铜冶 炼闪速熔炼炉余热锅炉设计简介.pdf

技 术 Te c h n 。 1 。 g y 铜冶 炼闪速熔炼炉余热锅炉设计简介 Brie f I n t r o d u c t i o n f o r a Co p p e r Fl a s h S me l t i n g Fu r n a c e W a s t e He a t Bo i l e r De s i g n 口文 ／王东风严承民 余热锅炉是现代制铜系统中关键 设 备之一 ， 锅炉的先进性和可靠性直接影 响到 系统的技术水平和经济效益。 余热 锅炉用来回收熔炼炉排出的高温烟气余 热 ， 降低烟气温度 ，为后部 收尘和制酸 创造条件， 与此同时回收烟气的余热产 生压力为4 ． 2 MP a 的饱和蒸汽送至汽轮 机发电， 也可减压后并入厂区热 力管 网 供用户使用。 下面谈谈对一台闪速熔炼 炉余热锅炉的设计体会。 本锅炉是为国内一家铜冶炼企业专 门设计的闪速熔炼炉制铜工艺流程配套 余热锅炉。 一 闪速熔 炼炉 出口的烟 气条件 1 ．烟气量 Q 5 0 0 0 0 N m3 ／ h 2 ．烟气温度 t 1 2 5 0 o C 3 ．烟气成 ％ S O2 S O3 H2 0 02 N2 ． CO2 1 8． 1 ／ 1 7 ． 4 6． 3 5 1 ． 9 6 ． 4 4 ．入 口烟气含尘量 2 5 4 g ／ N m。 5 ．出口烟气温度 3 5 0 4 -2 0 o C ．闪速熔 炼炉配套的锅 炉设计基本 参数 蒸发量 3 3 t ／h 蒸汽温度饱和 设计压 力4 ． 9 Mp a 工作压力4 ． 2 Mp a 给水温度1 0 4 ℃ 三 设计指导思想 熔炼炉余热锅炉设计时必须主要考 虑以下问题 48 资源再生2 0 0 8 ／ 1 2 1 ．腐蚀 问题 由于熔炼炉所产生 的烟气 中S O。 含量较高 ， 如果锅炉蒸汽 参数选择不合理就会产生低温腐蚀， 按 本工程提供的烟气成分来看， 烟气的酸 露点温度在2 0 0 ℃左右，故锅炉参数若 选 择在 4 ． 2 MP a 对应 的饱 和温度 为 2 5 5 o C或以上压力的话 ，就不会或很 少会产生低温腐蚀。出于低温腐蚀的考 虑 ，锅炉不能设置省煤器。事实上 ，真 正对锅炉各受热面构成低温腐蚀的危险 是在锅炉的停运时期， 此时若不对锅炉 设备进行保 温、保压 ，各受热面温度降 至环境温度 ， 而环境中的空气进入锅炉 内部后， 空气中的水蒸汽与受热面表面 积灰 除灰 装置再 先进也不能全部清除 所有积灰 中的硫生成硫酸 ， 腐蚀受热 面 。 本 锅 炉 的 主 蒸 汽 工 作 压 力 为 4 2 Mp a还是 比较合理的 ，若压力太大 则锅炉相对容 易结 渣、 积灰 ， 也不合理 。 对于高温腐蚀则由于所选择主汽参数对 应的饱和温度 不高 ， 再加上各膜式壁的 节距 不大 ，整个膜 式壁 的平均温度 不 高，使高温腐蚀一般不会发生。 2 ．积灰 问题 为 了防止积灰 ，构 成各烟道 的膜式壁节距依据不同的烟温 来调整 ， 使整个余热锅炉所有的膜式壁 平均壁温都处在一个合理 的范围 内， 这 样即使各膜式壁沾上灰渣也容易清除。 另外锅炉共配置了8 3 台弹簧锤打装置， 利用弹簧锤打装置来除去积灰 ， 以确保 锅炉受热面的传热效果。 3 ．磨 损问题 由于熔炼炉烟气含 尘量高， 而受热面的磨损速率大约与烟 气流速的三次方成正比， 故降低烟速能 大大延长锅炉的工作寿命。 各对流受热 面 的流速控制在 3 ． 3 m／ s以下。这样烟 D B F盘 I ■妒拄木性 ● I 寰 锚 型 号 设 汁压 力 8 ． 0M龃 远f 压 力 燕发 黛 蔫汽封度 2 8 5 ℃ 饱和温度 给木溢度 进1 1 烟 黛 进 l J 焖沮 出 口 炯沮 循环方式 强制循环 r I ∽“ 图 1 闪速熔炼 炉余热 锅炉 总图 矿 气对受热面的磨损是非常小的，虽然因 此而增加 了一些成本，但考虑到余热锅 炉在整个工艺过程中的重要性，这样做 还是比较合理的。 4．密封问题 为了确保余热锅炉 的密封 ，本锅炉的水平烟 道、对流室烟 道等均设计成全膜式壁结构 ，这不但有 利于密封，还能减轻积灰、积渣，且保 温也很方便。 5 ．膨胀问题 锅炉的膨胀有三个 点吸收。锅炉入口与熔炼炉出口烟道之 间设有一个膨胀装置；辐射室与对流室 接合部设有个～膨胀装置 锅炉出口设 置一膨胀节。锅炉的膨胀死点有两个， 一 个在辐射室入口的第二根钢柱上，另 一 个在对流 室入 口的第二根钢柱上。 四、锅炉简 介 本 次设计为炼铜熔炼 炉配置 的余热 锅炉 图 1。余热锅炉包括锅筒 、辐射 冷却炉膛、辐射挂屏、气流挡板、对流 炉室、凝渣管束、对流管束、集箱、钢 架、外包等部件。锅炉炉体受热面的基 本炉型为横向冲刷直通式，熔炼炉出口 烟气水平流过锅炉， 烟气进入辐射冷却 炉膛，在流经凝渣管、对流管束 I～V 至锅炉出 口。锅炉同时起到除尘、降温 的作用。为了使辐射冷却炉膛、对流炉 室、凝 渣管 、对流 管束等均能获得 良好 的水循 环 ， 锅炉炉体 受热面采用全强制 循环。本余热锅炉采用前吊后支结构， 即锅炉的辐射室全部重量通过吊杆装置 悬吊在锅炉顶部钢架上。对流室的重量 基本上是通过两侧膜式水冷壁上端的H 型钢支承在钢 架支架上 的，凝 渣管束 、 对流管束受热面则通过管束上部的方型 钢传递到到两侧膜 式水冷壁 的支 承上 ， 受热面可以自由向下膨胀。 余热锅炉由辐射室和对流区两大部 分受热 面组成。受热面 管子均采用 3 8 X 5 锅炉钢管制造， 材料2 0 G ／ GB 5 3 1 0 。 辐射室和对流室的两侧墙、前后墙 和顶棚受热面均为膜式水冷壁，构成严 团 图 2 闪速熔 炼炉余 热锅 炉现场 外观 图 密的炉墙。其管子中心距为 5 6mm、 7 2 mm两种，两管之间满焊厚 5 mm的 扁钢， 弯管部分用厚5 mm的钢板填补， 四周与管子满焊。气流挡板及辐射挂屏 和凝 渣管屏 和 四组对流 管束都 采用 ①3 85的光管弯制成蛇形管束。 辐射室底部设置了4个落渣漏斗， 便于大块渣焦的清除。对流炉室底部安 装 了埋刮板除灰装置 ，将流至底部 的灰 输送至户外。 锅炉钢架按 I l 类场地露天布置，七 度地震烈度设计。 锅炉本体钢架有 2 0根钢柱 ，其中 1 4根 为承 重立柱 。钢架 系框架式结构 ， 钢架柱、梁均采用H型钢。钢架主柱中 心线宽度为 8 8 0 0 mm，钢架前后柱的 最大中心线距离为3 0 9 3 0 ram。锅炉外 护板 采用 0 ． 8 mm 厚 的由铝板压成 的波 形板 ， 外形美观， 可随锅炉膨胀而膨胀， 决无撕裂之忧。锅炉炉墙采用敷管炉 墙，炉墙材料通过抓钉及钢丝网固定在 膜式水冷壁外侧。锅炉炉顶采用大包结 构 ，两侧墙与顶棚 的连接处及对流室顶 棚穿管处均有密封结构，大包内的空气 层亦起隔热作用，大包外护板的内侧采 用保温材料隔热。 为防止受热面在 运行 中积灰过多而 影响传热效果， 锅炉上配备了8 3 套弹簧 锤打装置。弹簧锤清灰装置具有清灰效 果好、消耗动力少和运行可靠等特点。 弹簧锤采用P L C或D C S自动控制系统， 按设定 的周期 自动 运行 。 余 热锅 炉 是炼 铜工 艺 过程 的 关键 设 备之一 图 2 ，因而其安 全可靠 运 行与整个工艺流程的正常运行息息相 关。尽管在锅炉设计 中考虑到进锅炉 烟气 的特 点 ，结构 上着重 从 防腐 、积 灰 、 密封 、 膨 胀等 方面采取 了措施 ， 用 材上 也提 高 了受压 元件 的档 次 ，但 这 还是不够的，用户在锅炉运行中密切 注 意 锅 炉 的烟 气 温 度 和 烟 气 量 的变 化，尽可能杜绝熔炼炉喷炉的不正常 工况 ，以使锅 炉安全 正常 运行 ，保证 整个工艺流程正常运行。 自从安装投运以来，该设备一直运 行稳定，各方面性能参数均达到指标要 求 ，深得用户好评。 作者 单位 金鼎锅 炉股份有限，厶 ＼司 49