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1、54冶金能源22卷2期200313铜精炼阳极炉高温烟气余热回收和利用刘春洋时章明陈有(中南大学能源与动力工程学院)摘要针对铜精炼阳极炉烟气以及二次燃烧室的特点,建议采用余热锅炉与热管空气换热器对烟气进行余热回收和利用。生产实践表明,该系统节能效果显著。关键词阳极炉高温烟气余热锅炉空气换热器热管RECYCLEANDUTILIZATIONOFWASTEHEATFROMHIGHTEMPERATUREFLUEGASOFANODEFURNACEINCOPPERREFININGLiuChunyangShiZhangmingChenYi
2、you(SchoolofEnergyandPowerEngineeringofCentralsouthUniversity)AbstractAccordingtothecharacteristicsoffluegasandsecondarycombustionchamberofanodefur2naceincopperrefining,thepapergivesthesuggestionsthatweshoudadoptthewasteheatboilerandheatpipeexchangertoutilizethewa
3、steheatofgas.Experiencesshowithaveanobviouseffectintheaspectofenergysaving.Keywordsanodefurnacehightemperaturefluegaswasteheatboilerairheatingexchangerheatpipe1铜精炼阳极炉及其烟气特点铜精炼阳极炉是近代普遍采用的铜精炼设备,广泛应用于国内外大型铜冶炼厂,它具有容量大、机械化自动化程度高、操作灵活、散热损失较小、密封性好等优点。铜精炼阳极炉作业一般分为加料、氧化、还原
4、和浇铸4个阶段。在加料阶段,加入的是热料,之后需加热提温,然后进入氧化作业。氧化阶段产生的烟气温度在1200～1300℃左右,且烟气含尘量大,并带有半熔融状态的颗粒。在还原阶段,需要向液态铜中鼓入大量的收稿日期:2002-11-15刘春洋(1978～),硕士研究生;410083湖南省长沙市。还原剂进行还原。还原剂的利用率不高,尤其是用重油作还原剂,利用率还不到30%,其余的随烟气流失,不仅污染环境,而且造成能源的浪费。该阶段产生的烟气温度高达1400℃左右。在浇铸阶段,炉子需要保温,烟气量相对较小。通过以上介绍可知铜精炼
5、阳极炉的烟气特点是:温度高,烟气量有波动,烟气中夹带有一定半熔融状态的颗粒,还原阶段烟气中含有大量未燃烧的碳黑。在铜精炼阳极炉的还原期,还原剂的利用率很低,大部分还原剂成为碳黑进入烟道,形成黑烟。这部分黑烟只有在1000℃以上有氧的情况下才能充分燃烧。普通的烟道不具备这种燃烧条件,为此要设置二次燃烧室。烟气通22卷2期200313冶金能源55过二次燃烧室并鼓入适当的热风,使碳黑在此燃烧。容积热强度是二次燃烧室的主要热工参〔1〕数,设计时应充分考虑。该参数的范围一般为(1105～1126)×106kJ/(m3·h)。根据铜精
6、炼阳极炉生产实践,其二次燃烧室的容积热强度宜取中值。二次燃烧室必须具有足够的容积和充足的助燃风才能保证碳黑充分燃烧,从而消除黑烟,为进一步回收和利用余热创造条件。2余热回收利用的目的和方案铜精炼阳极炉余热回收和利用的目的有3种:(1)提高理论燃烧温度根据铜精炼阳极炉生产经验,助燃空气经预热后,温度每升高100℃,可将理论燃烧温度提高50℃。这对炉温的提高有直接作用。(2)利用余热来预热空气可改善燃烧助燃空气经预热后可加速燃烧过程,这一点对燃油尤其有重要意义。由于空气的预热,雾化油滴加速气化,从而改善油的着火条件,提高燃烧反
7、应速度,取得缩短火焰并在较小的空气系数下完全燃烧的效果。(3)节约燃料利用余热来预热炉料、空气和回收蒸汽、热水,均能收到节约燃料的效果。助燃空气的预热温度每提高100℃,可节约燃料4%～5%。在设计具体的余热回收和利用方案时,应着重考虑烟气的温度水平。高温烟气经过二次燃烧室后,若直接利用空气换热器来回收其余热,则必须慎重处理壁温过高的问题。但如果烟气从二次燃烧室出来后首先进入余热锅炉,则不仅可以回收大量的余热,而且可沉降大部分烟尘,使半熔融的颗粒固化。降温后的烟气再进入空气换热器,可以进一步回收余热,同时换热器的材质问题也
8、容易解决。对于低温烟气,经过二次燃烧室充分燃烧后,可直接进入空气换热器。3余热回收设备的配置311余热锅炉根据阳极炉烟气的特点,并吸收国内外近年来积累的经验,在选择余热锅炉时应考虑:(1)余热锅炉的结构型式基本上分为两种:一种是水平直通式烟道结构,烟气在锅炉内呈直流式流动;另一种是多通道式烟道结构,烟
