DOC《20万t/a硫铁矿制酸系统沸腾焙烧炉的改造设计》

20万t/a硫铁矿制酸系统沸腾焙烧炉的改造设计 杨洪忠1,2,3,杜修埔1,2,3,徐学佳1 (1.

招远市招金贵合科技有限公司,山东招远 265406;

2.中国科学院大学,北京 100190;

3.中国科学院 过程工程研究所,北京100190) 摘要:详细介绍了20万t/a硫铁矿制酸系统沸腾焙烧炉的改造设计,重点阐述排渣口、沸腾层面积、布风系统、下料方式等的改造情况.改造后基本解决了沸腾层温度和炉底压力波动大、渣残硫高、操作环境恶劣等问题. 关键词:硫酸;

沸腾炉;

改造 中图分类号:TF062 文献标志码:A 文章编号:1007-7545(2014)08-0000-00 Reconstruction Design of Fluidized Bed Roaster of

200 kt/a Acid Making System from Pyrite YANG 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, Beijing 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 distribution system, and feeding method were elaborated. The results show that a series problems are addressed after reconstruction including big fluctuation of fluidized bed's temperature and pressure of furnace bottom, high sulfur content in slag, and severe operating environment. Key words: sulfuric acid;

fluidization furnace;

reconstruction

1 背景 招远市招金贵合科技有限公司20万t/a硫铁矿制酸系统于2009年建成,原料为黄金冶炼过程产生的氰化尾渣,该原料性质比较复杂,粒度-0.037 mm占94.80%,含Au 0.8 g/t、Ag

20 g/t,其他化学组成(%):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. 沸腾炉设计沸腾层面积为56.75 m2,焙烧强度(35%S)10.168 t/(m2・d),在试生产过程中,由于沸腾炉与原料性质不匹配,导致屡次开车不成功.后来在设计院的帮助下,将沸腾炉内又砌上一圈炉墙,使沸腾面积缩为45 m2,焙烧强度(35%S)增加至12.824 t/(m2・d). 焙烧强度增加后,尽管沸腾炉勉强能够运行,但仍然存在以下问题:1)焙烧后的渣残硫高达1%,远高于行业要求的0.5%;

2)炉底压力极不稳定,波动范围高达5 kPa;

3)沸腾炉进料口处经常显正压,往外倒烟、冒尘,操作环境极其恶劣;

4)沸腾层温度波动大. 我们通过分析计算,认为造成以上问题的原因主要有2个:一是沸腾炉本身设计不完善;

二是原料性质,主要是粒度太细、硫含量不稳定以及杂质含量过高等.本文仅介绍沸腾炉的设计方面所进行的改造情况.

2 改造情况 2.1 沸腾炉后室排渣口改造 原沸腾炉的后室排渣口为固定式,高度1

100 mm.在实际运行中,因为排渣口较低,炉底压力只有11 kPa,造成沸腾炉内沸腾层过低,热容太小,入炉矿在沸腾炉内停留时间过短,烧不透,渣残硫高.遇上料量变化大或者原料水分增大都会导致炉内的热平衡失调,从而导致炉温、炉底压力的急剧变化,如果此时得不到有效的调节将直接导致灭炉事故的发生[1]. 收稿日期:2014-01-16 作者简介:杨洪忠(1974-),男,山东招远人,硕士研究生. 因为排渣口高度不合理,沸腾炉后室经常有排不出渣的现象,此时只能从炉底往外放,造成了严重的环境污染和安全隐患. 针对这一情况,我们通过计算,最终确定后室排渣口的高度,并将原来的固定式排渣口改造为活动式排渣口(图1). 图1 改造后的排渣口简图 Fig.1 Diagram of slag discharge hole after reconstruction 这样系统在不停车的情况下可以从炉外降低排渣口高度,以保持炉底压力的稳定.通过改造,炉温和炉底压力始终保持在一个很窄的范围内波动,渣残硫降低,极大地改善了工人的劳动环境,降低了工人的劳动强度,保证了企业的清洁生产. 2.2 沸腾炉焙烧强度改造 通过一系列的计算及现场的操作经验,我们认为原设计的沸腾面积及焙烧强度完全能够满足生产的需要,但还需要在其它方面做一些改动,同时若不减小焙烧强度,则渣残硫指标不可能达标,所以我们将后砌的一圈炉墙重新扒掉,同时在沸腾炉内部的一些地方做了一些调整[2-3].通过改造,现在的沸腾炉运行稳定,下料口无倒烟、冒尘现象发生,且焙烧质量很好,渣残硫低于0.3%,在同行业中处于较高水平. 2.3 沸腾炉布风系统改造 通过冷沸腾试验,我们发现原沸腾炉存在布风不均的现象,针对这一情况,我们对沸腾炉布风系统进行了以下改造: 1)对沸腾炉风室内的进风管及布局结构进行了改造,使之布风更加均匀,保证了沸腾炉内每个风帽的进风量都是均匀的;

2)对风帽进行了改造,通过计算,发现沸腾炉下料口处风帽分布过多,导致此处的风量过大,不能维持住炉内的风量平衡,因此对沸腾炉下料口处的风帽进行了重新布置;

3)对沸腾炉底浇注料进行了重新浇筑,保证炉底无裂纹,避免了炉底风短路现象;

4)对风帽与花板的连接方式进行了改动,延长了风帽的使用寿命,保证了进风稳定. 从开车运行情况来看,改造后从根本上解决了沸腾炉布风不均的问题. 2.4 沸腾炉下料方式改造 我公司沸腾炉原设计下料方式为经过给料皮带将入炉矿送入沸腾炉下料口,然后通过溜槽自流进入炉内.这种下料方式的缺点在于入炉矿容易堆积在下料溜槽中,需要人工去清理下料口,如果料水分稍大,则清理下料口的次数就很频繁,而且清理下料口也容易造成下述问题: 1)清理下料口时,沸腾炉进料量不仅要比平时大很多,而且集中,这样就造成系统气浓瞬间的升高,造成升华硫的产生,升华硫容易附着于烟道内壁,时间稍长,则会造成烟道堵塞,从而导致系统无法正常生产.因为气浓的升高,势必会对转化工段造成一定的影响,短期来看只是对转化率影响,从长期来看,它能严重地影响触媒的使用寿命;

2)清理下料口时,人需要站在下料口处,当堆积在溜槽的原料落入炉内后,势必要引起炉内压力的波动,从而引起下料口处向外冒烟、喷火,引发安全事故. 为了改变这种现状,保证入炉矿在下料溜槽不产生堆积,结合本单位的实际情况,我们在下料口处设计加装了图2所示的一套类似振动筛的装置. 图2 下料口振动装置简图 Fig.2 Diagram of vibration device of feed opening 改造后的给料流程为:皮带运送过来的料先进入振动板上,然后再通过振动板给入沸腾炉内,因为振动板是时刻振动的,这样就保证了进入炉内的料是分散的,不易产生堆积. 从使用情况看,因为安装了振动装置,再也不用人工清理下料口,且系统气浓稳定,现在系统内几乎没有升华硫的产生,且产出的烧渣残硫稳定,几乎不产生波动.改造前后的运行指标对比结果见表1. 表1 改造前后指标对比 Table

1 Index comparison before and after transformation 序号 指标名称 改造前 改造后

1 入炉总风量/(m3・h-1)

49 061

33 732

2 沸腾层操作气速/(m・s-1) 0.74 0.51

3 扩大层气速/(m・s-1) 0.66 0.45

4 风帽孔眼气速/(m・s-1) 58.41 40.16

5 炉气停留时间/s 14.45 21.02

6 沸腾层温度/℃ 750~880 880~900

7 渣残含硫/% 1.0 0.3

3 结语 沸腾炉改造完成后,系统运行正常,生产能力及各项经济技术指标均达到设计要求,操作环境得到极大的改善,工人的劳动强度大幅降低. 参考文献 [1] 王国贤,左永伟,李正贤.

138 m2磁黄铁矿沸腾焙烧炉的设计及运行[J]. 硫酸工业,2010(4):26-28. [2] 王志翔. 硫酸生产加工与设备安装新工艺新技术及生产过程分析质量检测新标准实用手册[M]. 长春:吉林音像出版社,2005:154-172. [3] 刘少武,高庆华,邱红侠. 硫酸生产异常情况原因与处理[M]. 北京:化学工业出版社,2008:53-137.