金隆公司環集煙氣超低排放技術改造實踐

袁雪生

（金隆銅業有限公司，安徽銅陵244021）

金隆銅業有限公司（以下簡稱金隆公司）采用技術領先的閃速銅冶煉技術，其主要的工藝流程為閃速富氧熔煉+PS轉爐吹煉+陽極爐精煉+常規+PC電解的銅冶煉工藝。煙氣制酸裝置采用動力波洗滌、二次轉化+二次吸收+尾氣脫硫的工藝流程。金隆公司結合自身實際情況，充分依托技術攻關成果，實施了一系列挖潛技術改造，最終形成了460 kt/a高純陰極銅，配套1 200 kt/a硫酸生產能力。

1 原有環集煙氣處理工藝介紹

金隆公司銅冶煉環集脫硫系統處理的煙氣來源比較復雜，包括閃速爐環境集煙、轉爐環境集煙、陽極爐煙氣（含保溫爐和豎爐煙氣）以及主廠房頂部環境集煙。目前，閃速爐環境集煙、轉爐環境集煙、陽極爐煙氣經過各自的布袋除塵器除塵，再經環保風機加壓后進入鎂法環集煙氣脫硫系統。主廠房頂部環境集煙經過單獨的環保風機收集后采用鈉堿法脫硫裝置處理達標后單獨排放。煙氣排放執行GB 25467—2010《銅、鎳、鈷工業污染物排放標準》。原環集煙氣脫硫工藝流程見圖1，原鎂法環集煙氣脫硫系統工藝流程見圖2。

圖1 原環集煙氣脫硫工藝流程

圖2 原鎂法環集煙氣脫硫系統工藝流程

鎂法脫硫吸收劑是質量分數為90%的氧化鎂，將氧化鎂用熱水漿化后，通過泵打入循環池中，依據pH值變化調整氧化鎂的添加量，以控制煙氣中SO2的含量。其中轉爐環集煙氣因SO2濃度高需先經過預脫硫處理，將SO2濃度降低至設計值后，再匯入到鎂法環集煙氣脫硫系統。環集煙氣在主脫硫塔中經過4層噴淋，每層循環液流量為600 m3/h，最后從煙囪排出。循環液經過混合器、反應器及濃密機后，實現固液分離，清液繼續回循環槽參與反應，底部漿液則進入排水處理系統。

鎂法脫硫工藝可細分為4個反應過程：

1）氧化鎂漿化反應。反應方程式為：MgO+H2O→Mg(OH)2。

2）吸收反應。SO2的吸收主要是在主脫硫塔內完成，環集煙氣在主脫硫塔內與渦流噴嘴噴出的循環液反應，主要反應方程式為：MgSO3+SO2+H2O→Mg(HSO3)2。

3）再生反應。通過泵循環再生生成亞硫酸鎂，主要反應方程式為：Mg(OH)2+Mg(HSO3)2→2MgSO3↓+2H2O。

4）渣處理反應。由于再生反應產生的亞硫酸鎂顆粒具有易于沉淀的特性，在濃密機處會自然沉淀，形成濃稠的漿液，漿液通過泵送至氧化罐氧化，最后進入廢水處理系統進行后續處理，主要反應方程式為：2MgSO3+O2→2MgSO4。

吸收液中亞硫酸鎂的含量決定了鎂法脫硫的吸收效率，亞硫酸鎂含量越高，系統對SO2的吸收能力就越強，反之則越差。由于采取濃密機上清液來進行再生反應，鎂法脫硫技術也可稱為亞硫酸鎂清液吸收技術[1]。

2 技術改造思路

隨著國家對企業環保要求的日益提升，2020年9月，金隆公司廠區內煙氣治理后排放標準將執行GB 25467—2010修改單中大氣污染物特別排放限值要求（以下簡稱超低排放限值）。根據新標準要求，SO2、顆粒物、硫酸霧及NOx的排放質量濃度限值分別為100，10，20，100 mg/m3，鉛和砷的排放質量濃度限值分別為0.7，0.4 mg/m3。根據金隆公司環集煙氣鎂法脫硫實測數據，顆粒物(ρ)為10～25 mg/m3、ρ(SO2)為20～450 mg/m3（平均95 mg/m3）、硫酸霧(ρ)＜15 mg/m3、ρ(NOx)為5～35 mg/m3、ρ(Pb)＜0.7 mg/m3、ρ(As)＜0.4 mg/m3。金隆公司近1年內實測SO2排放超標概率為28%，顆粒物排放超標概率為11%，無法連續穩定滿足超低排放要求，因此對環集脫硫系統進行超低排放技術改造。

針對鎂法環集煙氣脫硫系統排放尾氣中SO2濃度的實測數據約有28%超過超低排放限值的問題，集團公司、金隆公司、銅陵有色設計研究院等單位經過充分溝通及技術論證，考慮到金隆公司為生產型企業，要保證在原有生產系統不停止運行的基礎上實施改造，確定此次改造分為二步走，具體思路為：第一步，計劃在保持原有鎂法脫硫不變的前提下，先增加一級鈉堿法保安脫硫塔，煙氣經過進一步脫硫后，排放尾氣中ρ(SO2)小于100 mg/m3，同時環集煙氣經過脫硫塔洗滌及塔內除沫器除沫后，顆粒物(ρ)進一步降低至10 mg/m3以下；第二步，增加電除霧器脫除煙氣中顆粒物。根據第一步實施后的效果來確定是否實施第二步，若煙氣經過脫硫塔洗滌和除沫器除沫后顆粒物(ρ)仍無法穩定小于10 mg/m3，則進一步實施第二步改造。

3 鈉堿法脫硫系統

3.1 鈉堿法脫硫工藝流程

原鎂法脫硫后的煙氣進入新建的鈉堿法保安脫硫塔，在保安脫硫塔內煙氣自下而上與循環液接觸，經過脫硫處理后的煙氣經過煙囪直接達標排放。由現有鎂法脫硫堿液制備系統配制的w(NaOH)32%的堿液經添加泵送至大流量循環泵的入口處，儲槽內的循環液由2 000 m3/h的循環泵送至脫硫塔3個渦流噴嘴，從噴嘴高速噴射出的堿液與經鎂法脫硫處理后的含SO2的環集煙氣逆流接觸，氣液接觸形成一定的泡沫層，以完成吸收反應。通過pH值自動控制調整，一部分循環液開路至現有鎂法脫硫循環液系統。脫硫塔內循環液液位實行自動控制，當低于目標設定值時補充新水。改造后工藝流程見圖3。

圖3 環集煙氣脫硫系統改造后工藝流程

3.2 鈉堿法脫硫效果

裝置改造后，2020年5月份投入運行，環集煙氣中的SO2濃度下降趨勢較為明顯，鈉堿法脫硫改造前后二氧化硫指標對比見圖4。

圖4 鈉堿法脫硫改造前后二氧化硫指標對比

由圖4可見，ρ(SO2)平均值從改造前80 mg/m3降至改造后約10 mg/m3，改造實施效果較為明顯。但從金隆公司環保平臺數據來看，顆粒物含量在新工藝運行后，仍然無法穩定連續達標，改造后顆粒物含量變化趨勢見圖5。

圖5 改造后顆粒物含量變化趨勢

由圖5可見，改造后顆粒物(ρ)仍然有超過10 mg/m3的情況發生，無法滿足超低排放限值的要求。經檢測，煙氣中顆粒物成分為隨著鈉堿法脫硫帶出的硫酸鹽[5]，結晶富集在管道中導致顆粒物超標。雖然通過加大引出及洗滌，顆粒物含量超標的次數有所下降，但顆粒物(ρ)平均值仍在6～8 mg/m3，給環保控制帶來了新的挑戰。基于此情況，金隆公司決定實施第二步改造，即實施導電玻璃鋼電除霧器項目。

4 除霧技術改造

4.1 增加電除霧器

保安脫硫塔處理后的煙氣進入電除霧器進行處理，煙氣自下而上經過電除霧器，煙氣中的霧滴和塵粒與高壓電場下電離出的氣體負離子結合，荷電后的塵粒和霧滴在電場作用下快速到達陽極管并釋放電荷[6]，在陽極管內壁形成液膜，液膜在重力作用下流至電除霧器下部集液槽，后進入二級鈉堿脫硫塔集中處理；去除了霧滴和塵粒的煙氣從除霧器頂部排出，然后經煙囪達標排放。電除霧器沖洗裝置接工藝水管，通過閥門控制對電極進行沖洗，沖洗后含霧滴和塵粒的廢水通過自流進入脫硫塔，作為脫硫補充水。

4.2 增加電除霧器后運行效果

電除霧器改造項目于2021年1月開始施工，6月交付工藝使用，顆粒物(ρ)從改造前6～8 mg/m3降至2 mg/m3左右。從運行半年時間的情況來看，顆粒物指標一直穩定達標，證明此次電除霧器改造項目達到預期效果，改造前后顆粒物含量對比見圖6。

圖6 電除霧器改造前后顆粒物含量對比

5 結語

在環保形勢日益嚴峻的情況下，金隆公司始終踐行綠色發展理念。完成環集煙氣超低排放改造過程后，排放尾氣中二氧化硫、硫酸霧和顆粒物含量穩定，達到了超低排放要求，為公司繼續打造多金屬回收綠色工廠提供了強有力的技術保障。