設計的一字型犁頭進行了優(yōu)化設計改造，具體應用見圖2 所示。改造后，單側犁頭利用絲桿調節(jié)角度，可方便調節(jié)分料量，且不影響主皮帶運行。

圖2 單側犁頭分料

3 奧爐送風機的優(yōu)化

奧爐送風機為沈鼓供貨的GM 風機，設計風量 32 000 m3/h（標準狀況下，下同），變頻調節(jié)。奧爐試車過程中，發(fā)現(xiàn)奧爐送風機在用風量5 000 m3/h以下時，風機存在明顯喘振放空現(xiàn)象，壓力不穩(wěn)，達不到奧爐低風量使用要求。經分析，認為原因是設計的奧爐送風機僅配置有防喘振閥，未配置工藝放空閥，因此在低送風量條件下，多余風量未能及時放空，導致風機進入喘振區(qū)，壓力波動大。為此，車間技術人員借鑒金昌冶煉廠老廠奧爐送風機改造經驗，單獨增加1 臺奧爐送風機放空閥，以確保了奧爐風機保壓輸出。目前改造后的送風機應用情況良好，在奧爐用風量3 000～29 000 m3/h 之間，能夠保證送風壓力穩(wěn)定在150 kPa，且無喘振現(xiàn)象。

4 奧爐噴槍的優(yōu)化

奧爐噴槍為自主研發(fā)，噴槍頭部與噴槍小車之間天然氣管道采用絲牙連接。在使用過程中，經常出現(xiàn)天然氣泄漏現(xiàn)象，因此將絲牙連接改為卡扣連接方式，采用卡扣連接方式后，接頭未再監(jiān)測到天然氣漏氣現(xiàn)象。具體應用見圖3 所示。

圖3 天然氣接口

噴槍天然氣燒嘴為霧化噴嘴，天然氣經霧化在噴槍頭部混氣室劇烈燃燒，容易燒損噴槍，降低噴槍使用壽命，不利于爐況控制，降低奧爐作業(yè)率。因此，車間取消了噴槍頭部天然氣霧化噴嘴，并將噴槍頭部混氣室長度由700 mm 優(yōu)化為500 mm。經優(yōu)化改進后，噴槍使用壽命明顯增加，由10 d 左右增加到30 d 以上。

5 銅渣排放通道的優(yōu)化

冰銅和爐渣排放通道包括銅口、渣口、銅渣口與溜槽連接部位、銅溜槽等。這些部位與高溫熔體直接接觸，壓板和溜槽通水冷卻。由于設計時未充分考慮高溫熔體沖刷、噴濺、漏水、滴水、冷卻水軟管更換等過程影響，存在較大安全風險。為此，車間技術人員對相關部位進行了整改和加固，以提高銅渣排放通道與高溫熔體接觸部位的安全系數(shù)：將堰口、銅口和渣口與銅溜槽連接部位設計寬度由300 mm 改為500 mm，并對邊幫加高加厚，連接部位采用耐火磚和搗打料砌筑而成，并將電爐銅溜槽第一節(jié)至第二節(jié)更換為碳化硅和石墨溜槽，以避免高溫冰銅直接沖刷銅溜槽導致漏銅爆炸風險，并根據(jù)生產實際，對碳化硅溜槽和石墨溜槽進行優(yōu)化改造，提升了銅口安全系數(shù)。

試生產期間，由于冷卻水溫度隨晝夜和季節(jié)變換，導致銅溜槽冷卻強度發(fā)生變化，銅溜槽容易放炮。冶煉溫度稍微過熱，放炮次數(shù)就會增加。針對此情況，在銅溜槽內側焊接5 mm 厚耐磨合金層，改善了銅溜槽冷卻效果，消除了溜槽放炮現(xiàn)象，安全系數(shù)得到提高。

6 貧化電爐絕緣裝置的優(yōu)化

絕緣指標對電爐至關重要，良好的絕緣能有效降低電爐能耗以及設備故障率。電爐絕緣點包括爐頂平臺與銅瓦夾持器間、夾持器與銅瓦間、夾持器吊桿與電極護筒間、上下抱閘與平臺間、抱閘與電極殼間、電極護筒與電極殼間、吊掛件與電極殼間、閘瓦皮與電極殼間、液壓管道與電極殼間等，其中又以抱閘與電極殼之間和液壓管路與電極殼之間的絕緣最重要。結合金昌冶煉廠老廠經驗，采用在絕緣管道之間加裝倒八字絕緣頭進行分隔。生產實踐證明，倒八字絕緣頭能有效提高液壓管道與電極殼之間的絕緣性能，應用效果良好。

廠家供貨的電極上下抱閘閘皮通過鐵質沉頭螺栓與抱閘連接在一起。在電極送電情況下，電流會通過鐵質沉頭螺栓形成電流回路，導致閘皮溫度過高，因此將鐵質沉頭螺栓全部更換為耐溫高強樹脂螺栓，有效地提高了抱閘絕緣性能。

同時，車間制定了嚴格的電爐維護與保養(yǎng)制度，其中最重要的就是電極系統(tǒng)定期吹掃制度。吹掃點包括銅瓦及抱緊裝置、上下抱閘各處、爐頂平臺、短網(wǎng)及變壓器，并形成吹掃記錄制度。此外，電爐核心供能設備變壓器和液壓系統(tǒng)均單獨設密封房，配置大功率空調，保證室內溫度恒定在15 ℃左右，從而確保液壓油和變壓器油不會因溫度變化而變質問題，確保電爐供能系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

7 水淬系統(tǒng)的優(yōu)化

電爐渣被沖渣水沖散打碎后經沖渣溜槽進入沖渣池，沖渣池中的水淬渣被連續(xù)運轉的撈渣機帶入渣倉中，然后由自卸車送往下游工廠。沖渣水全部來源于硫酸回用水，閉路循環(huán)，水中雜質離子富集倍數(shù)高，尤其鈣、鎂和鈉離子居高不下，雜質成分濃度到達溶解度極限后便在管道內壁、閥門、溜槽、池壁、冷卻塔及噴頭等各個位置結晶析出，導致管道、閥門、噴頭等位置堵塞嚴重。管道和閥門結晶堵塞曾導致多次停爐搶修。此外，管道和閥門結晶后，沖渣水流量降低、壓力升高，導致電爐渣無法沖散，熱量集聚放炮，水淬渣粒度控制難度增加。為此，車間技術人員根據(jù)實際情況，圍繞鈉鈣鹽結晶問題，從沖渣水pH值、水溫、藥劑、設備、操作等方面開展優(yōu)化改造工作。

首先，將沖渣水pH 值調整到3～4 之間，使結晶速度減慢，結晶物易于清理。試生產初期，添加氫氧化鈉作為沖渣水pH 調控手段，后改用氫氧化鈉和碳酸鈉聯(lián)合調控pH 值，同時優(yōu)化藥劑添加方式，采用在沖渣池下方的沖渣溝加入添加劑，并增加藥劑混合攪拌設備，確保了藥劑均勻穩(wěn)定的加入沖渣溝中。

其次，為降低沖渣水溫度，新增1 臺沖渣水冷卻塔，2 臺冷卻塔交替使用，確保了沖渣熱水和冷水溫差在15 ℃以上。此外，對沖渣熱水池進行迷宮設計，延長沖渣水在水池停留時間，改善沖渣水沉淀效果。最后，還優(yōu)化改造了大量沖渣設備，包括沖渣溜槽和沖渣水嘴。原設計沖渣溜槽由生鐵鑄造鋼板構成，電爐渣在水淬過程中持續(xù)沖刷生鐵溜槽，為避免生鐵溜槽變形及破損，在溜槽內表面增設一層不銹鋼板，當不銹鋼襯板消耗后切換至另一套備用溜槽，可迅速更換溜槽襯板，避免了更換鑄鐵溜槽。多次調整沖渣水嘴角度和抬高沖渣溜槽高度，使得沖渣水角度與爐渣落料點相匹配。經過改造后，沖渣溜槽運行至今未發(fā)生放炮及黏結情況。具體應用如圖4 所示。

8 電收塵系統(tǒng)

入爐精礦含水率最高可達12%，導致奧爐煙氣含水占比大、煙氣露點溫度高、電收塵絕緣性能變差。自2018年12 月開始，奧爐電收塵出現(xiàn)電壓降低、收塵效率降低等問題，且煙塵結露黏結瓷軸導致瓷軸爬電，受傷的瓷軸在扭矩和膨脹力作用下發(fā)生斷裂。

車間圍繞降低煙氣露點溫度、提高電收塵絕緣性能、改善電收塵效率等方面開展優(yōu)化改造工作，調整了東3#、4# 陰極吊掛和陽極板間距，確保了振打軸與瓷軸同心度，適當加大瓷軸兩端孔徑，消除熱膨脹力導致的瓷軸破裂，基本未再突發(fā)斷軸事件。具體應用如圖5 所示。

圖4 沖渣水嘴配置

圖5 絕緣箱結構

此外，車間結合電收塵運行工況，修正了冰銅品位、原料硫銅比、入爐物料水分、鍋爐出口溫度等參數(shù)控制指標，同步委托專家廠家改造了絕緣箱結構以及加熱方式，將奧爐風機放空風引入到電收塵吹掃系統(tǒng)。根據(jù)近兩個月生產情況來看，收塵絕緣性能良好，電壓普遍在40 kV 以上，收塵量和收塵率得到提高。

9 總結

圍繞奧爐生產暴露出來的問題，車間技術人員陸續(xù)完成了料倉、噴槍、銅口、銅溜槽，電收塵器，沖渣水嘴、冷卻塔等設備優(yōu)化改造，并對生產控制參數(shù)進行了調整和優(yōu)化。目前奧爐噴槍平均壽命30 d 以上，奧爐作業(yè)率99%以上。隨著奧爐處理料量的逐步提升，包括硫酸凈化動力波溫度高、奧爐爐頂熱負荷增加、電爐渣含銅接近設計指標、沖渣水雜質富集倍數(shù)高等新的問題開始出現(xiàn)，針對這些問題車間正在與設計單位進行對接。在不久的將來，這些問題也必將逐一解決，為銅陵有色礦產銅再創(chuàng)新高做出更大貢獻。