飛濺冷凝器是一種冷凝器轉子，優點是冷凝效率高，達到95%以上，蘭粉量降低1%，鋅的直接回收率高，可廣泛套用於鋅冶煉行業。
基本介紹
- 中文名：飛濺冷凝器
- 外文名：Splash condenser
- 學科：冶金工程
- 領域：冶煉
- 優點：冷凝效率高
- 蘭粉量：降低1%
簡介,飛濺式冷凝器的結構,飛濺式冷凝器的工作原理,生產中存在的問題,改進實踐,總結,
簡介
飛濺冷凝器是一種冷凝器轉子，特別是涉及鋅冶煉工業中鋅蒸氣冷凝工藝中的一種新型飛濺式冷凝器轉子。其特徵是轉子上均勻分布五個轉子葉片，轉子葉片由直段部和曲段部構成，轉子葉片直段部與轉子中心線夾角α為15°-20°。優點是冷凝效率高，達到95%以上，蘭粉量降低1%，鋅的直接回收率高，可廣泛套用於鋅冶煉行業。
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於2000KVA煉鋅電爐，但還存在爐氣量波動大，沖斜坡（由於配料不合理形成泡沫渣或料柱塌方等原因使爐內鋅蒸氣壓力在瞬時急劇增大，鋅氣從斜坡口湧出，在爐外燃燒產生高溫，形成氧化鋅粉瀰漫散落在整個生產車間的現象）次數多等問題，影響鋅的直收率，鋅灰和蘭粉產出量增大，運行成本增加。由於飛濺式冷凝器斜坡口正對著操作工，一旦突發沖斜坡事故，操作工的安全受到威脅。
針對2500KVA煉鋅電爐存在的問題，工廠結合幾年來的生產實踐，並借鑑同行的經驗，對2500KVA煉鋅電爐飛濺式冷凝器的結構進行了改進，取得了明顯效果。
飛濺式冷凝器的結構
飛濺式鋅雨冷凝器用鋼殼體、鋁鉻磚、高鋁磚和搗打料砌築，由斜坡、冷凝室、石墨轉子和方箱構成。 飛濺式冷凝器為一密閉式容器，內部為密度大、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牆將冷凝室分為前室和後室兩部分，阻擋後室中浮於液面的鋅灰隨鋅液進入前室磨損轉子及影響直收率，而揚起落入後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。石墨轉子呈45°角插入鋅液中。冷凝器一側設有外鋅池，池中插入冷卻水管，通過控制循環水量及插入深度調節冷凝器內的溫度。外鋅池一端有一出鋅口，鋅液由此口定期或連續放出。
飛濺式冷凝器的工作原理
來自煉鋅電爐的含鋅高溫爐氣（1000-1100℃）通過斜坡先後進入飛濺式冷凝器的冷凝室與石墨轉子揚起的低溫+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，並使鋅液溫度上升，鋅液面升高，最後鋅液流入貯鋅池放出鑄錠，氣體由方箱口排出進入洗滌淨化器。
生產中存在的問題
早期的飛濺式冷凝器只設單轉子，一個轉子室一道鋅封，冷凝效果和鋅的直收率低。上世紀90年代後期，中國有色工程設計研究總院和襄汾有色金屬公司根據生產實際，成功地研製出雙轉子飛濺式冷凝器，大大提高了冷凝效率和鋅的直收率。本廠2500KVA煉鋅電爐設計採用雙轉子飛濺式冷凝器，經過三年的生產實踐，鋅產量和各項指標均達到同行業先進水平，而且爐齡長和電耗低創同行業之最，但仍存在著爐況不穩定，鋅直收率不高，沖斜坡次數較多等問題。而且放鋅口正對斜坡口，工人的安全得不到保證。
改進實踐
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構,使斜坡口方向避開放鋅口。根據上述思路，提出了開發三轉子飛濺式冷凝器的構想。
1.三轉子飛濺式冷凝器的結構
三轉子飛濺式冷凝器是在雙轉子飛濺式冷凝器的基礎上增設一轉子室，且改變轉子的排列方式。三轉子飛濺式冷凝器由於增設一轉子室，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，並且冷卻方式由原來鋅液單一循環流動改為大循環和小循環流動相結合，起到了強化鋅液散熱，降低鋅液溫度的作用，為鋅蒸氣冷凝創造良好的條件，有利於提高鋅的直收率。鋅液溫度的降低，將減少用於降低飛濺式冷凝器鋅液溫度的U型管消耗量。另外，將斜坡口方向設定在與放鋅口垂直的位置，操作工的人身安全得到保證。
三轉子飛濺式冷凝器設計面積13.484㎡比原雙轉子飛濺式冷凝器面積增加113%。鋅母液加入量16t，比原雙轉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%。
2.三轉子飛濺式冷凝器的運行
三轉子飛濺式鋅雨冷凝器於2004年10月建成投入運行，投,6個月來效果顯著。
（1）由於增加了一個冷凝轉子，強化了冷凝效果，鋅的產量提高了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、蘭粉產量減少了3%，同時降低了操作工人的勞動強度。
（3）由於強化了鋅蒸氣的冷凝，爐內產生的鋅蒸氣能夠順利地進入飛濺式冷凝器被冷凝回收，爐內壓力易於控制在安全操作的範圍內+爐況穩定，沖爐，由於配料不合理形成泡沫渣或料柱塌方等原因使爐內鋅蒸氣壓力在瞬時急劇增大+鋅氣從斜坡口電極孔湧出，嚴重時會沖開爐頂，在爐外燃燒產生高溫，形成氧化鋅粉，瀰漫散落在整個生產環境的現象#的次數大大降低。 三轉子飛濺式冷凝器投運後沒有發生大的沖爐事故，安全隱患降低。
（4）爐頂壽命和爐內壓力有很大的關係，爐頂故障是由於爐內壓力不穩定或突變引起爐內鋅蒸氣壓力急劇增大而引發的。三轉子飛濺式冷凝器投運後，爐內鋅蒸氣壓力易於異域控制，壓力穩定在300Pa左右，爐頂處於壓力平穩的環境，沒有鋅蒸氣壓力突然升高產生損壞爐頂衝擊力的情況發生，爐頂壽命延長一個爐期。
（5）由於增設一轉子室，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，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，提高了產品質量。
3.經濟效益分析
若按每台爐日產量增加2t，開爐時間每年300d計算，每台爐年可增加經濟效益7.2萬元。3台電爐年可增加經濟效益21.6萬元。
總結
煉鋅電爐飛濺式鋅雨冷凝器由單轉子到雙轉子直至三轉子，其結構日趨合理。實踐證明，三轉子飛濺式鋅雨冷凝器可提高鋅直收率，提高鋅的產量，降低生產成本，降低工人勞動強度，並且操作工人身安全得到保障。然而，轉子消耗量較大，冷凝用。型管對鋅液的鐵污染和冷凝器清灰作業勞動強度大等問題仍待解決。
