烟化炉—余热锅炉一体化研制

1 8 有 色冶金 节能 2 0 0 1 4 烟化炉一余热锅炉一体化研制 徐毅王钊 炎张 乐如 摘要本文介绍一种重有色冶金新工艺， 烟化炉余热锅炉的研制过程。采用一体化设计思想， 把烟化炉和 余热锅炉有机地结台在一起 既改善了烟化炉的吹炼状况和余热锅炉技术操作条件， 又解决在间断生产条件下 实现连续供汽的技术难题， 井实现烟化炉余热的全面回收。 关键词一体化烟化炉余热锅炉余热 DEVELoPM ENT oF FUM I NG FURNACE W AS TE HEAT BoI LER I N AN oRGANI C W HoLE Xu Yi Wa n gZ h a v a n Z h an g Yu e r u AB S T RACT Th i s p a p e r int r o d u c e d a n o n - f e r m me t a ls me t a l l u r g y D e W t e c h n Q _旷f L 1 mi n g f u r n a c e a n d w a s t e h e a t b o i l p r o c e Ap p l i e dan o r g a n i cwh o l e d e s i g n i n gt h o u g h t ， b ri n gf u mi ng f u r n a c e a n dwa s t e h e a t b o i l C o mb i n ed ， t h a t d e v e l o p me n t f 1 i n g 1 dd C o n d i t i o n and W a s t e h e a t b 。 i l e r t h n i c a l o p e r a t i o n C o n d i t i o n a s we l l a s f o, dv e t e c h u j 【 d i f fi e Mt p rob l e m a n d r e a I i fin g f u mi n g f u r n a c e s wa s t e h e a t C ( x n p r e h e mi x ,e r e c o v e KEY WORI a n o r c a me w h o l e f um i n g f u v r l a 。 e ； q s 证h e a t b 0 d e r ； wa 5 t e h e a t 1 概述 韶关冶炼厂是我国6 0 年代引进英国r 专利技术 建成的大型铅锌冶炼厂。在 I 工艺流程中， 鼓风炉电 ，产物为氧化 锌( 副产) 农 等， 烟化炉的主要作甩是回收有价金属。 韶关冶炼厂一系统有一台8 烟化炉， 烟气的出 炉温度高达 1 2 0 0 -1 3 0 0 ， 烟气流量约1 4 500 m 3 h ， 现 有装置中， 为了使烟气温度在进入布袋除尘器前降至 2 5 0 ， 采用烟管水套， 人字烟道冷却水套和管外喷淋 水冷却方式， 使烟气温度降至 2 5 0 左右供下道收尘 工艺， 冷却水被加热后， 全部流人室外贮水池， 自 然通 风散热后循环使用， 烟气物理热全部损失。 二系统设计有一台8 m 2 烟化炉， 烟气的出炉温 度约 1 2 0 0 -1 3 0 0 ， 烟气流量约 1 6 0 0 0 m3 h 。为回 收烟化工艺过程产出的高温烟气物理热。改善烟化 吹炼技术， 对烟化炉、 余热锅炉进行一体化研制。 2 可行性研究与设计 自1 9 9 5 年 7 月开始， 我们就烟化炉余热回收问 题， 以“ 节能增效； 采用新工艺、 新技术； 改善操作环 境” 为原则作可行性研究。 烟化炉是周期性作业炉子， 工艺上一般分为加 料、 加热、 还原、 排渣 4 个过程 ， 其高温烟气产生是一 个不连续过程 ， 怎样将断续蒸汽变为连续稳定蒸汽 是一个关键技术问题 ， 通过多方比较论证 ， 最后 ， 选 用蒸汽蓄热器来完成 并于 1 9 9 5年 8月作 出 了 3 个二系统烟化炉余热回收方案。 方案 1 ： 烟化炉中压余热锅炉蓄热后发电； 方案 2 ： 烟化炉中压余热锅炉蓄热后对外阿直 接供蒸汽； 方案 3 ： 烟化炉汽化冷却器蓄热后低温发电。 经多方面 比较， 最后 采用 了方案 2 。方 案 2的 主要工艺流程 ： 低压蒸汽系统 ： 烟化炉汽化水套一I低压蒸汽ll锅炉除氧器l 中压蒸汽系统： 余热锅炉一 中 压蒸汽ll蓄热器l一并人厂区热 笪旦 1 9 9 6 年 5 月， 按烟化炉余热锅炉一体化方案 进行初步设计和施工图设计。余热锅炉产生蒸汽暂 不采用过热发电方案。 维普资讯 烟化 炉一 奈热锅 炉一体化研 制 徐 毅王钊 炎张 乐如 3 结构与原理 3 1 结构 熠化炉一余热锅炉结构由烟化吹炼池、 烟化炉顶 帽、 烟气冷却室、 省煤器、 中压汽包、 低压汽包、 汽化冷却 系统、 上升下降管系统、 清灰机 构等部分组成， 如图所示。 3 2 原 理 采用一体化设计方案， 把烟化炉和余热锅炉有 机地结合在一起 ， 炉底为烟化吹炼池， 炉子中上部为 余热锅炉的水套及水冷壁， 密闭膜式壁结构的烟气 冷却室及省煤器替代了原烟化炉的淋水冷却器和表 面冷却器。这样的结构有利于全部回收烟化工艺过 程产生的余热 ， 通过余热锅炉产生蒸汽。 按压力等级把蒸汽分为二个系统， 一个是低压蒸汽 系统， 由汽化水套、 汽化冷却系统与低压汽包构成， 蒸发 量为 3 t h ，压力0 4 MP a ， 产出低压蒸汽用于除氧器除氧； 另一个 是中压蒸汽系统， 由烟化炉顶帽、 烟气冷却室、 省 煤器、 上升下降管系统与中 压汽包构成，蒸发量为 1 6 t h ， 压力3 2 MP a ， 产出中压蒸汽先进人蓄热器， 经调压后并 八厂区热力管网， 实现间断生产， 连续供汽。 烟化炉一余热锅炉结构示意 图 L 烟化吹炼池2 顶帽( 氧化复燃室) 3汽化砖却系统4 上升下降臂系统5 清获机构 6 低压汽包7 中压汽包8 ， 烟气砖却室( 辐射室、 对漉室) 9 连接烟道l 0 省煤器 4 主要工艺技术特点 4 1 烟化炉一余热锅炉的主要技术特点 4 1 1 一体化炉型设计 烟化炉一余热锅炉采用一体化炉型设计， 炉底 为烟化吹炼池 ， 炉子中上部为余热锅炉的水套及水 冷壁， 密闭膜式壁结构的烟气冷却室及省煤器替代 了原烟化炉的淋水冷却器和表面冷却器， 增大了烟 化炉的有效空间， 有利于金属氧化和粉煤燃烧， 改善 了烟化炉的吹炼状况和余热锅炉技术操作条件， 把 烟化炉、 余热锅炉有机地结合在一起。紧凑独特的 新型结构， 节省钢材。X R 1 0 0 2 8 6型变压式蓄热 器， 解决烟化炉余热锅炉间断生产、 连续供汽的难 题 ， 成功地 回收间断生产 的具有 1 2 0 0 1 3 0 0 的烟 气余热， 产出 1 6 2 t h 、 压力为 3 2 MP a 的中压饱和 蒸汽和 2 8 3 2 t h 、 压力 0 4 MP a的低 压饱和蒸 汽。 4 1 2 全面回收余热 烟化炉下部水套预热除氧器给水， 上部水套产生 低压蒸汽供除氧器除氧， 烟化炉顶部及其辐射室和对 流室将高温烟气温度降至 4 o ， 产出 3 2 MP a 的饱和 蒸汽 1 6 4 t b _。相 当于同等规模烟化炉产汽量的 3 倍。省煤器进一步预热中压汽包给水， 并降低排烟温 度至2 8 O 以下， 从而使锅炉的热效率达到 7 1 5 。 4 1 3 多种清灰措施 根据烟化炉烟尘的性质和沉降规律， 为确保设 备可靠运行， 选择以下清灰装置： 连接部位设置电动 推杆松灰机构， 烟气冷却室和辐射室采用压缩空气 吹灰器， 对流室采用声波吹灰器， 省煤器采用压缩空 气吹灰器和机械振打机等。多种清灰措施的联合作 维普资讯 有 色冶金 节能 2 0 0 1 4 用 ， 有效清除积灰积尘， 确保炉子的正常运行 。 4 1 4 热膨胀处理 由于烟化炉的周期性作业 ， 温度变化频繁， 锅炉 受热面的金属结构要经受得起纵向和横 向的膨胀考 验 ， 设计中采用了特殊材料和迷宫式膨胀结构， 有效 地处理热膨胀问题 4 1 5 锅炉烟灰不落地设计 锅炉下部采用 R MC 2 0型 、 R MS 2 0型水夹套式 埋刮板机， 解决 了锅炉烟灰不落地问题 ， 既符合环保 要求 ， 又减轻了工人的劳动强度 4 2 技术指标和参数 生产主要技术指标 ： 锅炉产汽量 ： 1 6 2 t h 作业周期 ： 1 4 0-1 6 0 mi m 鼓风量： 1 3 0 0 0 1 6 0 0 m3 h 鼓风压车 ：0 0 6 3 0 0 7 3 MP a 粉煤率 ： 2 0 2 2 进料量 ： 2 5 -3 0t 肋 5 投产情况 烟化炉一余热锅炉于 1 9 9 8年 9月 2 1日进渣试 产， 9 月2 5日余热锅炉煮炉结束， 9 月 2 7日1 0月 5日完成 7 2小时的试运行， 1 0月 6日市劳动局 到现 场对锅炉总体验收检查， 同意开炉试产 。1 0月 9日 - 2 3日完成对蓄热器调试， 1 1 月 6日因粉煤布袋室 粉煤 自燃着火而停产 1 0 天， 对粉煤系统作设计改 造， 同时对收尘风机系统作了工艺节电措施改进， 1 1 月 1 6日重新开炉试产至今 ( 2 0 0 0年 1 0月 ) ， 整个 系 统生产正常， 设备运行 良好 目前， 烟化炉余热锅炉具备年处理电热前床 渣6 2 0 0 0 t ， 产出氧化锌( 副产) 6 8 0 0 t ( 包括烟灰) ， 蒸 汽 2 8 0 0 0 t 。年利润可达 7 8 0 万元 6 创新与特色 经过科技查新 ， 目前国 内外尚未有关 于烟化炉 一 余热锅炉一体化设计或研制的报道， 该一体化烟 化炉余热锅炉属国内首创， 具有世界先进水平。 本研究具有以下的创造性和先进性 ： ( 1 ) 采用烟化炉余热锅炉一体化的炉型结构； ( 2 ) 采用全面回收余热 的热回收系统 ， 烟化炉一 余热锅炉热膨胀采取特殊处理措施； ( 3 ) 对烟化炉余热锅炉排灰装置进行改造， 采 用多种清灰措施联合清灰。 7 结论 采用一体化设计思想， 进行烟化炉余热锅炉 的研制是成功的， 其技术与设备综合水平国内领先， 达国际先进水平 。 经过一体化设计， 把烟化炉和余热锅炉有机地 结合在一起， 既改善了烟化炉的吹炼状况和余热锅 炉技术操作条件， 又解决在间断生产条件下实现连 续供汽的技术难题， 并实现烟化炉余热的全面回收； 同时， 多种清灰措施的联合作用， 有效清除积灰积 尘 ， 确保炉子的正常运行； 烟灰不落地 问题 ， 既符合 环保要求， 又减轻了工人的劳动强度。 本研究成果 己成功应用于工业生产 ， 年创 经济 效益 7 8 0多万元， 设备自动化水平较高， 大大降低了 劳动强度， 改善劳动环境。 一w J 。 +_ 。 。 一_ -一一1 - L v新 型充填材料研制成功 西北矿冶研究院经过多年研究 ， 成功研制出达 到国际领先水平并获得国家发明专利 的“ 矿用高水 速凝胶结充填复合材料” 。 这种独创的高水