奥斯麦特炉铜冶炼环境集烟系统的设计.pdf

第3 8 卷 第5 期 有色冶金设计与研究 2 0 1 7 焦 1 0 月 奥斯麦特炉铜冶炼环境集烟系统的设计 刘峰 ( 中国瑞林工程技术有限公司，江西南昌3 3 0 0 3 8 ) 摘要 某奥斯麦特炉铜冶炼工程环境集烟系统主要包含奥炉+ 沉降电炉环境集烟系统、阳极炉工艺烟 气+ 转炉环境集烟系统、阳极炉+ 包子涂层场+ 转阳区厂房环境集烟系统三个部分，在对各排烟点排烟量分别 进行计算的基础上，结合环集系统的工艺流程，提出了相应的烟气处理措施，并对系统管路设计和主要设备 的选型进行了分析。 关键词 环境集烟；奥斯麦特熔炼；转炉吹炼；烟气量；布袋除尘器 中图分类号：T B 4 9 4 文献标识码：B 文章编号：1 0 0 4 4 3 4 5 ( 2 0 1 7 ) 0 5 0 0 3 1 0 3 D e s i g no fF u g i t i v eG a sC o l l e c t i n gS y s t e mf o rA u s m e l tF u r n a c eC o p p e rS m e l t i n gP r o c e s s L I UF e n g ( C h i n aN e f i nE n g i n e e r i n gC o ，L t d ，N a n c h a n g ，J i a n g x i3 3 0 0 3 8 ，C h i n a ) A b s t r a c t F u g i t i v eg a sc o l l e c t i n gs y s t e mo fac e r t a i nA u s m e l tf u r n a c ec o p p e rs m e l t i n gp r o j e c tm a i n l yi n c l u d e sA u s m e hf u r n a c e + s e t t l i n gE Ff u g i t i v eg a sc o l l e c t i n gs y s t e m ，a n o d ef u r n a c ep r o c e s sf l u eg a s + C Ff u g i t i v eg a sc o l l e c t i n gs y s t e m ，a n o d ef u m a c e + l a d l e c o a t i n gy a r d + C Fa n dA Fp l a n tb u i l d i n gf u g i t i v eg a sc o l l e c t i n gs y s t e m O nt h eb a s i so fc a l c u l a t i n gg a sv o l u m e sa ta l lg a se x h a u s t p o i n t s ，t h ep a p e rp u t sf o r w a r dt h ec o r r e s p o n d i n gg a st r e a t m e n tm e a s u r e si nc o m b i n a t i o nw i t hp r o c e s sf l o wo ff u g i t i v eg a sc o l l e c t i n g s y s t e m ，a n da n a l y z e ss y s t e mp i p e l i n ed e s i g na n ds e l e c t i o no fm a i ne q u i p m e n t B a s e do nac e r t a i nA u s m e hf u r n a c ec o p p e rs m e l t i n g p m j e c t ，t h ep a p e ri n t r o d u c e st h ep r o c e s sf l o wo ff u g i t i v eg a sc o l l e c t i n gs y s t e m ，p i p e l i n ed e s i g na n dt y p es e l e c t i o no ff u g i t i v eg a s c o l l e c t i n ge q u i p m e n t K e y w o r d sf u g i t i v eg a sc o l l e c t i n g ；A u s m e l tf u r n a c es m e l t i n g ；C Fc o n v e r t i n g ；g a sv o l u m e ；b a gf i l t e r 奥斯麦特炉熔炼+ 电炉沉降+ 转炉吹炼+ 阳极炉 精炼是目前世界上成熟的铜冶炼工艺之一。奥斯麦 特炉( 以下简称“奥炉”) ，目前已经在国内新疆五鑫 铜业和铜陵有色集团金昌二冶等工程投入运行。本 文以某设计规模为阴极铜2 0 0k t a 的大型“奥炉”铜 冶炼工程为例，对环境集烟系统的设计进行探讨。 本工程火法部分冶炼工艺流程为精矿库配料一 精矿制粒一奥斯麦特熔炼一电炉沉降一转炉吹炼一 阳极炉火法精炼。铜冶炼的主要原料为铜精矿，除了 含有铜、铁、硅外，还含有大量的硫和少量的砷和铅。 在生产过程中熔炼、吹炼、精炼工段均有大量含有 S O ，和有害烟尘的气体逸散出来，造成车间及室外 的空气污染，影响人体的健康。因此，在各烟气逸散 点设置集烟罩捕集逸散烟气，经处理后送厂区1 2 0m 收稿日期：2 0 1 7 0 4 3 0 作者简介：刘峰( 1 9 8 3 一) ，男，主要从事暖通及管道专业的设计工作。 烟囱高空达标排放。 1环境集烟烟气量计算及烟气处理措施 本工程共分成3 套环境集烟系统，分别为奥炉+ 沉降电炉环境集烟系统、阳极炉工艺烟气+ 转炉环境 集烟系统、阳极炉+ 包子涂层场+ 转阳区厂房环境集 烟系统。 1 1 烟气量计算 本工程环境集烟排烟点分布及排烟量详见表1 。 当排烟点阀门关闭时，漏风量按开启时的1 5 计算。 奥斯麦特炉渣溢流堰溜槽、冰铜溢流堰溜槽区域及沉 降电炉冰铜溜槽区域设置密闭集烟房，可根据实际情 况间歇排烟。包子涂层场环境集烟考虑间歇排烟，排 烟量( 即漏风量) 可按阀门开启时的1 5 计算。 万方数据 3 2 有色冶 金设计与研究第3 8 卷 表1环境集烟系统排烟点及排烟量 由表1 可知，奥炉+ 沉降电炉环境集烟系统总排 烟量为1 9 50 0 0N m 3 h ，按温度为8 5 ( 忽略当地大 气压的修正，下同) 的工况折算，排烟量为2 5 57 1 4 m 3 h ；阳极炉工艺烟气+ 转炉环境集烟系统总排烟量 为2 3 68 3 0N m 3 h ，按温度为6 5 的工况折算，排烟 量为2 9 32 1 8m 3 h ：阳极炉+ 包子涂层场+ 转阳区厂 房环境集烟系统总排烟量为1 8 80 0 0N m 孙，按温度 为8 0 的工况折算，排烟量为2 4 30 9 2m 3 h 。 另外奥炉+ 沉降电炉环境集烟系统还承担奥 炉、电炉的烘炉烟气( 烟气量：3 94 6 8N m 3 h ，温度：约 3 2 0 。C ) 的处理以及奥炉、电炉的事故烟气( 烟气量： 3 45 5 3N m 3 h ，温度：约3 2 0 。C ) 的处理。通常情况下 事故时或烘炉烟气经收尘专业处理之后汇入环境集 烟系统；当奥炉事故且余热锅炉事故时，奥炉事故烟 气直接经奥炉加料口进入环境集烟系统。 1 2 烟气处理措施 本工程共分成3 套环境集烟系统环境集烟系 统流程详见图1 。其中奥炉+ 沉降电炉环境集烟系统 和阳极炉+ 包子涂层场+ 转阳区厂房环境集烟系统的 烟气分别经风机送环集脱硫系统处理后送烟囱达标 排放；阳极炉工艺烟气+ 转炉环境集烟系统的烟气因 含尘浓度较高，经风机送布袋除尘器除尘以及环集 脱硫系统处理后送烟囱达标排放。 黔电删何! 儆好1 奥炉”r 1 嘤带机卸科血含生7 、件 ： 蝌咖科。珥馥删t 。 囊炉蒲港潍堰1 埘趣舭 哩，抹锕溢流鼎自褂 E 姗l 趣妒? l 铮； 溢“：媸川 2 十1 坏q ：柏 、 甍F 。l 铜、琦溜薷_ _ t 、稍房环蜒州、 蔓。j ：。赶。”境镪最蚌： 、 甄睹电琏料斗9 峭气 0 ：蹄磷箨淋制- r 蜱 t ) 糍州t 0 L 酵q 1 护冰锅乜l J k 竹1 环斑艄L 、“ ：；篡：嚣黧，j 。槲皑州脚。 环魏砖鼬 * c 降t 博罐锕滴带链娴房j f # 蝴i ：銎嚣柰萎删q 转妒环 制哟自1 炉顾蛳醐 ：蔓 # 书c j 铝台】F - t 自f ，僵河谁稍、 地妲mZ 馈气 乜诛艋堂环坦船气 ：。 ? i 转R j t 域厂扁坪删i 、一 A 蟛M 、僦 ：餐燧荔嬲聃。1 “ 图1 环境集烟系统流程 环境集烟系统各烟气逸散点设置各种类型的排 烟罩。且对罩内抽风使其形成负压，防止烟气逸散到 车间。其中，转炉、阳极炉区域厂房顶部由土建专业 设置集烟窗，烟气在热压作用下聚集到集烟窗，对集 烟窗抽风，排除聚集的烟气。 当奥炉、沉降电炉烘炉或事故排烟时，各环集排 烟点阀门关闭，事故或烘炉烟气按照设计的路线汇 人奥炉+ 沉降电炉环境集烟系统，由环集风机送至环 集脱硫系统处理后送烟囱排放。 万方数据 第5 期 奥斯麦特炉铜冶炼环境集烟系统的设计3 3 2 系统管路设计 由于环集系统排烟点较多。为保证各个点的排 烟效果，保持各个环路的压力平衡非常关键。系统风 管呈枝状布置，环集管道按管内烟尘不沉积确定管 径。以往各排烟点均设置一个手动蝶阀和一个电动 蝶阀。手动蝶阀在系统调试阶段调节好开启度使之 与各排烟点的排烟量相匹配，调试完成后不再变动。 电动蝶阀则根据工艺设备使用情况选择启闭尽量 减少系统的总排烟量，以减少能耗，节省费用。 本工程各排烟点仅设置一个调节型电动蝶阀 功能可替代原手动蝶阀+ 电动蝶阀。在系统调试阶段 调节好开启度并记录下来，正常运行时，可根据工艺 设备使用情况选择启闭。每次开启调节型电动蝶阀 均应确保开启度与初始开启度一致，以保证系统风 量和压力平衡。所有调节型电动阀均采用就地控制 和D C S 控制室远程控制两种控制方式。本工程3 套 环境集烟系统均设置有环集风机，3 台环集风机入口 设置旁通管和电动阀，使得3 台风机可互为备用。 本工程环境集烟烟气必须经脱硫装置处理，并 且烟气进入脱硫系统前温度应低于1 2 0 。C 。当奥炉、 沉降电炉烘炉或事故排烟时，进人脱硫系统前烟气 温度有可能超过1 2 0 ，故在脱硫系统入口设置温 度监测装置。当温度超过1 2 0 。C 时，应兑入冷风降低 烟气温度( 可采取开启部分环境集烟排烟点阀门的 措施) 。 经计算，最大排烟量时，奥炉+ 沉降电炉环境集 烟系统最不利环路的压力损失为9k P a ( 含环集脱硫 设备压力损失4 5k P a 。并考虑预留今后增加布袋除 尘器压力损失1 5k P a ，下同) ，阳极炉+ 包子涂层场+ 转阳区厂房环境集烟系统的最不利环路的压力损失 为8 8k P a 阳极炉工艺烟气+ 转炉环境集烟系统最 不利环路的压力损失为8 8k P a 。 3 主要设备的选型 3 1 布袋除尘器的选型 根据阳极炉工艺烟气+ 转炉环境集烟系统烟气 中粉尘的特点，选用1 台离线脉冲袋式除尘器。除尘 器的处理风量按环集系统最大排烟量2 9 32 1 8m 3 h 选取滤袋材质为覆膜涤纶针刺毡，规格为西1 6 0 x 60 0 0 耐温1 2 0 。C ，过滤风速1 0m m i n ，阻力损失 1 5k P a ，除尘效率 9 9 9 。 3 _ 2 环集风机的选型 环境集烟系统的总排烟量随工艺生产过程是不 断变化的。在环保风机的选择上。既要满足各排烟点 最大同时排烟量的要求，又要兼顾风机在通常排烟 量运行时的高效节能，还要满足事故和烘炉