貴溪冶煉廠硫酸尾氣脫硫實踐

胡滔

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424)

貴溪冶煉廠硫酸尾氣脫硫實踐

胡滔

(江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424)

根據國家節能減排的規劃要求，貴溪冶煉廠硫酸車間采用活性焦干法煙氣脫硫裝置對尾氣進行處理，產生的副產品能有效利用和完全處置。本文主要介紹活性焦干法脫硫工藝特點，裝置運行中存在的主要問題及改進措施。

活性焦;煙氣制酸;尾氣脫硫;改進實踐

1 概述

江西銅業集團貴溪冶煉廠經過多次技術改造，硫酸產能由最初設計規模340Kt/a，到目前1700Kt/ a。為了實現工廠增產不增污的目標，繼貴冶新30萬t銅冶煉工程活性焦尾氣脫硫裝置投入使用后，2009年硫酸一系統再建了一套活性焦尾氣脫硫裝置，設計煙氣處理量18萬Nm3/h，2010年2月份建成投入運行。針對貴冶第一套脫硫裝置運行過程中存在的一些問題，本次設計進行了完善改進，其中包括物料輸送系統、再生系統溫度控制等。整套裝置工藝流程趨于合理，設備運行更加安全穩定。

2 活性焦脫硫原理

活性焦煙氣脫硫是利用具有比表面積大的微孔活性焦對煙氣中的SO2進行選擇性吸附，吸附態的SO2在煙氣和水蒸氣存在的條件下被氧化為H2SO4并被存儲在活性焦微孔內。吸附SO2后的活性焦被帶入再生系統，在高溫加熱下，活性焦中吸附的H2SO4與活性焦發生反應，還原為SO2氣體，活性焦微孔表面恢復吸附性能，循環使用。活性焦的加熱再生反應相當于對活性焦進行再次活化。隨著活性焦與H2SO4的化學反應，比表面積得到增加，活性焦的脫硫效果會有進一步提高［1］。

3 脫硫裝置工藝流程及優點

3.1 脫硫工藝流程

整個裝置主要由3塔2機1倉構成，三塔分別為增濕塔、脫硫塔、再生塔，兩機為兩臺鏈斗提升機，一倉則為料倉。根據硫酸尾氣具有水份含量少、雜質含量低的特點，煙氣進入脫硫塔前經過增濕塔提高煙氣中水含量，增加煙氣濕度，確保活性焦充分的對SO2進行吸附(見反應方程式1)。

每個脫硫塔由2個吸附層、1個布氣室、2個集氣室組成。煙氣由脫硫塔底部進入進氣煙道進入脫硫塔，經過布氣室橫向流入吸附層，活性焦自上向下靠重力緩慢移動，煙氣與活性焦錯流接觸，煙氣中絕大部分粉塵及SO2被活性焦吸附，凈化后的煙氣通過集氣室排入尾氣煙囪。吸附SO2后的活性焦進入再生塔，在高溫下發生反應(見反應方程式2)，生成SO2氣體回收利用，活性焦進入下個吸附再生循環過程［2－3］。系統內活性焦物料循環由2臺LD鏈斗機輸送完成，脫硫裝置流程如圖1。再生塔由電加熱器提供熱能，為防止再生塔內換熱器磨損漏氣造成活性焦自燃，再生系統使用氮氣作為換熱介質。系統運行過程中活性焦損耗部分由料倉自動補充。

圖1 脫硫裝置流程圖

3.2 優點

活性焦脫硫裝置運行由DCS控制，自動化程度高，設計處理最高SO2濃度達1500mg/Nm3的含塵煙氣，適用范圍廣泛，運行過程中不產生二次污染［4］，整套裝置的工藝流程有以下優點:

(1)脫硫塔與再生塔為平行設計，降低了整套裝置的高度，減少了工程造價，且有利于各塔間的壓力控制。

(2)活性焦進入再生塔前進行篩分，減少了再生塔內再生氣的含塵量，再生氣風機葉輪結垢減少，再生氣管道不易堵塞。

(3)脫硫裝置活性焦損耗部分根據脫硫塔料位情況，由料倉自動補充進脫硫塔，系統需要檢修，料倉可作為備用倉使用。一倉兩用，減少了設備占地面積。

(4)換熱氮氣補充采用自動控制，換熱風機入口壓力與電加熱器聯鎖，防止換熱系統內壓力過低，造成活性焦超溫，為系統的平穩運行提供了安全保障。

(5)再生塔底部下料段采用氣封裝置，再生段氣體抽除及時，提高了再生效率，再生塔下料段溫度得到有效控制，設備運行安全可靠［5－6］。

3.3 工藝參數

表1 活性焦循環量表

表2 脫硫裝置設計指標表

表3 硫酸尾氣數據表

4 活性焦脫硫裝置運行情況及存在問題

活性焦尾氣脫硫裝置運行5個月，總體情況良好。脫硫塔共兩個，采用并聯設計，氣體分布合理，再生塔下料量使用用變頻器裝置調節，有效的平衡了各塔之間的料位狀況。調試過程中脫硫效率逐步提高，經過多次改造，裝置中存在的一些問題得到了較好的解決，為進一步提高裝置的作業率及脫硫效率提供了保障。

裝置在運行過程中暴露出一些問題，存在的主要問題如下:

(1)裝置添加活性焦過程中，物料循環時下料器及下料管道堵塞頻繁，對故障設備拆開檢查未發現固體雜質。

(2)脫硫塔及再生塔下料過程中，部分活性焦掉入鏈斗機下部進入集灰坑，部分集灰坑堆積大量活性焦，脫硫塔經常同時出現低料位報警，需要及時補充活性焦，物料損耗較多。

(3)運行初期，再生系統內多個溫度點達不到設計值，再生塔中部溫度正常控制在350℃，再生氣出口溫度240℃，一段時間后，再生塔中部溫度逐步下降到300℃左右，再生塔達不到解吸溫度，活性焦基本上沒有進行再生反應，再生氣溫度從200℃下降至150℃，再生管道內產生了大量的稀酸，部分管道連接處腐蝕，管道內產生了大量的硫酸鹽，導淋管堵塞。再生塔下料段伴有滴水現象，再生塔底部結垢。運行初期再生塔溫度數據變化見表4。

表4 再生塔溫度數據

(4)料倉加料時，除鐵器振動較大，排鐵出口有大量活性焦及粉塵出現。

(5)再生塔下部活性焦循環量小，部分活性焦在卸料器間循環，造成卸料器故障不動作。

5 原因分析及改進措施

(1)裝置活性焦添加正值雨季，部分活性焦含水量大，在物料循環過程中，產生的粉塵粘結在下料處。硫酸尾氣含水量少，尾氣內水含量處于不飽和狀態，具有吸水性能。新添加的活性焦用尾氣干燥后，再進行循環，保證了物料循環系統的正常運行。

(2)脫硫塔及再生塔下料口與鏈斗機有一段的高度差，物料下落過程中速度比較快，在進入鏈斗時，活性焦處于不規則狀態，部分活性焦在與鏈斗的直接碰撞過程中，散落在斗子外部。鏈斗機與下料口之間角度為90度，物料下落速度快，活性焦未經過緩沖之間碰撞，通過減少鏈斗與活性焦下料口之間的角度，活性焦進鏈斗前增設緩沖區，在相同的物料循環量時，活性焦損耗大幅度減少。

(3)再生塔中部溫度達到設計值后又出現下降，通過再開啟一臺備用電加熱器后，溫度出現略微上升，再生氣溫度未出現變化，再生氣溫度與再生塔中部溫度關聯緊密，但在再生塔中部溫度300℃時，再生氣溫度應處于190℃左右。因此再生氣溫度低與再生塔中部溫度低無直接關系，再生塔底部有滴水狀況及再生氣管道有大量稀酸產生，說明再生塔再生段有較多的水蒸汽產生，綜合脫硫塔進口煙道溫度變化，硫酸尾氣進入脫硫塔增濕不均勻，造成部分活性焦含水量過大，在再生塔內產生絕熱蒸發，再生塔中部熱量轉變為水蒸氣潛熱，因此再生塔中部溫度出現下降，由于再生氣管道內水蒸氣處于飽和狀態，再生氣出口溫度無法提高，再生塔底部為排料段，溫度較低，水蒸氣從300℃下降到130℃時，出現過飽和，部分蒸汽形成了液態水。對尾氣增濕工藝進行調整后，各個溫度點均達到設計值，再生塔下料段未出現滴水現象，再生塔底部未出現結垢，再生氣出口管道腐蝕問題得到了解決。工藝調整后再生塔溫度數據變化見表5。

表5 再生塔溫度數據

(4)料倉除鐵器上部下料板安裝角度偏小，拆開檢查，加料時活性焦部分活性焦直接進入到除鐵器磁性段，更改下料板角度，解決了排鐵口出料的問題。

(5)再生塔底部下料器下料量大，進鏈斗機的下料口出料量小，部分活性焦滯留在下料器與出料口之間。下料器在長時間與活性焦接觸中，產生的粉塵不容易帶走，在卸料器內表面結垢，造成下料器不動作。通過增加下料口尺寸，加大下料量，下料器故障率降為零。

6 結論

活性焦尾氣脫硫裝置運行半年，脫硫后尾氣SO2濃度基本穩定維持在300mg/Nm3以下，達到了國家對工廠環保的要求。在今后的生產實踐中我們將進一步探索提高脫硫效率的途徑，以進一步降低尾氣排放SO2濃度與總量，為節能減排工作做出應有貢獻。

［1］郭東明.脫硫工程技術與設備［M］.化學工業出版社，2007.

［2］曾艷，張鵬，劉靜.節水型可資源化活性焦煙氣脫硫技術［J］.電力設備，2007，8(8):10－13.

［3］劉靜，翟尚鵬，岑祖望，江宏衛.活性焦吸附法硫酸尾氣脫硫裝置的設計與運行［J］.硫酸工業，2010，(3):28－31.

［4］楊毅，岑祖望.可資源化活性焦煙氣脫硫技術簡介［J］.硫酸工業，2007，(1):46－49.

［5］翟尚鵬，劉靜，楊三可，曾艷，肖友國.活性焦煙氣凈化技術及其在我國的應用前景［J］.化工環保，2006，26(3):204－208.

［6］楊輝華.活性焦脫硫技術在江銅新30萬t冶煉工程的應用［J］.江西冶金，2007，27(5):16－18.

Practice of Desulphurization of Sulfuric Acid Tail Gas at Guixi Smelter

HU Tao

(JCC Guixi Smelter，Guixi，Jiangxi，China 335424)

According to the requirements of national energy reduction program，sulfuric acid plant of Guixi smelter uses active coke desulphurization to treat the tail gas，and then the by－product can be utilized effectively and treated completely.This article mainly introduces the characteristics of active coke desulphurization of tail gas，the main problems existed in the application and the improving measures.

active coke;acid made by offgas;desulphurization of tail gas;improving measures

X70.3

B

1009－3842(2011)04－0031－03

2011－01－12

胡滔(1981－)，男，漢族，江西鄱陽人，研究方向為冶煉煙氣制酸及廢酸廢水處理，E－mail:hutao219@163.com