锌冶炼过程中提高焙烧炉产能的改造实践.pdf

第 卷第 期 年 月甘 肃 冶 金.文章编号:()锌冶炼过程中提高焙烧炉产能的改造实践张治国曹 静杨 泉袁永锋张丹丹庞 启(.陇南师范高等专科学校 机电工程学院甘肃 陇南.甘肃宝徽实业集团有限公司甘肃 陇南)摘 要:针对宝徽集团焙烧炉产能低无法达到同类工厂先进水平的问题对现有焙烧炉进行了改造升级 通过对焙烧炉冷却盘管结构进行设计提升冷却能力、提高换热效率、增加投料量通过计算烟道气体流速对烟道结构进行了改造 改造后炉床能力由原来小于设计值./提高到./锅炉冷壁管因烟气冲刷频发的爆管事故显著降低提高系统作业率达 以上关键词:锌冶炼焙烧炉炉床能力曝管中图分类号:文献标识码:(.):././.:引言目前锌冶炼主要有火法炼锌与湿法炼锌两种传统技术其中湿法炼锌技术在全球总产量中占据居多 湿法炼锌主要由焙烧、制酸、浸出、净化、电积、熔铸等工序组成该方法具有能耗低、环境卫生、能综合回收有价金属金属回收率高易于实现大规模化、连续化、自动化生产等一系列优点 在锌冶炼技术发展与应用过程中我国的技术水平也取得了较大的进展但同样也出现了不少问题 如保证企业在安全生产的条件下提高系统作业率焙烧作为锌冶炼的重要工序提高焙烧炉产能是湿法产量提高的重要途径 要提高焙烧炉床能力一方面减少入炉矿放出的热量另一方面是尽量带走放出的热量从带走放出的热量方面着手通过增加换热面积、提高换热能力来实现 在烟气制酸过程中余热锅炉是实现热能转换的核心设备影响锅炉安全运行因素中爆管泄漏是检修时间较长的恶性事故对整个系统稳定生产造成较大影响因此减少锅炉爆管频次、提高锅炉运行的可靠性是关键 由于生产原料的复杂多变性锅炉受热面因高温粉尘磨损是影响锅炉长期安全运行的主要原因 粉尘磨损机理是携有灰粒的高速气体通过受热面时灰粒对受热面的撞击逐渐会使冷壁管变薄气体携带的粉尘越多撞击就越多从而变薄发生泄漏基金项目:陇南市 年社会化出资科技计划项目“湿法锌冶炼过程中提高焙烧炉产能的研究与实践”()改造前基本情况.存在问题焙烧炉炉体结构如图 所示生产中发现的主要问题如下:生产中焙烧炉炉温易升高单组盘管换热面积为.冷却盘管面积与炉床面积比小冷却能力差 炉床能力仅./未达到焙烧炉的设计能力锅炉进口烟道结构为 直管进口距离中隔墙 在气量 /工况下锅炉进口气速将达到./当原料变化造成烟尘量大时极易造成锅炉冷壁管冲刷而爆管 造成粉尘严重磨损的原因主要是进口含尘高、结构不合理造成气速高等 为了防止锅炉爆管在冷壁管加装防磨装置、改进冷壁管的材质均起到了一定的作用但未能彻底解决 分析宝徽公司几次的锅炉爆管现状气体速度过高是主要原因由于锅炉进口结构的局限性对烟道进行优化很有必要 鉴于以上情况对进口烟道进行优化缩短焙烧炉出口至锅炉进口距离扩大焙烧炉出口面积降低气速减少磨损延长使用寿命提高系统开车率.物料平衡计算分析上游部门供应的精矿成分确定主要元素、存在的形态以一定质量的精矿进行流态化平衡计算 最终将混合精矿的组成以图表的形图 焙烧炉炉体结构式呈现根据焙烧产出中烟尘产出率、混合精矿的组成、空气过剩率等对进入烟尘中的各组分进行计算根据相关化学反应式空气中 含量、过剩空气系数计算出所需空气量 根据焙烧产出、过剩、进入空气中的、反应产生的气体、物料及空气带入的水气计算出烟气量和组成最终物料平衡表见表 表 物料平衡表加入名称质量/百分比/产出名称质量/百分比/干锌精矿烟尘.水分.焙砂.干空气烟气.空气水分.综合损失.共计.共计.热平衡计算热输入主要有化学反应产生热量和物料、空气等带入热量 根据不同化学反应的放热量计算产生的热量 物料带入热量根据进炉子物料温度及比热算出 空气带入热量根据空气比热空气温度算出水分带入热量根据物料中所含的水分量、水的比热算出热输出主要由烟气带走热量 烟、烟尘带走热量 烟尘、焙砂带走热量 焙、水分蒸发热量 蒸、精矿成分分解吸收热量 分、炉体自身散热 散、剩余热量等组成通过相应计算得出各部分热量最终根据热平衡算出剩余热量计算公式见式剩 总吸收(烟烟尘焙蒸分散)炉床结构优化对于旧焙烧炉改造在对炉床面积、炉膛面积和直径等参数不进行大改的前提下要提升炉床的床能率使其达到同类工厂的先进水平需对炉床冷却层的能力进行提升根据冷却层面积计算公式单位时间内沸腾层排热 剩与冷却面积 冷成正比与综合传热系数 及沸腾层平均温度 层和冷却层平均温度 水差成反比 通过增加冷却层面积可以提高沸腾层单位 甘 肃 冶 金 第 卷时间内的排热量 提高综合转热系数 同样能增大单位时间的排热量冷剩(层 水)通过计算将单组冷却管间距增大、盘管上不容易积灰从而提高综合传热系数使沸腾层与冷却层之间的热交换更加容易进行 单组冷却管深入炉内部分增长增加热交换的面积确保换热效率设计图如图 所示 提高冷却盘管面积比率冷却层冷却能力提高进而增加了投料量增加了床能力 床能力达到并超过设计值比设计增加了 以上床能力达到./金属量可达到 /以上为湿法生产提供了有力保障图 冷却盘管设计图 烟道结构优化根据排烟口面积计算公式烟为排烟口的速度、床为炉床面积、烟为 精料产生的烟气量单位为/、烟为烟气温度 为床能率 取/一般情况下设计的气体速度在 /改造前经过烟道进入余热锅炉进气口的气体速度达到了./当烟气含尘量较大时烟尘对锅炉冷壁管产生类似磨削的快速磨损破坏极易造成锅炉冷壁管曝管烟烟(烟)床 烟对进口烟道进行优化改造缩短焙烧炉出口至锅炉进口距离扩大焙烧炉出口面积如图 所示降低焙烧炉排烟口气体的流速根据流体的连续性方程控制进入余热锅炉进气口的气体速度在./左右 余热锅炉进气口气体的流速不到原来的/大幅度减速的烟气对锅炉冷壁管的撞击、冲刷力度显著减小从而大幅减少了对冷壁管的磨损延长了冷壁管的使用寿命提高系统开车率解决了锅炉一室因高速烟气冲刷导致爆管事故频发的问题提高系统作业率设备运转率提升至 以上图 烟道及锅炉进口改造设计图 结语锌冶炼过程中生产企业设备存在产能低问题频发等问题通过跟踪分析及时提出对应可行的解决方案对企业的安全高效生产至关重要 宝徽公司在实际生产中由于炉床冷却能力差导致生产效率低烟道结构不合理导致余热锅炉冷却管频繁曝管通过改造炉床结构与烟道结构实现了炉床能力大幅提升曝管问题基本得到解决 通过增加焙烧换热面积来提高炉床能力使日产金属量显著增加解决锅炉一室烟气冲刷爆管问题提高系统作业率为清洁生产做出一定贡献参考文献:李若贵.我国铅锌冶炼工艺现状及发展.中国有色冶金():.杨金林肖汉新罗美秀等.锌的冶炼方法概述.金属材料与冶金工程():.黄忠民刘卫平肖 康等.大型流态化焙烧炉改进研究和生产实践.世界有色金属():.翟永周.提高焙烧沸腾炉床能力生产实践.济源职业技术学院学报():.程文军李立建许 斌等.锌冶炼烟气制酸系统管道的防腐蚀设计.世界有色金属():.收稿日期:作者简介:张治国()男甘肃省凉州区人讲师硕士研究生主要从事机械工程教科研工作第 期 张治国等:锌冶炼过程中提高焙烧炉产能的改造实践