鉛冶煉余熱鍋爐的改造實踐

苗和平，常海鋒，鄭 明，李桂英

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

鉛冶煉余熱鍋爐的改造實踐

苗和平，常海鋒，鄭 明，李桂英

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

針對第一代鉛冶煉余熱鍋爐存在的降溫能力差、蒸發(fā)量不足、管束堵灰頻繁造成的系統(tǒng)停機等問題，采取鍋爐脈沖清灰改造升級、余熱鍋爐結構優(yōu)化等措施，消除鍋爐存在的安全隱患，增加降溫能力，減少管束堵灰，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

脈沖清灰；鍋爐結構；管束；積灰

河南豫光金鉛股份有限公司現(xiàn)用2套60 kt／a底吹煉鉛裝置，系統(tǒng)的8 t／h余熱鍋爐是國內(nèi)鉛冶煉行業(yè)首次采用的煙氣降溫除塵設備，鍋爐直升煙道頂部與鍋爐頂部平齊，鉛冶煉含硫煙氣在輻射區(qū)存在速度快、溫度高、煙塵沉降差等缺陷，高溫煙氣穿過間距230 mm的凝渣管屏后，在間距150 mm的第一對流管束管束上附著，嚴重時整個第一對流管束被煙灰板結，造成整個鍋爐煙氣通道被堵塞，被迫采取停爐降溫清灰才能恢復生產(chǎn)。

1 改造前的余熱鍋爐

針對鉛冶煉底吹爐系統(tǒng)配套余熱鍋爐運行中的狀況，不斷地進行改造，余熱鍋爐經(jīng)歷了一個逐漸改進、優(yōu)化的過程［1］。

1.1 余熱鍋爐的建設

2002年5月投產(chǎn)的第一套底吹爐系統(tǒng)8 t／h余熱鍋爐直升煙道頂部與鍋爐頂部平齊，鍋爐本體的四組對流管束配備有氣動振打，但煙灰容易在氣動振打的橫梁上出現(xiàn)堆積、堵塞冷卻管束的現(xiàn)象，鍋爐降溫效果差，余熱鍋爐的蒸發(fā)量不足5 t／h，鍋爐出口與電收塵直聯(lián)，煙氣在余熱鍋爐內(nèi)得不到有效的冷卻，試產(chǎn)初期余熱鍋爐出口溫度達450～480℃，直聯(lián)的電場入口溫度高達420～430℃。

作為國內(nèi)首臺底吹爐達產(chǎn)后，鉛冶煉底吹熔煉技術受到國內(nèi)同行青睞，該公司第二套底吹爐2005年3月投產(chǎn)。余熱鍋爐和電收塵之間預留場地，增加沉降灰斗，煙氣通過灰斗沉降降溫后電收塵入口溫度降至310～330℃。配套8 t／h余熱鍋爐吸取第一臺余熱鍋爐的不足進行了改進，為減少氣動振打框架積灰，該鍋爐未配備氣動振打裝置，鉛行業(yè)第一家大膽采用乙炔爆破脈沖清灰裝置，在鍋爐管束正對的側面上布局22個脈沖清灰點，采用一控四的遠程點火控制模式，清灰效果明顯優(yōu)于第一臺余熱鍋爐。

1.2 余熱鍋爐的完善

為防止電收塵超高溫（電場入口溫度≤400℃）運行，第一套余熱鍋爐出口溫度日常操作控制在430℃以下，必要時采取降料、調(diào)整氧氣、增加煙灰投入等措施進行調(diào)整。2005年5月參照第二套余熱鍋爐脈沖清灰裝置，在一套余熱鍋爐上對流管束兩側膜式壁上開孔增加7個脈沖清灰點，配合對流管束氣動振打清灰裝置，保障余熱鍋爐的正常平穩(wěn)運行。

2 余熱鍋爐的改進

2臺余熱鍋爐采用遠程點火控制的側部脈沖清灰系統(tǒng)，第一臺鍋爐配合氣動振打運行，第二臺鍋爐生產(chǎn)中在負壓變化異常時，在線打開鍋爐人孔門，為減少人孔門處的高溫輻射和硫氣對呼吸道的刺激，操作人員站在鍋爐外較遠處，將長鋼筋穿過人孔門勾掛管束下部進行晃動，用搖擺的方式促使管束間的積灰有效脫落［2］。

2.1 第一臺余熱鍋爐脈沖清灰的優(yōu)化

2.1.1 現(xiàn)狀

第一臺底吹爐系統(tǒng)余熱鍋爐的脈沖清灰裝置，2005年初由洛陽萬山公司設計施工，系統(tǒng)配備7個噴吹點，后又仿制增加4個噴吹點（11個噴吹點的分布如圖1所示）。該清灰裝置屬集中脈沖清灰系統(tǒng)，9－19 4A主供風機處于連續(xù)運行狀態(tài)，乙炔、風路靠電磁閥控制，因乙炔配比不當、管路積碳、爆破回座等原因，系統(tǒng)內(nèi)各爆破管路上配備的電動閥已全部損壞，日?？咳斯な謩娱y控制切換各爆破點管路。為保證鍋爐的正常負壓，鍋爐氣動振打采用不間斷運行，但振打橫梁上的積灰卻無法進行有效清理，需打開人孔門進行清灰，人工清灰溫度高、效果差；冷風進入高溫煙灰結塊，被迫停爐清灰。鍋爐每月大約需清理3次，每次降溫需5 h，6人次輪流進入鍋爐進行清灰2 h左右，每次共計7 h左右，每月停機清灰處理時間20 h左右。

圖1 第一臺余熱鍋爐改造前脈沖清灰分布圖

2.1.2 改造方案

2015年7月大修針對鍋爐積灰嚴重地方進行加裝爆破清灰裝置，改造主要解決凝渣管屏、一二三對流管束氣動振打橫梁及出口灰斗膜式壁上的積灰。同時解決手動閥控制自動化程度低的問題。改造實施內(nèi)容：

1.新增噴吹點7個：第一二三對流管束前通道上方頂部（噴嘴方向順氣流、朝向氣動振打橫梁方向）各加裝2個噴吹點，計6個；余熱鍋爐出口斜坡上增加1個噴吹點。

2.保留噴吹點11個：南側4個人孔門上各1個，第一二三對流管束南側正面各1個，一二三對流管束通道北側上方各1個，電除塵入口1個。

7月3日～18日利用大修期間，對底I系統(tǒng)余熱鍋爐脈沖吹灰系統(tǒng)進行改造升級（改造后的脈沖清灰點分布情況如圖2所示），19日～20日進行了設備調(diào)試工作，智能爆破清灰系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，脈沖清灰管道積碳、啞炮的現(xiàn)象消除，灰斗、喇叭口堵灰問題得到明顯的改善。

2.1.3 改造效果

鍋爐積灰由原來的10 d／次延長至現(xiàn)在的45 d／次，大大提高了鍋爐的在線清灰效果，每月可減少因清鍋爐積灰時間15 h左右，由于鍋爐積灰問題得到了較大改善，降溫效果也有所提升，鍋爐降溫能力由原來的290～300℃提升至現(xiàn)在的320～330℃，為底吹爐系統(tǒng)穩(wěn)定運行、提產(chǎn)打下了堅實基礎。

2.2 第二臺余熱鍋爐的改進

2.2.1 現(xiàn)狀

第二臺余熱鍋爐脈沖清灰系統(tǒng)2005年由北京百利和公司設計施工，系統(tǒng)配備26個噴吹點，分布圖如圖3所示。該清灰裝置屬集中脈沖清灰系統(tǒng)，利用空壓站壓縮空氣供風，乙炔、風路靠電磁閥控制，因鍋爐正壓運行，脈沖罐氣幕供氣不穩(wěn)造成罐體煙灰逸入堵塞，乙炔配比不當、管路積碳、爆破回座等造成管路多處閥件損壞，清灰系統(tǒng)多數(shù)不能正常運行。為保證鍋爐的正常負壓，采取在線打開人孔門，站在遠處用鋼筋勾掛晃動管束的辦法進行清灰。人工清灰溫度高、效果差；冷風進入高溫煙灰在管束上結塊，被迫停爐進行清灰。清出的煙灰塊堆放的鍋爐平臺上，用平車拉至下料溜管處，溜放至一樓地面。鍋爐每周大約需清理3次，由于溫度高，每次降溫需5 h，隨后需6人次輪流進入鍋爐進行清灰，每次清灰時間需2 h左右，每次共計7 h左右，每月需停機處理時間80 h左右。溫度高、粉塵大、勞動強度大、清灰次數(shù)頻繁，職工產(chǎn)生抵觸情緒。

圖3 第二臺余熱鍋爐改造前脈沖清灰分布圖

2.2.2 改造實施

觀察鍋爐的積灰特點和總結第一臺鍋爐脈沖清灰改造的經(jīng)驗，總體考慮32個脈沖清灰點的布局方案，首先確定解決鍋爐灰斗上的積灰，2015年10月初在鍋爐七樓一側4個人孔門上各架設一個脈沖清灰點，有效解決鍋爐進出口灰斗、第一對流管束下部中間灰斗斜坡上的積灰，脈沖清灰效果初顯，鍋爐停機清灰頻率由2～3 d／次延長至10 d／次，勞動強度明顯降低。

長期、高頻率的鉤掛管束清灰模式，2015年管束頂部聯(lián)箱下水管路頻繁出現(xiàn)滲漏爆管，經(jīng)過幾次修補，鍋爐頂板開始出現(xiàn)漏風腐蝕現(xiàn)象，半年時間凝渣屏3根（配置8根）、第一對流管束5根管束（配置12根）無法修補，被迫進行切割封堵，管束頂部腐蝕急劇惡化。12月中旬停機對凝渣屏、第一對流管束進行更換，受頂部框架水冷梁位置所限，僅在第一對流管束頂部預留2個脈沖清灰孔。改造后的鍋爐脈沖清灰分布情況如圖4所示。

圖4 第二臺余熱鍋爐改造后脈沖清灰分布圖

2015年12月第二臺余熱鍋爐脈沖清灰升級改造后，鍋爐自動控制清灰結束了人工勾掛外力損傷管束的現(xiàn)狀，每月可減少因清鍋爐積灰時間60 h左右，鍋爐灰斗斜坡上的煙灰及時被噴吹，減緩煙灰在灰斗斜坡上的堆積速度，因有效清灰加強，脈沖清灰乙炔用量明顯減少，節(jié)約乙炔用氣6～8瓶／d，年節(jié)約費用16.15萬元。

2.2.3 鍋爐灰斗改造

2016年2月第二套余熱鍋爐停機檢查發(fā)現(xiàn)，第一對流管束下部與中間灰斗膜式壁水冷管之間有明顯的摩擦痕跡，為消除隱患，2016年6月利用大修對鍋爐中間灰斗進行取消改造，用新增膜式壁聯(lián)通鍋爐兩側膜式壁與刮板之間的空缺，形成一個聯(lián)通的大灰斗，并在第一對流管束下方增加不銹鋼阻流板，防止煙氣走短路影響余熱鍋爐的降溫效果。

改造后經(jīng)過2個月的觀察，鍋爐第一對流管束未出現(xiàn)管束堵灰現(xiàn)象，分析原因是中間灰斗增加脈沖清灰裝置，雖然能有效延緩煙灰在中間灰斗的堆積速度，但不能有效解決煙塵在中間灰斗斜坡上的高溫板結，取消中間灰斗是解決第一對流管束堵塞的良方，中間灰斗取消改造效果明顯。改造取消鍋爐中間灰斗如圖5所示。

圖5 第二臺余熱鍋爐中間灰斗取消的示意圖

2.3 鍋爐的升級改造

2016年8月第一臺余熱鍋爐在氣動振打不間斷運行的情況下，頻繁出現(xiàn)水冷吊掛梁與管束頂部彎頭配合處出現(xiàn)嚴重的磨損爆管現(xiàn)象，因修復難度大、效果差，鍋爐帶病運行存在安全隱患，被迫停爐對鍋爐4組對流管束進行拆卸更換，結合鍋爐改造優(yōu)化的經(jīng)驗，做出以下改造方案：余熱鍋爐取消中間灰斗及脈沖吹灰點，變化情況如圖6所示。

圖6 第一臺余熱鍋爐取消中間灰斗及脈沖吹灰點分布

1.取消鍋爐對流管束氣動振打方式，解決振打橫梁上積灰堵塞管束的結癥，避免水冷吊掛梁與管束之間的頻繁振動的硬摩擦造成的管束磨損爆管。

2.脈沖吹灰配置20個脈沖吹灰點：（1）采用最佳的脈沖清灰裝置，在4組對流管束頂部安裝14個脈沖清灰點；（2）取消北側人孔門通道上方的3個、一二三對流管束人孔門上的3個脈沖清灰點；（3）保留鍋爐對流管束南側的3個、鍋爐進出口各1個、電收塵入口1個脈沖清灰點。

3.取消鍋爐中間灰斗，將其鍋爐兩側膜式壁形成一個聯(lián)通的腔體，徹底解決第一對流管束管束堵灰的癥結。

3 經(jīng)驗總結

1.鍋爐脈沖清灰采用頂部管束清灰效果最佳。

2.一拖四的遠程點火控制容易出現(xiàn)啞炮、管路積碳，損壞電磁閥，一拖二就地點火控制點火行程短、清灰效果好、節(jié)約乙炔氣體25%左右，效益明顯。

3.鍋爐下部采用一個聯(lián)通灰斗，減少中間灰斗側壁積灰造成管束煙灰堵塞。

4.鍋爐脈沖清灰罐堵塞主要是鍋爐系統(tǒng)正壓操作造成，日常加強吹灰器脈沖。

5.采用直升煙道拔高的鍋爐結構，煙氣中的煙塵在直升煙道、輻射區(qū)進行大量的沉降，鍋爐輻射區(qū)的溫度明顯降低，鍋爐管束降溫、降塵效果明顯。

4 結束語

通過余熱鍋爐的改造，對解決鍋爐管束堵灰的問題起到了顯著作用，保障了2套60 kt／a底吹煉鉛系統(tǒng)產(chǎn)能的提升，為鍋爐結構選型、清灰裝置配備提供了寶貴的經(jīng)驗積累，對冶煉企業(yè)的鍋爐結構、脈沖清灰裝置配備具有一定的借鑒意義。

［1］ 《有色冶金爐設計手冊》編委會.有色冶金爐設計手冊［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2004.

［2］ 劉清方.工業(yè)蒸汽鍋爐安全技術［M］.北京：中國勞動出版社社，1993.

Reform ing Practice of the Lead Smelting W aste Heat Boiler

MIAO He-ping，CHANG Hai-feng，ZHENG Ming，LIGui-ying
（Henan Yuguang Gold and Lead Co.，Ltd.，Jiyuan 459000，China）

Aiming at the existence problems of the first generation of lead smelting waste heat boiler cooling，evaporation capacity is insufficient，poor ability of tube bundle plugging，it takesmeasures such as grey system caused by the frequent downtime，to upgrade the pulse ash and waste heat boiler structure optimization，to eliminate the hidden trouble in security of boiler，increase the cooling capacity，reduce bundle plugging ash and guarantee the stable operation of the system.

pulse soot；boiler structure；bundles；dust

TF806

A

1003－5540（2017）02－0033－03

2017－01－12

苗和平（1971－），男，助理工程師，主要從事冶煉設備管理工作。