文_藍(lán)恩洪 張海偉 張艾紅

1.廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司技術(shù)中心 2.廣西柳州鋼鐵集團(tuán)有限公司冷軋廠(chǎng)

柳鋼酸再生機(jī)組廢氣排放執(zhí)行《GB28665-2012 軋鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》顆粒物≤30mg/Nm3、氯化氫≤30mg/Nm3，為柳鋼酸再生機(jī)組廢氣排放現(xiàn)實(shí)超凈排放，對(duì)酸再生系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

1 柳鋼酸再生工藝

柳鋼冷軋廠(chǎng)現(xiàn)有一套5m3/h酸再生機(jī)組設(shè)備是引進(jìn)奧地利ANDRITZ 公司的Ruthner（魯茲納）法鹽酸再生技術(shù)，即噴霧焙燒工藝。該工藝包括噴霧焙燒單元、文丘里冷卻循環(huán)單元、氯化氫吸收單元，三氧化二鐵回收單元和酸儲(chǔ)存單元。廢酸中的FeCl2分解成Fe2O3和HCl。反應(yīng)式如下：焙燒爐中焙燒廢酸過(guò)程中氧化鐵粉固體顆粒落入焙燒反應(yīng)爐下部的錐形部分，通過(guò)爐底旋轉(zhuǎn)下料閥不斷排出，反應(yīng)氣體從焙燒反應(yīng)爐的頂部排出，它的主要成分是燃燒煤氣、水蒸氣、HCl、以及一定量的氧化鐵粉粉塵。混合氣體首先經(jīng)過(guò)旋風(fēng)除塵器，除去其中的粉塵，分離出來(lái)的粉塵經(jīng)旋風(fēng)除塵器底部的旋轉(zhuǎn)閥返回到焙燒反應(yīng)爐內(nèi)。旋風(fēng)除塵器出來(lái)的混合氣體進(jìn)入預(yù)濃縮器，在預(yù)濃縮器內(nèi)部和溫度較低的循環(huán)酸直接接觸，溫度降低。經(jīng)過(guò)預(yù)濃縮器后，僅有少量的氧化鐵粉依然留在混合氣體中，進(jìn)入吸收塔。 在吸收塔中，采用漂洗水來(lái)吸收混合氣體中的氯化氫氣體。吸收塔的頂部設(shè)有噴嘴，將水噴淋到塔內(nèi)的填料上，氯化氫氣體與水逆向流動(dòng)，并溶解于水，在吸收塔的底部形成再生酸。再生酸從吸收塔的底部流至再生酸儲(chǔ)罐。未被吸收的混合氣體以及微量的氯化氫氣體從吸收塔的頂部逸出，通過(guò)煙道進(jìn)入文丘里洗滌塔進(jìn)一步洗滌降低煙氣中的氯化氫氣體，再經(jīng)液滴分離器后進(jìn)入氣體洗滌塔。在氣體洗滌塔中通過(guò)循環(huán)洗滌脫去廢氣中微量氯化氫和氧化鐵粉。作為混合氣體的最后一道凈化工序，洗滌塔采用一層填料，一級(jí)洗滌。在洗滌塔采用脫鹽水溶液進(jìn)行噴淋。經(jīng)處理后的氣體，通過(guò)煙囪進(jìn)入大氣。工藝流程圖如圖1。

圖1

2 柳鋼酸再生廢氣特性

廢酸從焙燒爐頂部噴入，在焙燒爐下部分解區(qū)形成金屬氧化物氧化鐵粉顆粒，通過(guò)爐下料閥不斷排出。在焙燒爐上部的蒸發(fā)區(qū)形成氯化氫和水分從焙燒爐的頂部排出，主要特性如下。

2.1 廢氣成分復(fù)雜

焙燒過(guò)程排出的廢氣主要成分有：燃燒焦?fàn)t煤氣產(chǎn)生的二氧化碳、高溫焙燒廢酸過(guò)程產(chǎn)生大量水蒸氣、氯化氫氣體、氯氣和夾雜一定量的氧化鐵粉顆粒等混合氣體。

2.2 廢氣溫度高

從焙燒爐出來(lái)混合廢氣溫度可達(dá)430℃左右，經(jīng)過(guò)凈化后外排溫度有85℃，能源浪費(fèi)，外排煙氣有較長(zhǎng)拖尾現(xiàn)象。

2.3 廢氣煙氣含濕度大

外排煙氣含濕度在20%左右，容易使廠(chǎng)房附近區(qū)域鋼架結(jié)構(gòu)腐蝕，造成安全隱患。

3 柳鋼酸再生廢氣存在問(wèn)題

由于柳鋼冷軋廠(chǎng)酸再生機(jī)組建設(shè)較早，沿用了當(dāng)時(shí)的排放標(biāo)準(zhǔn)顆粒物≤30mg/Nm3、氯化氫≤30mg/Nm3，目前該酸再生機(jī)組排放的顆粒物、氯化氫控制難以穩(wěn)定達(dá)到現(xiàn)行國(guó)標(biāo)要求，為酸再生機(jī)組廢氣現(xiàn)實(shí)超凈排放，需對(duì)酸再生系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。

4 酸再生廢氣治理技術(shù)

目前，酸再生廢氣治理技術(shù)主要是在借鑒化工行業(yè)、鋼鐵行業(yè)酸再生工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合酸再生廢氣的特點(diǎn)進(jìn)行工藝調(diào)整對(duì)廢氣進(jìn)行凈化。

4.1 增加文丘里洗滌塔技術(shù)

主要原理：文丘里工藝是是氣體洗滌經(jīng)典方法之一，通過(guò)增加氣體洗滌效果，洗滌達(dá)到降塵、降氯化氫目的。

工藝描述：待處理氣體經(jīng)過(guò)文丘里使水霧化并充分混合形成較大的顆粒從而除去氣體中顆粒物。利用文丘里特有功能將來(lái)自于吸收塔的焙燒廢氣進(jìn)入原二級(jí)文丘里及分離器后進(jìn)入新增文丘里洗滌塔，洗滌顆粒物及HCl 氣體，而后焙燒廢氣進(jìn)入洗滌塔，用脫鹽水洗滌流入集水槽，廢氣再經(jīng)氣體洗滌塔凈化后進(jìn)入煙囪而排入大氣。

4.2 增加石墨吸收器技術(shù)

主要原理：石墨吸收器是普遍應(yīng)用在各工業(yè)領(lǐng)域中一種高效的換熱裝置，具有高效熱交換作業(yè)，耐腐蝕能力。通過(guò)煙氣中水蒸氣冷凝降低氣體流速，水蒸氣凝結(jié)包裹氣體中顆粒物，達(dá)到除塵效果。

工藝描述：利用石墨吸收器特有功能在吸收塔的焙燒廢氣進(jìn)入原二級(jí)文丘里及分離器后進(jìn)入第一級(jí)石墨冷卻器采用塊孔式石墨吸收器，水蒸氣被冷卻成水流入石墨冷卻器底部而流入集水槽，同時(shí)將焙燒廢氣降低到約58℃；焙燒廢氣然后進(jìn)入第二級(jí)氣液降膜石墨吸收器，循環(huán)冷卻水與焙燒廢氣進(jìn)行間接換熱，在冷卻器上部帶有降膜噴水設(shè)置，形成水膜洗滌廢氣中的HCl，洗滌水流入石墨吸收器底部進(jìn)入集水槽，焙燒廢氣溫度降低到約40℃，進(jìn)入洗滌塔，用脫鹽水洗滌流入集水槽，最后進(jìn)入煙囪而排入大氣。

4.3 工藝系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

主要原理：通過(guò)廢酸溶解廢氣中的鐵粉顆粒物，通過(guò)冷卻氣體洗滌塔循環(huán)水降低其溫度，使氣體洗滌塔噴淋水與煙氣進(jìn)行熱交換，達(dá)到煙氣冷凝降塵等效果。

工藝描述：在吸收塔之后增加廢酸洗滌塔除去廢氣中氯氣，同時(shí)去除廢氣中的氯化氫和粉塵。調(diào)整文丘里洗滌塔與尾氣洗滌塔廢氣凈化順序，廢氣在進(jìn)入文丘里洗滌塔，在相互作用之后生成微滴，這些微滴在分離器中從氣流中分離出來(lái)，再利用漂洗水進(jìn)一步除去廢氣中的氯化氫和粉塵。末端對(duì)廢氣進(jìn)行熱交換，廢氣外排溫度控制在55℃以下，把煙氣中水分冷凝回收，使煙氣濕度降低。

5 綜合比較（表1）

項(xiàng)目酸再生廢氣治理技術(shù)增加文丘里洗滌塔技術(shù) 增加石墨吸收器技術(shù) 工藝系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)主要設(shè)備1.文丘里洗滌塔；2.文丘里洗滌塔循環(huán)泵等配套設(shè)施；3.電氣管路等配套設(shè)施；4.液滴分離器、豎直分離器；5.廢氣風(fēng)機(jī)1.兩套圓塊孔式石墨換熱器（氣液換熱），每套500m2；2.配套管路；3.配套電氣儀表；4.液滴分離器、豎直分離器1.不銹鋼氣液換熱器；2.增加一臺(tái)酸洗塔及配套的；3.調(diào)整目前現(xiàn)有管路，精調(diào)系統(tǒng)；4...液滴分離器、豎直分離器排放情況顆粒物≤10mg/Nm3、氯化氫≤10mg/Nm3顆粒物≤10mg/Nm3、氯化氫≤10mg/Nm3顆粒物≤10mg/Nm3、氯化氫≤10mg/Nm3投資成本（萬(wàn)元） 約200 約300 約400優(yōu)點(diǎn)排放指標(biāo)優(yōu)；工藝安裝較為簡(jiǎn)單；投資成本低1.排放指標(biāo)優(yōu)；2.外排溫度在40℃左右，能減少外排煙氣拖尾現(xiàn)象；3.對(duì)對(duì)外排廢氣換熱冷凝回收，煙氣含濕度降低1.排放指標(biāo)優(yōu)；2.設(shè)備改造占地面積?。?.外排溫度在55℃左右，能減少外排煙氣拖尾現(xiàn)象；4.對(duì)外排廢氣換熱冷凝回收，冷凝回收得到的廢酸濃度低，煙氣含濕度降低缺點(diǎn) 實(shí)驗(yàn)室中試效果，未工業(yè)化應(yīng)用1.熱交換過(guò)程冷凝回收得到的廢酸濃度高，難處理；2.石墨換熱器設(shè)備較大，后續(xù)維護(hù)困難；3.現(xiàn)場(chǎng)安裝施工均存在一定難度改造工期較長(zhǎng)，投資成本高

6 結(jié)語(yǔ)

噴霧焙燒法酸再生系統(tǒng)是目前主流的鹽酸再生方式 ，具有回收效率高、能源消耗少、鐵紅品位高等優(yōu)點(diǎn)。綜合上述分析酸再生機(jī)組廢氣治理技術(shù)，根據(jù)柳鋼酸再生機(jī)組與排放的廢氣特點(diǎn)，在對(duì)廢氣進(jìn)行治理時(shí)建議優(yōu)先考慮“工藝系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)”，確保酸再生機(jī)組廢氣排放滿(mǎn)足現(xiàn)行國(guó)標(biāo)要求，且能穩(wěn)定排放。