金川镍闪速炉以煤代油技术的开发应用.pdf

金川镍闪速炉以煤代油技术的开发应用 张更生 （金川集团有限公司冶炼厂， 甘肃金昌“） 摘要 对金川镍闪速炉以煤代油技术开发应用情况进行了详细论述， 包括技术准备、 工业试验到生产应 用的过程， 以煤代油后对炉况、 生产参数、 技术经济指标、 排烟系统等的影响， 及相应的对策措施。 关键词 镍闪速炉；粉煤；重油 中图分类号 /3, -./0 0123456123 （78191; 26AB2 0;26B23，0B25A “，G62B） 01*3* 61 BCC9B25 5AH5A2 B9 ; 61BIJ 9 26AB2 2K19 9B56 A;2B1 B;1 E5A551E 2 E1B9，5A6 B5162B9 C;1CB;B2，2EA5;B9 15 B2E C9B2 C;B1；61 115 2 A;2B1 2E2，CB;B84 11;5，162B9 B2E 128 2E1L B2E MB51 3B5 A91 5J518，B5 M199 B5 61 A21;81B5A;1 B1; BCC9B2 65 C;155F 1 /K19 9B56 581923 A;2B1；NME1; B9；.1BIJ 9 作者简介张更生 （OP’ * ） ， 男， 江西大余人， 工程师 金川炼镍闪速炉自 OO, 年 月点火生产以 来， 经过 多年的生产实践， 生产能力和技术经济 指标都达到或超过了设计水平， 生产管理水平和技 术开发能力也有了长足的发展， 金川镍闪速炉以煤 代油试验研究进入实施阶段， 取得了实质性的成果， 并于 ,“ 年 月 , 日开始应用于生产， 使金川镍 闪速熔炼技术又上了一个新的台阶， 取得了巨大的 经济和社会效益。 以煤代油问题 国外虽然有许多以煤代油的事例， 但国内尚无 “闪速炉以煤代油” 的实践经验可以借鉴， 金川闪速 炉在设计中虽然已经设计有粉煤制备和输送系统， 但闪速炉以煤代油要真正投入到生产当中， 在当时 估计还存在以下技术难题 （） 粉煤的安全储存问题 由于金川镍闪速炉设计使用的粉煤含水Q、 粒度 * F88“OQ， 极易燃烧且可能发生爆炸， 粉煤仓的安全设施需要进一步确认和完善。 （,） 烟尘率与锅炉烟尘故障问题 根据国外厂家的经验， 闪速炉以煤代油以后， 烟 尘率可能会增加。粉煤在反应塔内不能完全燃烧， 以及还没有完全反应的精矿随烟气进入上升烟道或 余热锅炉再燃烧， 导致锅炉入口温度上升， 大量的熔 融状烟尘不能在锅炉辐射部冷凝下来， 而粘结在对 流部管屏和对流管上， 将可能造成锅炉烟尘故障。 （“） 粉煤二次燃烧问题 粉煤在反应塔内不能完全燃烧， 残氧、 残炭、 GR 等随烟气进入余热锅炉， 可能发生二次燃烧现象， 当 其浓度过高时， 会导致余热锅炉和电收尘发生事故， 甚至发生爆炸。 （） 燃煤控制问题 ,,有色金属 （冶炼部分） , 年 期 万方数据 燃煤控制是以煤代油得以实现的关键。若粉煤 计量和控制不准， 燃烧的富氧空气量也不能正确计 算， 从而导致冰镍温度、 冰镍品位等无法控制， 生产 也就难以进行。国外许多厂家的计量和控制系统相 当完备， 甚至由计算机在线控制， 用煤后的操作和油 一样方便。 （） 重油与粉煤燃料的切换问题 由于粉煤是随精矿等物料通过加料系统加入， 当停料时粉煤也将停加， 反应塔将没有燃料进行保 温， 所以必须进行燃料相互切换。燃料切换过程存 在以下三方面的问题 一是采取什么切换方式和步 骤， 最大限度维持正常的热平衡；二是在全部燃煤 的情况下， 油枪采取怎样的保护措施， 防止被烧坏； 三是在需要燃油时油枪怎样能够及时投入使用， 因 为当较长时间停烧重油时， 管道内重油黏度随温度 下降而增大， 给油枪的投入使用增加难度， 特别在冬 天气温较低的情况下尤其如此。 “以煤代油试验 金川镍闪速熔炼系统粉煤的加入方式采用与精 矿、 熔剂、 烟灰一起经配料埋刮板配料后， 通过加料 埋刮板加入反应塔顶的 个喷嘴中， 这种加入方式， 由于经过两段埋刮板的拉运可以保证粉煤与其他物 料充分混合。 粉煤制备工艺是将原煤经过园盘给料机加入球 磨机， 在球磨机里被磨细， 并由来自加热炉的热风对 其进行烘干， 被磨细烘干后的粉煤在气流的带动下， 进入粗粉分离器， 在其中进行粗细粉分离。粗粉又 返回球磨机进行二次磨细， 细粉则被细粉分离器、 六 筒旋涡收尘器和扁布袋收尘器等设备收集下来， 成 为合格的粉煤， 然后由滑片压缩机和 型泵将合格 的粉煤用空气经过管道输送到闪速炉炉顶粉煤布袋 仓， 经过布袋收集后供闪速炉使用。当前金川基本 具备使用氮气输送的条件， 粉煤的输送将更加安全。 “试验前的准备 （）粉煤仓清仓确认； （“）粉煤仓防爆、 蒸汽灭火系统等安全设施试 车和检查确认； （1* -31* -1* -3* -1* - 反应塔5207’284020’4752’4 , 月 18 9 17 日 4 上升烟道5287125’727447’25’ 余热炉51204’2’’824’478244 微调阀54214127’24721 反应塔54271821’72’5’4702, 54 月 15 9 11 日 42’ 上升烟道525’8255’54248’4525’ 余热炉72’2’5’72447’258’ 微调阀2,8’21’’274477217 反应塔5720451207524824 55 月 5 日 42 上升烟道524454207’24742’4 余热炉5’2052,1254482’7 微调阀5125527712,747’287 反应塔52’’5825’12’8’48727’ 51 月 , 9 54 日 521余热炉2,’552102,5’470288’ 微调阀20552,7’274721 反应塔5’204728782747424 5 月 0 日 52’余热炉5’2440247244712,4 微调阀5020482872747521 反应塔5’204728782747424 5 月 50 日 52余热炉5’2440247244712,4 微调阀5020482872747521 对比整个试验过程， 烟气的温度基本控制在要 求范围之内。而上升烟道喉口部粘结状况有所加 重， 主要是由于考虑到烟道平顶的安全， 限制了沉淀 池和贫化区油枪的燃烧使用， 喉口部粘结速度基本 和以煤代油前不点油枪时相同， 维持在 54 9 14 天爆 破处理一次的频度。在整个试验过程中锅炉以及电 收尘没有表现异常。 以煤代油技术在生产中的应用 根据对以煤代油试验过程的分析， 以煤代油试 验期间炉况稳定， 指标先进， 对物料适应性强， 而且 随粉煤投入量增加， 这种优势表现得更加充分。于 是从 144 年 5 月 15 日开始以煤代油正式投入生 产， 即反应塔完全以煤代油生产， 重油燃料只在粉煤 系统出现故障、 保温和闪速炉点检炉况时使用。 “燃料使用原则 正常生产时使用粉煤燃料， 保温和炉况点检时 切换为重油燃料， 而且生产过程中始终坚持优先使 用粉煤， 并尽量完全使用粉煤燃料。即使在粉煤量 供应不足或其他原因必须使用重油燃料时也采用定 油调煤的方式， 将重油量限制在最低限。 “燃料切换方式 01有色金属 （冶炼部分） 144’ 年 5 期 万方数据 由于粉煤是随精矿等物料通过加料系统加入， 当停料时粉煤也将停加， 反应塔将没有燃料进行保 温， 所以必须进行燃料切换， 即投料时通过计算机自 动将反应塔油量设定到 ， 停料时通过计算机自动 将重油设定到所需值。根据试验的经验， 油枪油量 在 “ 的低镍锍排放量， 从 68、 1 8放出口排放出来的低镍锍品位高于 “8 9 8放出 口的 * “ 个百分点。但按照全炉平均值计算低镍 “6有色金属 （冶炼部分） 6“ 年 期 万方数据 锍品位并没有太大的变化。 （） 闪速炉氧耗分析 根据给定的条件核算， 同样发热量的粉煤耗氧 量为重油耗氧量的 “ 倍。但是， 由于给定的粉煤 氧耗系数高于计算的氧耗系数， 且粉煤加入后在一 定程度上降低了精矿氧耗， 通过对试验数据统计分 析表明， 绝对增加的氧气量小于计算值。 （） 对指标的影响 整个以煤代油工业试验过程中， 在同等的物料 条件下比较， 闪速炉弃渣含镍都比较低 （平均为 “） 。说明以煤代油有利于优化技术经济指标， 主要是由于 第一， 炉内反应完全是炉渣指标得以改 良的最关键因素， 良好的反应克服了反应不太完全 时存在的部分精矿过氧化的现象， 在很大程度上减 少了炉渣内的交互反应量对炉渣的还原要求。第 二， 反应完全， 则有利于有价金属在炉渣内的澄清分 离， 使炉渣在沉淀池内就基本完成了初步的澄清分 离任务， 减轻了贫化区的澄清分离负担。第三， 存在 于粉煤中的大颗粒粉煤是良好的还原剂， 和熔体均 匀混合， 在一定程度上起到了对炉渣的还原作用， 减 轻了贫化区的还原负担。同时粉煤的加入减弱了反 应塔内的强氧化气氛， 在一定的程度上可以减少炉 渣的过氧化现象。 （’） 粉煤质量的影响 金川闪速炉使用的粉煤是由两家公司提供的原 煤加工而成， 供原煤的两家公司有 多个小煤窑， 原煤质量存在很大差别， 含矸率甚至达到 。粉煤质量的不稳定给生产控制带来很大难 度， 主要表现在反应塔的热量波动较大。在实际操 作中一方面增大了粉煤用量， 另一方面在目前条件 下， 闪速炉的生产控制主要靠炉长和作业长经验控 制， 由于每批原煤品质存在较大差别， 在增减粉煤用 量时力度把握不准， 从而会对炉况造成较大的影响。 结语 闪速炉以煤代油试验及其在生产中的应用， 打 通了粉煤的制备、 输送和接收流程；解决了粉煤在 仓内的安全储存问题；确定了以煤代油的比例及相 应的技术参数；研究并确定了反应塔喷入粉煤后对 闪速炉熔炼过程中的反应温度、 反应完全程度、 熔炼 产物和排烟系统的影响。闪速炉反应塔以煤代油率 “， 除炉况点检、 系统检修和粉煤系统故障时燃 烧重油外， 其它正常生产期间全部燃烧粉煤。表明 金川已经完全掌握了镍闪速炉以煤代油技术。闪速 炉以煤代油以后， 生产成本降低， 产生了极大的经济 和社会效益。但同时也存在对炉体冲刷严重、 冻结 层消除过薄等的问题， 需要在今后生产实践中逐一 加以解决。 （上接第 “ 页） “闪速炉自热熔炼 随着向 “四高”（高投料量、 高热强度、 高冰铜品 位、 高富氧浓度） 方向发展， 闪速炉热平衡热量将十 分充足， 为此， 金隆下一步将充分利用这一特点， 从 强化操作、 调整参数、 稳定炉况、 均衡热量入手， 实现 闪速炉自热熔炼。 “高冰铜品位操作 为了强化生产， 年下半年准备将冰铜品位 提高到 *左右， 攻关重点放在解决热负荷增大、 炉况不稳、 铜渣分离困难、 炉结增大、 渣含铜升高以 及转炉操作困难等一系列问题上。在冰铜品位 *条件下， 待各项操作和指标稳定后， 拟将最终冰 铜品位提高到 *左右。 “高电流密度操作 为充分挖潜电解设备能力， 进一步提高电铜产 量， 年准备通过强化管理、 精细操作及课题攻 关等手段， 将电解新系统生产槽电流密度提高到 ,- .， 老系统生产槽电流密度提高到 //,- .。 “ 低空污染冶理 虽然闪速熔炼工艺先进， 硫利用率高， 但由于受 01 转炉吹炼工艺的限制， 在放冰铜、 包子运输、 转炉 开停风、 加杂料、 返精炼渣等一系列过程中， 仍存在 着 12烟气泄漏现象， 导致周期性低空污染， 为了 适应国家对环保日益严格要求和金隆今后的可持续 发展， 准备 年上一套镁法脱硫装置， 将低空烟 气收集处理， 使排放烟气 12浓度低于 “ 3 “ 4 *。 *有色金属 （冶炼部分） 年 “ 期 万方数据