金川镍闪速炉冷修技术改造.pdf

2 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 D O I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．1 0 0 7 - - 7 5 4 5 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 0 1 金川镍闪速炉冷修技术改造 周民，郭万书，张天权，万爱东，汤红才，刘明 金川集团公司冶炼厂，甘肃金昌7 3 7 1 0 4 摘要金川镍闪速炉系统高负荷运行1 8 年后，金川公司依靠自己技术力量对其进行了为期1 2 0 天的冷 修技术改造，改造内容涉及全系统。通过对金川镍闪速炉冷修技术改造内容的介绍，为国内此类项目的 技术改造提供一定的参考。 关键词镍闪速炉；改造；冷修；金／i 』集团 中图分类号T F 8 1 5文献标识码B文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 1 0 2 - - 0 0 0 2 0 4 M a i n t e n a n c ea n dT e c h n i c a lM o d i f i c a t i o no fJ i n c h u a nN i c k e lF l a s hF u r n a c e Z H O UM i n ，G U OW a n - s h u ，Z H A N GT i a n q u a n ，W A NA i d o n g ，T A N GH o n g c a i ，L I UM i n S m e l t e r ，J i n c h u a nG r o u pL t d ．，J i n e h a n gG a n s u7 3 7 1 0 4 ，C h i n a A b s t r a c t J i n c h u a nG r o u pc a r r i e da1 2 0 d a ym a i n t e n a n c ea n dt e c h n i c a lm o d i f i c a t i o no fi t sN i c k e lF l a s hF u r n a c ea f t e r18 一y e a ro p e r a t i o nw i t hh i g hc a p a c i t yu t i l i z a t i o nr a t e ．A l ls e c t i o n sa n ds y s t e m so ft h eF l a s hF u r n a c eh a v eb e e nm o d i f i e d ．T h i sp a p e ri n t r o d u c e dt h et e c h n i c a lm o d i f i c a t i o ni t e m so fJ i n c h u a nN i c k e lF l a s h F u r n a c ea n dp r o v i d e du s e f u le x p e r i e n c ef o rt h es i m i l a rm a i n t e n a n c e ． K e y w o r d s N i c k e lF l a s hF u r n a c e ；M o d i f i c a t i o n ；M a i n t n a e n c e ；J i n c h u a nG r o u p 金川镍闪速炉1 9 9 2 年1 0 月建成投产，1 9 9 8 年 进行了为期5 7 天的第一次技术改造。改造后使金 川闪速炉的精矿处理量、作业率、经济技术指标逐年 稳步提升，截止2 0 1 0 年5 月，金川镍闪速炉累计处 理镍精矿7 8 8 ．1 9 万t ，产出高镍锍含镍6 6 。3 5 4 万t ， 占公司建厂5 0 年以来产出镍量的4 8 ．3 ％。随着金 川集团公司国际化经营步伐的加快，金川镍闪速炉 系统现有生产能力已不能满足公司“十二五”规划 的需要，同时经过1 8 年长周期高负荷运行，闪速炉 炉体、各附属系统及技术经济指标等方面均暴露出 不停炉就无法解决的技术问题。经过多方技术论 证，集团公司决定对闪速炉系统进行为期1 3 5 ～1 4 0 天的冷修技术改造。 本次冷修的工作量比1 9 9 8 年冷修有很大的变 化，虽然我们有1 9 9 8 年冷修的成功经验可以借鉴， 但本次冷修工作更加复杂，工作量大、工期紧、技术 改造含量高、冷修部位多、上下分层临时隔离作业点 作者简介周民 1 9 6 6 一 ，男，广东五华人，教授级高级工程师． 多、安全管理难度大等。 1 金川镍闪速炉炉体冷修的主要内容 I ．I 针对经济技术指标控制方面 1 熔池深度加高2 0 0m m ，烟气区抬高2 0 0 m m ，即金川镍闪速炉炉膛高度加高4 0 0m m ，反应 塔和反应塔支撑梁相应抬高。 2 贫化区加长3 ．2m ，即金川镍闪速炉炉体长 度加长3 ．2m 。 3 贫化区A 组呈三角形布置的3 根直径8 2 0 m m 电极旋转1 8 0 。 ；电极导电装置重新设计，升降 和压放装置利用原有设备，在新的位置进行安装，电 极护筒长度由2 ．7 3m 改为2 ．4 3m ；变压器容量 50 0 0k V A 不变。B 组原来3 根直径8 2 0m m 电极 取消，新设计3 根直径12 0 0m m 电极并改为直线 排列，变压器容量相应加大到63 0 0k V A 。 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 3 ’ 4 新增8 9 低镍锍口，并在新增的8 8 低镍锍口 上方预留一个放渣口。低镍锍口标高不变。 ． 5 2 个放渣口，一个采用表面放渣，一个采用 虹吸放渣，放渣口位置在渣面以下15 0 0m m 处。 6 采用1 5 5 ‘t ／h 的精矿单喷嘴。 1 ．2 炉体钢骨架寿命方面 1 将反应塔“球形”炉顶改为吊挂平炉顶。 2 反应塔平水套增加到1 4 层，平水套间距减 小，反应塔倒F 水套改为齿形水套。 3 贫化区炉顶拱高增加为3 0 0m m ，且取消过 度段。 4 炉体横向拉杆和纵向拉杆改为通拉杆结构。 5 双层2 0 0m m 底梁改为单层加强的3 0 0 3 0 0 的H 形钢底梁，底梁只承受炉体重量，而不承 受横向和纵向拉力。 6 取消沉淀池炉顶的H 形水冷梁，改为吊挂 铜水套。 7 贫化区炉顶的H 形梁水冷结构改为钢架固 定铜水套梁结构。 8 闪速炉用铜水套根据形状、尺寸、安装部位 的不同，分别采用铜板钻孔水套和紫铜埋管铸造水 套。 9 上升烟道喉口结构保持与锅炉的接口位置 和尺寸不变，其结构改为更易检修的结构形式。 1 0 上升烟道顶部改为钢架固定铜水套梁加浇 注料的形式，上升烟道下与贫化区相接的齿形水套 做成阶梯状。 1 1 上升烟道下部取消原来与贫化区、沉淀池 之间的过度段，改为加长的齿形水套结构。 1 ．3 提高金属回收率方面 1 反应塔采用精矿单喷嘴，降低烟灰率。 2 上升烟道后墙由斜墙结构改为直墙结构。 3 以及下文2 ．1 节中提到的技术改造等。 2其它系统改造的主要内容 2 ．1 精矿干燥系统主要改造内容 1 燃烧室在基础和长、宽不变的情况下，将其 高度增高1 ．6m ；粉煤计量装置改为2 台环形天平 秤；将干燥厂房附跨标高由2 4 ．1m 提高至3 5m ，厂 房增高1 3 ．6m 。 2 圆筒干燥机在长度不变的条件下，将直径由 1 ．8 8 2m 改为2 ．5 1 6m ；鼠笼打散机转子由①17 3 0 m m X6 3 0m m 容积1 ．4 8m 3 改为①20 0 0m m X 6 3 0m m 容积1 ．9 8m 3 ； 3 气流干燥管直径由1 ．5 4r n 改为1 ．7 4m ；沉 尘室宽度增加1 - 0m ；现有的一级旋涡收尘器规格 为1 I 3 ．5 5m m 2m ，二级旋涡收尘器规格为①3 ．0 3 m 4m ，均能满足生产要求，只对收尘器及内衬进 行更换，规格不变。 2 ．2 贫化电炉主要改造内容 1 增大炉内容积，将2 台50 0 0k V A 和40 0 0 k V A 的贫化电炉熔体面由1 ．8m 提高到2 ．2m ，炉 膛空间高度由原1 ．4m 增加到1 ．6m 。 2 加高炉墙侧立柱，炉体横向弹簧上移；增加 一圈8 0 0m m 高的立水套 利用闪速炉旧水套改 造 。 3 炉内耐火材料除炉底外全部更换。 4 炉顶水冷梁进行更换。 5 电极供电系统改为软铜带结构；电极把持器 改为弹簧结构；电极密封圈改为新型结构。 6 电气和控制系统进行升级。 2 ．3 闪速炉余热锅炉主要改造内容 为了有效地降低对流区入口烟温，改善对流区 的工作条件，将辐射室延长5m ，在辐射室中部设置 1 块烟气挡板，在挡板后设置3 组辐射管屏。辐射 室延长后对流区随之后移，对流区仍布置6 组对流 管束，但在尾部预留安装1 组对流管束的位置。 改造后余热锅炉延长7m ，在余热锅炉尾部增 加2 排钢架，原有的钢架尽可能予以利用。 改造后由于循环水流量增加，2 台电动热水循 环泵需更换，更换下来的热水循环泵用于转炉余热 锅炉的循环水系统。2 台电动给水泵也需更换，原 有汽动给水泵仍可使用。 2 ．4 转炉余热锅炉主要改造内容 镍闪速熔炼系统目前有3 台转炉余热锅炉，其 中18 、28 转炉余热锅炉是按5 0t 转炉烟气条件设 计的，转炉处理能力提高后已不能满足使用要求； 3 8 转炉余热锅炉长期低压运行，受热面腐蚀严重， 本次改造3 台转炉余热锅炉的受热面全部按新的烟 气条件重新设计，一起更换。 现有3 台转炉余热锅炉是分2 次建设的，其中 18 、2 8 转炉余热锅炉共用1 套水循环系统，3 8 转炉 余热锅炉又有1 套水循环系统，本次改造将2 个系 统整合为1 个系统，方便操作，同时考虑新建4 8 转 炉余热锅炉可能。本次改造3 台转炉余热锅炉共用 1 个汽包和1 台除氧器，设2 台给水泵和2 台热水 循环泵，其中热水循环泵利用闪速炉余热锅炉现有 的循环泵。 万方数据 4 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 2 ．5 排烟收尘主要改造内容 1 精矿干燥收尘需加大现有气流干燥管直径， 沉尘室加宽，更换一、二级旋风收尘器，对现有电收 尘器的前3 个电场进行改造。 2 闪速炉收尘需根据余热锅炉的改造情况对 人字形烟道进行修改和更换，对现有电收尘器进行 彻底改造，改造电收尘器的进出口管及阀门。 3 转炉收尘需拆除现有的2 台三电场4 0m 2 电收尘器，新建3 台四电场6 5m 2 电收尘器，利用现 有的3 台排烟机，其中的3 * 排烟机需移位。 4 新增加1 台5 4 00 0 0m 3 ／h 的排烟风机。 5 18 、2 8 贫化电炉烟气收尘改造已纳入“镍熔 炼系统贫化电炉收尘技术改造”项目，此项目不再考 虑。38 贫化电炉收尘为新建项目，需新建电收尘、 排烟机等。 2 ．6 供排水主要改造内容 按照冷却设备对冷却水质、水温、水压的不同要 求，循环水系统分为贫化电炉及转炉循环水系统，闪 速炉循环水系统，设备循环水系统。 1 供给18 、28 贫化电炉及18 、2 8 、38 转炉炉 体循环冷却用水，总用水量12 0 0m 3 ／h 。水质为软 化水，冷却水温差1 5 ℃。在原4 8 循环水泵房基础 上改建，另预留38 贫化电炉及44 转炉冷却水系统 安装空间。 2 供给闪速炉炉体水套、反应塔、上升烟道等 冷却用水，总用水量30 0 0m 3 ／h ，水质为软化水，温 差1 0 ℃。新建独立的循环水泵房。 3 供给闪速炉环保风机、闪速炉排烟风机、干 燥排烟风机、贫化电炉排烟风机、转炉风机及闪速炉 贫化区油冷室、贫化电炉油冷室等循环冷却用水，总 用水量16 0 0m 3 ／h 。水质为软化水，温差1 0 ℃。在 原68 循环水泵房基础上改建。 一套软化水制备系统水规模均为2 0 0m 3 ／h ，产 水硬度均≤0 ．0 3m m o l ／L 。 2 ．7 烟气制酸系统改造内容 闪速炉烟气制酸系统采用双塔双吸技术做常规 的扩能改造后，金川镍闪速炉系统所产烟气，经排烟 系统收集后，集中配送到硫酸系统制酸。 3 施工组织过程 金J i I 镍闪速炉冷修技术改造丁程项目组将闪速 炉炉体施工作为主控工期，其他系统施T 作为次要 - T 期控制。根据闪速炉炉体施工的特点，将闪速炉 炉体施工分成4 个阶段闪速炉炉体拆除阶段、闪速 炉炉体安装阶段、闪速炉炉体砌筑阶段和闪速炉炉 体升温阶段，依据闪速炉炉体不同阶段施工特点集 全厂力量成立专项工作组，努力做到“让专家干熟悉 的事”，采取重奖手段，充分发挥参战人员的技术特 长和工作主动性。 在集团公司所有参战人员的日夜奋战，协同合 作，共同努力下1 2 0 天顺利完成了金川镍闪速炉冷 修技术改造工程，经质量监理部门检测，各质量控制 点指标均优于图纸设计要求。 3 ．1 闪速炉炉体拆除 将“安全”放在首位。紧密结合现场实际不断优 化方案，将专业技术人员的技术优势和大型设备协 同作战能力发挥到了极致。炉体拆除项目负责人每 天早晚两次对施工单位进行排班，交待当班拆除任 务、技术要点和安全注意事项，每天中午根据拆除进 展情况组织专题会不断优化拆除方案，连续奋战1 5 个日夜，顺利完成了闪速炉炉体拆除任务，比计划提 前5 天进入闪速炉炉体安装阶段。 拆除1 5 天的时间分布情况前5 天为打炉口 机、挖掘机、装载机、吊车等大型设备协同作战做准 备工作，中间5 天为炉体耐火材料的拆除时间，后5 天为炉体钢骨架拆除和现场清理时问。 3 ．2 闪速炉炉体安装 将“质量”放在首位。按照闪速炉炉体安装方 案，将现场有限空间、临时吊装设备和平台利用到 了极致，最终5 0 天完成了闪速炉炉体钢骨架安装任 务，比计划提前5 天进入闪速炉炉体耐火材料砌筑 阶段。 在闪速炉炉体安装期间，以闪速炉炉体安装为 主工期，以反应塔筒体、上升烟道钢骨架、电极系统 安装为次要工期，将炉体循环水管网施工纳入到炉 体施工一并管理和组织。利用临时平台隔断，形成 多个交叉作业面，在闪速炉主丁期结束时，同时完成 了炉体试水下作和反应塔、上升烟道、贫化区炉顶、 沉淀池炉顶的砌筑任务。 3 ．3闪速炉炉体砌筑和升温复产 按照筑炉手册将“质量”控制作为首要任务， 按照砌筑进度计划稳步推进，加强组织和管理，2 5 天完成了金川镍闪速炉炉体砌筑任务。 金川镍闪速炉比计划提前1 5 天进入炉体升温 阶段。严格按照金川镍闪速炉炉体理论升温曲线 进行升温，通过自动控制和先进仪表，均匀控制温 度，保证了升温的效果，炉体充分预热，炉体膨胀对 称稳定，达到了预期的升温效果，于2 0 1 0 年9 月2 2 万方数据 有色金属 冶炼部分 2 0 1 1 年2 期 5 日顺利投产，一次性投产成功。 4金川镍闪速炉冷修技术改造后的基 本参数 金川镍闪速炉设计主要结构参数精矿喷嘴1 个；反应塔鼓风量3 39 2 6m 3 ／h ；反应塔鼓风氧浓度 4 8 ％～6 5 ％；反应塔直径6m ；反应塔高度71 1 1 ；反 应塔烟气流速2 ．5m ／s ；烟气在反应塔停留时间2 ．8 S ；沉淀池熔池深度1 ．5r n ；渣线长度3 5 ．7 5 8m ；贫化 区变压器5 0 0 0 ／6 3 0 0k V A ；电极排布为三角 直 线；上升烟道出口截面积1 4m 2 ；炉体总重36 8 1t ， 其中钢结构6 8 7t ，铜水套4 6 0t ，耐火材料25 3 4t 。 金川镍闪速炉工艺技术指标精矿处理量1 2 0 t ／h ；精矿品位 N i C u 1 3 ．4 ％；石英熔剂率 1 8 ．7 5 ％；烟尘率6 ％；低镍锍品位 N i C u 4 4 ．0 4 ％；低镍锍产出率2 3 ．9 0 ％；炉渣产出率 7 9 ．3 1 ％；炉渣含N i0 ．2 5 ％，C u0 ．2 8 ％，C o0 ．1 1 ％； 低镍锍温度12 2 0 ℃；炉渣温度13 7 0 ℃；渣F e ／ S i O z 1 ．1 5 ；脱硫率7 1 ．8 7 ％；出炉总烟气量5 78 9 6 m 3 ／h ；出炉烟气温度14 0 0 ℃；出炉烟气S O 。浓度 2 0 ．9 5 ％。 5结论 金川集团公司利用自己的技术力量，在1 2 0 天 内组织实施了金川镍闪速炉冷修技术改造丁程所有 内容，解决了金J I I 镍闪速炉自1 9 9 2 年投产以来技术 难题，使金川镍闪速炉技术含量、处理量、经济技术 指标控制手段、自动控制水平得到了极大提高。 万方数据