祥光铜业冶炼烟气清洁治理技术.pdf

5 4 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 8 年第2 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／J ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 1 8 ．0 2 ．0 1 5 祥光铜业冶炼烟气清洁治理技术 张伟国 阳谷祥光铜业有限公司，山东阳谷2 5 2 3 2 7 摘要祥光铜业采用高浓度二氧化硫转化技术，处理烟气气浓1 6 ％～1 8 ％。各项经济技术指标均达到 或优于设计值。生产实践证明，该工艺在高效、环保、能耗等方面都具有明显的优势。 关键词烟气制酸；高浓度S O z 转化技术；硫酸；生产实践 中图分类号T F 8 1 1 ；X 7 0 文献标志码A 文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 1 8 0 2 0 0 5 4 0 5 C l e a nT r e a t m e n tT e c h n o l o g yo fF l u eG a si nX i a n g g u a n gC o p p e r Z H A N GW e i g u o X i a n g g u a n gC o p p e rC o ．，L t d ，Y a n g g u2 5 2 3 0 0 ，S h a n d o n g ，C h i n a A b s t r a c t H i g hS 0 2 c o n c e n t r a t i o nc o n v e r s i o n t e c h n o l o g y w a s a p p l i e d i n X i a n g g u a n gC o p p e r ．S 0 2 c o n c e n t r a t i o no f16 ％～1 8 ％w a sa p p l i e dt Op r o d u c ea c i d ．A 1 le c o n o m i ca n dt e c h n i c a li n d e x e sa r ea c h i e v e d o rb e t t e rt h a nd e s i g nv a l u e ．T h ep l a n tp r a c t i c ep r o v e st h a tt h i sp r o c e s sh a sa d v a n t a g e si nh i g he f f i c i e n c y ， e n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o n ，a n de n e r g yc o n s u m p t i o n ． K e yw o r d s a c i dm a k i n gw i t hf l u eg a s ；h i g hS 0 2c o n c e n t r a t i o nc o n v e r s i o nt e c h n o l o g y ；s u l f u r i ca c i d ； p l a n tp r a c t i c e 铜精矿中含有硫成分，经“双闪炉”冶炼后，硫以 二氧化硫形式存在于冶炼烟气中，基于环保要求及 增加经济效益考虑，对含有二氧化硫的烟气进行回 收利用，通过烟气净化、转化等工艺处理技术进行硫 酸生产，制备高品质的浓硫酸。本文主要介绍祥光 铜业采用新型高浓度二氧化硫烟气制酸技术。 1祥光铜业新型高浓度烟气制酸工艺 1 ．1 工艺流程[ 1 3 从“双闪”炉来的2 8 0o C 烟气经过动力波洗涤、移 热降温、除酸雾，使净化出口烟气指标达到 m g ／m 3 ， 标态，下同 尘≤2 ．0 、酸雾≤5 、水分≤1 0 0 、A s ≤ 0 ．2 、F ≤O ．3 。工艺流程见图l 。 1 ．2 设备选型及特点 1 ．2 ．1 设备选型 祥光铜业烟气制酸系统由于采用先进的工艺技 收稿日期2 0 1 7 - 1 1 - 1 0 作者简介张伟国 1 9 7 3 一 ，男，山东东阿人，工程师 术、高品质的工艺设备，各项技术指标得到保障。二 期工程借鉴一期的成功经验，对于关键设备、国内无 成熟产品替代的仍然坚持引进，但对于国内技术过 关能够满足工艺而且经过实践证明质量可靠的设 备，坚持使用国产设备，以替代进口设备。主要设备 及其规格见表1 。 1 ．2 ．2 工艺设备特点[ 2 。3 ] 净化采用高效洗涤器，根据一系统使用情况，二 期对一级高效洗涤器内部喷嘴开孑L 进行了加大，提 高喷淋量；采用板式换热器降温，一期使用进口设 备，二期对稀酸板式换热器使用国产设备，能够满足 工艺指标，并降低了设备投资。 干吸使用高效低位设计，三塔内部设有管槽式 分酸器，二期使用宣达产品，分酸密度更大，分酸更 均匀。上酸、回酸的浓酸管道采用带阳极保护的不 锈钢管道，降低了介质腐蚀。 万方数据 2 0 1 8 年第2 期 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 5 5 转化器为全不锈钢设备，内置换热器，可以使烟浓条件下系统能够维持热平衡进行高效率转化。 气热量充分在内部交换，该设备结构可以保证低气 J 图l样光铜业烟气制酸新工艺流程图 F i g ．1 N e wp r o c e s sf l o wd i a g r a mo ff l u e - g a sa c i d 。m a k i n gi nX i a n g g u a n gC o p p e r 表1 烟气制酸系统主要设备 T a b l e1M a i ne q u i p m e n t so fa c i d 。m a k i n gs y s t e m 设备名称 一期二期 规格、型号规格、型号 一级高效洗涤器 二级高效洗涤器 气体冷却塔 电除雾器 稀酸板式换热器 一级高效洗涤器循环泵 浓酸板式换热器 干燥酸冷器 一吸酸冷器 二吸酸冷器 干燥塔循环泵 一吸塔循环泵 二吸塔循环泵 干燥塔分酸器 一吸塔分酸器 二吸塔分酸器 二氧化硫风机 三氧化硫风机 余热锅炉 转化器 触媒 中1 ．8 ／4 ．8m 1 8 ．8 9m ，耐氟F R P 垂1 ．5 ／4 ．2i n X l 9 ．8m ，耐氟F R P 中6 ．0I T I 1 4 ．8 5I T I ，耐氟F R P S D D H ～2 3 型，材质C F R P F 9 6 ．9 m 2 ，S M 0 2 5 4F 一1 1 0m 2 ，材质S M 0 2 5 4 Q 一9 0 0m 3 ／h ，H 一2 2I T IQ 一10 0 0r l l 3 ／h ，H 一2 4I T I F 5 7 ．8r l l 2 ，哈氏合金一CF 一1 0 0m 2 ，材质C 2 7 6 F 一8 5 0m 2F l3 0 0m 2 F 一8 6 0r f l 2F 一12 0 0m 2 F 1 9 0m 2F 一3 0 0l T l 2 Q 8 2 0I n 3 ／h 。H 一2 4m ，P 1 1 0k W Q l2 0 0I T l 3 ／h ，H 一2 4m ，P 2 2 0k W Q 一16 0 0m 3 ／h ，H 2 3m ，P 一2 6 0k WQ 18 0 0I T l 3 ／h ，H 2 4m ，P 2 8 0k W Q 5 5 0m 3 ／h ，H 2 4m ，P 一1 1 0k WQ 一10 0 0m 3 ／h ，H 2 4r f l ，P 2 0 0k W 分酸点≥4 0 点／m 2 ，材质S x分酸点≥4 3 个／m 2 ，材质X D S 一2 合金 分酸点≥4 0 点／m 2 ，材质s x分酸点≥4 3 个／m 2 ，材质x D S 一8 合金 分酸点≥4 0 点／m 2 ，材质s x分酸点≥4 3 个／m 2 ，材质x D s 一8 合金 Q 一1 3 60 0 0m 3 ／h ，P 一33 6 0k WQ 1 7 00 0 0m 3 ／h ，P 一43 0 0k W Q 一2 20 0 0I T l 3 ／h ，P 一3 5 5k WQ 一6 00 0 01 2 1 3 ／h ，P 5 6 0k W 6 ．5 2 8 ．5 t ／h 5 ．4 7 3 1 ．0 2 t ／h 垂1 1 ．9m 2 2 ．5 2m ，材质3 2 1 ／3 0 4 S S P 1 3m X3 11 2 “ 1 ，材质3 2 1 ／3 0 4 S S 4 7 1I T l 3 ，利用系数2 3 35 8 3m 3 ，利用系数1 9 3 万方数据 5 6 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 8 年第2 期 2 高浓度S 0 2 转化技术 阻力降低；3 ’设备规格小、运行成本低。 高浓度转化技术Ⅲ有如下特点1 高气浓、高转 3 生产实践情况 化，在气浓1 6 ％～1 8 ％时，整体转化率达到主要经济技术指标分别见表2 ～4 。可以看出， 9 9 ．9 5 ％。尾气排放指标S O ≤2 0 0m g ／m 3 ；2 系统祥光铜业烟气制酸新工艺实际运行效果非常好，指 阻力低，由于换热器内置，管路连接简单，烟气系统 标非常先进。 表2 主要技术指标 T a b l e2M a i nt e c h n i c a lp a r a m e t e r s 项目H z S 0 4 ／％ 灰分／％F e ／％A s ／％P b ／％透明度／m m色度／m L 表4 经济指标 T a b l e4E c o n o m i ci n d e x 4生产运行中的问题及改进 4 ．1 存在的问题 4 ．1 ．1 设备结构缺陷 文献[ 1 ] 详细介绍了设备的结构缺陷，主要体现 在净化一级高效洗涤器逆喷管不耐高温、玻璃钢管 内壁烧损、溢流堰溢流液量减少、转化升温副线阀泄 漏影响整体转化温度、稀释风阀门直径偏小影响转 化率等。 4 ．1 ．2 工艺技术控制缺陷 现有工艺技术对酸雾的处理方式是在循环槽出 口连接负压管道，把循环槽内的酸雾引至干塔进口， 降低系统的酸雾情况，但是现有工艺处理办法存在 环保隐患，不能对酸雾进行有效脱除 1 酸雾仍在系统中未有效脱除，在干吸系统中 重复循环，影响吸收效果； 2 在转化及干吸岗位停车时，大量酸雾会形成 冷凝酸，腐蚀设备及管道，对生产的稳定运行存在较 大隐患； 3 在系统停车期间，会造成循环槽内部酸雾及 有毒气体的泄漏，对现场工作人员存在安全风险，同 时影响环境，易形成环保事故。 4 ．2 改进措施 1 设备结构改进有效措施 采用内衬石墨砖的新逆喷管，过渡段内衬瓷砖 进行搪铅处理[ 1 ] 。二期升温副线直接进入中心管， 避免同层温度出现差异。在一期系统中添加一个手 动阀，增加了稀释风的调节能力，因此二期系统也添 加一个手动阀。 2 工艺技术改造，再次回收干吸系统酸雾 系统动力设施 风机 进口位置可以为电除雾器 进口或二级高效洗涤器进口。一方面，在系统动力 低时，可以使用靠近系统的位置，以保证负压抽取效 果；另一方面，在系统动力充足时，使用较远位置，目 的是三氧化硫气体可以与系统工艺介质中的水分充 分接触，形成酸雾，在电除雾器的高压电场中充分 脱除。 将干吸各循环酸槽溢流口排放管口通过连通管 集中接人净化二级动力波进口，经过酸洗增加酸雾 颗粒的直径，靠二氧化硫风机的引力进入电除雾进 行酸雾的去除。设置切换阀门，保证酸雾气体进行 充分分离。 万方数据 2 0 1 8 年第2 期有色金属 冶炼部分 h t t p [ [ y s y l ．b g r i m m ．c n 5 7 干吸两套系统增加连通管道，在单系统停车时 另一系统能够保证对该系统进行酸雾的去除。设置 系统切换阀门，保证两套系统在点检期间正常去除 酸雾。 3 工艺技术改造，吸收点检期间系统内残存 烟气 在短期停车检修期间，因为工艺需要，要对系统 管道、设备等进行清理，清理时往往系统中的二氧化 硫气体会泄漏，造成现场环境的恶化，对现场参与检 修的人员、周围的环境造成较大的影响，同时烟气量 泄漏较大时还会造成环保事故。因此，采用下面的 改进措施 1 两期净化电雾进口之间增设连通管，并各加 设一气动阀用以调节负压。在单系统停车检修期 间，打开停止系统气动阀，并根据负压情况调节运行 兰囝稍 屠 √L 』』 系统气动阀开度。通过运行系统风机将点检系统槽 体内残存烟气吸走，避免烟气外泄造成环保事故，极 大地改善了内部检修清理的作业环境。 2 将提铼工序尾气排放管道对接两期净化连 通管道，一方面杜绝提铼废酸处理过程中S O z 气体 的排放，另一方面节省提铼废酸处理过程中片碱的 使用量。 该工艺管线改造，避免了因单系系统负压较低 致使烟气外泄情况的发生，为停车点检期间改善工 作环境及环保执行要求提供了良好条件，通过目前 的情况来看，效果很好。 4 ．3 生产工艺管线改造前后对比 通过图3 可以看出，在对工艺生产管线改造过 程中，虽只是针对负压情况进行的管道的增加，但在 实际的生产过程中，对酸雾及烟气的回收非常明显。 璧 图2 改造前 a 和改造后 b 的生产工艺流程 F i g ．2 F l o ws h e e tb e f o r et r a n s f o r m a t i o n a a n da f t e rt r a n s f o r m a t i o n b 5 祥光铜业新型烟气制酸工艺优点 1 先进性 为最大限度地回收并充分利用熔炼产生的冶炼 烟气，祥光铜业烟气制酸系统在项目建设伊始就对 各种方案进行了反复考察与论证，最终决定采用高 浓转化技术，该技术转化气浓达到1 6 ％，转化率≥ 9 9 ．8 6 ％，对高气浓转化技术的引进能够极大提升技 术、装备水平。二期制酸工程立项时，对一期工程又 进行了谨慎评估。根据一期工程运行情况及技术改 造的效果，再次确认采用高浓度转化技术，同时在一 期成功实践基础上，技术上进行提升，转化气浓达到 1 8 ％，要求最终转化率达到9 9 ．9 6 ％。二期工程的 成功运行，使高浓度转化技术继续处于最先进技术 水平行列，并使配套装备也同步进入一个新阶段。 2 环保指标好 一期工程运行指标良好，转化率≥9 9 ．9 6 ％，尾 排≤6 0 1 0 ～ 6 0p p m ，尾排指标远远低于国家规 定的≤3 0 0 1 0 ～，环保效益明显。二期工程设计转 化率≥9 9 ．9 6 ％，设计尾排指标≤1 0 0 1 0 一。无论 是整体环保指标，还是单套指标，两套制酸系统都优 于国家标准。 在废酸污水处理过程中，车间通过各方面的研 究及改造 如图3 的实线所示 ，最大量减少现场 C O 的排放，通过对石膏一次反应槽的反应气进行 统一收集，集中用碱液进行中和反应，严格控制现场 废气的排放，确保环保指标合格。在实际生产运行 中，通过增加动力风机及反应气体吸收装置进行气 体吸收，有效避免了异味产生，改善了现场作业 环境。 哐囹幽 J ④ 一 矧 ≥环‘7广锾一酵 万方数据 5 8 有色金属 冶炼部分 h t t p ／[ y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 1 8 年第2 期 ～ 一一 ～ 一一 二次 浓 反应 密 惜 机 l ／／～ 麓 ∑ L - 叫 一 ／， _ 中和 -1 ，。 文 J 司N a O H 王 图3 现场增设的管线及设备装置 F i g ．3P i p e l i n ea n de q u i p m e n ta d d e di n w o r ks i t e 3 高效节能 一期工程每吨标酸能耗设计7 5k w h ，实际运 行能耗在6 0 ～7 0k w h ，两套系统运行能耗为6 5 k w h 左右，该能耗指标刷新了制酸系统能耗记录。 6结语 高浓度烟气回收利用制酸技术在祥光铜业两期 工程的成功应用在全球范围内首开新型高浓度烟气 制酸技术先河，并使中国冶炼高浓度烟气制酸技术 由过去追赶世界先进技术的行列跨入引领新技术发 展趋势的水平。 参考文献 [ 1 ] 周松林．冶炼烟气制酸新工艺与应用实践E e l ／／第九届 全国有色金属工业冶炼烟气治理专利技术推广及三废 无害化处置研发技术研讨会论文集，北京中国有色金 属学会，2 0 1 2 4 8 5 1 ． [ 2 ] 张化刚，曹汝俊，韩耀强．祥光铜业高浓度S O 烟气制 酸技术的改进与发展[ J ] ．硫酸工业，2 0 1 1 6 1 9 - 2 2 ． [ 3 ] 张化刚，曹汝俊，韩耀强．循环经济和清洁生产在铜冶 炼行业的实践[ J ] ．硫酸工业，2 0 1 2 6 1 7 2 1 ． 万方数据