雙氧水脫硫技術(shù)在傾動(dòng)爐的應(yīng)用實(shí)踐

劉 科

（江西銅業(yè)集團(tuán)有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

貴溪冶煉廠傾動(dòng)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(guó)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(dòng)爐處理復(fù)雜原料的能力，更好適應(yīng)國(guó)家環(huán)保政策，針對(duì)傾動(dòng)爐煙氣治理的問(wèn)題，與專業(yè)廠家及瑞林設(shè)計(jì)院進(jìn)行了技術(shù)交流，工藝技術(shù)人員赴全國(guó)多家相關(guān)企業(yè)實(shí)地考察。通過(guò)多方比對(duì)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，最終確定采用雙氧水脫硫工藝對(duì)排煙系統(tǒng)升級(jí)改造。

雙氧水脫硫工藝可靠性高，投資及運(yùn)行費(fèi)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(bǔ)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(huì)產(chǎn)生二次污染問(wèn)題［1-3］。

2 雙氧水脫硫工藝概況

2.1 傾動(dòng)爐雙氧水脫硫工藝流程

根據(jù)傾動(dòng)爐煙氣條件，雙氧水脫硫工藝流程：傾動(dòng)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(jiàn)圖1所示）。

圖1 雙氧水脫硫工藝流程圖

傾動(dòng)爐排煙收塵系統(tǒng)120℃左右尾氣，經(jīng)文丘里洗滌器進(jìn)行噴淋洗滌、降溫，洗滌煙氣中的塵和雜質(zhì)的同時(shí)將煙氣降溫至48℃以下，后進(jìn)入脫硫塔噴淋段，和循環(huán)噴淋的H2O2逆向進(jìn)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(jìn)入玻璃鋼電除霧器進(jìn)一步脫除酸霧后經(jīng)頂部排氣筒排放［5］（見(jiàn)圖2所示）。

圖2 雙氧水脫硫工藝原理簡(jiǎn)圖

2.2 雙氧水脫硫設(shè)備簡(jiǎn)介

（1）文丘里洗滌器。

文丘里洗滌器由收縮管、喉管、擴(kuò)散管和下部?jī)?chǔ)液儲(chǔ)槽組成，頂部入口處設(shè)置事故水噴嘴，喉管處設(shè)置三個(gè)噴射管對(duì)煙氣除塵降溫（見(jiàn)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(kuò)散管和底部?jī)?chǔ)液段材質(zhì)為FRP，采用環(huán)氧乙烯基樹(shù)脂，循環(huán)儲(chǔ)液槽底部設(shè)計(jì)為斜坡，以便將槽內(nèi)酸泥排盡。

表1 文丘里洗滌塔設(shè)計(jì)參數(shù)表

傾動(dòng)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(jī)先在文丘里洗滌器中進(jìn)行噴淋降溫，同時(shí)洗滌煙氣中少量煙塵，工藝流程圖見(jiàn)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(tái)循環(huán)泵（一備一用），將塔底部抽出洗滌液經(jīng)過(guò)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(lái)自硫酸車(chē)間循環(huán)水池，回水至硫酸車(chē)間循環(huán)水池，回水管安裝酸度檢測(cè)計(jì)用于檢測(cè)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(bǔ)水管路，補(bǔ)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(chǔ)槽，管路安裝自動(dòng)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(shí)，自動(dòng)閥開(kāi)啟，廢酸液流至廢酸儲(chǔ)槽。廢酸儲(chǔ)槽配備兩臺(tái)廢酸泵（一備一用）與儲(chǔ)槽液位檢測(cè)計(jì)聯(lián)鎖，當(dāng)廢酸儲(chǔ)槽液位達(dá)到設(shè)定高限，廢酸泵連鎖開(kāi)啟，將廢酸輸送至硫酸車(chē)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(pán)從中間段引出，下段噴淋液回塔底部?jī)?chǔ)液槽，底部設(shè)計(jì)為斜坡便于酸泥排放，頂部設(shè)置折流板除沫器。見(jiàn)表2所示。

表2 脫硫塔設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖4 文丘里工藝流程圖

脫硫中間設(shè)隔離塔盤(pán)，采用頂層與底層兩段噴淋。底層噴淋設(shè)兩臺(tái)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(chǎng)稀酸儲(chǔ)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(chē)間。頂層噴淋配備頂層循環(huán)液儲(chǔ)罐及兩臺(tái)循環(huán)泵（一備一用），循環(huán)泵將頂層儲(chǔ)罐內(nèi)循環(huán)液通過(guò)管路輸送至頂層噴淋裝置對(duì)煙氣噴淋后返回頂層儲(chǔ)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(gè)有效容積為13m3儲(chǔ)罐、一臺(tái)雙氧水卸料泵、兩臺(tái)雙氧水添加泵（一備一用）。雙氧水儲(chǔ)槽設(shè)置高度1m圍堰，避免罐體破裂時(shí)液體外泄。頂部設(shè)置4.5m高遮陽(yáng)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(shí)自動(dòng)啟動(dòng)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(cè)統(tǒng)計(jì)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(jìn)，具有導(dǎo)電性好、重量輕、耐腐蝕、性能穩(wěn)定、效率高等特點(diǎn)。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(tái)密封風(fēng)機(jī)（一備一用）和1臺(tái)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(chǎng)清潔程度確定（一般為24h沖洗一次），每次沖洗時(shí)間3~5min。高壓整流機(jī)組是電除霧的主要附屬設(shè)備，它的正常運(yùn)行對(duì)除霧效果能夠起到很好的促進(jìn)作用。

2.3 雙氧水脫硫設(shè)備工藝控制

該工藝采用機(jī)電儀一體化控制方式并配備可靠檢測(cè)元件及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，利用現(xiàn)有傾動(dòng)爐DCS控制系統(tǒng)增加相應(yīng)I/O卡件，同時(shí)在DCS中增加相應(yīng)控制回路，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的連續(xù)監(jiān)測(cè)和自動(dòng)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(guó)瑞林設(shè)計(jì)，于2020年3月31日投入試運(yùn)行，6月底完成性能測(cè)試，測(cè)試期間選擇傾動(dòng)爐氧化期煙氣量最大負(fù)荷時(shí)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(guó)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(dòng)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(cè)試期間檢測(cè)出口含塵量見(jiàn)表4，該脫硫裝置煙塵排放均低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。

表4 煙塵統(tǒng)計(jì)表

3.3 系統(tǒng)阻力值

脫硫裝置利用傾動(dòng)爐現(xiàn)有風(fēng)機(jī)，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(jì)表 kPa

3.4 原材料消耗及其它能耗

脫硫裝置運(yùn)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(qǐng)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(chǎng)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(guó)家規(guī)定的限值后回用或外排。

表7 產(chǎn)出物統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)要求越來(lái)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(duì)環(huán)境造成極大危害。實(shí)踐應(yīng)用表明，雙氧水脫硫技術(shù)在貴溪冶煉廠傾動(dòng)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(qiáng)氧化特性將煙氣中SO2直接制酸，且無(wú)臭氧生成，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。