1 錫精煉收塵系統(tǒng)優(yōu)化的必要性

云南錫業(yè)股份有限公司冶煉分公司擁有以澳斯麥特錫精礦還原熔煉為主的錫粗煉系統(tǒng)，經(jīng)過 10年的 發(fā) 展，生 產(chǎn) 規(guī) 模 不 斷 擴(kuò) 大，粗 錫 產(chǎn) 能 已 達(dá)50 kt / a，在增加富氧后，全年粗錫可增產(chǎn) 30% ～35% ，再加上外部整合的錫冶煉廠，粗錫產(chǎn)量達(dá)到70 ～ 80 kt / a。與之相比，錫精煉系統(tǒng)原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為 

16 kt/a，經(jīng)過工藝的調(diào)整、改造和摸索，精煉系統(tǒng)的錫產(chǎn)能可達(dá) 28 ～ 30 kt/a。錫精煉生產(chǎn)能力與錫粗煉系統(tǒng)已遠(yuǎn)不相匹配，且由于當(dāng)時(shí)技術(shù)水平和條件的限制，精煉系統(tǒng)工藝技術(shù)裝備水平落后，自動(dòng)化控制水平低; 產(chǎn)品采用人工澆鑄，勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，已不能滿足分公司可持續(xù)發(fā)展、節(jié)能、環(huán)保和資源綜合利用的要求。錫精煉系統(tǒng)已成為制約冶煉分公司生產(chǎn)能力提高的瓶頸。更為突出的是錫精煉車間脫雜、保溫過程，其爐窯仍延用傳統(tǒng)的煤燃燒加熱工藝，燃料燃燒不完全，原有的收塵設(shè)施陳舊、落后，損壞嚴(yán)重，設(shè)施不配套，煙氣抽風(fēng)不能滿足生產(chǎn)發(fā)展需要，無(wú)組織排放嚴(yán)重污染 環(huán) 境。同時(shí)粉 塵對(duì) 產(chǎn)品錫 錠造 成 了污染。

為此，采用新型燃料工藝，以清潔能源替代現(xiàn)有的煤層燃燒技術(shù)，采用先進(jìn)的收塵工藝和設(shè)備、提高自動(dòng)化管理水平等措施，從源頭削減環(huán)境污染，提高資源利用效率，使生產(chǎn)過程連續(xù)和完善。同時(shí)滿足提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善作業(yè)環(huán)境、降低污染及改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量的需要，錫精煉收塵系統(tǒng)的升級(jí)改造已成為當(dāng)務(wù)之急。

2 錫精煉生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述

2. 1 改造后錫精煉工藝流程

改造后錫精煉工藝主要流程為: 粗錫—氧化鍋( 除銅、砷、鐵) —脫雜鍋( 除砷、銻) —電熱機(jī)械連續(xù)結(jié)晶機(jī)( 除鉛、鉍) —合錫鍋—產(chǎn)品澆鑄。從錫頂吹爐出來(lái)的甲粗錫送至氧化鍋，乙粗錫送至離心機(jī)除鐵、砷后返送回氧化鍋。在氧化鍋內(nèi)經(jīng)凝析除鐵、砷，再加硫除銅，處理后的錫經(jīng)輸錫管送至脫雜鍋。在脫雜鍋內(nèi)加鋁除銻、砷，除殘鋁后送至電熱機(jī)械連續(xù)結(jié)晶機(jī)除鉛、鉍，經(jīng)精煉后的精錫鑄錠成產(chǎn)品錫。

2. 2 改造后錫精煉設(shè)備布置

單獨(dú)設(shè)置氧化鍋、離心機(jī)廠房，液錫及氧化鍋渣用離心機(jī)處理。按生產(chǎn)能力要求，布置 3 臺(tái)離心機(jī)、6 臺(tái)錫鍋、3 臺(tái)渣斗及 3 臺(tái) 30 t 氧化鍋。精煉廠房設(shè)置 

50 t 脫雜鍋 4 臺(tái)、50 t 中轉(zhuǎn)鍋6 臺(tái)、50 t 產(chǎn)品澆鑄鍋4 臺(tái)、50 t 精焊錫鍋 2 臺(tái)、機(jī)械結(jié)晶機(jī) 8 臺(tái)、圓盤自動(dòng)澆鑄機(jī) 2 臺(tái)及直線式自動(dòng)澆鑄機(jī) 2 臺(tái)。為方便操作，氧化鍋、脫雜鍋、合錫鍋等沿廠房西面一線布置; 8 臺(tái)機(jī)械結(jié)晶機(jī)靠廠房東面布置;2 臺(tái)圓盤自動(dòng)澆鑄機(jī)、2 臺(tái)直線式自動(dòng)澆鑄機(jī)靠廠房北面布置。

3 錫精煉收塵系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)

錫精煉收塵是對(duì)粗錫在精煉過程中產(chǎn)生的無(wú)組織煙氣進(jìn)行收集，根據(jù)生產(chǎn)工藝情況，按各揚(yáng)塵點(diǎn)分工序設(shè)置收塵系統(tǒng)，主要有氧化鍋、離心機(jī)、脫雜鍋、合鍋、機(jī)械結(jié)晶機(jī) 5 套收塵系統(tǒng)。工藝流程為: ①氧化鍋—集氣罩—水平煙道—布袋收塵器—風(fēng)機(jī)—地下煙道—2#煙囪; ②離心機(jī)—集氣罩—水平煙道—布袋收塵器—風(fēng)機(jī)—地下煙道—2#煙囪;③脫 雜 鍋—集 氣 罩—沉 降 室—布 袋 收 塵 器—風(fēng)機(jī)—35 m 高玻璃鋼煙囪; ④合錫鍋—集氣罩—沉降室—布袋收塵器

—風(fēng)機(jī)—35 m 高玻璃鋼煙囪; ⑤機(jī)械結(jié)晶機(jī)—集氣罩—地下煙道—沉降室—布袋收塵器—風(fēng)機(jī)—35 m 高玻璃鋼煙囪。

3. 1 工藝方案選擇

原錫精煉系統(tǒng)氧化鍋只有簡(jiǎn)單的沉降室初步收塵，機(jī)械結(jié)晶機(jī)沒有設(shè)置收塵設(shè)施。技改后錫精煉增加了氧化鍋和機(jī)械結(jié)晶機(jī)布袋收塵器，同時(shí)增大了收塵器面積和風(fēng)機(jī)功率，保證無(wú)組織煙氣得到有效收集。原精煉系統(tǒng)設(shè)置合錫鍋面煙氣、爐膛煙氣、離心機(jī) 3 個(gè)煙囪，技改后錫精煉系統(tǒng)通過合理布局，合并設(shè)置 

1 個(gè)煙囪; 脫雜廠房合并離心機(jī)及脫雜鍋煙氣，設(shè)置 1 個(gè)煙囪。通過共用管路的方式，脫雜鍋與機(jī)械結(jié)晶機(jī)共用 1 臺(tái)備用風(fēng)機(jī)，既保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，又節(jié)約了 1 臺(tái)風(fēng)機(jī)的投資。

3. 2 收塵工藝簡(jiǎn)述

氧化鍋、離心機(jī)鍋面煙氣經(jīng)集氣罩收集后進(jìn)入水平煙管。煙氣中一部分粗顆粒煙塵在煙道內(nèi)得到初步沉降，沉降下的煙塵進(jìn)入集灰斗; 同時(shí)煙氣溫度因混入冷空氣、煙管傳熱而降低，適合的煙氣進(jìn)入布袋收塵器。99% 以上的煙塵被收集到灰斗內(nèi)，清潔煙氣在布袋收塵器清潔室匯集后進(jìn)入風(fēng)機(jī)，再排入煙囪。脫雜鍋、合錫鍋面煙氣經(jīng)集氣罩收集后進(jìn)入沉降室。煙氣中一部分粗顆粒煙塵在沉降室得到初步沉降; 同時(shí)煙氣溫度因混入冷空氣、煙管傳熱而降低后進(jìn)入布袋收塵器。99% 以上的煙塵被收集到灰斗內(nèi)，清潔煙氣在布袋收塵器清潔室匯集后進(jìn)入風(fēng)機(jī)，再排入煙囪。機(jī)械結(jié)晶機(jī)槽頭煙氣經(jīng)集氣罩收集后經(jīng)地下煙道進(jìn)入沉降室。煙氣中一部分粗顆粒煙塵在地下煙道、沉降室得到初步沉降; 同時(shí)煙氣溫度因混入冷空氣、煙管傳熱而降低后進(jìn)入布袋收塵器。99% 以上的煙塵被收集到灰斗內(nèi)，清潔煙氣在布袋收塵器清潔室匯集后進(jìn)入風(fēng)機(jī)，再排入煙囪。以上方案不僅可以解決錫精煉生產(chǎn)系統(tǒng)無(wú)組織排放煙氣對(duì)周圍環(huán)境的影響，同時(shí)還可以收集煙氣中的錫有價(jià)金屬，凈化后的煙氣達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)( 外排煙氣含塵質(zhì)量濃度不高于100 mg /m3) 。

4 收塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則

根據(jù)錫精煉工況、塵源等情況，正確選擇設(shè)計(jì)集氣罩，做到方便操作，又能最大限度的密閉塵源。計(jì)算煙氣量及收塵系統(tǒng)負(fù)荷，確定煙管走向及收塵器位，經(jīng)濟(jì)合理配置風(fēng)機(jī)。同時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)需利用原有設(shè)備，完善工藝流程，降低投資費(fèi)用。1) 原錫精煉脫雜鍋僅設(shè)置沉降室對(duì)煙氣進(jìn)行初步凈化，已不能滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。設(shè)計(jì)增加布袋收塵器。2) 原錫精煉機(jī)械結(jié)晶機(jī)沒有設(shè)置收塵系統(tǒng)，結(jié)晶錫在落入錫鍋過程有料塵飛揚(yáng)，造成車間環(huán)境污染，錫金屬損失嚴(yán)重，不符合環(huán)保要求。設(shè)計(jì)增加一套收塵系統(tǒng)。3) 因生產(chǎn)工藝需要增加氧化鍋，同時(shí)設(shè)計(jì)氧化鍋收塵系統(tǒng)，原系統(tǒng)離心機(jī)收塵器閑置。為節(jié)約投資，經(jīng)負(fù)荷計(jì)算、位置等確認(rèn)后，利用閑置收塵器作為氧化鍋收塵器。4) 原錫精煉每套收塵系統(tǒng)僅配置 1 臺(tái)風(fēng)機(jī)，在風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障維修時(shí)無(wú)法進(jìn)行正常生產(chǎn)。為保證新系統(tǒng)產(chǎn)能，確保環(huán)保設(shè)施 100% 有效運(yùn)行，設(shè)計(jì)收塵系統(tǒng)配置備用風(fēng)機(jī)。同時(shí)，通過共用管路的方式，脫雜鍋與機(jī)械結(jié)晶機(jī)共用 1 臺(tái)備用風(fēng)機(jī)，即保證了生產(chǎn)的連續(xù)性，又節(jié)約了1 臺(tái)風(fēng)機(jī)的投資。5) 通過既分散又集中的方式布置風(fēng)機(jī)房。5套收塵系統(tǒng)布置 3 間風(fēng)機(jī)房: 氧化鍋、離心機(jī)收塵系統(tǒng)共用 1 間風(fēng)機(jī)房; 脫雜鍋、機(jī)械結(jié)晶機(jī)收塵系共用1 間風(fēng)機(jī)房。6) 脫雜鍋、機(jī)械結(jié)晶機(jī)、合錫鍋煙氣排放未單獨(dú)設(shè)立煙囪，共用 35 m 高煙囪排放，減少煙氣排放口 2 個(gè)。7

) 設(shè)計(jì)選擇使用節(jié)能降噪風(fēng)機(jī)。風(fēng)機(jī)底座采用減震支架，減少風(fēng)機(jī)安裝、土建施工的費(fèi)用，降低了風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的噪聲。風(fēng)機(jī)配置變頻調(diào)速器，降低風(fēng)機(jī)運(yùn)行費(fèi)用。

5 收塵系統(tǒng)工藝計(jì)算( 以氧化鍋收塵為例)

5. 1 風(fēng)罩的選擇

5. 1. 1 密閉罩和柜式罩

密閉罩是將塵源全部或大部分圍擋起來(lái)的罩子。它將塵源全部封住，只在罩上留有觀察窗或不常開啟的檢查門。這種罩只需要較小的排風(fēng)量就可以有效地控制粉塵擴(kuò)散，排塵效果不受罩外氣流的影響。在工藝生產(chǎn)允許的情況下，應(yīng)首先考慮這種罩子。柜式罩是只把進(jìn)行操作的一面留作開口，在該開口面以適當(dāng)速度的吸入氣流，使罩內(nèi)有害物質(zhì)不致泄漏出，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生的粉塵和毒氣通過吸氣管道排出。

5. 1. 2 側(cè)吸罩

如操作條件不便將塵源全部密封時(shí)，可將側(cè)吸罩裝在粉塵發(fā)生源的附近，在開口部位形成吸入氣流，將飛散或擴(kuò)散的有害物質(zhì)由罩子的開口端導(dǎo)入罩內(nèi)。這種罩子的缺點(diǎn)是有部分吸入氣流對(duì)有害物質(zhì)起到吸捕作用，而且容易受到外部氣流的干擾，致使吸捕效果變差。

5. 1. 3 接收形罩

在塵源附近，由于加熱或慣性作用能形成塵氣的流動(dòng)，接收形罩是沿其流線方向設(shè)置的收口圍罩，塵氣流便可借助于自身的流動(dòng)能量進(jìn)入罩子的開口。從上述的煙罩分析可以看出，密閉罩將塵源或整個(gè)設(shè)備密閉，是控制粉塵散發(fā)的有效方法，在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)用得非常普遍。但根據(jù)錫精煉系統(tǒng)煙氣泄漏點(diǎn)的具體位置和操作條件，不可能裝設(shè)密閉罩，選用的是接收形集氣罩，既方便操作，又最大限度的密閉塵源。

5. 2 吸捕速度

吸捕速度又稱控制速度，它是將發(fā)生源附近或開口周圍飛散與擴(kuò)散的粉塵或毒氣吸入罩內(nèi)所必須的氣流速度。換言之，罩子開口面上的吸入速度必須大于能夠?qū)㈦x開口面一定距離的移動(dòng)著的有害物質(zhì)吸進(jìn)開口面的吸捕速度。吸捕速度選擇過大，大量的冷空氣就會(huì)被吸入系統(tǒng)，既增大煙氣量，降低煙氣溫度，不利于布袋除塵器運(yùn)行，又增加運(yùn)行負(fù)荷。吸捕速度選擇過小，泄漏煙氣又不能完全收集進(jìn)入系統(tǒng)，達(dá)不到集氣凈化的目的。因此，需要正確的選擇吸捕速度

。通過分析比較，設(shè)計(jì)根據(jù)煙氣溫度，選擇吸捕速度為 1. 0 m/s。

5. 3 吸氣量的計(jì)算

布袋收塵率 99% 、漏風(fēng)率 5% ，煙管、閘閥漏風(fēng)率 5% 。風(fēng)量計(jì)算式為:

Q = 3 600 × F × VP× β

式中: 

Q———所需總風(fēng)量，m3/ s; 

3 臺(tái) 30 t 氧化鍋風(fēng)量取 35 607 m3/ h。

F———吸塵罩?jǐn)嗝婷娣e，m2; 取 3. 14 m2。

VP———罩口 周 邊 截 面 上 的 吸 捕 速 度，m / s，一般取 0. 5 ～ 2. 0 m / s。

β———安全系數(shù)，一般取 β = 1. 05 ～ 1. 1。

5. 4 布袋除塵器選型

進(jìn)入布袋的煙氣量: 按操作溫度 30 ℃、漏風(fēng)系數(shù) 5% 、煙氣 φ( H2O) 按 2. 5% 計(jì)算，濾袋通氣量為:Qs= QN× ( HL) × Tc/ T × Bs/ B ÷ ( 1 － X)式中: 

Qs———進(jìn)入布袋的煙氣量，m3/ s;

QN———氧化鍋產(chǎn)生的風(fēng)量，m3/ s;

HL———漏風(fēng)系數(shù)，% ;

Tc———操作溫度，℃;

T———絕對(duì)溫度，273 K

Bs———當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，?101 325 Pa;

B———標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力，取 83 058 Pa;

X———煙氣含水率，% 。

計(jì)算得: Qs= 866 m3/ min。取過濾速度 Vs= 1. 0 m / min，需過濾面積為:F = 866 m2。

選用 CDY － 800 脈沖噴吹風(fēng)布袋收塵器 1 臺(tái)，總過濾面積為 800 m2，實(shí)際過濾風(fēng)速為 1. 08 m/min。

5. 5 進(jìn)入布袋溫度及濾布選擇

煙氣匯總處煙氣溫度低于 100 ℃，濾袋材質(zhì)采用易清灰滌綸針刺氈，該濾布耐酸堿良好，使用正常溫度為 90 ～ 120 ℃，最高為 130 ℃，能夠滿足集氣凈化的要求。

5. 6 引風(fēng)機(jī)選型

收塵 系 統(tǒng) 阻 力 為: 風(fēng) 罩 口600 Pa，抽 風(fēng) 罩100 Pa，煙管 800 Pa，布袋收塵器 2 400 Pa，風(fēng)機(jī)出口到煙囪 500 Pa。合計(jì) 4 400 Pa?？紤]富余 20% ，所

以引風(fēng)機(jī)總壓力為 5 280 Pa。根據(jù)布袋除塵器進(jìn)口煙氣量 51 935 m3/ h，取系統(tǒng)漏風(fēng) 5% ，計(jì)算進(jìn)風(fēng)機(jī)風(fēng)量為 54 530 m3/ h?？紤]富余 10% ，實(shí)際風(fēng)量為 59 985 m3/ h。選用離心排風(fēng)機(jī)型號(hào)為 G6 － 51 No. 12D，Q =51 800 ～ 59 300 m3，Δp =5 579 ～5 877 Pa，功率132 k W。為便于調(diào)節(jié)控制風(fēng)量

、壓力和節(jié)電，配變頻調(diào)節(jié)器。