劉永龍,鄭小娜,武逸云,王明得

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司,甘肅 白銀 730900)

0 引言

白銀有色集團(tuán)股份有限公司銅業(yè)公司(簡(jiǎn)稱白銀銅業(yè))煙氣制酸系統(tǒng)中凈化工序,主要任務(wù)是對(duì)冶煉產(chǎn)生的煙氣進(jìn)行除塵、除霧、降溫除熱,除去煙氣中對(duì)制酸有害的雜質(zhì)。凈化指標(biāo)與煙氣量、煙氣雜質(zhì)含量、凈化工藝、設(shè)備選型等因素有關(guān)。因此,應(yīng)綜合考慮上述因素,根據(jù)不同的煙氣條件選擇合適的凈化工藝與設(shè)備。

1 煙氣制酸凈化工藝流程及其設(shè)備簡(jiǎn)介

目前,白銀銅業(yè)煙氣制酸凈化系統(tǒng)采用動(dòng)力波泡沫洗滌煙氣凈化技術(shù),該技術(shù)已在國(guó)內(nèi)應(yīng)用并國(guó)產(chǎn)化,其基本流程為:收塵系統(tǒng)中260 ℃左右的冶煉煙氣進(jìn)入凈化工序,該煙氣首先在一級(jí)動(dòng)力波洗滌器逆噴管中被絕熱冷卻和洗滌并除去雜質(zhì),隨后煙氣與洗滌液進(jìn)入氣液分離槽進(jìn)行氣液分離,氣體進(jìn)入氣體冷卻塔冷卻,分離槽中的洗滌液大部分循環(huán)使用,少部分進(jìn)入斜板沉降槽與圓錐沉降槽進(jìn)行液固分離,上清液部分自流至一級(jí)動(dòng)力波洗滌器,大部分由泵打入事故高位槽,事故高位槽再溢流回一級(jí)動(dòng)力波洗滌器,小部分送至SO2脫吸塔,脫除SO2后自流至原液貯槽,再由廢酸泵送至廢酸處理工序。斜板沉降槽與圓錐沉降槽的底流定期由泵送至鉛壓濾機(jī)。冷卻塔出來(lái)的煙氣進(jìn)入二級(jí)動(dòng)力波洗滌器進(jìn)一步洗滌,凈化工序補(bǔ)充水由此加入,洗滌的煙氣再進(jìn)入一級(jí)和二級(jí)電除霧器,除去酸霧后送往干吸工序。從二級(jí)動(dòng)力波洗滌器出來(lái)的煙氣中絕大部分煙塵、砷及氟等雜質(zhì)已被清除,同時(shí)煙溫度降至40 ℃左右,再進(jìn)入兩級(jí)管式電除霧去除酸霧,使煙氣中的酸霧含量降至5 mg/Nm3以下,煙氣中夾帶的少量砷、塵等雜質(zhì)也進(jìn)一步被清除,將凈化后的煙氣送往干吸工序。

凈化工序中的一級(jí)動(dòng)力波洗滌器、氣體冷卻塔、二級(jí)動(dòng)力波洗滌器均有單獨(dú)的稀酸循環(huán)系統(tǒng)。氣體冷卻塔的循環(huán)酸通過(guò)板式換熱器進(jìn)行換熱,將熱量移出系統(tǒng)。稀酸采取由稀向濃、由后向前的串酸方式。根據(jù)廢酸中含砷、含氟、含塵量從一級(jí)動(dòng)力波洗滌器中抽出一定量送至圓錐沉降槽、斜板沉降槽沉降。通過(guò)圓錐沉降槽、斜板沉降槽底流泵送至現(xiàn)有的鉛泥壓濾機(jī)固液分離,產(chǎn)生的副產(chǎn)品鉛濾餅可外售,其濾后液自流至原液貯槽,通過(guò)廢酸泵送至廢酸處理工序進(jìn)一步處理,其工藝流程圖如圖1 所示。

圖1 凈化工藝流程圖

2 現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

2.1 系統(tǒng)阻力大

由于前段冶煉系統(tǒng)煙氣含塵量隨爐況的變化而變化,煙氣制酸凈化工序一級(jí)動(dòng)力波洗滌器中抽出的廢酸量也隨之變化?，F(xiàn)白銀銅業(yè)加大銅產(chǎn)出量,故煙氣含塵量增加,易造成廢酸的密度增大,導(dǎo)致系統(tǒng)阻力快速上漲,增加了SO2風(fēng)機(jī)電能消耗,影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2 設(shè)備及其管道積酸泥

由于煙氣含塵量增加,導(dǎo)致沉降槽廢酸處理量加大,同時(shí)后段廢水處理的處理量無(wú)法增大,故凈化設(shè)備及其管道易積酸泥,往往不易處理,造成設(shè)備設(shè)施的損壞,如管道法蘭處常漏酸;鉛泥壓濾機(jī)進(jìn)料不暢,引起噴料;泵的啟停次數(shù)增多,造成機(jī)封使用周期短。時(shí)間越長(zhǎng),積物越多、越硬,需要每季度定期停機(jī)清理疏通,勞動(dòng)強(qiáng)度大,耗時(shí)長(zhǎng),導(dǎo)致設(shè)備使用壽命減少。

2.3 廢酸排放指標(biāo)不穩(wěn)定

冶煉系統(tǒng)煙氣含塵量波動(dòng)較大,經(jīng)凈化工序處理后的廢酸排放量及其雜質(zhì)含量、廢酸濃度不穩(wěn)定,造成后續(xù)廢水處理工序的處理難度,影響排放指標(biāo)。

3 改進(jìn)措施

3.1 改造方案

冶煉系統(tǒng)煙氣含塵量變化大,煙氣制酸凈化工序一級(jí)動(dòng)力波洗滌器中抽出的廢酸量也隨之變化,經(jīng)過(guò)沉降槽沉降后的底流液體變化大,需頻繁開(kāi)停泵,鉛泥壓濾機(jī)的進(jìn)料量也不斷變化,最終導(dǎo)致濾后液的雜質(zhì)含量超過(guò)指標(biāo)。設(shè)備設(shè)施長(zhǎng)期處于這種變化較大的工況下,不易控制工藝指標(biāo),且容易造成設(shè)備設(shè)施的損壞。因此,在凈化工序處理廢酸的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制液體流量裝置尤為重要。

此次方案利用變頻恒壓供液原理進(jìn)行改造,通過(guò)測(cè)得的管道壓力,經(jīng)變頻器的內(nèi)置PID 調(diào)節(jié)器運(yùn)算后,調(diào)節(jié)輸出頻率,實(shí)現(xiàn)管道的恒壓供液。為防止管道流速產(chǎn)生較大變化,泵的啟停將聯(lián)動(dòng)相應(yīng)出口閥門(mén)。

經(jīng)多次分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),在目前的現(xiàn)場(chǎng)條件下,利用原有設(shè)備進(jìn)行改造。首先將圓錐沉降槽和斜板沉降槽的底流泵改為變頻泵并采用變頻控制,通過(guò)調(diào)節(jié)底流泵轉(zhuǎn)速?gòu)亩{(diào)節(jié)其流量。其次在鉛泥壓濾機(jī)進(jìn)料閥處增設(shè)壓力控制器,通過(guò)安裝于進(jìn)料管道上的壓力變送器將管道壓力轉(zhuǎn)換成0～24 V 的電信號(hào),控制進(jìn)料閥及變頻泵的聯(lián)鎖控制。此外,防止自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí),配備了外圍輔助電路,可通過(guò)人工調(diào)節(jié)方式維持系統(tǒng)運(yùn)行。其流程圖如圖2 所示。

圖2 改造流程圖

3.2 自動(dòng)控制

在進(jìn)料閥處增加一個(gè)壓力控制器,將其遠(yuǎn)傳接點(diǎn)信號(hào)進(jìn)PLC,經(jīng)過(guò)整理后,通過(guò)PLC 統(tǒng)一發(fā)給變頻器變頻調(diào)速信號(hào)。PLC 通過(guò)PID 控制可判斷實(shí)際壓力值與設(shè)定值的偏差后,延時(shí)10s 后控制進(jìn)料閥的開(kāi)關(guān),同時(shí)控制變頻器輸出相應(yīng)設(shè)定的頻率,使得變頻泵達(dá)到所需頻率運(yùn)轉(zhuǎn),從而實(shí)現(xiàn)變頻恒壓供液的功能?？刂屏鞒虉D如圖3 所示。其中r(t)為壓力設(shè)定值,y(t)為壓力實(shí)際值,e(t)為壓力實(shí)際值與設(shè)定值的偏差,u(t)為PID 控制器的輸出函數(shù),從而調(diào)節(jié)變頻器的輸出。

圖3 控制流程圖

3.3 改造實(shí)施

改造實(shí)施步驟主要包括:(1)圓錐沉降槽、斜板沉降槽底流泵改為變頻泵,并配備相應(yīng)變頻器;(2)調(diào)節(jié)型電動(dòng)閥更換;(3)現(xiàn)場(chǎng)以及PLC 控制柜內(nèi)接線;(4)程序編制及調(diào)試等。

4 效果及效益

本文通過(guò)對(duì)煙氣制酸凈化工序存在問(wèn)題的改造,取得了良好效果。(1)徹底解決了管道內(nèi)物料阻力大、易積酸泥堵塞設(shè)備管道的問(wèn)題,減少設(shè)備機(jī)械故障,保證了酸泥處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性;(2)減少了對(duì)鉛泥壓濾機(jī)的進(jìn)料管道及隔膜的損壞,過(guò)濾后的鉛濾餅含水量低,完全達(dá)到工藝指標(biāo);(3)能根據(jù)進(jìn)料壓力實(shí)現(xiàn)進(jìn)料量的自動(dòng)控制,進(jìn)料量合理可控,過(guò)濾均勻,濾后液的雜質(zhì)含量得到了改善,保證了設(shè)備設(shè)施的使用壽命;(4)通過(guò)優(yōu)化改造,不僅提高了酸泥的產(chǎn)出量,同時(shí)也節(jié)約了凈化工序的補(bǔ)水量,減少了后續(xù)中和廢酸所需的石灰用量,大大節(jié)約了成本,提高了效益。