贵冶闪速炉高效协同作业管理

张德星，胡 展

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

贵溪冶炼厂（以下简称“贵冶”）经历一期、二期、三期以及新30万吨工程建设后，其阴极铜年产能已突破百万吨，成为世界单体规模最大的炼铜工厂。随着世界经济增长持续低迷，铜的消费出现下降，市场逐渐由供应短缺转为产能过剩，这制约了贵冶的发展。同时，贵冶还面临着资源供应不足、生产成本上升以及环保要求趋严等一系列问题。在外部环境越来越严峻的情况下，深挖内潜、不断提升内生动力对企业的发展就显得尤为重要。

闪速熔炼是将干燥后的原料经中央精矿喷嘴与工艺风充分混合后喷入闪速炉，在高温反应塔内进行热离解和氧化反应的熔炼过程，得到的冰铜和炉渣在沉淀池内分离。冶炼烟气经上升烟道进入废热锅炉，降温除尘后再进入闪速炉电收尘，除尘后的烟气通过闪速炉排烟风机送至硫酸工序制酸。闪速炉冶炼作为贵冶核心工序，其运行状况对工厂生产影响很大。近年来，炉况管理、排烟系统及锅炉系统等方面存在的问题成为了干扰闪速炉正常运行的主要因素。为了工厂生产的平稳运行以及效益的稳步提升，必须减轻甚至消除这些因素对闪速炉作业的负面影响。

2 闪速炉高效协同作业管理优化措施

2.1 优化炉况管理模式，提高生产稳定性

在矿产资源日益紧缺的形势下，优质铜精矿越来越难以采购，高杂质铜精矿进厂量越来越大，但处理杂质含量较高的铜精矿往往会导致生产难以稳定控制，主要体现在闪速炉炉况大幅波动。贵冶通过精细化生产管理，优化了闪速炉炉况管理模式，在加大高杂质铜精矿处理量的同时确保了炉况的稳定控制。

2.1.1 抓好入炉物料管控，均衡控制成分及杂质含量

加强源头把关力度，严把原料入炉关口［1］，与相关部门密切配合做好原料成分管控工作，用好用准入炉物料的前馈控制，探索实践总结了一套闪速炉处理复杂原料的管理办法。此外，还通过定期对配料仓、给料螺旋进行校准，实现精准计量、减少给料波动，达到均衡稳定给料的目的。

2.1.2 优化精矿喷嘴性能，增强炉况稳定性

针对闪速炉炉况波动较大的问题，改进了精矿喷嘴结构［2］，加装双层分配风环，有效缓解了问题。同时联合中南大学研发具有贵冶特色的精矿喷嘴，研发过程中摸索出了一些优化塔壁温度、烟灰发生率等能较为直观反映炉况的参数的控制方法，并且为今后具有自主知识产权的贵冶式精矿喷嘴的应用积累了宝贵经验。

2.1.3 合理控制三大参数，减少炉况波动

对风、油、铁硅比等参数实时跟踪、调整，并植入离线数模，解决配料单变更过程中的炉况波动问题。同时，在稳定闪速炉炉内压微负压控制的前提下，参照稀酸浓度及氧浓度分析结果，合理调整锅炉盐化风鼓风量、沉淀池二次氧量等参数，改善炉况波动带来的负面影响。

2.2 强化排烟系统管控，延长定修周期

在烟气粉尘浓度高、收尘系统能力受限以及设备故障率高等因素的影响下，排烟系统通常每2个月左右就会发生因烟灰堵塞而排烟不畅的状况，进而不得不定修停炉以清通堵塞。贵冶从源头抓起，通过强化排烟系统管控，有效的将定修周期从2月/次延长至6月/次。同时，还提升了技术经济指标、降低了生产成本，使贵冶在同行业中的竞争力更具优势。

2.2.1 精准调配入炉物料，降低烟尘发生率

精准控制入炉物料成分、水分及粒度，精确控制失重给料系统的准确性，合理控制闪速炉炉膛压力，达到降低烟灰发生率的目的［3］，从源头上遏制过多的烟尘量进入排烟系统。

2.2.2 采用“点”“投”操作法，扩大开口部通烟面积

针对上升烟道开口部粘结问题，通过局部过热熔化的方法来进行有效控制，具体方法是在上升烟道东西侧“点烧嘴、投焦粉”［4］，以提高开口部粘结物部位的温度，进而熔化粘结物，达到扩大开口部通烟面积、降低烟气流速的目的，烟气流速的降低减少了带入后续排烟系统的烟尘量。

2.2.3 应用高频电源除尘技术，提高电收尘收尘效率

以前电场配置的是普通工频供电电源，其对浓度高或比电阻高粉尘的荷电能力不足，进而导致收尘效率受限。应用高频电源除尘技术后，二次电压提高了约30%、二次电流提升了1倍以上，使电收尘收尘效率从95%提升至97%左右，大大降低了进入后续排烟系统的粉尘量。

2.2.4 加强系统漏风治理，改善烟尘吸潮粘结状况

针对排烟系统漏风较多，导致烟尘吸潮粘结，进而堵塞排烟系统的问题，应对措施是将电收尘外部壳体保温层改进为新型膏体保温材料。新型膏体保温材料的优点是保温性好、不易脱落、易于施工以及便于及时查找漏风点。新型膏体保温材料应用后不但使电收尘出入口的温降减少了10℃左右，同时使漏风点查找、修复的及时性和准确性得到了很大提升，显著改善了烟尘吸潮粘结状况［5］。

2.3 解决技术瓶颈，稳定锅炉运行

随着“四高”技术（高富氧鼓风、高冰铜品位、高投料量、高热强度）在闪速炉的应用以及入炉原料的复杂化，闪速炉余热锅炉的结构以及水力循环模式已经无法满足长周期生产的需要，导致近年来闪速炉余热锅炉漏水事故频发，进而造成闪速炉长时间停炉，给工厂的长周期稳定生产带来极大的负面影响。为了解决技术瓶颈，贵冶利用2015年年修之机对闪速炉余热锅炉进行了优化与改造［6］。年修复产后锅炉漏水事故大幅下降，因锅炉漏水导致的闪速炉年停炉时间减少了约150h，闪速炉多处理了铜精矿近20kt/a。此外，锅炉换热效率也得到了大幅提高，每小时可多产蒸汽3.2t，经济效益显著。

2.3.1 优化锅炉循环水分布，减少管束积灰

在锅炉设置测温点，检测其内部实际烟气温度分布状况，并以此为依据来调整节流孔板尺寸、分拆集箱，进而优化锅炉各部位水循环量。同时，对锅炉结构进行改进，具体是辐射部后端增设一组辐射管屏、对流部减少一组对流管束、拉大管束及管排之间的间距，使烟气分布更为均匀，达到了减少管束积灰的目的。

2.3.2 加强高温区水冷壁防护，避免炉管局部漏水

通过缩短每组循环回路的长度，并改进每组循环回路的给回水方式，提高了高温段给水及低温段回水效率，增加了高温区炉水循环量，避免了因回路末端炉管过热导致爆管。此外，还自主设计研发了锅炉出入口密封装置，改善了因出入口漏风而导致的炉管腐蚀。

2.3.3 应用燃气脉冲除尘技术，减少炉管积灰

在对流部管束部分安装了燃气脉冲除尘装置，并根据锅炉出口温度自动调节脉冲频率，实现了智能化除灰。此外，还根据振动波的叠加原理，设计研发了弹簧压扣，以此扩大了弹簧锤振打除灰面积。燃气脉冲除尘技术的应用以及弹簧锤振打的优化，显著减少了炉管积灰，大大提高了锅炉换热效率，有效降低了锅炉出口烟气温度，避免了后续电收尘工序烟灰高温粘结现象的出现。

3 闪速炉高效协同作业管理产生的效果

贵冶构建“目标明确、流程优化、高效顺畅”的协同作业管理模式产生了显著效果：

（1）行业公认的最能体现闪速冶炼水平的指标是闪速炉作业率，贵冶闪速炉作业率一直稳居行业第一且领先幅度越来越大。

（2）定修周期大幅延长以及送至硫酸工序的烟气含尘量大幅降低，大大降低了生产成本。

（3）锅炉漏水事故显著减少，锅炉换热效率大幅提高，精矿处理量和蒸汽产量提升较多，经济效益和社会效益显著。

4 结语

在外部环境越来越严峻的情况下，贵冶通过技术进步及管理创新，开创了具有贵冶特色的闪速炉高效协同作业管理模式，不但确保了生产均衡稳定高效，而且也为贵冶从“规模速度发展”到“质量内涵发展”的转型升级提供了探索经验。