萬ta硫鐵礦制酸系統(tǒng)沸騰焙燒爐的改造設(shè)計

1、doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2014.08.01720萬t/a硫鐵礦制酸系統(tǒng)沸騰焙燒爐的改造設(shè)計楊洪忠1,2,3，杜修埔1,2,3，徐學(xué)佳1(1.招遠市招金貴合科技有限公司，山東招遠 265406；2.中國科學(xué)院大學(xué)，北京 100190；3.中國科學(xué)院 過程工程研究所，北京100190)摘要：詳細介紹了20萬t/a硫鐵礦制酸系統(tǒng)沸騰焙燒爐的改造設(shè)計，重點闡述排渣口、沸騰層面積、布風(fēng)系統(tǒng)、下料方式等的改造情況。改造后基本解決了沸騰層溫度和爐底壓力波動大、渣殘硫高、操作環(huán)境惡劣等問題。關(guān)鍵詞：硫酸；沸騰爐；改造中圖分類號：TF062文獻標志碼：A文章編號：1007-7

2、545（2014）08-0000-00Reconstruction Design of Fluidized Bed Roaster of 200 kt/a Acid Making System from PyriteYANG Hong-zhong1,2,3, DU Xiu-pu1,2,3, XU Xue-jia1(1. Zhaoyuan City Zhaojinguihe Science and Technology Ltd, Zhaoyuan 265406, Shandong, China;2. University of Chinese Academy of Sciences, Beiji

3、ng 100190, China;3. Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)Abstract: Reconstruction design of fluidized bed roaster of 200 kt/a acid making system from pyrite was introduced. The transformations of slag discharge hole, fluidized bed areas, air distributi

4、on system, and feeding method were elaborated. The results show that a series problems are addressed after reconstruction including big fluctuation of fluidized beds temperature and pressure of furnace bottom, high sulfur content in slag, and severe operating environment.Key words: sulfuric acid; fl

5、uidization furnace; reconstruction1 背景招遠市招金貴合科技有限公司20萬t/a硫鐵礦制酸系統(tǒng)于2009年建成，原料為黃金冶煉過程產(chǎn)生的氰化尾渣，該原料性質(zhì)比較復(fù)雜，粒度-0.037 mm占94.80%，含Au 0.8 g/t、Ag 20 g/t，其他化學(xué)組成（%）：TFe 23.00、S 24.00、Cu 0.36、Pb 0.20、Zn 0.65、CN- 0.08、TiO2 0.37、SiO2 42.45、Al2O3 0.32、CaO 1.60、MgO 0.83、K2O 0.60、Na2O 0.40、As 0.01。沸騰爐設(shè)計沸騰層面積為56.75 m2，焙

6、燒強度（35%S）10.168 t/(m2·d)，在試生產(chǎn)過程中，由于沸騰爐與原料性質(zhì)不匹配，導(dǎo)致屢次開車不成功。后來在設(shè)計院的幫助下，將沸騰爐內(nèi)又砌上一圈爐墻，使沸騰面積縮為45 m2，焙燒強度（35%S）增加至12.824 t/(m2·d)。焙燒強度增加后，盡管沸騰爐勉強能夠運行，但仍然存在以下問題：1)焙燒后的渣殘硫高達1%，遠高于行業(yè)要求的0.5%；2)爐底壓力極不穩(wěn)定，波動范圍高達5 kPa；3)沸騰爐進料口處經(jīng)常顯正壓，往外倒煙、冒塵，操作環(huán)境極其惡劣；4)沸騰層溫度波動大。我們通過分析計算，認為造成以上問題的原因主要有2個：一是沸騰爐本身設(shè)計不完善；二是原料性

7、質(zhì)，主要是粒度太細、硫含量不穩(wěn)定以及雜質(zhì)含量過高等。本文僅介紹沸騰爐的設(shè)計方面所進行的改造情況。2 改造情況2.1 沸騰爐后室排渣口改造原沸騰爐的后室排渣口為固定式，高度1 100 mm。在實際運行中，因為排渣口較低，爐底壓力只有11 kPa，造成沸騰爐內(nèi)沸騰層過低，熱容太小，入爐礦在沸騰爐內(nèi)停留時間過短，燒不透，渣殘硫高。遇上料量變化大或者原料水分增大都會導(dǎo)致爐內(nèi)的熱平衡失調(diào)，從而導(dǎo)致爐溫、爐底壓力的急劇變化，如果此時得不到有效的調(diào)節(jié)將直接導(dǎo)致滅爐事故的發(fā)生1。收稿日期：2014-01-16作者簡介：楊洪忠（1974-），男，山東招遠人，碩士研究生.因為排渣口高度不合理，沸騰爐后室經(jīng)常有排不

8、出渣的現(xiàn)象，此時只能從爐底往外放，造成了嚴重的環(huán)境污染和安全隱患。針對這一情況，我們通過計算，最終確定后室排渣口的高度，并將原來的固定式排渣口改造為活動式排渣口（圖1）。 圖1 改造后的排渣口簡圖Fig.1 Diagram of slag discharge hole after reconstruction這樣系統(tǒng)在不停車的情況下可以從爐外降低排渣口高度，以保持爐底壓力的穩(wěn)定。通過改造，爐溫和爐底壓力始終保持在一個很窄的范圍內(nèi)波動，渣殘硫降低，極大地改善了工人的勞動環(huán)境，降低了工人的勞動強度，保證了企業(yè)的清潔生產(chǎn)。2.2 沸騰爐焙燒強度改造通過一系列的計算及現(xiàn)場的操作經(jīng)驗，我們認為原設(shè)計的沸

9、騰面積及焙燒強度完全能夠滿足生產(chǎn)的需要，但還需要在其它方面做一些改動，同時若不減小焙燒強度，則渣殘硫指標不可能達標，所以我們將后砌的一圈爐墻重新扒掉，同時在沸騰爐內(nèi)部的一些地方做了一些調(diào)整2-3。通過改造，現(xiàn)在的沸騰爐運行穩(wěn)定，下料口無倒煙、冒塵現(xiàn)象發(fā)生，且焙燒質(zhì)量很好，渣殘硫低于0.3%，在同行業(yè)中處于較高水平。2.3 沸騰爐布風(fēng)系統(tǒng)改造通過冷沸騰試驗，我們發(fā)現(xiàn)原沸騰爐存在布風(fēng)不均的現(xiàn)象，針對這一情況，我們對沸騰爐布風(fēng)系統(tǒng)進行了以下改造：1）對沸騰爐風(fēng)室內(nèi)的進風(fēng)管及布局結(jié)構(gòu)進行了改造，使之布風(fēng)更加均勻，保證了沸騰爐內(nèi)每個風(fēng)帽的進風(fēng)量都是均勻的；2)對風(fēng)帽進行了改造，通過計算，發(fā)現(xiàn)沸騰爐下料口

10、處風(fēng)帽分布過多，導(dǎo)致此處的風(fēng)量過大，不能維持住爐內(nèi)的風(fēng)量平衡，因此對沸騰爐下料口處的風(fēng)帽進行了重新布置；3)對沸騰爐底澆注料進行了重新澆筑，保證爐底無裂紋，避免了爐底風(fēng)短路現(xiàn)象；4)對風(fēng)帽與花板的連接方式進行了改動，延長了風(fēng)帽的使用壽命，保證了進風(fēng)穩(wěn)定。從開車運行情況來看，改造后從根本上解決了沸騰爐布風(fēng)不均的問題。2.4 沸騰爐下料方式改造我公司沸騰爐原設(shè)計下料方式為經(jīng)過給料皮帶將入爐礦送入沸騰爐下料口，然后通過溜槽自流進入爐內(nèi)。這種下料方式的缺點在于入爐礦容易堆積在下料溜槽中，需要人工去清理下料口，如果料水分稍大，則清理下料口的次數(shù)就很頻繁，而且清理下料口也容易造成下述問題：1）清理下料口時

11、，沸騰爐進料量不僅要比平時大很多，而且集中，這樣就造成系統(tǒng)氣濃瞬間的升高，造成升華硫的產(chǎn)生，升華硫容易附著于煙道內(nèi)壁，時間稍長，則會造成煙道堵塞，從而導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常生產(chǎn)。因為氣濃的升高，勢必會對轉(zhuǎn)化工段造成一定的影響，短期來看只是對轉(zhuǎn)化率影響，從長期來看，它能嚴重地影響觸媒的使用壽命；2）清理下料口時，人需要站在下料口處，當(dāng)堆積在溜槽的原料落入爐內(nèi)后，勢必要引起爐內(nèi)壓力的波動，從而引起下料口處向外冒煙、噴火，引發(fā)安全事故。為了改變這種現(xiàn)狀，保證入爐礦在下料溜槽不產(chǎn)生堆積，結(jié)合本單位的實際情況，我們在下料口處設(shè)計加裝了圖2所示的一套類似振動篩的裝置。圖2 下料口振動裝置簡圖Fig.2 Diag

12、ram of vibration device of feed opening改造后的給料流程為：皮帶運送過來的料先進入振動板上，然后再通過振動板給入沸騰爐內(nèi)，因為振動板是時刻振動的，這樣就保證了進入爐內(nèi)的料是分散的，不易產(chǎn)生堆積。從使用情況看，因為安裝了振動裝置，再也不用人工清理下料口，且系統(tǒng)氣濃穩(wěn)定，現(xiàn)在系統(tǒng)內(nèi)幾乎沒有升華硫的產(chǎn)生，且產(chǎn)出的燒渣殘硫穩(wěn)定，幾乎不產(chǎn)生波動。改造前后的運行指標對比結(jié)果見表1。表1 改造前后指標對比Table 1 Index comparison before and after transformation序號指標名稱改造前改造后1入爐總風(fēng)量/(m3·h-1)49 06133 7322沸騰層操作氣速/(m·s-1)0.740.513擴大層氣速/(m·s-1)0.660.454風(fēng)帽孔眼氣速/(m·s-1)58.4140.165爐氣停留時間/s14.4521.026沸騰層溫度/7508808809007渣殘含硫/%1.00.33 結(jié)語沸騰爐改造完成后，系統(tǒng)運行正常，生產(chǎn)能力及各項經(jīng)濟技術(shù)指標均達到設(shè)計要求，操作環(huán)境得到極大的改善，工人的勞動強度大幅降低