黃永康，張 衛(wèi)

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

金山銀山就是綠水青山。環(huán)境問題是關(guān)系到現(xiàn)代工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的大問題，建設(shè)和諧自然的生態(tài)環(huán)境已經(jīng)引起世界各國的廣泛關(guān)注。目前，國內(nèi)大部分冶煉廠預(yù)干燥設(shè)備所采用的燃料以煤炭、重油為主，存在設(shè)備體積大，附屬設(shè)備多，能源消耗高，環(huán)境污染大的弊端［2］。已不能滿足國家節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)的需求，阻礙我國經(jīng)濟和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。而天然氣是一種高效、清潔能源，燃燒過程中基本不排放SO2和粉塵，節(jié)能、環(huán)保優(yōu)勢明顯，是國家能源發(fā)展的趨勢。2015-2016年，貴冶備料車間銅精礦預(yù)干燥生產(chǎn)系統(tǒng)進行了燃料升級改造，采用天然氣替代燃煤燃燒供熱，并同湖南岳陽遠大熱能設(shè)備有限公司合作，將原有的燃煤熱風(fēng)爐升級改造為預(yù)熱式高效天然氣熱風(fēng)爐。通過長期的生產(chǎn)實踐和摸索改進，達到了生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保明顯的目標。

2 天然氣熱風(fēng)爐結(jié)構(gòu)及工作原理

2.1 結(jié)構(gòu)

預(yù)熱式高效燃氣爐由爐體、一次風(fēng)風(fēng)機（助燃鼓風(fēng)機）、二次風(fēng)風(fēng)機（稀釋風(fēng)機）、內(nèi)環(huán)流補風(fēng)閥、防爆閥、燃燒器、燃氣閥組儀表、燃燒電氣控制系統(tǒng)等部件組成［3］。

2.2 工作原理

一次風(fēng)鼓風(fēng)機是提供燃燒所需的空氣，是燃燒器正常燃燒的重要設(shè)備，產(chǎn)生的具有一定風(fēng)壓和風(fēng)量的空氣經(jīng)螺旋預(yù)熱風(fēng)道預(yù)熱后，分別進入燃燒器和內(nèi)環(huán)流補風(fēng)閥，形成助燃空氣和霧化空氣。助燃空氣經(jīng)燃氣爐端面裝的內(nèi)環(huán)流補風(fēng)閥進入爐膛輔助燃燒，通過調(diào)節(jié)內(nèi)環(huán)流補風(fēng)閥可以起到調(diào)節(jié)助燃空氣量，使燃料量與助燃空氣量配比準確的作用。在采用多頭內(nèi)混與風(fēng)散相結(jié)合方法的高效燃燒器內(nèi)，霧化空氣與燃料分兩次混合，霧化空氣與燃料充分混合后在燃燒器內(nèi)著火燃燒，形成錐形火焰后噴射至爐膛進行充分燃燒，并產(chǎn)生700～1200℃高溫熱煙氣，再經(jīng)過二次風(fēng)（稀釋風(fēng)）的摻混中和至所需溫度的熱煙氣后再經(jīng)出煙管送出（溫度在300～900℃任意調(diào)節(jié)）［4］。設(shè)計助燃空氣通過熱風(fēng)爐爐體夾層將空氣預(yù)熱后再進入爐膛后能讓燃燒更加穩(wěn)定，無需增加加熱設(shè)備，即將空氣進行了預(yù)熱，該結(jié)構(gòu)簡單新穎，省去了空氣加熱設(shè)備，巧妙利用自身的熱能加熱空氣，減少散熱損失，又對爐體起到一定的冷卻作用，省去爐體厚厚的隔熱層，達到了節(jié)省投資，節(jié)約能源之目的［5］。

3 尾氣中SO2數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

天然氣熱風(fēng)爐替代燃煤熱風(fēng)爐，在燃燒過程中基本上不產(chǎn)生SO2和粉塵，車間對環(huán)保排放指標SO2數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計，如表1、表2所示。

表1 預(yù)干燥排放指標SO2數(shù)據(jù)統(tǒng)計表（1-10月）

通過對近兩年環(huán)保排放指標SO2數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)天然氣熱風(fēng)爐替代燃煤熱風(fēng)爐后，銅精礦預(yù)干燥工藝中尾氣排放指標明顯優(yōu)于國標400mg/Nm3，但存在單位時間內(nèi)SO2濃度波動較大，為此，車間對SO2濃度實時數(shù)據(jù)進行了監(jiān)測，如圖1。

圖1 SO2在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

根據(jù)SO2在線監(jiān)測數(shù)據(jù)跟蹤，貴冶發(fā)現(xiàn)天然氣熱風(fēng)爐替代燃煤熱風(fēng)爐后，雖然在燃燒過程中基本上不產(chǎn)生SO2和粉塵，但是在預(yù)干燥生產(chǎn)時，由于銅精礦原料中依然含硫［6］，因此，尾氣中仍然會有一定的SO2產(chǎn)生。分析發(fā)現(xiàn)，SO2濃度受溫度、精礦種類、熱風(fēng)爐燃燒器火力檔位等因素影響，波動情況不一，但重要的一點是天然氣火焰有和精礦直接接觸的情況存在。

4 尾氣優(yōu)化措施

4.1 措施一

根據(jù)實際情況，貴冶從燃燒火焰著手，在不影響預(yù)干燥效果的前提下，自主設(shè)計了一塊800mm×800mm的擋火板（圖2），根據(jù)天然氣熱風(fēng)爐燃燒室的結(jié)構(gòu)，在2臺天然氣熱風(fēng)爐出口端進行了安裝，以阻擋火焰直接與精礦粉塵接觸。

根據(jù)試驗效果，發(fā)現(xiàn)擋火板并沒有對尾氣中SO2濃度有明顯改善的效果，并且安裝的兩塊擋火板在高溫環(huán)境產(chǎn)生了變形、脫焊，如圖3。

圖2800 mm×800mm擋火板

圖3800 mm×800mm擋火板變形、脫焊

4.2 措施二

在吸取第一次改進失敗的經(jīng)驗后，車間改進了方案：對熱風(fēng)爐燃燒器進行了改進，在確保燃燒溫度和熱量的前提下，縮短火焰長度，避免火焰與精礦粉塵直接接觸。

通過與熱風(fēng)爐廠家——湖南岳陽遠大熱能設(shè)備有限公司技術(shù)專家溝通，該廠家針對車間提出的需求，向車間提供了全新的改進方案。即對火焰燒嘴做深度改進，將長火焰燒嘴改短火焰燒嘴，原燒嘴燃燒原理是燃氣從燒嘴噴出，與助燃風(fēng)混合后進行燃燒，生產(chǎn)中隨著檔位升高，燃燒火焰也隨之增長。廠方根據(jù)氣流學(xué)原理，對燒嘴結(jié)構(gòu)進行改進，增加導(dǎo)流片和帶角度的旋流片，燃氣燃燒時進行三級配風(fēng)，使火焰直徑增大，長度縮短。即使檔位升高，火焰長度變化不大。改進后，燃氣火焰長度由3～4m減短至1～2m,從源頭減少火焰明火與窯頭精礦粉塵直接接觸。根據(jù)廠家提供的方案，車間于2020年10對1#天然氣熱風(fēng)爐燃燒器進行了更換。

5 實施效果

貴冶通過對11月份對SO2濃度數(shù)值進行統(tǒng)計。對比得出，11月份銅精礦預(yù)干燥系統(tǒng)SO2濃度較全年均值下降約66.12%，而且SO2濃度控制平穩(wěn)，減少了瞬間值急劇升高的情況；另一方面，車間對11月份1#熱風(fēng)爐預(yù)干燥輸送效率進行了統(tǒng)計，11月預(yù)干燥輸送效率為131.94t/h，較全年平均值提升14.44%，預(yù)干燥輸送效率穩(wěn)步提升。保衛(wèi)了藍天，提高了產(chǎn)能，此次改進取得了較好效果。

6 結(jié)語

在經(jīng)濟快速發(fā)展的今天，全國環(huán)境保護工作尤為重要。我國環(huán)境保護雖然取得了積極進展，但環(huán)境形勢嚴峻的狀況仍然沒有改變，保護環(huán)境，人人有責［7］。貴冶通過對工業(yè)尾氣排放指標的優(yōu)化，展示了國有企業(yè)應(yīng)有的擔當。同時，通過此次改進，進一步開拓了創(chuàng)新思維、踐行了可持續(xù)發(fā)展理念［8］、守護了碧水藍天、鍛煉了企業(yè)員工自主管理、自主創(chuàng)新的能力，提升了企業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)效水平。