基于烟化炉节能途径分析

摘 要：烟化炉是熔炼的设备，主要用来处理铅渣，回收容易挥发的金属铅、锌。烟化过程实际上是将空气和粉煤的混合物通入熔融的铅、锌进行还原吹炼。但是我国烟化炉存在能耗大、成本高等多方面的问题，所以中国的烟化炉特别是节能途径亟待解决。

关键词：烟化炉；改善燃烧；烟化炉控制节能

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.10.061

0 引言

我国基本上都以粉煤作为烟化的燃料，在熔炼过程中还会存在燃烧等各种问题。本文将着重介绍烟化炉内粉煤燃烧的机理、过程，结合生产的实际提出改善燃烧的方法，针对燃烧过程存在的问题进行了系统的分析，对今后的工作作出参考。

1 烟化炉内粉煤燃烧机理与过程

烟化炉熔炼是一个周期性的工作，可以进行加料、升温、还原吹炼、放渣四步。粉煤在熔炼过程中具有还原和供热双重作用。粉煤气流燃尽的过程比较漫长。让烟气过快离开炉膛会造成机械燃烧不完全而造成燃料损失。在升温阶段，应该根据粉煤气流的燃尽时间来确定气流操作速度。选取合适的气流速度，保证粉煤燃烧发挥完全。

2 烟化炉节能分析

烟化炉的节能一直以来都是大中型铅冶炼厂的追求，烟化炉炼渣系统能耗量一般占总能耗量的40%左右。我厂烟化炉采用余热锅炉回收余热，能够提高热利用率。

3 烟化炉节能途径

3.1 工艺冶炼节能

烟化炉中铅的挥发速率因为含氧率的增大而提高，因为吹炼时间会缩短，所以节能效果更加明显。但是很多炼铅厂欠缺很多制氧工艺设备，氧吹的成本很高，没有进行广泛应用。

3.2 烟化炉余热利用

对高温烟气进行余热回收。（1）汽化冷却法。如果在炼铅厂安装汽化冷却装置，既能节约用水又能够回收热量，保证烟化炉能够正常运行。然而使用汽化冷却水会降低烟化炉使用寿命，需要对烟化炉进行改进才可以使用。（2）安装余热锅炉回收余热。在烟化炉中安装余热锅炉装置，通过生产证明得出这种强制循环和自然循环的方法是切实可行的。通过在烟化炉内安装余热锅炉，能够有效利用高温烟气余热，回收烟气中的二氧化硫，对环境起到保护作用。

4 烟化炉节能管理

4.1 提高管理水平

（1）建立炼渣流程管理系统。建立炼渣流程管理信息系统，用计算机代替人为操作统计，及时分析烟化炉能源损耗，能够提高管理水平。（2）强化人工和工序管理。不仅建立人员技能培训，还要树立节能意识。发挥人员积极性，尽量避免烟化炉能源损耗。在生产经验总结基础上，能够制定完善的烟化炉生产工序，克服生产过程的盲目。（3）发挥能源管理机构作用。制定节能规划，保障能源机构措施积极落到实处。

4.2 实现烟化炉控制节能

为了达到节能的目的应该完善节能控制方法措施，必须控制好下列条件，即温度、燃料、送风量、和炉渣成分。

（1）烟化炉燃烧温度控制。烟化温度和时间对铅锌挥发速度的影响，在其它条件一定时，铅锌的挥发速度随着温度的升高而增大。但温度过高（如超过1350℃），可能会形成积铁或Zn―Fe、Sn―Fe合金，有害于烟化作业的进行。温度过低，金属氧化物的还原速度变慢，挥发速度降低，炉渣流动性变坏，甚至有结炉的危险，所以烟化实践中的温度保持在1150～1300℃的范围。合理的温度能够减小能源浪费，达到节能效果。（2）燃料控制。燃料中含H愈多，则烟化过程的效率愈好。所以煤以挥发分高者为宜，一般为21～25%，其消耗因质量而异。粉煤质量的要求：发热量≥6500、挥发份≥25、固定碳≥60、灰分≤6%、水份≤1% 。（3）送风量。 影响烟化过程挥发速度最活跃的因素是送风量。因为炉内的温度、CO/CO2的比例、气体量以及金属的蒸汽压力等都与送风的数量有关。送风量的大小决定于粉煤消耗和空气利用系数（α），空气利用系数愈大，则燃料的热效应愈高，CO2的分压也愈大，炉内温度亦愈高；空气利用系数小时，热效应降低，CO分压变大，还原能力增强。粉煤在烟化过程中既是还原剂，又是发热剂，因此燃烧时的CO、CO2应有适当的比例。工厂实际上采用的空气利用系数是变动的。通常在烟化开始时，接近于1.0的空气利用系数使碳几乎全部燃烧成CO2，以提高熔渣温度。转动还原期后，调整空气利用系数使碳尽可能地变成CO，以提高还原能力。

（4）炉渣成分。炉渣含锌率越高，则回收率越大，现实含锌量以>6%为宜，低于4%的炉渣，烟化处理量是不经济的。废渣含锌也不应降至2%以下。

入炉熔渣成分：Zn 9～12、 Pb 1～2、 SiO2 18～22 、Fe 30～35 、 CaO 16～20。

关于炉渣组成对锌挥发速度的影响，可以归纳为：

①CaO含量的增大可增高锌的挥发速度；

②渣中FeO含量的增加，对ZnO活度的影响不大；

③SiO2的含量增加，锌的挥发速度减小。所以，炉渣的硅酸度最好是在1.1～1.2的范围内。

5 热风助燃

我国的烟化炉空气助燃一般为冷风。冷风既不利于烟气余热回收，又不利于燃烧和冶炼工艺的发展，而国外已经选择热风助燃。

采用热风，能够增加气态金属氧化过程，小颗粒粉煤也能燃烧透彻。产品纯度将会大大提高，烟道高温区也相对集中，更加有利于余热回收。

6 结语

烟化炉操作工艺已经得到很大的进步，烟气余热方法也成功地运用到了生产中。虽然目前国内烟化炉工艺具有一定的节能效果，但是技术依旧不成熟，依然存在环境污染等问题。在工业发达的经济时代，应该不断推广技术，强调节能管理方法。技术人员应当努力将烟化炉节能技术提升到一定的水平，实现烟化炉操作自动化，从而节约能源，实现经济绿色发展。

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