赤峰中色鋅業(yè)有限公司原有11.5㎡硫酸化沸騰焙燒爐和14㎡氧化倍燒爐各1座，鋅精礦處理能力約為4.5萬t/a。為保證鋅精礦沸騰焙燒過程中產(chǎn)出的高達(dá)900~1100℃煙氣進(jìn)入電收塵器前低于360℃ , 采用水冷卻器冷卻煙氣。沸騰爐排出的900~1170℃高溫焙砂, 采用外淋式冷卻圓筒冷卻。其40℃以上的冷卻水通過地溝排入冷卻池循環(huán)使用,大量的余熱不僅未經(jīng)利用, 而且對周圍環(huán)境造成熱污染。
　　摘 要：赤峰中色鋅業(yè)有限公司利用余熱鍋爐，回收鋅精礦沸騰焙燒余熱已近15年。生產(chǎn)實(shí)踐表明：該設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，具有安全可靠、維修量少、使用壽命長的特點(diǎn)。余熱鍋爐在生產(chǎn)中的應(yīng)用不僅改善了操作壞境, 減少了污染, 減輕了工人的勞動強(qiáng)度, 而且節(jié)約了能源并延長了生產(chǎn)時(shí)間。
　　關(guān)鍵詞：中級機(jī)械工程師論文,精礦,沸騰焙燒,余熱鍋爐,廢熱利用
　　我公司根據(jù)生產(chǎn)發(fā)展需要, 從1998年起對這兩座沸騰爐進(jìn)行分期技術(shù)改造, 并新增1座沸騰爐。為了回收沸騰焙燒余熱, 焙砂冷卻改外淋式冷卻圓筒為列管式冷卻圓筒, 煙氣冷卻改水冷卻器為余熱鍋爐。在沒有太多經(jīng)驗(yàn)借鑒的情況下, 第一臺余熱鍋爐于1998年12月建成并一次試產(chǎn)成功。近15年的生產(chǎn)實(shí)踐表明：余熱鍋爐具有安全可靠、維修量少、使用壽命長等特點(diǎn)。筆者就余熱鍋爐系統(tǒng)工藝、鍋爐結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)行情況及經(jīng)濟(jì)效益等進(jìn)行介紹。
　　一、余熱鍋爐系統(tǒng)工藝
　　經(jīng)技改后公司現(xiàn)擁有14㎡氧化沸騰爐2座和18㎡硫酸化沸騰爐1座, 3座沸騰爐均設(shè)置余熱鍋爐。3臺余熱鍋爐共用一套供水、排污及蒸汽擴(kuò)容系統(tǒng)。余熱鍋爐系統(tǒng)流程示意圖如圖所示。
　　圖1　余熱鍋爐系統(tǒng)流程示意圖
　　1一沸騰爐;2一余熱鍋爐;3一焙砂冷卻器;4 一三塔式流動床軟水處理設(shè)備;5一熱水箱;6一給水泵;7一除氧器;8 一鍋爐給水泵;9一分水箱;10 一減壓閥;11 一燕汽擴(kuò)容器;12 一連續(xù)排污器;13一定期排污器
　　沸騰爐出來的高溫?zé)煔�，通過鍋爐與水壁進(jìn)行熱交換后送收塵制酸系統(tǒng)。高溫焙砂與軟水在列管式圓筒冷卻器中進(jìn)行熱交換, 加熱后的軟水(65~75℃)在熱水箱貯存, 用水泵打入除氧器除去其中的氧, 并在除氧器中經(jīng)蒸汽加熱到104℃ 后, 再由鍋爐給水泵注入分水箱。經(jīng)分水箱水被分配到各鍋爐汽包中，過熱水經(jīng)下降管與鍋爐水冷壁進(jìn)行熱交換,產(chǎn)生的蒸汽由上升管進(jìn)入鍋爐汽包, 表壓為2.8MPa的蒸汽經(jīng)過減壓閥減壓至0.8MPa后集中到一臺蒸汽擴(kuò)容器, 然后送給煉鋅分廠使用。
　　二、余熱鍋爐工作壓力與結(jié)構(gòu)形式
　　鋅精礦沸騰焙燒煙氣顯著特點(diǎn)是腐蝕性強(qiáng), 含塵濃度高, 而且煙塵粘結(jié)性強(qiáng)。在技改前使用水冷卻器冷卻煙氣時(shí), 煙塵在其內(nèi)結(jié)塊嚴(yán)重, 每星期要清掃結(jié)塊一次, 用人工打結(jié)塊勞動強(qiáng)度大, 勞動條件差。高塵的煙氣對水冷卻器的嚴(yán)重沖刷與腐蝕, 其使用壽命僅1.5~2年。因此，能否解決防腐與除塵是關(guān)系到余熱鍋爐成敗的關(guān)鍵。
　　根據(jù)煙氣成份計(jì)算得出, 煙氣露點(diǎn)接近200℃ , 為避免管壁腐蝕, 管壁溫度應(yīng)高于露點(diǎn)溫度。因此，確定鍋爐汽包內(nèi)表壓為2.8MPa, 其飽和蒸汽溫度為229℃ 。
　　為了盡量減少管壁粘結(jié)并有利于煙塵沉降, 采用全懸吊式、自然循環(huán)余熱鍋爐。該鍋爐為大空腔、單通道結(jié)構(gòu), 膜式水冷壁由鰭片管構(gòu)成, 沉降的煙塵用螺旋輸送機(jī)排出。為保證鍋爐熱效率, 每臺鍋爐除在爐頂開有清灰孔外, 還設(shè)置了四臺長伸縮式吹灰器, 用蒸汽吹灰, 定期清除管壁上所粘結(jié)的煙塵, 以保證鍋爐生產(chǎn)的可靠性。
　　三、運(yùn)行情況
　　我公司第一臺余熱鍋爐于1998年12月建成, 一次試產(chǎn)成功至今近15年, 設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)可靠, 基本達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)要求, 主要參數(shù)見表。
　　表1　余熱鍋爐主要參數(shù)

項(xiàng)目	單位	參數(shù)值	備注
蒸發(fā)量	t/h	3.5	實(shí)際3.2
受熱面積	㎡	300（180）
飽和蒸汽壓力	MPa	2.8
飽和蒸汽溫度	℃	229
煙氣入口溫度	℃	1100（900）
煙氣出口溫度	℃	400	實(shí)際450
給水溫度	℃	104
煙氣量（出口）	m3/h	7500（9400）

　　注： 括號內(nèi)數(shù)字為18㎡酸化爐余熱鍋爐參數(shù), 括號外數(shù)字為14㎡氧化爐余熱鍋爐參數(shù)。
　　我公司氧化沸騰爐操作溫度控制在1 160~1 180℃ , 但由于余熱鍋爐埋入沸騰層的四根管設(shè)計(jì)時(shí)傳熱系數(shù)K值取得偏小, 導(dǎo)致沸騰爐操作不穩(wěn)定, 影響焙砂質(zhì)量。因此，后將埋管拆除, 以維持沸騰爐正常操作。另外，硫酸化焙燒爐有時(shí)也進(jìn)行氧化焙燒, 因而沸騰層的埋管也取消, 在進(jìn)行硫酸化焙燒時(shí), 沸騰層改用水套排熱。
　　軟水水質(zhì)的保證并定期給鍋爐加藥,是消除鍋爐水冷壁管內(nèi)結(jié)垢與堵塞、維持設(shè)備連續(xù)正常運(yùn)行的前提。我公司由于嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)操作規(guī)范, 還沒有發(fā)生過水冷壁被燒壞或變形現(xiàn)象, 經(jīng)檢查水冷壁管內(nèi)無結(jié)垢, 設(shè)備運(yùn)行良好。
　　余熱鍋爐除塵率高, 約為45%~50%。鍋爐體內(nèi)采用大空腔, 煙氣在其內(nèi)移動速度極低(約0.3m/s)， 煙塵重力沉降, 對水冷壁無沖刷作用。附在水冷壁上的煙塵能自動脫落, 不結(jié)塊,所以在實(shí)際操作中取消了吹灰裝置及排灰碎塊機(jī)。
　　正常運(yùn)行情況下, 煙氣對設(shè)備無腐蝕, 但開停爐壁管溫度低于露點(diǎn)溫度時(shí), 存在低濃度二氧化硫煙氣的低溫腐蝕。由于開停爐時(shí)間較短, 水冷壁管未出現(xiàn)明顯的腐蝕現(xiàn)象。第一臺余熱鍋爐的管壁經(jīng)檢測其厚度沒有減薄, 已用近15年。因此，設(shè)備具有壽命長的特點(diǎn)。但為了提高設(shè)備的壽命, 減少開停爐是很有必要的。
　　鍋爐出口煙氣溫度偏高, 除了換熱面積偏小外, 可能與鍋爐本體結(jié)構(gòu)不夠理想有關(guān)。目前，國內(nèi)外余熱鍋爐大多采用大空腔雙區(qū)域(輻射區(qū)與對流區(qū))單通道結(jié)構(gòu), 并配上機(jī)械振打除塵。據(jù)了解, 長沙鋅廠使用上述結(jié)構(gòu)的鍋爐效果好, 1997年我公司由長沙有色金屬設(shè)計(jì)研究院設(shè)計(jì)的28㎡沸騰爐工程配套的余熱鍋爐也采用了這種結(jié)構(gòu)形式。
　　四、經(jīng)濟(jì)效益
　　1998年12月、2000年10月、2002年11月3臺沸騰爐及配套余熱鍋爐相繼建成投產(chǎn)。3臺鍋爐及其配套設(shè)施累計(jì)投資高達(dá)450萬元, 而采用傳統(tǒng)的水冷卻器其投資150萬元即可, 但3臺余熱鍋爐可年產(chǎn)蒸汽6.90萬t , 相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤6 700t, 價(jià)值172萬元。而余熱鍋爐運(yùn)行費(fèi)用每年僅比水冷卻器高17.4萬元。因此，余熱鍋爐多投資的300萬元兩年左右即可回收, 且每年還可延長生產(chǎn)時(shí)間40余天。
　　五、結(jié)語
　　生產(chǎn)實(shí)踐證明, 采用余熱鍋爐回收鋅精礦沸騰焙燒的余熱其工藝是可行的。余熱鍋爐與傳統(tǒng)的水冷卻器相比, 具有設(shè)備壽命長(大于16年, 而水冷卻器僅1.5~2年)、維修量少的特點(diǎn)。采用余熱鍋爐改善了操作環(huán)境,減少了污染, 減輕了工人的勞動強(qiáng)度, 且節(jié)約能源并延長了生產(chǎn)時(shí)間。

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