熔煉環集煙氣處理技術創新

劉 望，徐 輝

（江西銅業集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠熔煉車間環集煙氣含有的塵、二氧化硫、酸霧等污染源是國家環境保護、節能減排重點監管指標，近年來，隨著環保要求越來越嚴格，SO2排放濃度限值逐年下調［1］，由之前的日均值＜ 400 mg/Nm3提升至小時均值＜ 400 mg/Nm3達標，未來這一指標仍有提升的可能，這對含硫尾氣處理工藝提出了更高的要求［2］。本文主要介紹貴溪冶煉廠熔煉車間在有機胺脫硫運行過程中存在的問題及優化改進措施。

2 有機胺脫硫工藝簡介

本工藝采用有機胺溶液作為脫硫劑［3］，有機胺脫硫工藝包含70 萬Nm3/h 環集煙氣收集、除塵、煙氣預處理、SO2吸收、SO2解吸、有機胺凈化以及其他配套輔助設施，含1 套布袋除塵系統、兩臺風機（一臺新購、一臺利舊），1 座洗滌脫硫塔、1座再生塔、1 套有機胺凈化系統（含1 座陰離子交換器、1 座活性炭吸附槽、1 座洗滌水過濾器、2座胺液過濾器）等。有機胺脫硫工藝流程示意圖如圖1 所示［4］。

圖1 有機胺脫硫工藝流程示意圖

3 主要問題分析及改進措施

熔煉車間一系統有機胺脫硫系統主要處理閃速爐、轉爐環集煙氣和陽極爐精煉煙氣，由于處理煙氣量大（70 萬Nm3/h）［5］，煙氣中SO2濃度高且波動大（2500～11000 mg/Nm3），含塵量高（500 mg/Nm3左右），含酸霧高（400 mg/Nm3），且可能夾帶燃燒物等原因，造成脫硫系統效率不高，尾排SO2濃度波動。

3.1 環集煙氣凈化處理技術

3.1.1 自動除酸霧脫濕技術及布袋 技術的研發

煙氣匯集后進入布袋收塵系統。布袋收塵主要由上箱體、中箱體、灰斗、進風均流管、支架濾袋及噴吹裝置、卸灰裝置等組成。隨著過濾工況的進行，濾袋上的粉塵越積越多，當設備阻力達到設定的阻力值（一般設定為1200Pa）時，由清灰控制裝置按差壓設定值或清灰時間設定值自動關閉一室離線閥后，按設定程序打開電控脈沖閥，進行停風噴吹，利用反吹風瞬間噴吹使濾袋內壓力聚增，將濾袋上的粉塵進行抖落（即使粘細粉塵亦能較徹底地清灰）至灰斗中，由排灰機構排出。煙氣經過布袋除塵器除塵后，其含塵量控制在30mg/Nm3以下。除塵后的煙氣經風機升壓后進入環集煙氣脫硫裝置。

（1）環集煙氣含酸高、煙氣濕度大，會對布袋造成粘結和腐蝕。我們自主研發了除酸除濕氣裝置，利用石灰吸潮吸酸的特性，在環集煙氣進入布袋收塵器前采用負壓自吸式自動噴入石灰粉，達到中和環集煙氣中的酸霧，同時降低了環集煙氣中的水分含量。較好的解決了布袋潮濕粘結和酸性腐蝕的問題。

（2）由于煙氣中夾帶少量燃燒物質，可能造成布袋燒損的問題，開發了布袋收塵消防噴吹技術。利用氮氣阻燃的特性，將常規布袋除塵器中的空氣反吹改成氮氣反吹，并增加了氮氣消防設施，很好的解決了布袋燒損的問題，確保了布袋收塵系統的安全穩定運行。

3.1.2 高效噴淋凈化技術的應用

經過布袋收塵后的煙氣仍然夾帶少量煙塵和酸霧，進入脫硫塔后會對有機胺溶液造成污染，影響有機胺系統的高效運行。為解決這一問題，我們在環集煙氣進入脫硫塔前設計了高效噴淋凈化設施。即在入塔垂直段設兩層預洗滌順流噴嘴，快速噴淋降溫、除塵、除酸霧。洗滌段自上而下分別采用折流板式捕沫器、液體分布器、填料段及煙氣分布器。經過噴淋后的煙氣通過折流板捕沫層脫除夾帶的較小液滴，減少酸霧進入脫硫塔吸收段。經過洗滌塔后煙氣溫度降至35℃左右，設計洗滌段出口酸霧及塵含量≤30 mg/Nm3。

3.2 應用新技術，降低再生蒸汽消耗

3.2.1 智能蒸汽減溫減壓控制技術

再生系統靠蒸汽加熱溶液，蒸汽消耗占系統耗能的很大一部分，當蒸汽壓力或溫度不穩定時，會造成溶液過熱，蒸汽消耗增加，為此我們在蒸汽進入再沸器前開發了一套全自動化的蒸汽減溫減壓控制系統，達到了在不同胺液流量下，蒸汽始終保持一個最優的溫度與壓力值，最大限度的減少了蒸汽的消耗。

3.2.2 再沸器循環方式優化

原有再沸器循環方式為“虹吸式”，循環效率低，換熱效果差。為了提高再沸器的換熱效率，我們改變了再沸器和再生塔的相對位置，使循環方式由虹吸式變為強制循環，極大的提高了再沸器的換熱效率，減少了蒸汽消耗。

3.2.3 開發脫硫液循環量自動控制模型［6］

隨著環集煙氣量和SO2濃度的不斷波動，對脫硫液循環量需求也在不斷變化，為最大限度的節能降耗我們開發了脫硫液循環量自動控制模型。循環量模型根據煙氣量、出入口SO2濃度的變化自動調整循環量，在確保脫硫效率的前提下，實現循環量最低控制，減少蒸汽消耗。

3.2.4 改進再生塔SO2解析的方式

常規有機胺脫硫采用常壓再生解析方式，解析溫度為100℃，我們研發了真空負壓再生解析技術，將胺液解析溫度降低至97℃，再沸器內蒸汽與貧液換熱效率提高，減少蒸汽耗量。同時由于貧液溫度降低，可有效降低高溫段金屬腐蝕速率，在負壓的情況下，再生煙氣可避免泄漏。

3.3 秉承無人值守、免維護設計理念，實現全自動化控制

針對常規有機胺脫硫工藝需要維護、值守和手動操作的區域，進行了技術開發，實現了無值守、免維護的新運行模式，主要有以下幾點。

3.3.1 建立脫硫液循環量自動控制模型

開發脫硫液自動控制模型，自動采集環集煙氣流量、入口煙氣SO2濃度和出口尾排SO2濃度等參數，自行進行計算，自動調節脫硫液循環量，替代人為調節。

3.3.2 建立環集能力自動控制模型

本系統有30 多個環集吸風口，為分配好各吸風口的環集能力需要不斷的進行手動調節，工作量大，分配不及時的問題明顯。為此我們建立了環集能力自動調節模型，減少了操作量，和避免了調節不及時能力浪費等問題。

3.3.3 建立自動配液模型

自動配液模型根據系統需求自動配制系統所需的脫硫液和輔助液，實現了自動配制脫硫液與輔助液的功能替代了人工配液。

4 效果分析

（1）脫硫系統經過一些列技術改造，環集煙氣尾排SO2濃度大幅下降，實現了小時均值全面達標，如表1 所示。

（2）通過技術改進及高效節能技術的應用，脫硫系統蒸汽消耗量由投入初期的10t/h 降低至目前的8.5t/h，節約了運行成本。

（3）實現了全自動化控制，降低了員工勞動強度。

表1 2017-2019 年熔煉一系統環集尾排SO2 濃度 mg/Nm3

5 結語

通過工程技術人員的努力，成功的攻克了有機胺脫硫技術在熔煉車間環集煙氣應用上存在的諸多難題，首次成功的將該技術應用于火法冶煉環集煙氣處理中，并大量開發和使用高效節能技術、自動化控制技術，實現了業內同等規模裝置中，運行成本最低，環保指標最優，日常維護量最小，且無人值守目標，在國內處于先進領先地位。