飛濺冷凝器

來自煉鋅電爐的含鋅高溫爐氣（1000-1100℃）通過斜坡先后進入飛濺式冷凝器的冷凝室與石墨轉(zhuǎn)子揚起的低溫 鋅雨,相遇，高溫爐氣迅速放熱降溫，鋅蒸氣冷凝為液體鋅與“鋅雨”一起落入冷凝室內(nèi)，并使鋅液溫度上升，鋅液面升高，最后鋅液流入貯鋅池放出鑄錠，氣體由方箱口排出進入洗滌凈化器。

飛濺式鋅雨冷凝器用鋼殼體、鋁鉻磚、高鋁磚和搗打料砌筑，由斜坡、冷凝室、石墨轉(zhuǎn)子和方箱構(gòu)成。 飛濺式冷凝器為一密閉式容器，內(nèi)部為密度大、抗磨性好、有足夠強度的高鋁磚或鋁鉻磚。靠冷凝器進口端有一隔墻將冷凝室分為前室和后室兩部分，阻擋后室中浮于液面的鋅灰隨鋅液進入前室磨損轉(zhuǎn)子及影響直收率，而揚起落入后室的鋅液可無阻擋地從外鋅池流入前室。前室的端處再接一冷凝室，以增加冷凝強度，提高直收率。石墨轉(zhuǎn)子呈45°角插入鋅液中。冷凝器一側(cè)設有外鋅池，池中插入冷卻水管，通過控制循環(huán)水量及插入深度調(diào)節(jié)冷凝器內(nèi)的溫度。外鋅池一端有一出鋅口，鋅液由此口定期或連續(xù)放出。

煉鋅電爐飛濺式鋅雨冷凝器由單轉(zhuǎn)子到雙轉(zhuǎn)子直至三轉(zhuǎn)子，其結(jié)構(gòu)日趨合理。實踐證明，三轉(zhuǎn)子飛濺式鋅雨冷凝器可提高鋅直收率，提高鋅的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，降低工人勞動強度，并且操作工人身安全得到保障。然而，轉(zhuǎn)子消耗量較大，冷凝用。型管對鋅液的鐵污染和冷凝器清灰作業(yè)勞動強度大等問題仍待解決 。2100433B

改進思路：

①增加飛濺式冷凝器的工作面積，強化鋅蒸氣與鋅雨的接觸，提高鋅冷凝效率。

②改進飛濺式冷凝器結(jié)構(gòu),使斜坡口方向避開放鋅口。根據(jù)上述思路，提出了開發(fā)三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器的設想。

1.三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器的結(jié)構(gòu)

三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器是在雙轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器的基礎上增設一轉(zhuǎn)子室，且改變轉(zhuǎn)子的排列方式。三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器由于增設一轉(zhuǎn)子室，增加了一冷室面積。鋅蒸氣與鋅雨接觸機會增加，鋅冷凝效率提高。飛濺式冷凝器面積增加，冷卻水套相應增加，并且冷卻方式由原來鋅液單一循環(huán)流動改為大循環(huán)和小循環(huán)流動相結(jié)合，起到了強化鋅液散熱，降低鋅液溫度的作用，為鋅蒸氣冷凝創(chuàng)造良好的條件，有利于提高鋅的直收率。鋅液溫度的降低，將減少用于降低飛濺式冷凝器鋅液溫度的U型管消耗量。另外，將斜坡口方向設置在與放鋅口垂直的位置，操作工的人身安全得到保證。

三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器設計面積13.484㎡比原雙轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器面積增加113%。鋅母液加入量16t，比原雙轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器鋅母液加入量增加60%。金屬的直收率預計提高2%。

2.三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器的運行

三轉(zhuǎn)子飛濺式鋅雨冷凝器于2004年10月建成投入運行，投,6個月來效果顯著。

（1）由于增加了一個冷凝轉(zhuǎn)子，強化了冷凝效果，鋅的產(chǎn)量提高了15%-22%，金屬直收率提高了2%-3%。

（2）鋅蒸氣冷凝為金屬鋅液的效率提高，鋅灰、蘭粉產(chǎn)量減少了3%，同時降低了操作工人的勞動強度。

（3）由于強化了鋅蒸氣的冷凝，爐內(nèi)產(chǎn)生的鋅蒸氣能夠順利地進入飛濺式冷凝器被冷凝回收，爐內(nèi)壓力易于控制在安全操作的范圍內(nèi) 爐況穩(wěn)定，沖爐，由于配料不合理形成泡沫渣或料柱塌方等原因使爐內(nèi)鋅蒸氣壓力在瞬時急劇增大 鋅氣從斜坡口電極孔涌出，嚴重時會沖開爐頂，在爐外燃燒產(chǎn)生高溫，形成氧化鋅粉，彌漫散落在整個生產(chǎn)環(huán)境的現(xiàn)象#的次數(shù)大大降低。 三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器投運后沒有發(fā)生大的沖爐事故，安全隱患降低。

（4）爐頂壽命和爐內(nèi)壓力有很大的關系，爐頂故障是由于爐內(nèi)壓力不穩(wěn)定或突變引起爐內(nèi)鋅蒸氣壓力急劇增大而引發(fā)的。三轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器投運后，爐內(nèi)鋅蒸氣壓力易于異域控制，壓力穩(wěn)定在300Pa左右，爐頂處于壓力平穩(wěn)的環(huán)境，沒有鋅蒸氣壓力突然升高產(chǎn)生損壞爐頂沖擊力的情況發(fā)生，爐頂壽命延長一個爐期。

（5）由于增設一轉(zhuǎn)子室，增加了飛濺式冷凝器室面積，不僅飛濺式冷凝器散熱面積增加，而且循環(huán)水套增加，使飛濺式冷凝器鋅液溫度接近控制目標，減少了U管投入使用的次數(shù)，U型管消耗量降低了10%。同時減少了U型管對鋅液的鐵污染，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

3.經(jīng)濟效益分析

若按每臺爐日產(chǎn)量增加2t，開爐時間每年300d計算，每臺爐年可增加經(jīng)濟效益7.2萬元。3臺電爐年可增加經(jīng)濟效益21.6萬元。

飛濺冷凝器是一種冷凝器轉(zhuǎn)子，特別是涉及鋅冶煉工業(yè)中鋅蒸氣冷凝工藝中的一種新型飛濺式冷凝器轉(zhuǎn)子。其特征是轉(zhuǎn)子上均勻分布五個轉(zhuǎn)子葉片，轉(zhuǎn)子葉片由直段部和曲段部構(gòu)成，轉(zhuǎn)子葉片直段部與轉(zhuǎn)子中心線夾角α為15°-20°。優(yōu)點是冷凝效率高，達到95%以上，蘭粉量降低1%，鋅的直接回收率高，可廣泛應用于鋅冶煉行業(yè)。

關鋁集團公司銅鋅分廠2500KVA煉鋅電爐是由中國有色工程設計研究總院（原北京有色冶金設計研究總院）在原2000KVA煉鋅電爐的基礎上改進設計的，2001年投運以來，爐子的運行情況雖優(yōu)于2000KVA煉鋅電爐，但還存在爐氣量波動大，沖斜坡（由于配料不合理形成泡沫渣或料柱塌方等原因使爐內(nèi)鋅蒸氣壓力在瞬時急劇增大，鋅氣從斜坡口涌出，在爐外燃燒產(chǎn)生高溫，形成氧化鋅粉彌漫散落在整個生產(chǎn)車間的現(xiàn)象）次數(shù)多等問題，影響鋅的直收率，鋅灰和蘭粉產(chǎn)出量增大，運行成本增加。由于飛濺式冷凝器斜坡口正對著操作工，一旦突發(fā)沖斜坡事故，操作工的安全受到威脅。

針對2500KVA煉鋅電爐存在的問題，工廠結(jié)合幾年來的生產(chǎn)實踐，并借鑒同行的經(jīng)驗，對2500KVA煉鋅電爐飛濺式冷凝器的結(jié)構(gòu)進行了改進，取得了明顯效果 。

早期的飛濺式冷凝器只設單轉(zhuǎn)子，一個轉(zhuǎn)子室一道鋅封，冷凝效果和鋅的直收率低。上世紀90年代后期，中國有色工程設計研究總院和襄汾有色金屬公司根據(jù)生產(chǎn)實際，成功地研制出雙轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器，大大提高了冷凝效率和鋅的直收率。本廠2500KVA煉鋅電爐設計采用雙轉(zhuǎn)子飛濺式冷凝器，經(jīng)過三年的生產(chǎn)實踐，鋅產(chǎn)量和各項指標均達到同行業(yè)先進水平，而且爐齡長和電耗低創(chuàng)同行業(yè)之最，但仍存在著爐況不穩(wěn)定，鋅直收率不高，沖斜坡次數(shù)較多等問題。而且放鋅口正對斜坡口，工人的安全得不到保證 。