鉛冶煉煙化爐冷卻水系統(tǒng)改造與實(shí)施

楊蔚,李麗

（1.河南豫光金鉛股份有限責(zé)任公司,河南濟(jì)源454650；2.河南濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院,河南濟(jì)源454650）

煙化提鋅系統(tǒng)采用的主要設(shè)備是煙化爐,煙化爐爐床面積為8 m2,煙化爐爐體四壁由上段風(fēng)口水套、風(fēng)口水套、爐底風(fēng)口水套、渣口水冷水套、煙道水冷水套、底層水冷水套共計(jì)25片水冷水套組成[1-2].在實(shí)際使用中出現(xiàn)煙化爐水冷水套溫度偏高的情況,本文針對(duì)這一現(xiàn)象分析了問題的原因,并進(jìn)行了煙化爐水冷水套明流暢口回水改造,效果明顯,問題得到了解決.

1 煙化爐水冷水套循環(huán)冷卻水系統(tǒng)現(xiàn)狀

1.1 煙化爐水冷水套基本情況

煙化爐水冷水套循環(huán)冷卻水工藝流程如圖1.

圖1 煙化爐水冷水套冷卻系統(tǒng)流程

從圖1中可以看出,煙化爐水冷水套工藝循環(huán)水設(shè)計(jì)為密閉循環(huán)水冷卻降溫,B型立式管道泵（循環(huán)水泵選用ISG200-315 B型立式管道泵,共2臺(tái),1工1備）增壓連接；其用水量為240 m3/h.B型立式管道泵流量：240 m3/h,揚(yáng)程：27 m,功率：37 kW.

1.2 煙化爐水冷水套運(yùn)行狀況

煙化爐系統(tǒng)2010年4月投入生產(chǎn)后,至2011年4月運(yùn)行1 a,期間煙化爐水冷水套出水溫度高至80℃,造成煙化爐水冷水套得不到充分冷卻、水溫升高、水冷水套受熱變形.其基本參數(shù)見表1.

表1 2010年改造前水冷水套實(shí)際出水溫度 ℃

從表1中可以看出,2010年6月至9月煙化爐水冷水套溫度偏高,通過分析初步認(rèn)為可能是水冷水套回水不暢和背壓回水致使水冷水套冷卻水量不足,導(dǎo)致水冷水套溫度升高.2010年9月份一次檢修中,發(fā)現(xiàn)煙化爐底層水冷水套變形,拆卸回水管道時(shí),水套里有蒸汽溢出,水套內(nèi)壁上積有少量水垢.經(jīng)此次檢查確定水冷水套溫度升高,是循環(huán)水背壓回水導(dǎo)致回水不暢引起的水套汽化及結(jié)垢現(xiàn)象.

2 煙化爐水套冷卻水汽化的原因及現(xiàn)象

2.1 水冷水套冷卻水汽化的原因

水冷水套出口水溫距沸騰溫度只有15～20℃的溫度裕度,即水冷水套出口壓力不應(yīng)小于最高出口熱水溫度加20℃相對(duì)應(yīng)的飽和壓力.水冷水套的水容積比較小,在運(yùn)行中由于突然停電、停泵、背壓回水,正常流動(dòng)的循環(huán)冷卻水遭到破壞,使系統(tǒng)內(nèi)壓力降低,從而循環(huán)冷卻水的飽和溫度相應(yīng)下降,實(shí)際溫度裕度減小,而造成水套內(nèi)局部冷卻水汽化.當(dāng)產(chǎn)生的汽泡與未汽化的水相遇后迅速凝結(jié)而消失,這時(shí)四周的水立即填補(bǔ)原來的汽泡空間,互相撞擊而發(fā)生聲響和震動(dòng).

2.2 水冷水套冷卻水汽化的現(xiàn)象

（1）水冷水套內(nèi)有水擊響聲,管道相應(yīng)發(fā)生震動(dòng)；

（2）溫度、壓力突然升高；

（3）回水管路上的排氣閥有大量蒸汽排出[3].

3 煙化爐水冷水套汽化的危害

（1）煙化爐水冷水套工藝循環(huán)水原設(shè)計(jì)為密閉循環(huán),如回水管路上閥門關(guān)閉后,不便及時(shí)發(fā)現(xiàn),水套內(nèi)水汽化后,將導(dǎo)致水套內(nèi)壓力升高,易引發(fā)安全事故；

（2）水套受熱后內(nèi)部循環(huán)冷卻水發(fā)生汽化；水套內(nèi)冷卻水一旦發(fā)生汽化現(xiàn)象,將會(huì)引起水套內(nèi)循環(huán)水發(fā)生沖擊,導(dǎo)致水套內(nèi)循環(huán)水回水不暢；

（3）由于水套內(nèi)沒有較大的汽水空間,當(dāng)發(fā)生汽化時(shí)就會(huì)出現(xiàn)蒸汽與熱水一起的兩相流動(dòng).蒸汽比容大、速度快,聚集存在于回路的上部,阻塞了水的流動(dòng),形成臨時(shí)“汽塞”,破壞了水套的水循環(huán)；

（4）當(dāng)汽化出現(xiàn)時(shí),則促使水垢的生成,使傳熱惡化、冷卻效果降低；

（5）汽化的形成和加劇,必然產(chǎn)生汽的擾動(dòng),擾動(dòng)的頻率與鍋爐本體固有頻率同步時(shí),就引起共振.強(qiáng)烈的共振會(huì)使整個(gè)爐體晃動(dòng),以致使連接的管路遭到破壞；

（6）水循環(huán)不暢通又加劇了汽化進(jìn)展,出現(xiàn)惡性循環(huán)；若汽化不能及時(shí)制止,汽化部位受熱后金屬壁溫升高,強(qiáng)度下降,不斷汽化使水套內(nèi)水溫度升高、壓力迅速增大、導(dǎo)致超壓,促使水冷水套變形或爆裂.

4 煙化爐水冷水套明流暢口回水改造實(shí)踐

為了避免煙化爐水冷水套內(nèi)循環(huán)水發(fā)生汽化,應(yīng)使?fàn)t膛放出的熱量及時(shí)被循環(huán)水帶走.煙化爐在正常運(yùn)行中,除必須嚴(yán)密監(jiān)視循環(huán)水出口溫度,使水溫與沸點(diǎn)之間有足夠的溫度裕度,還應(yīng)使水冷水套各部位循環(huán)水流量均勻[4].

4.1 改造措施

（1）煙化爐水冷水套各循環(huán)回水管采用管道明流暢水方式引至集水槽集中儲(chǔ)水,并在各循環(huán)回路上安裝調(diào)節(jié)閥、測(cè)溫電阻,以便隨時(shí)監(jiān)視溫度、調(diào)節(jié)流量及防止汽化；

（2）將兩臺(tái)管道泵（采用原煙化爐循環(huán)水站B型立式管道泵,1工1備）,做為集水槽動(dòng)力源,將集水槽內(nèi)的水套回水重新壓至原煙化爐循環(huán)水回水管道；在管道泵出口裝設(shè)液力自動(dòng)閥,防止循環(huán)水回流.在B型立式管道泵進(jìn)口裝設(shè)過濾器,用于優(yōu)化水質(zhì)；

（3）各支路回水管路加裝測(cè)溫?zé)犭娮?引入DCS控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)水溫超過60℃自動(dòng)報(bào)警；

（4）B型立式管道泵通過變頻器、超聲波液位計(jì)與DCS控制系統(tǒng)聯(lián)接后,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)起—停、流量控制.

具體改造通路見圖2所示.

圖2 水冷水套明流暢口回水改造流程

4.2 改造效果

經(jīng)過一系列改造后,煙化爐水冷水套出口冷卻水溫度可控制在水套水溫標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi),雖然個(gè)別水套溫度接近控制標(biāo)準(zhǔn),但比改造前有明顯好轉(zhuǎn),煙化爐水冷水套循環(huán)水汽化現(xiàn)象消失.改造后在原檢測(cè)點(diǎn)檢測(cè)的數(shù)據(jù)見表2.

表2 2011年改造后水冷水套實(shí)際出水溫度 ℃

5 結(jié)語

實(shí)踐表明,此次鉛冶煉煙化提鋅系統(tǒng)的優(yōu)化改造切實(shí)可行,方法簡(jiǎn)單實(shí)用,效果明顯,既降低了煙化爐爐體水冷水套的溫度,又降低的煙化爐因水冷水套溫度升高造成的停爐時(shí)間,保證了正常產(chǎn)量的同時(shí)也提高了爐體水冷水套的使用壽命.

[1]張金和.管道安裝工程手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2009：85.

[2]程志剛.新編電氣工程師手冊(cè)[M].合肥：安徽文化音像出版社,2010：50-60.

[3]湯慧萍,張正德.金屬多孔材料發(fā)展現(xiàn)狀[J].稀有金屬材料與工程,1997,26（l）：3-8.

[4]任鴻九,潘云從,張駕,等.有色金屬提取手冊(cè)：銅鎳[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2000：499-502.