蓄热式技术在铅冶炼炉上的应用

姜彦林

( 河南豫光金铅股份有限公司)

摘  要  阐述了豫光金铅天然气加热炉采用蓄热式燃烧技术的改造方案 ，  探讨了在生产运行 中出现的问题及解决措施等 ，介绍了改造后的主要节能效果 。实践证明 ，  蓄热式燃烧技术在 铅冶炼天然气加热炉上的节能效益显著 ，环保性能优异 ，加热炉热效率可提高 20% 以上。

关键词  蓄热式   铅冶炼   天然气   加热炉   节能

Application of regenerative technology in lead smelting furnace

Jiang Yanlin

( Henan Yuguang Gold and Lead Co．，Ltd．)

Abstract   Described the Yuguang gold and lead gas heating furnace regenerative combustion technolo- gy transformation plan，discussed the problems existing in the production operation and solving meas- ures．The main energy －saving effect was introduced．Practice proved that the regenerative combustion technology in lead smelting gas heating furnace of the energy －saving benefit，environmental perform- ance，the heat efficiency of the heating furnace can be increased by over 20%．

Keywords   regenerative   lead smelting   natural gas   heating furnace   energy saving

河南豫光金铅股份有限公司是国内最大的电 铅和白银生产企业 ，  产品涵盖电铅 、粗铅 、次氧 化锌 、硫酸 、粗铜 、金 、银 、锑白 、精铋和合金 铅等十余种产品。

作为以火法为主的一家大型冶炼企业 ，  现有 加热炉 50 多 套 ，  年消耗天然气约 2500 万 m3 。 如何最大限度降低能耗 、实现可持续发展 ，  如何 走出一条清洁 、节能的能源消耗之路 ，  是该公司 设备管理的目标 ，  也是能源管理的一项重要工 作。

1   改造的背景

1. 1   改造前的炉窑状况

电铅熔铸初期以大碳为燃料 ，  对电解后的铅 板进行熔化 、铸锭 。后经天然气烧嘴 、鼓风预热

收稿日期 : 2012 －09 －07

姜彦林(1971 －    ) ，工程师; 454650   河南省济源市。

的换热式炉窑改造 ，  实现了清洁化生产 、劳动强 度降低 、减员增效的良好效果 。但是能耗指标上 升 、产品成本增加等现实问题摆在了面前 ，  如何 降低天然气消耗成为控制电铅成本的一个突破 口。

1. 2   加热炉存在的问题

( 1)   炉体保温性 能 差 ，  炉 外 表 温 度 高 ，  散 热损失严重。

( 2)   炉体均采用重质耐火材料 ，   蓄热损失 严重。

( 3)   燃烧器的布置和排烟不合理。

(4)   炉内炉气充满度极低 ，  受热面积小。

( 5)   炉体排烟温度高 ，  换热器换热效果比 较差。

( 6)   可控性较差 ，  不能根据实际及时控制 温度 ，   自动化程度低。

冶  金  能  源                     Vol. 32   No. 2

42                                       ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY                          Mar. 2013

2   蓄热式技术的应用

2. 1    蓄热炉工作原理

蓄热式 技 术 ，  其主要特征在于 :  具 有 蓄 热 室 、蓄热体 、换向系统 ;  其燃烧过程是周期式换 向燃烧/ 排烟 。在第一周期 ，  A 蓄热室通过助燃 空气 ，  助燃空气预热到较高温度参加燃烧 ;  与此 同时 B 蓄热室通过烟气 ，  高温烟气将蓄热体加 热到较高温度后以较低温度排放 。在第二周期， 换向阀换向 ，  B 蓄热室通过助燃空气 ，  助燃空气 预热到较高温度参加燃烧 ;  与此同时 A 蓄热室 通过烟气 ，  高温烟气将蓄热体加热到较高温度后 以较低温度排放 。如此循环往复。

图 1    高效蓄热式加热炉原理

2. 2    蓄热式炉窑的应用背景

综合以上情况 ，  在考察钢铁行业 、金属镁行 业部分企业的蓄热炉应用效果后 ，  决定进行天然 气蓄热式燃烧技术对炉窑进行节能的改造 。2009 年 9 月 15 日完成精炼厂四车间两台成品熔铅锅 的蓄热式炉窑改造 ，  成为国内第一家在铅冶炼行 业实施天然气蓄热式炉窑的尝试者。

2. 3   改造过程的实施

精炼四车间成品熔铅锅蓄热炉经过近两年的 生产运行实践 ，  对蓄热炉在以下几个方面进行不

断地完善和改进。

( 1)   改变炉窑砌筑结构

改变原炉窑设计方案 ，  在炉窑砌筑过程中增 加高铝纤维板等保温材料 ，  提高炉窑的保温性 能 ，  最大限度地减少热量的散失 ，  使炉体表面温

度降至常温。

( 2)   实施最佳的风燃比控制

在单台蓄热炉增加鼓风风量 、天然气用量流 量计 ，将过去的人工经验调节风燃比改为数据控 制调节 ，  使风燃比达到最佳 ，  保证天燃气的充分

燃耗。

( 3)   实施炉温炉压及烟气自动控制

对蓄热炉实施炉温燃烧控制 、炉压安全控制 及排烟温度控制。

炉温燃烧控制 :  在熔铅锅升温 、保温阶段， 实现炉膛温度在一定的范围内实施自动控制 ( 炉膛温度达到高点时停止大火燃烧 ，  低于低点 时启动大火燃烧) ，   防止熔铅锅出现过烧现象， 造成不必要的燃气浪费。

炉压安全控制 :  为减少换向对炉内压力调节 的干扰 ，  采用远程自动控制烟气总管调节阀门， 保证了炉膛压力的稳定 。具体控制过程是 :  在计 算机上设定炉压控制值 ，  计算机通过控制烟气调 节阀的开度来自动跳跃设定值 ，  保证炉压处于设 定值范围内 ，  处于稳定状态 ，避免炉压高给燃烧 带来不安全隐患。

排烟温度控制 :  系统对排烟温度有一定的要

求 ，  一般不能高于 180℃ ，   当高于 180℃ 时要强 制换向 。强制换向是为保护排烟引风机 ，  怕在高 温下引风机烧毁带来安全隐患 。所以换向控制系 统对排烟温度控制有两种方法 :  一是减少通过蓄 热室内的烟气量 ，  二是改变换向的周期时间来控

制温度。

(4)   增加蓄热体的面积比

改变蓄热体的形状 ，  增加蓄热体的表面积。 在大孔径的蓄热体的基础上 ，  适当缩小孔径 、增 加孔径的数量 ，  达到增加表面积的目的 。蓄热体 由通常采用 100 × 100 × 100 孔径 3mm 的六边形， 改为 200 × 120 × 100 的加大形 ，  增 加 换 热 面 积

200m2  左右 ，  加大蓄热能力提高节能率。

( 5)   整改蓄热炉设备配置

对排风机后的管路不畅进行整改 ，  对冬季管

Vol. 32   No. 2                                          冶  金  能  源

Mar. 2013                          ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY                                       43

道内出现的冷凝水腐蚀风机问题进行改造等。 ( 6)   对系统配置进行完善

炉墙设置事故排铅口 ，  炉膛底部采用高铝质 低水泥浇注料 ，  并设置适当的坡度便于排铅 。现 场配置天然气泄漏报警联锁装置 ，  燃气总管配备 双快切控制阀 ，  鼓风机增加供电接触器辅助点联

锁控制等完善设施 ，  大大增加系统的安全性。 (7)   实施远程集中自动控制

在分散炉窑就地控制的基础上 ，  通过光纤信 号传递 ，  实现 DCS 集中控制 ，  提高系统的自动 化控制水平。

3   改造后的效果

3. 1   换热理念先进

蓄热式炉窑技术的换热理念优于换热式炉

窑 ，  具体性能如表 1 。

表 1   蓄热式和换热式炉窑性能对比表

3. 2   节能效果明显

2009 年 9 月份至 2011 年 8 月份 23 个月 ，  精 炼四车间两台成品熔铅锅的改造实现天然气节约

37. 06 万 m3 ，  节 约 成 本 97. 1 万 元  ( 天 然 气 按

2. 62 元/ m3 ) ，  节能情况见表 2 。

表 2   精炼厂四车间成品熔铅锅改造节能效果对比表

在精炼厂蓄热炉的改造的基础上 ，2010 年 推广应用的直炼厂成品蓄热炉项目节能效果更加 明显 ，  成 品 铅 天然气能耗指标降至 6. 12m3 / t， 节约 28% 。

环保效益 :  最大限度地利用炉窑的废热 ，  减 少温室效应。

间接效益 :  通过此次活动 ，  不仅有效地减少 了天然气的用量 ，  节约了成本 ，  降低了电铅的综 合能耗 ，  也为该项技术的推广应用总结了经验， 奠定了基础。

3. 3   指标为国内同行业先进水平

成品熔铅锅蓄热炉改造项目 ，  经过两年来的 研究与摸索 ，   目前主要指标对比如表 3 。

表 3   成品熔铅锅蓄热式炉窑改造前后能耗对比

m3 / t

据了解 ，  该公司在蓄热式炉窑的应用和推广 过程中 ，  株冶 、  中金岭南 、驰宏锌锗等国内同行 也在 2011 年积极接洽蓄热式炉窑改造事宜 ，  对 比国内一些电铅企业的天然气指标 ，  说明在炉窑 节能方面该公司目前处于行业前列 ，  详见表 4 。

冶  金  能  源                     Vol. 32   No. 2

44                                       ENERGY FOR METALLURGICAL INDUSTRY                          Mar. 2013

(上接第 20 页)

图 4    改进后的供粉系统

4   结语

从气力煤粉输送系统经历的几次储粉罐体改 进的效果来看 ，  逐步降低煤粉与粉仓内壁面的温 度差会使煤粉结块问题得到有效改善 ，  说明通过 降低或避免煤粉与其粉仓内壁面的温度差是一种 有效解决煤粉结块问题的方法 。现在很多电厂都 为煤粉储存而带来的结块问题大伤脑筋 ，  这种双 层结构粉仓能降低煤粉与粉仓内壁面之间的温 差 ，  为煤粉仓的设计提供了一 个 崭 新 思 路 。此 外 ，  对于其他粉体物料的输送和储存 ，  这种解决

粉体结块问题的方法同样值得借鉴。

参  考  文  献

[1]   陆海峰 .  煤粉在通气料仓中的下料及其影响因素研

究   [D] ．   上海 :  华东理工大学 ，2012.

[2]   汤传义 .  水的表面张力与温度的关系   [J] ．   安庆师

范学院学报 ，2000 ，6  ( 1) :  74－75.

[3]   Marcus Ripp ，Siegfried Ripperger．Influence of temper-

ature on the flow properties of bulk solids   [J] ．Chemi-

cal Engineering Science ，2010 ，65 :  4007－4011.

[4]   漆海峰 .  煤粉的流动性对比研究及其影响因素分析  [D] ．   上海 :  华东理工大学 ，2012.

[5]   王川红 ，  郭晓镭 ，龚   欣等 .  粒度 、湿含量对神府

烟煤煤粉流动性参数的影响   [J] ．   华东理工大学学 报 ，2008 ，34  ( 3) :  379－382.

[6]  Wen－Lung Yang ，Shu－San Hsiau．Wet granular ma-

terials in sheared flows   [J] ．Chemical Engineering Sci-

ence ，2005 ，60 :  4265－4274.

[7]   郭晓辉 ，曹   智 .  利用声波技术清理粉仓内煤粉结

块   [J] ．   中国电力 ，2002 ，35  ( 7) :  84－85.

[8]   牛 继 元 ，  任 朝 辉 .  制粉系统吸潮管阀门的改制  [J] ．   内蒙古电力技术 ，2001 ，  19  ( 5) :  30.

[9]   熊安然 ，王留运 ，  熊大成等 .  三叶罗茨风机排气温

度的影响因素分析   [J] ．   中原工学院学报 ，2006， 17  ( 5) :  25－26.

赵  艳  编辑