劉 科

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠傾動爐由建成初期歷經(jīng)近20年生產(chǎn)，冶煉煙氣經(jīng)現(xiàn)有排煙系統(tǒng)處理后，二氧化硫及顆粒物排放接近國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)上限，已不能滿足環(huán)保需求。為了提高傾動爐處理復(fù)雜原料的能力，更好適應(yīng)國家環(huán)保政策，針對傾動爐煙氣治理的問題，與專業(yè)廠家及瑞林設(shè)計院進行了技術(shù)交流，工藝技術(shù)人員赴全國多家相關(guān)企業(yè)實地考察。通過多方比對和現(xiàn)場調(diào)研，最終確定采用雙氧水脫硫工藝對排煙系統(tǒng)升級改造。

雙氧水脫硫工藝可靠性高，投資及運行費用低。其工藝原理是將是將煙氣通入文丘里洗滌除塵、降溫，然后接入脫硫塔，脫硫塔內(nèi)提前補加一定量27.5%雙氧水，將二氧化硫氧化成三氧化硫，產(chǎn)出稀硫酸，稀硫酸可回收利用，不會產(chǎn)生二次污染問題［1-3］。

2 雙氧水脫硫工藝概況

2.1 傾動爐雙氧水脫硫工藝流程

根據(jù)傾動爐煙氣條件，雙氧水脫硫工藝流程：傾動爐排煙收塵系統(tǒng)煙氣→文丘里［4］洗滌器→脫硫塔→除沫器→電除霧器→排煙筒排放（見圖1所示）。

圖1 雙氧水脫硫工藝流程圖

傾動爐排煙收塵系統(tǒng)120℃左右尾氣，經(jīng)文丘里洗滌器進行噴淋洗滌、降溫，洗滌煙氣中的塵和雜質(zhì)的同時將煙氣降溫至48℃以下，后進入脫硫塔噴淋段，和循環(huán)噴淋的H2O2逆向進行氣液接觸，脫除煙氣中的SO2。為控制脫硫后煙氣中SO2濃度＜50mg/m3、酸霧＜10mg/m3，脫硫塔頂部設(shè)置了折流板除沫器，除沫后煙氣進入玻璃鋼電除霧器進一步脫除酸霧后經(jīng)頂部排氣筒排放［5］（見圖2所示）。

圖2 雙氧水脫硫工藝原理簡圖

2.2 雙氧水脫硫設(shè)備簡介

（1）文丘里洗滌器。

文丘里洗滌器由收縮管、喉管、擴散管和下部儲液儲槽組成，頂部入口處設(shè)置事故水噴嘴，喉管處設(shè)置三個噴射管對煙氣除塵降溫（見表1所示）。收縮段和喉管段主體材料為254SMO，事故水噴嘴材質(zhì)采用C276，擴散管和底部儲液段材質(zhì)為FRP，采用環(huán)氧乙烯基樹脂，循環(huán)儲液槽底部設(shè)計為斜坡，以便將槽內(nèi)酸泥排盡。

表1 文丘里洗滌塔設(shè)計參數(shù)表

傾動爐冶煉煙氣經(jīng)鍋爐、收塵系統(tǒng)降溫及除塵后溫度為120℃左右，經(jīng)排煙風(fēng)機先在文丘里洗滌器中進行噴淋降溫，同時洗滌煙氣中少量煙塵，工藝流程圖見圖3。

圖3 文丘里洗滌塔示意圖

文丘里洗滌器底部設(shè)循環(huán)液槽，配備兩臺循環(huán)泵（一備一用），將塔底部抽出洗滌液經(jīng)過板式換熱器冷卻降溫后，經(jīng)文丘里噴嘴霧化和煙氣接觸達(dá)到煙氣洗滌和冷卻降溫的目的。板式換熱器冷卻用水來自硫酸車間循環(huán)水池，回水至硫酸車間循環(huán)水池，回水管安裝酸度檢測計用于檢測回水pH值。隨著循環(huán)液槽洗滌液的蒸發(fā)、酸濃度及雜質(zhì)濃度的增加，液槽頂部安裝了補水管路，補水采用連續(xù)不間斷方式，底部設(shè)置排污口定期排放污泥。

從循環(huán)泵出口管路引出一路管路至廢酸儲槽，管路安裝自動控制閥與循環(huán)液槽液位聯(lián)鎖，當(dāng)液槽液位達(dá)到設(shè)定高限位值時，自動閥開啟，廢酸液流至廢酸儲槽。廢酸儲槽配備兩臺廢酸泵（一備一用）與儲槽液位檢測計聯(lián)鎖，當(dāng)廢酸儲槽液位達(dá)到設(shè)定高限，廢酸泵連鎖開啟，將廢酸輸送至硫酸車間廢酸處理站。

（2）脫硫塔。

脫硫塔上部設(shè)置兩段雙氧水噴淋+填料，上層噴淋介質(zhì)采用塔盤從中間段引出，下段噴淋液回塔底部儲液槽，底部設(shè)計為斜坡便于酸泥排放，頂部設(shè)置折流板除沫器。見表2所示。

表2 脫硫塔設(shè)計參數(shù)表

圖4 文丘里工藝流程圖

脫硫中間設(shè)隔離塔盤，采用頂層與底層兩段噴淋。底層噴淋設(shè)兩臺循環(huán)泵（一備一用），將塔底層抽出循環(huán)液噴淋煙氣后返回塔底，循環(huán)泵出口管路引出一段管路將稀酸（濃度15%~20%）送至現(xiàn)場稀酸儲罐，當(dāng)稀酸罐液位達(dá)到設(shè)定值后，由稀酸泵將稀酸送至電解（或硫酸）車間。頂層噴淋配備頂層循環(huán)液儲罐及兩臺循環(huán)泵（一備一用），循環(huán)泵將頂層儲罐內(nèi)循環(huán)液通過管路輸送至頂層噴淋裝置對煙氣噴淋后返回頂層儲槽。

圖5 脫硫塔示意圖

該系統(tǒng)采用濃度為27.5%的雙氧水溶液作為脫硫劑，配備2個有效容積為13m3儲罐、一臺雙氧水卸料泵、兩臺雙氧水添加泵（一備一用）。雙氧水儲槽設(shè)置高度1m圍堰，避免罐體破裂時液體外泄。頂部設(shè)置4.5m高遮陽棚，棚內(nèi)設(shè)置噴淋降溫系統(tǒng)，確保罐內(nèi)液體溫度達(dá)到35℃時自動啟動噴淋水降溫。

圖6 脫硫塔工藝流程圖

圖7 電除霧工藝流程圖

表3 SO2濃度檢測統(tǒng)計表

（3）電除霧器。

SDD-CF濕式電除塵器是以濕煙氣顆粒物凈化的新型高效除塵設(shè)備，由雙盾環(huán)境科技有限公司成套引進，具有導(dǎo)電性好、重量輕、耐腐蝕、性能穩(wěn)定、效率高等特點。電除霧采用導(dǎo)電玻璃鋼制作［6］，集塵極形式為正六邊形，面積為15m2。

電除霧采用熱風(fēng)清掃方式保證絕緣子室內(nèi)絕緣性能，包括2臺密封風(fēng)機（一備一用）和1臺電加熱器。該裝置還配備電除塵清洗裝置，清洗周期依據(jù)工藝條件、煙氣性質(zhì)及電場清潔程度確定（一般為24h沖洗一次），每次沖洗時間3~5min。高壓整流機組是電除霧的主要附屬設(shè)備，它的正常運行對除霧效果能夠起到很好的促進作用。

2.3 雙氧水脫硫設(shè)備工藝控制

該工藝采用機電儀一體化控制方式并配備可靠檢測元件及執(zhí)行機構(gòu)，利用現(xiàn)有傾動爐DCS控制系統(tǒng)增加相應(yīng)I/O卡件，同時在DCS中增加相應(yīng)控制回路，實現(xiàn)生產(chǎn)過程中的連續(xù)監(jiān)測和自動控制，主要監(jiān)控和調(diào)節(jié)回路有文丘里液位調(diào)節(jié)、成品酸罐液位調(diào)節(jié)、廢酸罐液位調(diào)節(jié)、脫硫液酸濃度調(diào)節(jié)、脫硫塔液位調(diào)節(jié) 、出口二氧化硫濃度調(diào)節(jié)、雙氧水罐溫度調(diào)節(jié)等［7-8］。

3 雙氧水脫硫?qū)嵺`應(yīng)用情況

雙氧水脫硫裝置由中國瑞林設(shè)計，于2020年3月31日投入試運行，6月底完成性能測試，測試期間選擇傾動爐氧化期煙氣量最大負(fù)荷時段，具體情況如下。

3.1 脫硫效率

從上表可知該脫硫裝置SO2排放≤50 mg/Nm3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)，且脫硫效率達(dá)99%。

3.2 煙塵排放

含塵煙氣經(jīng)傾動爐收塵系統(tǒng)除塵后，未除盡的煙塵大部分在文丘里洗滌中除去，文丘里的喉管氣速越高，洗滌效果越好。測試期間檢測出口含塵量見表4，該脫硫裝置煙塵排放均低于國家排放標(biāo)準(zhǔn)。

表4 煙塵統(tǒng)計表

3.3 系統(tǒng)阻力值

脫硫裝置利用傾動爐現(xiàn)有風(fēng)機，文丘里洗滌器壓降控制在1.5kPa，系統(tǒng)阻力降為4.0kPa。由表5列出的數(shù)據(jù)表明脫硫裝置文丘里的阻力降平均為1.04kPa，系統(tǒng)阻力降平均為1.32kPa，符合工藝生產(chǎn)要求。

表5 系統(tǒng)阻力值統(tǒng)計表 kPa

3.4 原材料消耗及其它能耗

脫硫裝置運行主要原材料為雙氧水，能耗主要表現(xiàn)在電耗和水的消耗上，其中以水消耗量最大，詳情請看表6。

表6 原材料消耗及其它能耗表

3.5 產(chǎn)出物

脫硫產(chǎn)出的成品稀酸去往電解（或硫酸）使用，廢酸由管道直接送往廢酸處理站處理后再送至生產(chǎn)污水處理站處理后回用。脫硫區(qū)域場面污水（即地面沖洗水和雨水）由廢水收集坑收集后送往生產(chǎn)污水站處理，處理后水質(zhì)符合國家規(guī)定的限值后回用或外排。

表7 產(chǎn)出物統(tǒng)計表

4 結(jié)語

隨著我國環(huán)境保護要求越來越嚴(yán)格，二氧化硫是冶煉煙氣中最主要的大氣污染物之一，對環(huán)境造成極大危害。實踐應(yīng)用表明，雙氧水脫硫技術(shù)在貴溪冶煉廠傾動爐雜銅冶煉煙氣中SO2治理效果顯著，該技術(shù)利用雙氧水強氧化特性將煙氣中SO2直接制酸，且無臭氧生成，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展要求。