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        鈉堿法硫酸尾氣處理裝置改造的生產(chǎn)實(shí)踐

        2020-03-26 07:01:24丘敢興萬學(xué)武
        硫酸工業(yè) 2020年1期
        關(guān)鍵詞:工藝流程顆粒物工藝

        丘敢興,萬學(xué)武

        (奎屯銅冠冶化有限責(zé)任公司,新疆奎屯 833200)

        新疆某公司是一家硫鐵礦制酸企業(yè),設(shè)計(jì)硫酸產(chǎn)能400 kt/a。制酸采用絕熱蒸發(fā)、稀酸洗滌凈化、“3+1”二轉(zhuǎn)二吸工藝,尾氣處理采用鈉堿法脫硫工藝。

        硫酸尾氣除含有大量無害的O2、N2外,還含有少量的SO2、SO3及硫酸霧、顆粒物等有害物質(zhì)?,F(xiàn)有硫酸尾氣脫硫采用鈉堿法工藝,能夠很好地控制尾氣中的SO2濃度滿足GB26132—2010《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》要求,但尾氣中其他要求嚴(yán)格控制的指標(biāo)如顆粒物質(zhì)量濃度最高可達(dá)70 mg/m3,正常運(yùn)行時(shí)在50 mg/m3以上;硫酸霧質(zhì)量濃度在 20 mg/m3左右。按照新疆維吾爾自治區(qū)最新排放要求,奎屯地區(qū)需嚴(yán)格執(zhí)行最新特別排放限值要求,即 ρ(SO2)≤200 mg/m3,顆粒物(ρ)小于等于 30 mg/m3,硫酸霧(ρ)小于或等于 5 mg/m3。為滿足自治區(qū)尾氣排放控制標(biāo)準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)該企業(yè)可持續(xù)發(fā)展,必須對尾氣脫硫工藝進(jìn)行升級改造。

        1 鈉堿法原理及工藝流程

        鈉堿法是硫酸尾氣治理最常用、最普遍的方法之一,廣泛用于各種煙氣脫硫[1]。鈉堿法脫硫工藝的原理是用氫氧化鈉或碳酸鈉的水溶液作為吸收劑,與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈉,亞硫酸鈉繼續(xù)與二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸氫鈉,主要反應(yīng)為:

        反應(yīng)生成的吸收液為亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉的混合液。由于其利用價(jià)值較低和產(chǎn)生的量較少,考慮將其部分開路送往廢水處理車間處理。

        鈉堿法尾氣脫硫工藝流程見圖1。

        圖1 鈉堿法脫硫工藝流程示意

        鈉堿法脫硫工藝主要特點(diǎn):

        1)吸收效率較高,可達(dá)95%以上,脫硫劑不易揮發(fā),但需及時(shí)將部分亞硫酸鈉和硫酸氫鈉開路,否則易造成噴嘴堵塞和塔內(nèi)結(jié)晶現(xiàn)象,影響吸收效率。

        2)工藝流程簡單成熟,SO2排放指標(biāo)控制靈活,反應(yīng)速度快。

        3)脫硫劑易得,但目前價(jià)格較高,運(yùn)行成本也較高。

        4)脫硫系統(tǒng)一次性投資較低。

        2 鈉堿法尾氣脫硫運(yùn)行中存在的主要問題

        目前,生產(chǎn)系統(tǒng)運(yùn)行正常,尾氣ρ(SO2)排放控制在150 mg/m3以下,具體排放數(shù)據(jù)見表1。

        由表1可以看出:正常生產(chǎn)時(shí),尾氣SO2可以滿足排放限值要求,而顆粒物和硫酸霧這2項(xiàng)指標(biāo)偏離排放限值較多,必須采取合理的處理措施,否則該生產(chǎn)裝置面臨著被迫關(guān)停的風(fēng)險(xiǎn)。

        表1 裝置正常運(yùn)行時(shí)的尾氣排放數(shù)據(jù)

        3 工藝方案的選擇及特點(diǎn)

        3.1 工藝方案的選擇

        原制酸系統(tǒng)尾氣中顆粒物和硫酸霧這2項(xiàng)指標(biāo)均不能滿足排放限值的要求,所選擇的工藝和設(shè)備必須具有同時(shí)降低這2項(xiàng)指標(biāo)的能力,就調(diào)研結(jié)果來看,在尾氣脫硫后部增加濕式電除塵器或者采用絲網(wǎng)除沫器都可以達(dá)到要求。

        改造于2019年6月份實(shí)施,決定采用在脫硫塔后部增加濕式電除塵器的方案,尾氣處理系統(tǒng)總體為鈉堿法脫硫塔+濕式電除塵器工藝。

        濕式電除塵器設(shè)置于脫硫設(shè)施與煙囪之間,用于去除脫硫后飽和濕煙氣中的煙塵、氣溶膠等細(xì)微顆粒。在濕式電除塵器的陽極和陰極線之間施加數(shù)萬伏直流高壓電,在強(qiáng)電場的作用下,電暈線周圍產(chǎn)生電暈層,電暈層中的空氣發(fā)生雪崩式電離,從而產(chǎn)生大量的負(fù)離子和少量的陽離子,這個(gè)過程叫電暈放電;隨飽和濕煙氣進(jìn)入其中的塵(霧)粒子與這些正、負(fù)離子相碰撞、凝并而荷電,荷電后的塵(霧)粒子由于受到高壓靜電場庫侖力的作用,向陽極運(yùn)動(dòng);到達(dá)陽極后,將其所帶的電荷釋放掉,塵(霧)粒子就被陽極所收集,進(jìn)而通過水沖刷的方式將其清除[2]。

        3.2 濕式電除塵器特點(diǎn)

        1)無二次污染、運(yùn)行成本低。濕式電除塵器在運(yùn)行過程中所有的沖洗水均可循環(huán)利用,作為脫硫系統(tǒng)工藝補(bǔ)充水使用。

        2)除塵、除霧性能優(yōu)良。濕式電除塵器的除塵、除霧效率均能符合設(shè)計(jì)要求,除塵、除霧效率最高可達(dá)99.7%以上。濕式電除塵器出口煙氣硫酸霧質(zhì)量濃度可達(dá) 3 mg/m3以下,含塵質(zhì)量濃度可達(dá)2 mg/m3以下。

        3)耐腐蝕性能優(yōu)良,使用壽命長。由于濕式電除塵器采用耐腐蝕、耐磨材料制作,正常使用壽命可超過20年。

        4)電氣性能優(yōu)良。由于濕式電除塵器陽極具有高導(dǎo)電性,特別是配合高效陰極線,是處理高含酸霧、高含塵、高流速煙氣的最佳設(shè)備。

        4 設(shè)計(jì)的工藝條件及流程

        濕式電除塵器系統(tǒng)設(shè)計(jì)工藝參數(shù)見表2。

        表2 濕式電除塵器設(shè)計(jì)工藝參數(shù)

        改造后的工藝流程如圖2。

        圖2 改造后的工藝流程示意

        5 改造后的運(yùn)行情況

        項(xiàng)目于2019年6月10日改造完成,系統(tǒng)于6月29日投產(chǎn)運(yùn)行,經(jīng)過3 d的調(diào)試,設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)良好,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

        具體運(yùn)行結(jié)果見表3。

        技改實(shí)施后,設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,顆粒物和硫酸霧兩個(gè)支點(diǎn)監(jiān)控指標(biāo)明顯下降,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新疆維吾爾自治區(qū)最新特別排放限值要求。實(shí)際運(yùn)行電耗為35 kW/h,水耗為0.2 m3/h。該項(xiàng)目的成功改造,為生產(chǎn)系統(tǒng)的長期運(yùn)行創(chuàng)造了必要條件,也為地區(qū)減少環(huán)境污染、大氣治理作出了重要貢獻(xiàn)。

        表3 裝置改造后正常運(yùn)行時(shí)的尾氣排放值

        6 結(jié)語

        濕式電除塵器在硫酸尾氣治理中的成功應(yīng)用,使硫酸裝置尾氣排放中顆粒物和酸霧這2個(gè)重要指標(biāo)都達(dá)到了新疆地區(qū)《硫酸工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的最低排放限值要求。減少了污染物排放,為大氣治理作出了貢獻(xiàn),也為同行業(yè)硫酸尾氣治理提供了一個(gè)切實(shí)可行的成功案例,具有一定推廣借鑒意義。

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