锡精炼烟气收尘系统技术改造

1 锡精炼收尘系统优化的必要性

云南锡业股份有限公司冶炼分公司拥有以澳斯麦特锡精矿还原熔炼为主的锡粗炼系统，经过 10年的 发 展，生 产 规 模 不 断 扩 大，粗 锡 产 能 已 达50 kt / a，在增加富氧后，全年粗锡可增产 30% ～35% ，再加上外部整合的锡冶炼厂，粗锡产量达到70 ～ 80 kt / a。与之相比，锡精炼系统原设计生产能力为 

16 kt/a，经过工艺的调整、改造和摸索，精炼系统的锡产能可达 28 ～ 30 kt/a。锡精炼生产能力与锡粗炼系统已远不相匹配，且由于当时技术水平和条件的限制，精炼系统工艺技术装备水平落后，自动化控制水平低; 产品采用人工浇铸，劳动强度大，工作效率低，已不能满足分公司可持续发展、节能、环保和资源综合利用的要求。锡精炼系统已成为制约冶炼分公司生产能力提高的瓶颈。更为突出的是锡精炼车间脱杂、保温过程，其炉窑仍延用传统的煤燃烧加热工艺，燃料燃烧不完全，原有的收尘设施陈旧、落后，损坏严重，设施不配套，烟气抽风不能满足生产发展需要，无组织排放严重污染 环 境。同时粉 尘对 产品锡 锭造 成 了污染。

为此，采用新型燃料工艺，以清洁能源替代现有的煤层燃烧技术，采用先进的收尘工艺和设备、提高自动化管理水平等措施，从源头削减环境污染，提高资源利用效率，使生产过程连续和完善。同时满足提高劳动生产率、降低劳动强度、改善作业环境、降低污染及改进产品质量的需要，锡精炼收尘系统的升级改造已成为当务之急。

2 锡精炼生产工艺简述

2. 1 改造后锡精炼工艺流程

改造后锡精炼工艺主要流程为: 粗锡—氧化锅( 除铜、砷、铁) —脱杂锅( 除砷、锑) —电热机械连续结晶机( 除铅、铋) —合锡锅—产品浇铸。从锡顶吹炉出来的甲粗锡送至氧化锅，乙粗锡送至离心机除铁、砷后返送回氧化锅。在氧化锅内经凝析除铁、砷，再加硫除铜，处理后的锡经输锡管送至脱杂锅。在脱杂锅内加铝除锑、砷，除残铝后送至电热机械连续结晶机除铅、铋，经精炼后的精锡铸锭成产品锡。

2. 2 改造后锡精炼设备布置

单独设置氧化锅、离心机厂房，液锡及氧化锅渣用离心机处理。按生产能力要求，布置 3 台离心机、6 台锡锅、3 台渣斗及 3 台 30 t 氧化锅。精炼厂房设置 

50 t 脱杂锅 4 台、50 t 中转锅6 台、50 t 产品浇铸锅4 台、50 t 精焊锡锅 2 台、机械结晶机 8 台、圆盘自动浇铸机 2 台及直线式自动浇铸机 2 台。为方便操作，氧化锅、脱杂锅、合锡锅等沿厂房西面一线布置; 8 台机械结晶机靠厂房东面布置;2 台圆盘自动浇铸机、2 台直线式自动浇铸机靠厂房北面布置。

3 锡精炼收尘系统工艺设计

锡精炼收尘是对粗锡在精炼过程中产生的无组织烟气进行收集，根据生产工艺情况，按各扬尘点分工序设置收尘系统，主要有氧化锅、离心机、脱杂锅、合锅、机械结晶机 5 套收尘系统。工艺流程为: ①氧化锅—集气罩—水平烟道—布袋收尘器—风机—地下烟道—2#烟囱; ②离心机—集气罩—水平烟道—布袋收尘器—风机—地下烟道—2#烟囱;③脱 杂 锅—集 气 罩—沉 降 室—布 袋 收 尘 器—风机—35 m 高玻璃钢烟囱; ④合锡锅—集气罩—沉降室—布袋收尘器

—风机—35 m 高玻璃钢烟囱; ⑤机械结晶机—集气罩—地下烟道—沉降室—布袋收尘器—风机—35 m 高玻璃钢烟囱。

3. 1 工艺方案选择

原锡精炼系统氧化锅只有简单的沉降室初步收尘，机械结晶机没有设置收尘设施。技改后锡精炼增加了氧化锅和机械结晶机布袋收尘器，同时增大了收尘器面积和风机功率，保证无组织烟气得到有效收集。原精炼系统设置合锡锅面烟气、炉膛烟气、离心机 3 个烟囱，技改后锡精炼系统通过合理布局，合并设置 

1 个烟囱; 脱杂厂房合并离心机及脱杂锅烟气，设置 1 个烟囱。通过共用管路的方式，脱杂锅与机械结晶机共用 1 台备用风机，既保证了生产的连续性，又节约了 1 台风机的投资。

3. 2 收尘工艺简述

氧化锅、离心机锅面烟气经集气罩收集后进入水平烟管。烟气中一部分粗颗粒烟尘在烟道内得到初步沉降，沉降下的烟尘进入集灰斗; 同时烟气温度因混入冷空气、烟管传热而降低，适合的烟气进入布袋收尘器。99% 以上的烟尘被收集到灰斗内，清洁烟气在布袋收尘器清洁室汇集后进入风机，再排入烟囱。脱杂锅、合锡锅面烟气经集气罩收集后进入沉降室。烟气中一部分粗颗粒烟尘在沉降室得到初步沉降; 同时烟气温度因混入冷空气、烟管传热而降低后进入布袋收尘器。99% 以上的烟尘被收集到灰斗内，清洁烟气在布袋收尘器清洁室汇集后进入风机，再排入烟囱。机械结晶机槽头烟气经集气罩收集后经地下烟道进入沉降室。烟气中一部分粗颗粒烟尘在地下烟道、沉降室得到初步沉降; 同时烟气温度因混入冷空气、烟管传热而降低后进入布袋收尘器。99% 以上的烟尘被收集到灰斗内，清洁烟气在布袋收尘器清洁室汇集后进入风机，再排入烟囱。以上方案不仅可以解决锡精炼生产系统无组织排放烟气对周围环境的影响，同时还可以收集烟气中的锡有价金属，净化后的烟气达到国家排放标准( 外排烟气含尘质量浓度不高于100 mg /m3) 。

4 收尘系统设计原则

根据锡精炼工况、尘源等情况，正确选择设计集气罩，做到方便操作，又能最大限度的密闭尘源。计算烟气量及收尘系统负荷，确定烟管走向及收尘器位，经济合理配置风机。同时设计时需利用原有设备，完善工艺流程，降低投资费用。1) 原锡精炼脱杂锅仅设置沉降室对烟气进行初步净化，已不能满足日益严格的环保要求。设计增加布袋收尘器。2) 原锡精炼机械结晶机没有设置收尘系统，结晶锡在落入锡锅过程有料尘飞扬，造成车间环境污染，锡金属损失严重，不符合环保要求。设计增加一套收尘系统。3) 因生产工艺需要增加氧化锅，同时设计氧化锅收尘系统，原系统离心机收尘器闲置。为节约投资，经负荷计算、位置等确认后，利用闲置收尘器作为氧化锅收尘器。4) 原锡精炼每套收尘系统仅配置 1 台风机，在风机出现故障维修时无法进行正常生产。为保证新系统产能，确保环保设施 100% 有效运行，设计收尘系统配置备用风机。同时，通过共用管路的方式，脱杂锅与机械结晶机共用 1 台备用风机，即保证了生产的连续性，又节约了1 台风机的投资。5) 通过既分散又集中的方式布置风机房。5套收尘系统布置 3 间风机房: 氧化锅、离心机收尘系统共用 1 间风机房; 脱杂锅、机械结晶机收尘系共用1 间风机房。6) 脱杂锅、机械结晶机、合锡锅烟气排放未单独设立烟囱，共用 35 m 高烟囱排放，减少烟气排放口 2 个。7

) 设计选择使用节能降噪风机。风机底座采用减震支架，减少风机安装、土建施工的费用，降低了风机运行过程中产生的噪声。风机配置变频调速器，降低风机运行费用。

5 收尘系统工艺计算( 以氧化锅收尘为例)

5. 1 风罩的选择

5. 1. 1 密闭罩和柜式罩

密闭罩是将尘源全部或大部分围挡起来的罩子。它将尘源全部封住，只在罩上留有观察窗或不常开启的检查门。这种罩只需要较小的排风量就可以有效地控制粉尘扩散，排尘效果不受罩外气流的影响。在工艺生产允许的情况下，应首先考虑这种罩子。柜式罩是只把进行操作的一面留作开口，在该开口面以适当速度的吸入气流，使罩内有害物质不致泄漏出，同时对产生的粉尘和毒气通过吸气管道排出。

5. 1. 2 侧吸罩

如操作条件不便将尘源全部密封时，可将侧吸罩装在粉尘发生源的附近，在开口部位形成吸入气流，将飞散或扩散的有害物质由罩子的开口端导入罩内。这种罩子的缺点是有部分吸入气流对有害物质起到吸捕作用，而且容易受到外部气流的干扰，致使吸捕效果变差。

5. 1. 3 接收形罩

在尘源附近，由于加热或惯性作用能形成尘气的流动，接收形罩是沿其流线方向设置的收口围罩，尘气流便可借助于自身的流动能量进入罩子的开口。从上述的烟罩分析可以看出，密闭罩将尘源或整个设备密闭，是控制粉尘散发的有效方法，在实际生产中应用得非常普遍。但根据锡精炼系统烟气泄漏点的具体位置和操作条件，不可能装设密闭罩，选用的是接收形集气罩，既方便操作，又最大限度的密闭尘源。

5. 2 吸捕速度

吸捕速度又称控制速度，它是将发生源附近或开口周围飞散与扩散的粉尘或毒气吸入罩内所必须的气流速度。换言之，罩子开口面上的吸入速度必须大于能够将离开口面一定距离的移动着的有害物质吸进开口面的吸捕速度。吸捕速度选择过大，大量的冷空气就会被吸入系统，既增大烟气量，降低烟气温度，不利于布袋除尘器运行，又增加运行负荷。吸捕速度选择过小，泄漏烟气又不能完全收集进入系统，达不到集气净化的目的。因此，需要正确的选择吸捕速度

。通过分析比较，设计根据烟气温度，选择吸捕速度为 1. 0 m/s。

5. 3 吸气量的计算

布袋收尘率 99% 、漏风率 5% ，烟管、闸阀漏风率 5% 。风量计算式为:

Q = 3 600 × F × VP× β

式中: 

Q———所需总风量，m3/ s; 

3 台 30 t 氧化锅风量取 35 607 m3/ h。

F———吸尘罩断面面积，m2; 取 3. 14 m2。

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

β———安全系数，一般取 β = 1. 05 ～ 1. 1。

5. 4 布袋除尘器选型

进入布袋的烟气量: 按操作温度 30 ℃、漏风系数 5% 、烟气 φ( H2O) 按 2. 5% 计算，滤袋通气量为:Qs= QN× ( HL) × Tc/ T × Bs/ B ÷ ( 1 － X)式中: 

Qs———进入布袋的烟气量，m3/ s;

QN———氧化锅产生的风量，m3/ s;

HL———漏风系数，% ;

Tc———操作温度，℃;

T———绝对温度，273 K

Bs———当地大气压力，取 101 325 Pa;

B———标准大气压力，取 83 058 Pa;

X———烟气含水率，% 。

计算得: Qs= 866 m3/ min。取过滤速度 Vs= 1. 0 m / min，需过滤面积为:F = 866 m2。

选用 CDY － 800 脉冲喷吹风布袋收尘器 1 台，总过滤面积为 800 m2，实际过滤风速为 1. 08 m/min。

5. 5 进入布袋温度及滤布选择

烟气汇总处烟气温度低于 100 ℃，滤袋材质采用易清灰涤纶针刺毡，该滤布耐酸碱良好，使用正常温度为 90 ～ 120 ℃，最高为 130 ℃，能够满足集气净化的要求。

5. 6 引风机选型

收尘 系 统 阻 力 为: 风 罩 口600 Pa，抽 风 罩100 Pa，烟管 800 Pa，布袋收尘器 2 400 Pa，风机出口到烟囱 500 Pa。合计 4 400 Pa。考虑富余 20% ，所

以引风机总压力为 5 280 Pa。根据布袋除尘器进口烟气量 51 935 m3/ h，取系统漏风 5% ，计算进风机风量为 54 530 m3/ h。考虑富余 10% ，实际风量为 59 985 m3/ h。选用离心排风机型号为 G6 － 51 No. 12D，Q =51 800 ～ 59 300 m3，Δp =5 579 ～5 877 Pa，功率132 k W。为便于调节控制风量

、压力和节电，配变频调节器。