左小紅

(長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司,湖南長沙410011)

用于反應(yīng)釜正常安全排氣的管路布置

左小紅

(長沙有色冶金設(shè)計研究院有限公司,湖南長沙410011)

分析了濕法冶金反應(yīng)釜工作條件，以及反應(yīng)釜中排放氣體的特點及排放方式，研究了實際生產(chǎn)中反應(yīng)釜“跑液冒槽”的原因。在此基礎(chǔ)上，介紹了一種用于濕法冶金反應(yīng)釜正常安全排氣的管路設(shè)計特點，以提供一種安全可靠的用于濕法冶金反應(yīng)釜正常安全排氣的管路系統(tǒng)。

濕法冶金；反應(yīng)釜；安全排氣；管路設(shè)計；壓力平衡；閥門調(diào)節(jié)

0 概述

反應(yīng)釜是濕法冶金的常用設(shè)備。其工作條件大都為高溫、高壓、高腐蝕性的,因此為保證反應(yīng)釜正常穩(wěn)定安全地生產(chǎn),一般反應(yīng)釜都設(shè)置有三個氣體排放口,即緊急事故排放口、安全排放口及正常排放口。正常排放口用于反應(yīng)釜的正常排氣,保證反應(yīng)釜內(nèi)的壓力平衡,維持生產(chǎn)的正常運行；當(dāng)反應(yīng)釜內(nèi)壓力超過設(shè)定安全值時,安全排放口的安全閥將自動開啟泄壓,以保證反應(yīng)釜的安全；一旦遇到緊急情況,還可以通過緊急事故排放口,人工或自動啟動開關(guān)閥門泄壓。反應(yīng)釜還設(shè)置有單獨的氧氣進(jìn)口管、蒸汽進(jìn)口管、礦漿進(jìn)料管供氧氣、蒸汽、礦漿等物料進(jìn)入反應(yīng)釜,以及單獨的礦漿排料管排出礦漿。但在實際生產(chǎn)中,反應(yīng)釜經(jīng)常發(fā)生“跑液冒槽”事故,即本應(yīng)從反應(yīng)釜排料管排出的礦漿大量從正常排氣口排出,這對反應(yīng)釜的運行造成極大的安全隱患,導(dǎo)致生產(chǎn)無法繼續(xù)下去,此類事故也是行業(yè)內(nèi)困擾企業(yè)生產(chǎn)的難題。本文擬介紹一種用于濕法冶金反應(yīng)釜正常安全排氣的管路布置設(shè)計,以解決一直困擾企業(yè)生產(chǎn)的“跑液冒槽”難題。

1 濕法冶金反應(yīng)釜工作條件

濕法冶金反應(yīng)釜工作條件比較惡劣,反應(yīng)釜釜溫、釜壓及釜內(nèi)酸度均較高,釜溫120～200℃,釜壓500～2 100 kPa,釜內(nèi)介子含硫酸20～90 g/L[1-3]。反應(yīng)釜排出的廢氣及礦漿的壓力溫度與反應(yīng)釜壓力溫度一致,而進(jìn)入反應(yīng)釜的氧氣、蒸汽及礦漿等壓力高于反應(yīng)釜釜壓,因此必須控制好反應(yīng)釜內(nèi)各進(jìn)出物料的平衡,保證釜內(nèi)壓力平衡。

2 廢氣特點及管路布置方式

2.1 廢氣特點

濕法冶金反應(yīng)釜產(chǎn)生的廢氣主要由氧氣中帶入的氮氣及少量過剩未參與反應(yīng)的氧氣組成。一般釜內(nèi)反應(yīng)是硫酸體系,因而還夾帶一些硫酸酸霧；如果反應(yīng)釜用于硫化精礦加壓浸出,則排放的廢氣中還夾帶有少量的元素硫。元素硫易粘結(jié)堵管[4],結(jié)合反應(yīng)釜工作條件,可知濕法冶金反應(yīng)釜中排放的廢氣具有高溫高壓腐蝕粘結(jié)的特點。

2.2 濕法冶金反應(yīng)釜管路布置方式

反應(yīng)釜發(fā)生“跑液冒槽”事故的主要原因是反應(yīng)釜的進(jìn)出物料及釜內(nèi)壓力沒有保持平衡。要很好地調(diào)整進(jìn)出物料的平衡,保持釜內(nèi)壓力平衡,反應(yīng)釜本體的管路布置尤為重要,而采用反應(yīng)釜正常安全排氣的管路布置,能很好地解決反應(yīng)釜“跑液冒槽”事故。反應(yīng)釜正常安全排氣的管路布置如圖1所示：

圖1 反應(yīng)釜正常安全排氣的管路布置示意

1)三個氣體排放口均設(shè)置在反應(yīng)釜上部,蒸汽從釜體側(cè)邊進(jìn)入,氧氣從釜體底部進(jìn)入,礦漿進(jìn)料管及礦漿排料管分別對應(yīng)設(shè)置在反應(yīng)釜上部的頭、尾兩端。本管路布置有效保證了反應(yīng)釜進(jìn)出物料的平衡及壓力平衡。

2)正常排氣口的設(shè)置要靠近反應(yīng)釜尾端礦漿排料管,這對進(jìn)入反應(yīng)釜的物料充分反應(yīng)完全留有足夠的空間和時間,從正常排氣口排出的是反應(yīng)完全的廢氣。

3)出于安全考慮,緊急事故排放口只能設(shè)置一個緊急排氣閥,安全排放口只能設(shè)置一個安全閥。正常排氣口設(shè)置兩個閥門,一個為正常排氣調(diào)節(jié)閥,一個為手動閥(正常狀況全開,故障狀況可關(guān)閉檢修)。

4)合理布置正常安全排氣管道及合理選擇管道材質(zhì)。反應(yīng)釜一般的工作條件為高溫、高壓、高腐蝕性,管道材質(zhì)宜選用904 L[5]；為防止排氣夾帶的礦漿堵塞管道,保證反應(yīng)釜排氣順暢,排氣管道必須采用夾套管結(jié)構(gòu),管道中間排氣,外壁蒸汽加溫或保溫,夾套管結(jié)構(gòu)為保證排氣管順暢提供了有力保證。

5)合理設(shè)置排氣口的大小,排氣口不宜過大。根據(jù)反應(yīng)釜的容積,物料加入量、溫度、壓力,計算排氣口規(guī)格,一般排氣口為DN40～80,排氣口過大是造成反應(yīng)釜“跑液冒槽”事故的重要原因。

6)合理調(diào)節(jié)物料加入量,如氧氣量、蒸汽量,并合理調(diào)節(jié)排氣管的閥門開度,根據(jù)反應(yīng)釜的溫度、壓力,及時調(diào)節(jié)排氣管的排氣量。實際生產(chǎn)中采用在線控制調(diào)節(jié),原則上排氣管的閥門盡量要小開啟,以防止礦漿從排氣管外排。

3 實際生產(chǎn)應(yīng)用方式

反應(yīng)釜本體、輔助設(shè)施、管道閥門檢查完好,緊急排氣閥在關(guān)閉位置,安全閥在正常安全位置。依次開啟排料閥、進(jìn)料閥,礦漿由高壓泵進(jìn)入反應(yīng)釜,根據(jù)反應(yīng)釜內(nèi)溫度、壓力情況,利用蒸汽調(diào)節(jié)閥、氧氣調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)控制蒸汽量及氧氣量,一般要求溫度145～155℃,壓力1 100～1 300 kPa,此時,正常排氣調(diào)節(jié)閥進(jìn)入在線控制程序進(jìn)行調(diào)節(jié),閥門開啟度由大至小,維持反應(yīng)釜的壓力平衡,保證正常安全排氣。

4 結(jié)束語

綜上所述,本反應(yīng)釜正常安全排氣的管路布置能有效保證反應(yīng)釜進(jìn)出物料的平衡及壓力平衡,保證排氣管順暢及反應(yīng)釜的運行安全,解決反應(yīng)釜“跑液冒槽”事故,運行安全、可靠。目前,該管路布置設(shè)計已成功應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn),得到生產(chǎn)實踐的驗證,值得推廣應(yīng)用。

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Pipeline Arrangement for Normal Safety Air Discharge of Reaction Kettle

ZUO Xiao-hong
(Changsha Engineering and Research Ins
t
itute Company Limited of Nonferrous Metallurgy,Changsha,Hunan 410011,China)

The paper analyzes working condition of hydrometallurgy reaction kettle,characteristic of discharge in reaction kettle and discharge method,and researches the cause of fluid running and overselling in actual production of reaction kettle.In addition,the paper introduces characteristic of pipeline design of normal safety air discharge for hydrometallurgy reaction kettle to provide a safe and reliable pipeline system of normal safety air discharge for hydrometallurgy reaction kettle.

hydrometallurgy;reaction kettle;safety air discharge;pipeline design;pressure balance;valve control

TQ052.4

B

1004-4345（2014）01-0020-02

2013-08-19

左小紅(1967—),女,高級工程師,主要從事有色金屬冶金設(shè)計與研究。