防止銅精礦熔煉電收塵器低溫運行的探討

胡 俊

（中國瑞林工程技術股份有限公司，江西南昌 330038）

目前，世界火法煉銅的生產工藝呈現百花齊放的格局，冶煉爐的爐型多達10 余種，近幾年選用較廣的爐型有閃速爐、側吹爐、底吹爐、頂吹爐、Teniente爐和Asmult 爐等[1]。在火法煉銅的生產過程中，余熱鍋爐處在各種冶煉爐和電收塵器之間，被稱為冶煉爐的“咽喉”，它的運行情況直接影響到冶煉爐、電收塵器和硫酸廠的正常生產。尤其是余熱鍋爐的出口溫度（電收塵器的進口溫度）直接影響著煙氣凈化收塵效率、 設備的使用壽命以及制酸工藝的穩定運行。本文擬研究分析火法銅冶煉廠熔煉爐煙氣凈化收塵系統電收塵器的進口溫度環境對設備運行的影響，并提出合理化改進建議，以期更好地保障收塵系統的穩定運行。

1 銅精礦熔煉電收塵器運行現狀分析

1.1 煙氣凈化收塵工藝

目前，火法煉銅廠各種熔煉爐的煙氣凈化收塵工藝流程為：熔煉爐出口煙氣→余熱鍋爐→沉塵室→電收塵器→高溫排風機→硫酸廠。余熱鍋爐是銅冶煉廠不可缺少的設備之一，它不但可以回收高溫煙氣中的二次能源，降低煙氣溫度，更重要的是可以捕集高溫煙氣中的煙塵，回收有價金屬，降低煙氣的含塵量，為后續煙氣凈化收塵工藝創造有利條件。電收塵器是煙氣凈化收塵工藝的最主要設備，其通過陰極線高壓放電使煙塵帶負電荷，與陽極板產生相互吸附作用，從而使煙氣中的煙塵達到分離捕集的效果。電收塵器將余熱鍋爐排出煙氣中的煙塵加以清除，從而大幅降低進入硫酸廠中的煙塵量。

1.2 低溫運行現狀及原因分析

各種熔煉爐的余熱鍋爐入口煙氣溫度高達1 100～1 300 ℃，煙氣含塵濃度高，煙塵黏結度大，易堆積[2]。經余熱鍋爐降溫后出口溫度設計值通常為350～380 ℃，但在實際生產過程中，電收塵器的進口溫度普遍在260～320 ℃，與設計值存在 60～90 ℃的差異。這就導致電收塵器常年在低溫（＜300 ℃的溫度）環境下運行。根據不同熔煉爐的生產工藝計算，電收塵器進口煙氣的酸露點溫度均在180～210 ℃范圍內。偏低的電收塵器運行環境溫度，極易使煙氣結露，從而腐蝕設備，嚴重影響電收塵器的長期穩定運行。

通過分析，認為造成電收塵器的進口溫度偏低的具體原因如下：1）為滿足今后火法冶煉系統擴產的需要，余熱鍋爐設計能力偏大，一般留有5%～20%的富裕系數；2）火法冶煉系統常年低負荷運行，并沒有達到設計產能，導致各熔煉爐的出口煙氣量較小，未能達到設計值；3）余熱鍋爐換熱面積較大，煙氣冷卻效果較好；4）余熱鍋爐多年運行后，設備漏風率偏大，人孔、檢修門等處于敞開狀態。

1.3 低溫運行導致的常見故障分析

如前所述，在國內大型銅冶煉廠實際運行過程中，各種熔煉爐出口煙氣經余熱鍋爐降溫后溫度為260～320 ℃，導致電收塵器常年在低溫（＜300 ℃的溫度）環境下運行。電收塵器長期在低溫環境下運行除了會造成設備腐蝕外，極易產生各種故障，降低設備的收塵效率，縮短設備的使用壽命。低溫環境運行情況下，電收塵器常見故障參見表1、圖1。

表1 低溫環境運行電收塵器常見故障

圖1 低溫環境運行情況下電收塵器常見故障

電收塵器長期在低溫環境下運行所產生的設備故障和腐蝕，會嚴重影響設備的收塵效率。電收塵器的收塵效率降低，將導致出口煙氣的含塵濃度急劇升高，從而影響硫酸廠的穩定運行，增加冶煉廠廢水處理系統的負擔。

2 適合的溫度與合理化建議

解決電收塵器設備的低溫腐蝕問題，可選用更優的耐腐蝕材料，或減少設備自身的負壓漏風狀況，但這兩種方法將直接增加設備的購置成本。筆者認為應將電收塵器進口煙氣溫度控制在合理的范圍內。

2.1 適合的溫度范圍

根據火法煉銅不同熔煉爐的生產工藝和實際運行情況，確定電收塵器進口煙氣的酸露點溫度為180～210 ℃。火法煉銅煙氣中超過1/3 的煙塵在余熱鍋爐中沉降。在高溫情況下，煙塵中的大量低熔點物質呈熔融或軟化狀態，余熱鍋爐運行的出口溫度可高達350～400 ℃[3]。運行過程中如果鍋爐內部一旦開始煙塵堵塞后，煙氣溫度會升高，鍋爐內部水冷壁更易爆管，煙塵也更易在爐膛中結塊，這樣不良循環會導致設備無法正常生產[4]。避免設備低溫運行的最佳煙氣溫度應高于煙氣酸露點溫度150～200 ℃，但需要綜合考慮設備選擇材質的耐熱溫度。因此，認定電收塵器進口煙氣溫度的合理范圍應為360～390 ℃。只有滿足此溫度的要求，才能確保設備選擇材質的合適性，減少設備運行過程中各類故障發生的頻率，降低設備的維護成本，保證設備的收塵效率和使用壽命。

2.2 控制進口煙氣溫度的合理化建議

如何控制電收塵器進口煙氣的溫度在360～390 ℃范圍內穩定運行，需火法熔煉系統、余熱鍋爐設備和煙氣凈化收塵工藝合理化的設計。具體合理化建議見表2。

表2 工藝和設備穩定運行的合理化建議

3 結 語

在銅的火法冶煉工藝中，作為中間過渡工藝的煙氣凈化收塵系統，關系到整個冶煉工藝和硫酸廠的正常運行，也關系到清潔及安全生產和環境保護等問題。因此，控制電收塵器的煙氣進口溫度在360～390 ℃（余熱鍋爐的煙氣出口溫度）范圍內穩定運行尤為關鍵。要控制進口煙氣溫度需要火法熔煉系統、余熱鍋爐設備和煙氣凈化收塵工藝的各項設計配和進行調整，才能為銅冶煉廠熔煉爐煙氣凈化收塵系統的長期穩定運行提供幫助。