陈 萃（长沙有色冶金设计研究院，湖南长沙 410011）

摘 要：针对传统的小型熔铅锅热效率低，使用蓄热式技术又不经济的问题，文章介绍了一种新型的通过返烟道式的设置提高设备热利用率的熔铅锅。并通过对锅体材质的改进、喷嘴的改进以及烟气多通道均匀加热的设置，大大延长了锅体的使用寿命。燃料消耗只有传统熔铅锅的一半，特别适用于小型熔铅设备。关键词：熔铅锅；返烟道；平焰烧嘴中图分类号：TF806.2 文献标识码：A 文章编号：1003－5540（2016）02－0040－03

一种返烟道式平焰燃烧熔铅锅的设计与应用

陈 萃
（长沙有色冶金设计研究院，湖南长沙 410011）

摘 要：针对传统的小型熔铅锅热效率低，使用蓄热式技术又不经济的问题，文章介绍了一种新型的通过返烟道式的设置提高设备热利用率的熔铅锅。并通过对锅体材质的改进、喷嘴的改进以及烟气多通道均匀加热的设置，大大延长了锅体的使用寿命。燃料消耗只有传统熔铅锅的一半，特别适用于小型熔铅设备。
关键词：熔铅锅；返烟道；平焰烧嘴
中图分类号：TF806.2 文献标识码：A 文章编号：1003－5540（2016）02－0040－03

熔铅锅作为铅冶炼工艺火法精炼的主要设备之一，因其结构简单、投资小、占地面积小等优势，被广泛应用于粗铅的精炼、阴极铅的熔铸和阴极制造等过程［1］。熔铅锅整体设备的发展也由原来的室式燃烧发展到了增加换热器，以及后来的蓄热式燃烧，但是由于换热器以及蓄热式燃烧整套设备［2］的引进对于小型的铅锅熔炼来说投资所占比例大，成本回收周期长，从经济角度讲并不划算，目前50 t规模以下的熔铅锅仍使用的是最早的室式燃烧，这种室式燃烧普遍存在规模小、余热利用少，燃烧效率不高的问题，按照一般排烟温度在900℃以上，烟气带走整个系统供热的50%左右。随着我国资源和环境问题的日益突出，对于节能降耗和清洁燃烧技术的需要也变得迫切起来，如何最大限度的降低排烟温度，提高燃料燃烧热利用率，是小型熔铅锅节能的关键。

1 传统熔铅锅的结构及存在的问题

传统熔铅锅的锅体采用普通的坩埚，外部由耐火材料砌筑，通过燃料燃烧加热坩埚来间接融化锅内的固体铅料。无论采用发生炉煤气、天然气还是重油作为燃料，其燃烧方式均多为在将燃烧器设置于处于熔铅锅一头的燃烧室内，燃烧产生的高温烟气迎着锅体的一面，环绕一周后排出炉外，图1为传统熔铅锅结构平面图（四周需以拉杆加强支撑，占地面积大，耐火材料使用量多），图2为传统熔铅锅的烟气走向图（气流迎着锅的一面入，环绕熔铅锅一周排出）。

图1 传统熔铅锅结构平面图

图2 传统熔铅锅烟气走向图

由于高温烟气的持续、迎面冲刷，使得锅体成为熔铅锅最容易损坏的部件，迎火面锅壁极易产生裂纹而造成漏铅，锅体寿命一般短的不到一个月，长的也就是几个月，所以熔铅锅锅体寿命短一直以来都是铅火法精炼生产过程中面临的问题。有的生产企业采用运行一段时间后旋转锅体来改变迎火区部位的方法以期延长锅体的使用寿命，收效甚微。有些企业采用多烧嘴环形布置的方式，由于烧嘴数量多，对空间位置要求高，工艺管道配置多，因此并不适用于小型的熔铅锅。

2 新型熔铅锅的设计

某厂2万t／a铅铋电解项目，需配置容量30 t的熔铅锅，要求技术指标先进，燃料为发生炉煤气。鉴于以往传统熔铅锅存在的问题，新型的返烟道式平焰燃烧熔铅锅设计从锅体材质、提高燃烧烟气热利用率、燃料燃烧火焰形式三个方面考虑优化改进。

2.1 锅体材质

最早使用的锅体材质为铸钢，由于不可避免地存在铸造缺陷，在高温下操作，缺陷处易出现渗漏，特别是迎火面锅壁受热强度最大，因此在这种烟道式平焰燃烧熔铅锅的设计中采用低合金高强度结构钢，这种材质耐热强度好，传热性能好，又不存在铸造缺陷，设计中采用这种材质以期满足锅体寿命对材料的要求。表1为铸钢和低合金高强度结构钢的性能比较［3］。

表1 铸钢和低合金高强度结构钢的性能比较

2.2 提高燃烧烟气热量利用率

传统熔铅锅烟气走向如图2所示，由位于熔铅锅一端的燃烧室进入，环绕锅体一周后排出炉体，这种烟气环绕锅体一周后排出的加热方式热利用率低，排烟温度基本都在900℃以上，因此从提高燃烧烟气中热量的利用率为出发点，考虑在炉体结构上进行改进和创新。

其一，在炉体排烟出口的位置增设由耐火砖材料砌筑而成的返烟道，返烟道外界工艺配置的地下烟道，即熔铅锅燃料燃烧产生一次烟气环绕锅体一周后经由返烟道、工艺地下烟道、返烟管道由燃烧室侧面炉墙再次进入燃烧室，与燃烧产生的新的烟气混合后，继续起到加热熔铅锅体的作用，图3为返烟道式炉体设置图。

图3 返烟道式炉体配置图

图4 增设隔墙后烟气走向图

其二，在炉体内部设置隔墙，将炉体内部烟道分隔为多通道式的，这样气流迎着锅的一面，由于隔墙作用，分多路径绕锅一周后排出，通过增加了烟气流动的停留时间，从而使燃料燃烧产生的高温烟气热更多地传递给锅体而用来加热物料铅。图4为在炉体内部增加隔墙后的烟气走向图。

2.3 燃料燃烧火焰

传统熔铅锅燃料燃烧采用的烧嘴为普通混合式烧嘴，火焰为长条形。在燃料燃烧加热的时候，火焰高温区直冲锅体壁，燃料燃烧产生的高温烟气对锅体造成严重的高温冲刷，因此锅体寿命非常有限。考虑到锅体加热讲究均匀，因此在这次设计中采用平焰烧嘴，其特点是通过空气和燃气的混合气体在烧嘴轴向中心形成回流区，使得烧嘴产生的火焰呈平展形圆盘火焰，回流气体带着炉内火焰一方面可以起到稳定火焰的作用，另一方面也能促使流股附壁流动，从而达到对锅体加热均匀，燃料消耗低的效果。

3 结语

生产实践表明，这种新型的返烟道式的熔铅锅总体来说是成功的。不仅延长了锅体的使用寿命，也使得燃料燃烧烟气热利用率得到了一定程度的提高，对于小规模的铅熔炼生产，是一种热效率高的熔铅锅设计，满足了近年来大力提倡的技能降耗、清洁生产的要求。在进一步改进和完善后，值得推广和应用。

［1］ 孙倬.重有色金属冶炼设计手册（铅锌铋卷）［M］.北京：冶金工业出版社，1995.88－113.

［2］ 姜彦林.蓄热式技术在铅冶炼行业的研究及应用［J］.世界有色金属，2013，（3）：74－75.

［3］ 秦万信.铅锅失效分析［J］.金属制品，1992，18（1）：27－28.

A New Design and App lication of Lead-melting Kettle w ith Recurring Flue

CHEN Cui
（Changsha Engineering and Research Institute Co．，Ltd.，of NonferrousMetallurgy，Changsha 410011，China）

The pint-sized lead-melting kettles in current use show low thermal efficiency and the application of heataccumulating technique costs expensively.To solve this problem，this article introduces a new type of lead-melting kettle preheated by combustion gaswith recurring flue to raise its heatefficiency.This new technique is also supposed to resolve the problem of short service life of lead-melting kettle by evenly heating the set’s body through multi smoke-passages and selecting new type of nozzles and making material.This new technique is particularly designed for pint-sized lead-melting sets，the fuel consumption being cut to 50%as before.

leadmelting kettle；circular flue；fiat-flame combustion

2015－12－27

陈 萃（1982－），女，工程师，主要从事冶金炉窑咨询设计工作。