【摘 要】本文就影响烟化炉吹炼的关键因素进行分析，分别对炉底及风口区域衬砖改造、放渣爆炸分析及预防、中间仓定量给煤系统改造、提高水套循环水温度改造、操作优化等工艺与装备方面开展探索、研究和改进，使烟化炉吹炼作业取得了明显的成效，安全环保隐患得到有效治理，技术经济指标得到进一步提升。
【关键词】烟化炉；吹炼；改造；优化
0.前言
驰宏锌锗公司曲靖分公司两台13.5m2的烟化炉于2006年2月建成投产，以处理鼓风炉热熔渣和锌浸出渣为主。锌浸出渣和鼓风炉热熔渣的比例达1.6～1.8∶1，为国内首创。鼓风炉热熔渣由电热前床通过溜槽直接淌入烟化炉热料进料口。同时，两台烟化炉均设有冷料进料口，锌浸出渣由浸出渣贮仓经胶带输送机运输，通过犁式卸料机分别卸入两台烟化炉的小冷料仓，再通过小冷料仓下的移动胶带输送机加入烟化炉冷料进料口。
烟化炉作业周期220分钟，其中加料升温105分钟，吹炼100分钟，排渣15分钟。
每台烟化炉旁设两套给煤系统。粉煤由备料车间的螺旋输送泵用压缩风输送至粉煤中间仓。加煤时，中间仓中的粉煤经给料装置、计量装置、锁风装置被一次风送入喷煤嘴，在喷煤嘴内再与二次风混合后鼓入烟化炉炉内。两套给煤系统轮流进行接收粉煤和给煤作业。
烟化炉产出的炉渣水淬后冲入渣池，用抓斗桥式起重机捞出至水淬渣仓，用汽车倒运至渣场堆弃或出售生产水泥。
烟化炉出炉烟气经余热锅炉回收余热后进入布袋收尘装置。尾气应用氨-酸法治理，实现了国内领先的工艺配置。
根据设计，两台烟化炉处理锌浸出渣量为89082t/a，处理鼓风炉渣量为54240t/a，加入粉煤量为57696t/a，氧化锌烟尘产量为43224t/a，氧化锌烟尘含锌产量为22476.48t/a，水淬渣产量为121680t/a。
烟化炉水套使用寿命改造前较短，仅为55天，主要通过在炉底浇注拱底及风口区水套砌筑耐火砖，烟化炉水套使用寿命得到了大幅提升，达105天。烟化炉中间仓系统在改造前，因粉煤由压缩空气从粉煤制备工序送至中间仓，则有可能会导致大量粉煤瞬时进入烟化炉，造成烟化炉三次风口和冷料口喷火，通过采用中间仓新型锁风定量给煤系统改造，有效杜绝了烟化炉喷火现象，消除安全了隐患。
1.工艺流程及烟化炉吹炼示意图
1.1工艺流程
烟化炉吹炼过程工艺流程图见图1。
1.2烟化炉吹炼示意图
烟化炉为固定式长方形炉型，其吹炼过程如图2。
图2 烟化炉吹炼示意图
2.炉底及风口区域衬砖改造
2.1改造方案
为防止冰铜及铅液对烟化炉炉底水套及风口水套的冲刷腐蚀，有效延长水套使用寿命，提高烟化炉作业率，防止喷煤嘴与连接处漏煤，2009年8月份，对烟化炉炉体进行以下改造。
（1）炉底浇注拱底及风口区水套砌筑耐火砖，以保护炉底水套及风口水套。
（2）取消混合箱，喷煤嘴改为法兰连接，取消烟化炉喷煤嘴接头，消除因炉体变形造成接头与喷煤嘴形成的缝隙，减少漏煤现象发生。
2.2改造效果
通过改造，效果较为明显。改造前每次更换水套所需费用约20万元，改造后更换风口区域的铬镁砖所需费用约6万元，可节约14万元，说明改造是成功的。技改前后参数对比情况，见表1。
表1 技改前后参数对比表
3.放渣爆炸分析及预防
3.1放渣爆炸原因分析
烟化炉在放渣时偶尔会发生爆炸现象，经过仔细研究及查阅有关文献，我们认为放渣过程中发生爆炸的主要原因是：熔渣中Fe被还原以及可能部分生成铅冰铜造成，这些渣料在水淬时发生剧烈放热，瞬间释放大量的热并形成气体，气体无法顺利扩散最终造成爆炸。
资料显示，烟化炉在吹炼过程中，最适宜的温度为1150～1250℃，而我们在放渣过程的实时监测发现，渣温有时高达1400℃。根据以往生产经验，在渣口处发现有铁火花产生，并且渣的流动性也非常好，高温下FeO被C还原，形成积铁或铁液，排放过程中遇水，急剧放热，并产生气体，也会造成爆炸。烟化炉水淬渣典型成分见表2。
表2 烟化炉水淬渣典型成分表
由表中数据看出，水淬渣中仍含有少量的Cu和S，由于Cu、S的亲合力较强，在高温熔渣中形成冰铜的可能性较高。由于铅冰铜的比重较大，被一、二次风搅动带到渣口附近，再加上烟化炉是间断加料操作，在新一轮炉料吹炼中，同样会将铅冰铜带入到渣口附近，如果达到一定程度后，集中排出，则会导致爆炸。
3.2防爆炸的预防措施
（1）在输送冷料过程中按要求比例掺入石英砂。石英砂在高温下能与炉渣中的FeO发生反应，形成较为稳定的2FeO.SiO2，从而减少或杜绝金属Fe的生成，降低铁液遇水发生爆炸的可能性。
（2）降低炉渣温度。烟化炉生产工艺条件主要是控制给风量和给煤量，单独降低给煤量会导致烟化过程中的还原气氛变弱，CO全部氧化而放出大量的热，造成渣温不降反升，因此，当渣温过高时，采取在放渣前几分钟适当加入冷料降温的措施。
（3）放渣期间按规定对排放区域进行安全隔离；放渣时，渣口工必须按要求穿戴好劳保用品；放渣操作必须由两人完成，1人操作，1人监护；渣口打开后，渣口工必须立即撤离渣口，站在安全的地方。
4.中间仓定量给煤系统改造
4.1改造方案
中间仓系统是烟化炉吹炼最关键的环节，生产过程中，因粉煤由压缩空气从粉煤制备工序送至中间仓，如果给煤压力超过吹炼时炉内压力，则有可能会导致大量粉煤瞬时进入烟化炉，造成烟化炉三次风口和冷料口喷火，危及岗位人员的安全，同时喷火还会造成大量烟气外溢难以收集处理，成为烟化炉的安全环保难题。为解决此难题，曲靖分公司铅厂通过多方咨询，考虑采用锁风定量给煤机，从源头上杜绝因压差不平衡造成的给煤不稳定现象，具体方案如下。
4.1.1项目内容
本改造项目主要包括：
（1）拆除中间仓给煤螺旋及部分阀门。
（2）对中间仓进行改造，减少一套中间仓给煤系统。
（3）安装锁风定量给煤机及优化布置供煤管。
（4）设计调试DCS联锁控制系统。
4.1.2改造方案
（1）本次改造采用的是新型锁风定量给煤系统，根据现场调试情况，确定设备本体控制参数，如一、二次风量及风压、仓压、给煤量等。
（2）提供给煤机布置及中间仓改造方案、图纸。
（3）每台烟化炉选用两套新型定量给煤机来取代三套给煤螺旋。
（4）与生产厂家协作设计调试DCS连锁控制系统，将相关运行参数引入DCS集中控制。
4.2改造效果
（1）通过改造，新供煤系统由三个中间仓改为两个中间仓，可以减少换仓时开、关阀门数量，且烟化炉的开、停车操作可以通过DCS实现联锁控制，操作程序简单化，可有效减少误操作。
（2）因系统本身能够实现给煤量化，从而可以根据高压鼓风机的供风量及吹炼阶段来计算有效的工艺参数，精确控制炉况，降低烟化炉煤耗，节约成本。
（3）因系统本身能够进行锁风，所以能够平衡中间仓压力与炉内压力，有效杜绝烟化炉喷火现象，消除安全隐患。
5.提高水套循环水温度改造
5.1改造方案
水套在使用相当一段时间后，出现裂纹，导致漏水，我们认为，由于烟化炉水套内冷却水温度较低，造成温差（烟化炉吹炼温度与水套冷却水温度的差值）较大产生的应力使水套产生裂纹。所以采取提高烟化炉水套给水温度的技术方案，以提高烟化炉水套使用寿命。于2010年一季度，做了以下技术改造。
（1）改造尽量利用原有设备设施，仅做管路和部分设备购置。
（2）对原来的软化水热水池重新分隔成两个热水池1#，2#，其主要目的是将烟化炉水套循环水回水进入1#热水池，将艾萨炉水套循环水回水及鼓风炉水套循环水回水进入2#热水池。
（3）从冷却塔回水管上接入一根ф150mm的回水管（回水管上安装流量调节阀），进入1#热水池，以便对1#热水池的水温进行调整。
（4）将原来的软化水热水泵更改成烟化炉水套给水泵，在原软化水热水泵出水管道上安装碟阀进行封堵，用ф350mm的管道与烟化炉水套进水管道连接起来，让软化水热水不经过冷却塔直接进入烟化炉水套循环。
（5）在2#软水热水池上增加2台透平同步排吸清水泵（一开一备，流量500m3/h，扬程36m），泵出口接入到原冷却塔进口管道，对2#软化水热水池的水进行冷却。
5.2改造效果
（1）烟化炉水套循环水给水温度由35℃提高到50℃，水套使用寿命达3个月。
（2）对水循环无影响，不防碍生产的正常运行，可以进一步探索水套寿命与循环水温度的关系。
6.操作优化
6.1优化内容
为持续提升烟化炉的各项经济技术指标，在优化操作方面作出了大量的探索和思考，主要体现在以下方面。
（1）正常情况下，要求在联锁状态下操作中间仓，以达到减少误操作和提高烟化炉自动化水平的目的。
（2）换仓时，先把在用仓的给煤量降到2t/h，将换用仓的给煤量设为2t/h，启动换用仓；待换用仓的给煤量达到2t/h时，将在用仓的给煤量降为0，再停止在用仓。然后根据炉况给煤（给煤量≤6t/h），结束换仓程序。
（3）推行精细化操作，严格中间仓的进煤程序和停煤程序。进煤的顺序：启动滤筒式收尘风机→开进煤仓的进煤阀→开进煤总阀→通知粉煤送煤（煤仓的储煤量不允许超过10t）。停煤顺序：通知粉煤停煤→关进煤总阀→关进煤仓的进煤阀→停滤筒式袋收尘风机。
（4）总结经验，如中间仓长时间不下煤时，立即采取措施从事故渣口紧急放渣，避免因死炉而花费大量的精力去打炉结。
6.2改进效果
（1）烟化炉锌金属耗煤由4-4.2t/t降低到3.5—3.8t/t。
（2）炉子投入产出量更加稳定，工艺技术参数的控制方式和手段基本实现规范化。
（3）炉子非计划停炉次数和停炉时间大幅降低，作业率进一步提高。
7.结束语
实践证明，烟化炉技改工程的实施和推进是科学和可行的，主要体现为，烟化炉水套使用寿命得到了提高；烟化炉喷火现象得到了杜绝，消除了安全隐患。随着烟化炉吹炼工艺的不断完（下转第210页）（上接第146页）善，我们今后的主要研究方向如下。
（1）烟化炉连续进冷料吹炼试验研究，进一步提高炉床能力。
（2）烟化炉富氧吹炼试验研究，进一步节能降耗。
（3）烟化炉水套材质的研究，进一步提高水套使用寿命。
（4）降低水淬渣含Zn的技术攻关，进一步提高烟化炉的经济技术指标。 [科]
【参考文献】
[1]《铅锌冶金学》编委会.铅锌冶金学[M].北京：科学出版社，2003.
[2]彭容秋.铅冶金[M].长沙：中南大学出版社，2004.
[3]云南冶金[M].2007，第36卷，增刊.
[4]张乐如.铅锌冶炼新技术[J].湖南科学技术出版社，2006.