[发明专利]一种闪速熔炼炉体冷却余热回收的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及闪速熔炼炉炉体冷却余热回收的方法和装置，特别涉及一种自然循环与强制循环相结合的水冷炉体的方法

背景技术

闪速熔炼方式具有生产规模大、劳动条件好和自动化水平高等优点，被应用于铜、铅、镍等有色金属的提取中，且发展迅速。上世纪末全球仅有15座闪速炉，其中我国3座，而今我国已经拥有近20座闪速炉，其产能也由上世纪的10万吨/座发展到今天的35万吨/座。

闪速熔炼为火法高温熔炼过程，其设备的内衬耐火材料受到高温熔体或烟气的冲刷、侵蚀及热应力的作用极易损坏，严重影响着设备的寿命。为了提高高温熔炼设备的寿命，水冷技术应运而生，冷却水套成为“最好的耐火材料”。闪速炉的各个部分（包括反应塔、沉淀池）中采用了大量的冷却水套，带走大量的热量。如一座φ6.8m×7m、产能约10万吨的铜闪速炉，冷却水量为570吨/h，随着产能的扩大，冷却水的耗量将更大。镍闪速熔炼炉所需冷却水量较铜闪速熔炼炉更高。一般来说，对于反应塔直径5～6m的铜闪速炉，其冷却水带走热量为16000～20000MJ/h，折合标准煤500～680kg/h，冷却水的进出口温差为3.7～14.3℃，大部分冷却水的温差为6～10℃^[2]。这些冷却水由于与环境温差小，带走的热量品位低，无法使用；同时，输送冷却水需要耗费大量的动力。

澳大利亚BHP公司的San Manuel冶炼厂使用了无砖反应塔，即塔体由钢板外壳构成，钢壳内壁焊接钢钉，用于支撑内壁挂渣层，防止渣层脱落。塔外采用喷淋或其它水冷方式进行冷却，使整个塔体由内壁形成挂渣^[3]。这种无砖反应塔闪速炉同样存在冷却水耗量大、冷却水带走的余热无法利用的问题。

此外，冷却水套的位置是基于设计产能情况下反应塔内温度分布态势来确定的。因此，当闪速炉产量变化时，反应塔内的高温区域也会随之变化，原有的冷却水套不能满足生产负荷发生变化的冷却需求。

如果对闪速炉采用复合冷却技术，即沉淀池采用强制循环、反应塔采用膜式水冷汽化技术，可以实现冷却水的气化，产生低压蒸汽，节约冷却水量，同时可以满足反应塔负荷变化对冷却的需求。

[1]张文海.闪速熔炼在中国的进展与研究冷风技术及非接触冶金[J].中国有色金属学报,2004,14(专辑):63～71。

[2]梅炽.有色金属炉设计手册[M].北京：冶金工业出版社，2000年。

[3]梁礼渭.闪速炉无砖反应塔内壁挂渣物化性能研究[D].2011年。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种节约冷却水量，同时满足反应塔负荷变化对冷却的需求的闪速熔炼炉体冷却余热回收的方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现闪速熔炼炉体冷却余热回收的方法的装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供的闪速熔炼炉体冷却余热回收的方法，对闪速炉进行分区冷却，沉淀池采用强制循环冷却、反应塔采用膜式自然循环水冷汽化，保持反应塔的水冷壁壁温小于280℃，产生压力<1.5Mpa的低压蒸汽，回收闪速熔炼炉体冷却的余热，同时满足反应塔负荷变化对冷却的需求。

为了解决上述第二个技术问题，本发明提供的实现闪速熔炼炉体冷却余热回收的方法的装置，包括反应塔、沉淀池、沉淀池冷却水套和汽包，所述的反应塔的外壳的内侧壁设有保温材料层，所述的保温材料层的外侧设有膜式水冷壁，所述的膜式水冷壁的外侧敷设有捣打耐火材料层，所述的膜式水冷壁的上端与上集箱相连，所述的膜式水冷壁的下端与下集箱相连，所述的上联箱与所述的汽包相连，所述的汽包通过下降管与所述的下集箱相连，所述的沉淀池冷却水套的进口端与水泵连接，所述的水泵的进口连接有进水口，所述的沉淀池冷却水套的一个出水口与所述的汽包连接，所述的沉淀池冷却水套的另一个出水口与冷却塔连接。

所述的沉淀池冷却水套倾斜布置在所述的沉淀池内。

所述的沉淀池冷却水套按照不小于15°、不大于30°的向上倾斜角度倾斜布置。