張建康，劉 偉，趙 永，宋 剛

（陜西鋅業(yè)有限公司，陜西商洛 726000）

陜西鋅業(yè)有限公司（以下簡稱陜西鋅業(yè)）180 kt/a焙燒鋅精礦煙氣制酸裝置的尾氣脫硫項(xiàng)目（簡稱Ⅰ期脫硫項(xiàng)目）于2014年5月建成投產(chǎn)，硫資源綜合利用和節(jié)能減排裝置（一期）配套85 kt/a煙氣制酸裝置的尾氣脫硫項(xiàng)目（簡稱Ⅱ期脫硫項(xiàng)目）于2015年7月建成投產(chǎn)，2套裝置均采用氧化鋅脫硫工藝處理硫酸尾氣[1]。

1 氧化鋅脫硫工藝

1.1 工藝原理

氧化鋅法脫硫是將含有ZnO的粉塵與水配制成氧化鋅懸浮液，在脫硫組合塔中ZnO與煙氣中的SO2反應(yīng)生成ZnSO3，再經(jīng)空氣氧化為可溶性的ZnSO4，將硫酸鋅溶液壓濾后，濾液送至浸出工序重新利用，濾渣送至回轉(zhuǎn)窯焙燒處理。

主要反應(yīng)方程式[2]為：

吸收SO2的反應(yīng)(1)可理解為：SO2先和水反應(yīng)生成 H2SO3、SO32-、HSO3-和H+，而后ZnO與SO32-、HSO3-和H+反應(yīng)生成ZnSO3或Zn(HSO3)2。

SO2與水的反應(yīng)為可逆反應(yīng)，反應(yīng)方程式為：

由于H2SO3為二元酸，ZnO與H2SO3反應(yīng)可能生成2種鹽。當(dāng)ZnO過量時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物為ZnSO3；當(dāng)SO2過量時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物為Zn(HSO3)2。ZnSO3·2.5H2O 的溶度積 Ksp=1.34×10-5，主要以固體不溶物的形式存在。ZnSO3和Zn(HSO3)2不穩(wěn)定，易被氧化生成ZnSO4，反應(yīng)方程式為：

在脫硫裝置實(shí)際運(yùn)行過程中，ZnO的用量為過剩狀態(tài)，吸收SO2的產(chǎn)物主要為ZnSO3，即使有少量Zn(HSO3)2生成，在氧化過程中二者均轉(zhuǎn)化為ZnSO4，從而被沉淀過濾除去。

1.2 工藝流程

陜西鋅業(yè)處理硫酸尾氣的氧化鋅脫硫工藝流程見圖1。

圖1 氧化鋅法脫硫工藝流程

來自1#和2#二吸塔的煙氣處理流程大致相同。來自鋅精礦焙燒工序的煙塵通過提升機(jī)送至煙塵儲(chǔ)倉，再通過螺旋輸送機(jī)送至漿液制備槽內(nèi)。煙塵與水在漿液制備槽內(nèi)混合配制成w(ZnO)為8%～15%的漿液。用漿液輸送泵將漿液送至漿液中間槽，再通過漿液輸送泵送至脫硫塔內(nèi)。氧化鋅漿液與來自二吸塔的煙氣在脫硫內(nèi)充分接觸吸收脫除煙氣中的SO2。吸收SO2后的煙氣依次通過脫硫塔內(nèi)的兩級捕沫器和電除霧器，除去氣體中夾帶的液滴及酸霧，進(jìn)入煙囪高空達(dá)標(biāo)排放。脫硫塔內(nèi)吸收SO2后的液體回落到塔底集液槽內(nèi)，槽內(nèi)的吸收液和由氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣在側(cè)壁攪拌機(jī)不斷攪拌下充分接觸，使?jié){液中的ZnSO3氧化為ZnSO4。通過吸收液輸送泵將1#脫硫塔排出的含有ZnSO4的液體送至濾前液儲(chǔ)槽，2#脫硫塔排出的液體則先通過脫硫循環(huán)泵一旁路支管送至吸收中間槽，再用吸收液輸送泵送至濾前液儲(chǔ)槽。濾前液儲(chǔ)槽內(nèi)的吸收液經(jīng)壓濾后，濾液進(jìn)入濾清液儲(chǔ)槽，通過上清液輸送泵送至中轉(zhuǎn)槽，最后由中轉(zhuǎn)泵送至浸出工序；濾渣轉(zhuǎn)運(yùn)至回轉(zhuǎn)窯焙燒處理。

1.3 主要設(shè)備

尾氣脫硫裝置主要設(shè)備及規(guī)格參數(shù)見表1。

表1 尾氣脫硫裝置主要設(shè)備及規(guī)格參數(shù)

2 存在問題及改進(jìn)措施

2.1 調(diào)漿濃度不均勻

Ⅰ期脫硫項(xiàng)目采用人工將煙塵加入漿液制備槽，漿液配制濃度不均勻，脫硫后的吸收液pH值波動(dòng)大；Ⅱ期脫硫項(xiàng)目投運(yùn)后，同樣采取上述方法配制漿液，存在漿液配制供給不足的問題，不能滿足生產(chǎn)需要。

為了解決上述問題，陜西鋅業(yè)對脫硫調(diào)漿系統(tǒng)進(jìn)行改造，增加板鏈?zhǔn)教嵘龣C(jī)、煙塵儲(chǔ)倉和螺旋給料機(jī)各1臺(tái)。煙塵通過提升機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至煙塵儲(chǔ)倉，再通過螺旋給料機(jī)進(jìn)入漿液制備槽，用水配制成氧化鋅漿液。通過改造，漿液實(shí)現(xiàn)了連續(xù)供給，濃度配制均勻，能夠滿足脫硫生產(chǎn)所需，有效地提高了脫硫系統(tǒng)的處理能力。

2.2 在線監(jiān)測儀表風(fēng)氣源不穩(wěn)定

因壓縮空氣管網(wǎng)壓力波動(dòng)引起儀表風(fēng)不穩(wěn)定，CEMS-2000在線監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常。技術(shù)人員通過分析，增加了1臺(tái)活塞式空氣壓縮機(jī)，并入壓縮風(fēng)總管網(wǎng)，控制壓力在0.3～0.5 MPa，穩(wěn)定了在線儀表風(fēng)氣源，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃訹3]。

2.3 硫酸鋅漿液輸送管道堵塞

Ⅰ期脫硫項(xiàng)目的硫酸鋅漿液輸送管道設(shè)計(jì)有1條輸送管道和1條回流管道，通過PLC控制漿液輸送量，保證輸送管道不斷流、不堵塞。在脫硫裝置運(yùn)行初期，因漿液濃度配比不均、氧化不充分等因素，造成管道內(nèi)壁ZnO和ZnSO3沉積，漿液輸送量減少，最終導(dǎo)致管道堵塞。

技術(shù)人員經(jīng)過多次分析，采取以下措施解決了管道堵塞的問題：①將連續(xù)輸送方式改為間斷輸送方式，延長漿液反應(yīng)時(shí)間，使其充分氧化；②增加沖洗水管道裝置，定期對管道進(jìn)行沖洗；③增加1臺(tái)80 m2廂式壓濾機(jī)，對脫硫后硫酸鋅漿液進(jìn)行壓濾。

2.4 電除霧器供電裝置故障率高

Ⅰ期和Ⅱ期脫硫項(xiàng)目電除霧器采用高頻智能高壓電源供電，該供電裝置投運(yùn)后故障率高，影響尾氣排放指標(biāo)。將高頻智能高壓電源更換為恒流源高壓電源后，電除霧器供電裝置運(yùn)行穩(wěn)定，從未發(fā)生故障。

2.5 pH計(jì)反饋數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確

脫硫裝置運(yùn)行初期，脫硫后的吸收液pH值的變化通過安裝在吸收液輸送泵內(nèi)徑為50 mm管道上的pH計(jì)進(jìn)行檢測。由于管道管徑細(xì)、吸收液循環(huán)量小，pH計(jì)反饋的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確，影響脫硫操作。將pH計(jì)改裝到脫硫循環(huán)泵入口總管道上，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測、準(zhǔn)確分析吸收液的pH值變化，為脫硫裝置穩(wěn)定運(yùn)行提供可靠的依據(jù)。

2.6 脫硫噴淋壓力下降

脫硫循環(huán)泵總管噴淋壓力是脫硫工序監(jiān)控的一個(gè)重要指標(biāo)。壓力偏低，影響脫硫效果；壓力偏高，增加系統(tǒng)阻力。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐證明：壓力控制在70～90 kPa比較合理。脫硫循環(huán)泵葉輪和大口徑噴頭磨損、脫硫循環(huán)泵進(jìn)液口堵塞，都是導(dǎo)致脫硫噴淋壓力下降的原因。為了穩(wěn)定脫硫噴淋壓力，防止上述現(xiàn)象發(fā)生，采取以下措施：①漿液中w(ZnO)控制在8%～15%比較合理，降低脫硫循環(huán)泵磨損程度；②向脫硫塔內(nèi)補(bǔ)水，補(bǔ)充煙氣帶走的水分，維持塔內(nèi)體積平衡，補(bǔ)充水0.5～1.0 t/h；③將脫硫泵四級電機(jī)改為六級電機(jī)，功率由185 kW改為132 kW，能滿足脫硫生產(chǎn)要求。

2.7 脫硫循環(huán)泵進(jìn)液口堵塞

Ⅱ期脫硫塔集液槽底部容易出現(xiàn)氧化鋅沉積現(xiàn)象，使脫硫循環(huán)泵進(jìn)液口堵塞，嚴(yán)重影響脫硫效果，需定期停車清理。為了解決沉積問題，將3臺(tái)側(cè)壁攪拌裝置安裝高度由750 mm降至420 mm，增強(qiáng)底部漿液攪拌強(qiáng)度，徹底解決了集液槽底部的氧化鋅沉積問題。

3 運(yùn)行情況

通過改造后，2套尾氣脫硫裝置運(yùn)行穩(wěn)定， 尾氣排放運(yùn)行指標(biāo)見表2。

表2 尾氣脫硫裝置運(yùn)行指標(biāo)

由表2可見：尾氣脫硫裝置改造后，煙氣制酸裝置排放的尾氣ρ(SO2)＜120 mg/m3，顆粒物(ρ)＜15 mg/m3，遠(yuǎn)低于GB 25466—2010《鉛、鋅工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的ρ(SO2)≤400 mg/m3、顆粒物(ρ)≤80 mg/m3的要求。

4 結(jié)語

陜西鋅業(yè)冶煉煙氣制酸裝置硫酸尾氣處理的生產(chǎn)實(shí)踐表明：采用氧化鋅脫硫工藝處理硫酸尾氣效果良好，排放的尾氣中ρ(SO2)＜120 mg/m3，顆粒物(ρ)＜15 mg/m3。針對運(yùn)行過程中存在的漿液制備槽調(diào)漿濃度不均勻、在線監(jiān)測儀表風(fēng)氣源不穩(wěn)定、硫酸鋅漿液輸送管道堵塞、電除霧器供電裝置故障率高等問題，通過對尾氣脫硫裝置進(jìn)行設(shè)備升級改造、優(yōu)化工藝參數(shù)，實(shí)現(xiàn)了尾氣脫硫裝置穩(wěn)定運(yùn)行。氧化鋅脫硫工藝在陜西鋅業(yè)2套制酸裝置脫硫項(xiàng)目中的成功應(yīng)用，既消除了困擾企業(yè)多年尾氣SO2排放的問題，又資源化利用了鋅焙燒系統(tǒng)的煙塵，實(shí)現(xiàn)了循環(huán)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)，環(huán)境效益顯著。