李辰寅，鄭 明，孔令友，趙 濤

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟(jì)源 459000）

某鉛鋅冶煉廠現(xiàn)有3條采用富氧底吹工藝的煉鉛生產(chǎn)線，生產(chǎn)w(H2SO4)98%硫酸236 kt/a。該廠處理各類(lèi)含鉛物料510 kt/a左右，其中包括大量含有ZnO、Au、Ag、Cu、Sb、Bi等有價(jià)元素的高富含鉛礦。近年來(lái)該廠著力發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，擴(kuò)大再生鉛產(chǎn)業(yè)，目前可穩(wěn)定回收鉛酸蓄電池中鉛膏150 kt/a[1-2]。另外，該廠鋅冶煉系統(tǒng)及鉛熔煉深加工系統(tǒng)返回到原料工序參與重新配料的各類(lèi)中間物料每個(gè)月在5 000 t以上。2019年，隨著公司逐步開(kāi)展效益化生產(chǎn)，各種低品位礦粉和渣類(lèi)物料投用量同比提升約30%，直接影響了二氧化硫煙氣中的雜質(zhì)含量并最終對(duì)硫酸透明度造成了影響。

煙氣制酸的工藝流程中，對(duì)硫酸透明度影響較大的因素主要是凈化工序，該工序?qū)⒐虘B(tài)或液態(tài)懸浮顆粒從氣體中分離出來(lái)[3-4]，而氣體分離的基本原理是利用氣體自身的熱運(yùn)動(dòng)規(guī)律，采取液體吸收和固體吸附等方法，將雜質(zhì)從被分離的氣體中分離出來(lái)[5]。

目前該廠采用的凈化工序工藝流程是經(jīng)收塵后的煙氣首先經(jīng)過(guò)動(dòng)力波洗滌器，填料塔的稀酸洗滌降溫，然后氣體經(jīng)兩級(jí)電除霧器進(jìn)一步除塵、除霧，為下一工序提供合格的煙氣。鑒于此，該廠設(shè)計(jì)了提高硫酸透明度的改進(jìn)方向。

1 降低制酸原料含硫煙氣中的雜質(zhì)含量

該廠控制含硫煙氣中雜質(zhì)含量的主要設(shè)備是電收塵器，但運(yùn)行一段時(shí)間以后，電收塵器運(yùn)行狀況變差，主要表現(xiàn)為陰極振打瓷轉(zhuǎn)軸頻繁斷裂，陰極振打無(wú)法正常工作，電場(chǎng)內(nèi)積灰嚴(yán)重，最終致使電場(chǎng)內(nèi)電暈電壓不斷下降，頻繁跳閘無(wú)法正常工作，電場(chǎng)收塵效率下降嚴(yán)重。收塵效率的降低又直接影響了含硫煙氣中雜質(zhì)含量，加大了硫酸裝置煙氣凈化工序的負(fù)擔(dān)。因此，如何解決陰極振打瓷轉(zhuǎn)軸頻繁斷裂、趴灰的問(wèn)題，是該廠首先要面對(duì)的一個(gè)難關(guān)。

通過(guò)查閱資料，對(duì)比分析，該廠對(duì)上述問(wèn)題分析如下：

1）目前電收塵器陰極振打瓷轉(zhuǎn)軸直接處于收塵器箱體內(nèi)部，瓷轉(zhuǎn)軸與煙氣直接接觸，未進(jìn)行隔離，未配套熱風(fēng)吹掃裝置，易凝露，易吸附灰塵，易發(fā)生污閃，易斷裂。

2）煙塵中一些小金屬熔點(diǎn)低，在高溫?zé)煔庵腥诨笤跓o(wú)有效防護(hù)或隔離情況下極易黏附在瓷轉(zhuǎn)軸表面，依靠現(xiàn)有的振打力度及振打方式難以振落積灰，且含有金屬的煙灰導(dǎo)電性增強(qiáng)，灰塵的堆積使瓷轉(zhuǎn)軸絕緣降低，電場(chǎng)電壓降低，進(jìn)而引起瓷轉(zhuǎn)軸爬電擊穿。

以此為著手點(diǎn)，該廠制定了如下設(shè)備改造措施：

1）購(gòu)置熱風(fēng)吹掃裝置，在電收塵器本體外部配置熱風(fēng)管道并保溫。

2）將陰極振打軸加長(zhǎng)，“95”[技術(shù)指標(biāo)組成：w(Al2O3)95%]瓷轉(zhuǎn)軸引出電收塵器本體，對(duì)陰極絕緣箱中的側(cè)板進(jìn)行開(kāi)孔，用熱風(fēng)向“95”瓷軸進(jìn)行吹掃，杜絕爬灰以及后續(xù)的斷軸現(xiàn)象。

改造完成后，瓷轉(zhuǎn)軸斷裂更換頻率大幅降低，電收塵器運(yùn)行更趨于穩(wěn)定，收塵效率也得到了明顯提高，有效改善了二氧化硫煙氣中雜質(zhì)含量較高的情況。

2 提升硫酸凈化工序的處理效率

2.1 改善凈化工序中板式換熱器堵塞情況

技術(shù)人員經(jīng)過(guò)研究分析決定在板式換熱器酸路進(jìn)口閥門(mén)后面增加三通，在三通底部安裝閥門(mén)。這樣在生產(chǎn)過(guò)程中，將酸路進(jìn)口閥門(mén)關(guān)閉，打開(kāi)三通底部排污閥，使稀酸水從板式換熱器的出口閥門(mén)進(jìn)入，逆向沖洗板式換熱器，污水從排污閥處排至地溝內(nèi)，形成反向沖洗板式換熱器，進(jìn)而減少堵塞的現(xiàn)象。

改造完成后，技術(shù)人員進(jìn)行了多次試驗(yàn)性運(yùn)行，試驗(yàn)結(jié)果表明：該改造方案可以實(shí)現(xiàn)反沖洗的預(yù)期效果，且堵塞效果明顯降低，但受制于生產(chǎn)硬件限制，存在以下負(fù)面影響：

初步方案中，反沖洗板式換熱器的稀酸水全部外排，造成填料塔液位快速下降，即便補(bǔ)充一次水，也無(wú)法保證液位正常，導(dǎo)致反沖洗板式換熱器的時(shí)間無(wú)法保持穩(wěn)定，運(yùn)行一段時(shí)間后影響效果。

技術(shù)人員又結(jié)合生產(chǎn)現(xiàn)狀，提出了新的解決方案，重新規(guī)劃反沖洗污水線路，將反沖洗后的污水重新回流至填料塔內(nèi)，保證其液位，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)延長(zhǎng)沖洗時(shí)間，減少堵塞效率的效果。新的解決方案如下：

1）將原反沖洗管道的排水管增加三通與填料塔補(bǔ)水口相連，使反沖洗水可以直接排至地溝，也可以回流至循環(huán)槽內(nèi)。

2）當(dāng)反沖洗時(shí)，先開(kāi)啟通向地溝的閥門(mén)，將雜物排至地溝后關(guān)閉閥門(mén)，之后反沖洗水通過(guò)補(bǔ)水管道流進(jìn)填料循環(huán)槽內(nèi)，保證液位穩(wěn)定，避免因循環(huán)槽內(nèi)液位快速下降無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間沖洗的弊端。

重新對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改良后，之前存在的負(fù)面影響也有效得到了解決，沖洗時(shí)間可以根據(jù)工藝控制情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，有效保證了工業(yè)化條件下的運(yùn)行效果。

2.2 減少接地線斷裂對(duì)電除霧系統(tǒng)的影響

接地線是電除霧系統(tǒng)的重要設(shè)備，該廠的原接地線材質(zhì)為鉛合金，長(zhǎng)時(shí)間使用后容易腐蝕斷裂，造成電除霧器短路停用。同時(shí)，凈化電除霧器接地線是由PVC焊條焊接固定在氣室板上，焊接部位容易開(kāi)裂，電除霧器內(nèi)部濕度較大，如果在開(kāi)裂處焊接，帶來(lái)很大難度，內(nèi)部需要接移動(dòng)電源，人員無(wú)法靠近處理，直接導(dǎo)致電除霧系統(tǒng)帶病工作，影響其除霧效率，進(jìn)而影響硫酸的透明度。

為減少電除霧器因接地線材質(zhì)問(wèn)題產(chǎn)生的斷裂現(xiàn)象，該廠通過(guò)市場(chǎng)調(diào)研，將接地線材質(zhì)由鉛合金更換為鈦合金，有限延長(zhǎng)了接地線的使用壽命，提高了電除霧系統(tǒng)的作業(yè)率。

為減少接地線的斷裂頻次，技術(shù)人員提出了新的固定連接方式，即從陽(yáng)極管與氣室板的連接位置打孔，使用鉛線將接地線捆綁固定，提高其使用強(qiáng)度。

該連接方式有較避免了焊接連接方式容易在酸性條件下腐蝕斷裂的弊端，可有效延長(zhǎng)電除霧系統(tǒng)正常作業(yè)時(shí)間。

連接方式革新后，技術(shù)人員繼續(xù)對(duì)問(wèn)題進(jìn)行挖掘，發(fā)現(xiàn)原有的布局方式為S形走向，如圖1所示，不僅線路總長(zhǎng)增加且與酸、塵等接觸面積較大，不利于其正常使用壽命的保持。

圖1 “S”形電除霧器接地線布局

通過(guò)對(duì)內(nèi)部線路進(jìn)行清理，技術(shù)人員聯(lián)合廠家對(duì)整個(gè)接地線進(jìn)行了重新布局，如圖2所示，直線布局的方式不僅減少了涉酸接觸面積，對(duì)后期的修理維護(hù)工作也很有利。

圖2 “直線”形電除霧器接地線布局

3 干吸設(shè)備內(nèi)部酸泥清理

3.1 干燥循環(huán)槽清理

干燥循環(huán)槽的主要作用是通過(guò)w(H2SO4)93%硫酸吸收煙氣中水分，經(jīng)過(guò)凈化后的煙氣中仍含有一部分雜質(zhì)，在循環(huán)槽底部沉積。這部分雜質(zhì)富集到一定程度后，在進(jìn)行日常串酸作業(yè)時(shí)，含雜質(zhì)較高的這部分酸在往一吸循環(huán)槽串酸操作時(shí)，直接影響一吸循環(huán)酸的質(zhì)量。

為解決該問(wèn)題，該廠結(jié)合自身實(shí)際情況，制定了定期清理干燥循環(huán)槽內(nèi)部酸泥的操作規(guī)程，減少這部分雜質(zhì)沉積后對(duì)一吸循環(huán)酸的影響。

3.2 循環(huán)塔內(nèi)磁環(huán)清理

循環(huán)塔內(nèi)磁環(huán)主要分布在干燥塔和吸收塔內(nèi)部，所起到的作用主要有2個(gè)方面：一是保證塔內(nèi)氣體分布均勻；二是延長(zhǎng)煙氣和吸收酸的接觸時(shí)間。在正常生產(chǎn)中，循環(huán)槽內(nèi)的部分雜質(zhì)可能會(huì)附著在磁環(huán)表面，在系統(tǒng)停車(chē)檢修開(kāi)啟循環(huán)泵時(shí)，伴隨酸液大量沖刷的過(guò)程，會(huì)將磁環(huán)內(nèi)部分附著的雜質(zhì)隨酸液帶入一吸循環(huán)槽中。目前，該廠采取的措施是按照項(xiàng)修的計(jì)劃安排，掏挖、清洗、回填磁環(huán)，減少雜質(zhì)附著。

4 改造后效果

改造前后的硫酸透明度變化情況見(jiàn)表1。

從表1中可以明顯看出，在改造完成后的樣品取樣中，該廠硫酸透明度由之前的50 mm左右提升到目前的112 mm左右，有效提高了硫酸產(chǎn)品的透明度指標(biāo)。

表1 改造前后硫酸透明度對(duì)比

5 結(jié)語(yǔ)

該廠通過(guò)一年多的實(shí)踐驗(yàn)證，熔煉系統(tǒng)電收塵器作業(yè)率由之前的89%提升至目前的98%，除塵效率也有了大幅提升。與此同時(shí)，硫酸系統(tǒng)根據(jù)自身作業(yè)特點(diǎn)，充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，實(shí)施了凈化板式換熱器反沖洗的優(yōu)化改造，同時(shí)更換了電除霧器接地線的材質(zhì)、固定方式、布局等提升電除霧系統(tǒng)整體的作業(yè)率和除塵效果。在此基礎(chǔ)上，該廠充分利用檢修、項(xiàng)修的時(shí)間，對(duì)干吸工序循環(huán)槽、循環(huán)塔內(nèi)磁環(huán)進(jìn)行了清理，有效減少了一吸酸中的雜質(zhì)含量。通過(guò)上述措施，該廠硫酸透明度由之前的50 mm左右，提升至改造后的112 mm左右，達(dá)到行業(yè)先進(jìn)水平，有效提高了該廠硫酸的質(zhì)量口碑，在行業(yè)內(nèi)亦具有積極的推廣價(jià)值。