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    109 m2沸腾炉冷却盘管设计结构的优化

时间:2016-8-1 11:31:00

来源: 硫酸工业

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硫酸网讯:云南驰宏锌锗股份有限公司(简称驰宏锌锗)会 泽冶炼分公司160 kt/a铅锌及渣综合利用技改工程 项目中的焙烧系统采用109 m2大型沸腾炉,于2013 年建设完成。沸腾炉于2013年11月1日点火烘炉, 11月24日正式投料试生产。由于冷却盘管换热面积 过大,带走热量较多,导致油枪撤出后炉温不能保持 原有水平,沸腾炉第一次投料试车失败。为此,会泽 冶炼分公司技术人员对沸腾炉冷却盘管的结构进行 优化;为延长冷却盘管使用周期,又优化了部分风帽 的分布,最终使109 m2沸腾炉成功投料运行,生产正 常。实际运行中,进沸腾炉冷却盘管的循环水流量为 175. 1~ 180.3 m3/h。至2015年7月31日,沸腾炉已 安全运行614 d,主要生产指标优于设计值。

1冷却盘管在109 m2沸腾焙烧系统所起的 作用

沸腾炉的冷却盘管与余热锅炉属同一个循环系 统。在实际生产中,沸腾炉焙烧时炉膛温度介于 920~980 t时为最佳。锌精矿的燃烧过程是一个放 热过程。为保证炉膛温度,一部分多余的热量可由焙 烧烟气和焙砂带走,但焙烧时锌精矿在流化层剧烈反 应放热,导致焙烧温度远超出最佳温度920~980 t。 这部分多余的热量需靠埋在炉膛内的冷却盘管通过 换热带走,因此冷却盘管对沸腾炉稳定运行起着至关 重要的作用,其不仅有助于沸腾炉稳定运行,而且有 效回收多余的热量,提髙余热锅炉的蒸发量[1]。

2 109 m2沸腾炉冷却盘管设计结构的优化

2.1沸腾炉焙烧热平衡计算

沸腾炉第一次投料试车失败后,会泽冶炼分公 司技术人员认为是冷却盘管换热面积过大,带走的热量过多,为此进行了热平衡计算。

 2.1.1沸腾炉焙烧放热

进人沸腾炉的总热量包括反应热及精矿、空气 和水分带人的热量。

 2. 1.2沸腾炉焙烧吸热

沸腾炉焙烧吸热包括烟气、烟尘、焙砂和精矿 水分蒸发带走的热量及精矿中碳酸盐、(^『^2和 Fe7S8分解吸收的热量,此外还包括经炉壁、炉顶散 失的热量和其他热量损耗。

3 109 m2沸腾炉冷却盘管面积计算及技改 措施

3.1 沸腾炉冷却盘管面积

经上述计算可得出:焙烧温度在920 ~ 980 t时,It物料完成反应所排出的余热为699. 43 kj,这些余热由沸腾炉的冷却盘管带走。根据热平衡可计算水套受热面积:

3.2沸腾炉冷却盘管密封切除改造

根据金属平衡、热平衡计算结果,计算出会泽冶炼分公司电锌厂109 m2沸腾炉冷却盘管面积应为27. 88 m2,即能带走多余的热量。会泽冶炼分公司沸腾炉有6组冷却盘管,每组冷却盘管面积7. 25 m2,冷却盘管实际面积则为43. 5 m2,比理论面积多15.62 m2。这表明:冷却盘管工作时带走的热量远远超过理论计算时焙烧过程产生的多余热量,因此沸腾炉在加热油枪撤出后,不能保证920 ~980丈的温度。为此电锌厂决定密封切除沸腾炉的2组冷却盘管。这样4组冷却盘管的工作面积为29 m2,接近理论计算的27. 88 m2。改造后沸腾炉一次性投料试生产成功,并正常运行至今。

4 109 m2沸腾炉空气分布板的改造

4.1改造方案

为确保会泽冶炼分公司109 m2沸腾炉一次开 炉成功,避免“死炉”现象,技术人员对其他同等规 模的沸腾炉的“死炉”事故进行分析。导致沸腾炉 “死炉”故障的常见原因是炉内冷却盘管泄漏及进 出料区域物料堆堵。经排查发现:冷却盘管可能因 腐蚀、变形、被焙砂磨损穿孔等导致爆管,大量冷却 水进入沸腾炉造成“死炉”。实际生产中,因直通型 风帽阻力较小,沸腾炉内的物料在焙烧风的作用下 完全呈悬浮沸腾状态。流态化下风帽吹出的风夹 杂着焙砂,直接吹在冷却盘管上,物料在沸腾过程 中不断碰撞并摩擦冷却盘管,加上炉内焙烧温度达 920~980 T,致使冷却盘管易被冲刷磨损、管壁变 薄,最终出现爆管导致停炉事故。而进出料区域及 炉壁周围产生物料堆堵导致沸腾炉“死炉”,其原因 是沸腾炉空气分布板上风帽的排列不当,加快了物 料挂壁。一旦物料发生脱落,会导致沸腾炉“死 炉”。冷却盘管泄漏或爆管、挂壁滋生及物料堆堵

等现象若不解决,将影响沸腾炉的正常运行,缩短 其运行周期。

4.2分布板及冷却盘管下的分布板改造

根据109 m2沸腾炉冷却盘管的安装位置,对冷却 盘管下的风帽采取错位排列方式。其目的是错开对 冷却盘管产生直吹的风帽,减少焙砂对冷却盘管的磨 损,以保护冷却盘管,延长其使用寿命。为达到空气 分布均匀,保证沸腾层情况良好,将冷却盘管下减少 的风帽增加在进料区域、溢流口出料区域;同时在进 料区域、溢流口出料区域和空气分布板上加大孔眼 率。沸腾炉炉膛采用矩形排列,靠炉墙内壁10圈用 同心圆排列,冷却盘管下的风帽采用错位排列。除 进、出料区域、冷却盘管下分布板区域及炉壁周围区 域外为等分均匀分布,主床按3. 13%的孔眼率进行矩 形+外围10圈为同心圆+中心同心圆的开孔排列。每 排孔中间距为100 mm。冷却盘管下为错位排列,中 心距为120 mm。进、出料区域及炉壁周围区域按 3. 35%的孔眼率进行矩形+外围10圈为同心圆+中心 同心圆的开孔排列。这样既保证焙烧炉的空气分布 均匀,也达到了改造效果。

4.3改造后运行情况

改造后,会泽冶炼分公司109 m2沸腾炉于2013 年12月7日点火投产,控制稳定,工艺参数达到焙烧 要求,安全、高效连续运行了 614 d。运行期间未出现 “死炉”、冷却盘管泄漏事故。从生产情况看,炉床能 力平均达6. 4 t/(m2 •(!),焙烧矿产量已超过设计值; 焙烧矿残硫指标完成较好,焙砂中w (S) 1. 32%,焙尘 中W (S) 2. 48%;沸腾炉实现了长周期运行,减少了 开、停炉及烟炉的次数,减少了环境污染。沸腾炉正 常运行时,烟气送往制酸车间进行制酸,排放尾气中 P(S〇2)低于200 mg/m3。冷却盘管和空气分布板的 技术改造符合生产实际要求,达到预期目标。

5结语

会泽冶炼分公司技术人员对109 m2沸腾炉冷 却盘管进行设计结构优化,使沸腾炉对原料适应能 力增强,延长了冷却盘管的使用寿命,减少了尾气 排放对环境造成的污染,实现焙烧系统安全、环保、清洁生产。

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