黄永康，张 卫

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

金山银山就是绿水青山。环境问题是关系到现代工业可持续发展的大问题，建设和谐自然的生态环境已经引起世界各国的广泛关注。目前，国内大部分冶炼厂预干燥设备所采用的燃料以煤炭、重油为主，存在设备体积大，附属设备多，能源消耗高，环境污染大的弊端［2］。已不能满足国家节能减排和清洁生产的需求，阻碍我国经济和环境的可持续发展。而天然气是一种高效、清洁能源，燃烧过程中基本不排放SO2和粉尘，节能、环保优势明显，是国家能源发展的趋势。2015-2016年，贵冶备料车间铜精矿预干燥生产系统进行了燃料升级改造，采用天然气替代燃煤燃烧供热，并同湖南岳阳远大热能设备有限公司合作，将原有的燃煤热风炉升级改造为预热式高效天然气热风炉。通过长期的生产实践和摸索改进，达到了生产连续稳定、节能环保明显的目标。

2 天然气热风炉结构及工作原理

2.1 结构

预热式高效燃气炉由炉体、一次风风机（助燃鼓风机）、二次风风机（稀释风机）、内环流补风阀、防爆阀、燃烧器、燃气阀组仪表、燃烧电气控制系统等部件组成［3］。

2.2 工作原理

一次风鼓风机是提供燃烧所需的空气，是燃烧器正常燃烧的重要设备，产生的具有一定风压和风量的空气经螺旋预热风道预热后，分别进入燃烧器和内环流补风阀，形成助燃空气和雾化空气。助燃空气经燃气炉端面装的内环流补风阀进入炉膛辅助燃烧，通过调节内环流补风阀可以起到调节助燃空气量，使燃料量与助燃空气量配比准确的作用。在采用多头内混与风散相结合方法的高效燃烧器内，雾化空气与燃料分两次混合，雾化空气与燃料充分混合后在燃烧器内着火燃烧，形成锥形火焰后喷射至炉膛进行充分燃烧，并产生700～1200℃高温热烟气，再经过二次风（稀释风）的掺混中和至所需温度的热烟气后再经出烟管送出（温度在300～900℃任意调节）［4］。设计助燃空气通过热风炉炉体夹层将空气预热后再进入炉膛后能让燃烧更加稳定，无需增加加热设备，即将空气进行了预热，该结构简单新颖，省去了空气加热设备，巧妙利用自身的热能加热空气，减少散热损失，又对炉体起到一定的冷却作用，省去炉体厚厚的隔热层，达到了节省投资，节约能源之目的［5］。

3 尾气中SO2数据统计及分析

天然气热风炉替代燃煤热风炉，在燃烧过程中基本上不产生SO2和粉尘，车间对环保排放指标SO2数据进行了统计，如表1、表2所示。

表1 预干燥排放指标SO2数据统计表（1-10月）

通过对近两年环保排放指标SO2数据的统计，发现天然气热风炉替代燃煤热风炉后，铜精矿预干燥工艺中尾气排放指标明显优于国标400mg/Nm3，但存在单位时间内SO2浓度波动较大，为此，车间对SO2浓度实时数据进行了监测，如图1。

图1 SO2在线监测数据

根据SO2在线监测数据跟踪，贵冶发现天然气热风炉替代燃煤热风炉后，虽然在燃烧过程中基本上不产生SO2和粉尘，但是在预干燥生产时，由于铜精矿原料中依然含硫［6］，因此，尾气中仍然会有一定的SO2产生。分析发现，SO2浓度受温度、精矿种类、热风炉燃烧器火力档位等因素影响，波动情况不一，但重要的一点是天然气火焰有和精矿直接接触的情况存在。

4 尾气优化措施

4.1 措施一

根据实际情况，贵冶从燃烧火焰着手，在不影响预干燥效果的前提下，自主设计了一块800mm×800mm的挡火板（图2），根据天然气热风炉燃烧室的结构，在2台天然气热风炉出口端进行了安装，以阻挡火焰直接与精矿粉尘接触。

根据试验效果，发现挡火板并没有对尾气中SO2浓度有明显改善的效果，并且安装的两块挡火板在高温环境产生了变形、脱焊，如图3。

图2800 mm×800mm挡火板

图3800 mm×800mm挡火板变形、脱焊

4.2 措施二

在吸取第一次改进失败的经验后，车间改进了方案：对热风炉燃烧器进行了改进，在确保燃烧温度和热量的前提下，缩短火焰长度，避免火焰与精矿粉尘直接接触。

通过与热风炉厂家——湖南岳阳远大热能设备有限公司技术专家沟通，该厂家针对车间提出的需求，向车间提供了全新的改进方案。即对火焰烧嘴做深度改进，将长火焰烧嘴改短火焰烧嘴，原烧嘴燃烧原理是燃气从烧嘴喷出，与助燃风混合后进行燃烧，生产中随着档位升高，燃烧火焰也随之增长。厂方根据气流学原理，对烧嘴结构进行改进，增加导流片和带角度的旋流片，燃气燃烧时进行三级配风，使火焰直径增大，长度缩短。即使档位升高，火焰长度变化不大。改进后，燃气火焰长度由3～4m减短至1～2m,从源头减少火焰明火与窑头精矿粉尘直接接触。根据厂家提供的方案，车间于2020年10对1#天然气热风炉燃烧器进行了更换。

5 实施效果

贵冶通过对11月份对SO2浓度数值进行统计。对比得出，11月份铜精矿预干燥系统SO2浓度较全年均值下降约66.12%，而且SO2浓度控制平稳，减少了瞬间值急剧升高的情况；另一方面，车间对11月份1#热风炉预干燥输送效率进行了统计，11月预干燥输送效率为131.94t/h，较全年平均值提升14.44%，预干燥输送效率稳步提升。保卫了蓝天，提高了产能，此次改进取得了较好效果。

6 结语

在经济快速发展的今天，全国环境保护工作尤为重要。我国环境保护虽然取得了积极进展，但环境形势严峻的状况仍然没有改变，保护环境，人人有责［7］。贵冶通过对工业尾气排放指标的优化，展示了国有企业应有的担当。同时，通过此次改进，进一步开拓了创新思维、践行了可持续发展理念［8］、守护了碧水蓝天、锻炼了企业员工自主管理、自主创新的能力，提升了企业创新创效水平。