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复合肥生产中造粒尾气处理装置的技术改造 杨仲苗 浙江巨化股份有限公司硫酸厂, 衢州市 324004 摘要 分析了复合肥生产中造粒尾气一级处理用磷酸洗涤时出现的问题及一级与二级处理均用水洗涤时尾气中氨排 放量大的原因, 提出了二级处理改为磷酸洗涤的技术方案。 方案实施后的运行情况表明, 改造是成功的, 二级处理采 用磷酸洗涤是可行的。 关键词 造粒尾气 氨 磷酸 改造 1 概况 浙江巨化股份有限公司硫酸厂采用氯化钾低温 转化、喷浆造粒干燥技术生产硫基氮磷钾复合肥, 建 有2 条 100 kt a 的生产线 。在生产中喷浆造粒干燥 后排出的造粒尾气 ,主要成分为 NH3、 SO2及粉尘, 经 处理后 SO2及粉尘排放量低 ,但氨排放量较大 ,虽然 达到了国家排放标准, 但装置地处环境敏感区 ,应进 行削减。 为此 ,2003 年上半年对造粒尾气处理装置进行 了技术改造,装置改造后 ,运行稳定 ,氨削减明显。 1. 1 原工艺流程及设备 设计中,喷浆造粒干燥后排出的造粒尾气, 采用文 丘里洗涤器磷酸循环洗涤及湍球塔水循环洗涤, 其工 艺流程 见图 1 为 来自喷浆造粒干燥机的尾气进入文 丘里洗涤器用磷酸循环洗涤后,经旋流板塔除沫,再由 尾气风机送入尾气洗涤塔 湍球塔 用水循环洗涤后排 放; 文丘里洗涤器用的磷酸由磷酸装置供给,洗涤后的 磷酸返回氢钾工序配混酸用,尾吸塔排放的废水送污 水处理站处理和返回中和工序以调节复合肥料浆的水 分及溶解复合肥返料。两条生产线均建有相同的尾气 处理装置。主要设备及构筑物见附表 。 图 1 改造前尾气处理装置工艺流程 附表 主要设备及构筑物 设备名称数量规 格材 质 文丘里洗涤器21 4007501 400 L8 8000Cr18Ni12Mo2Ti 文丘里洗液循环槽2DN2600 40005200钢胶砖 尾气风机2F9 -28No20D,Q129685,全压 6117Pa316L 尾吸塔及循环桶2DN300010500钢衬胶 文丘里洗液循环泵2100FUH-38 K,Q60,H38UHMWPE 尾吸塔洗液循环泵2150MFU-26K,Q220,H26UHMWPE 排气筒2 内1600, h 50000FR P 1. 2 运行情况及存在问题 在运行中,文丘里洗涤器用磷酸洗涤 ,在装置的 稳定运行及产品质量控制上存在问题,一是文丘里洗 涤器用磷酸洗涤后有部分酸沫带入尾气风机使风机 叶轮非常容易粘附结垢, 引起叶轮不平衡 ,造成风机 震动, 严重影响风机稳定运行, 二是从造粒机排出的 尾气含有较多复合肥粉尘 ,使洗涤后的磷酸中含有一 定量的氮、磷、 钾 ,而且其含量波动较大 , 因配混酸时 按照磷酸中磷含量与硫酸氢钾进行配比 ,未能将磷酸 中的钾含量考虑在内 ,因此洗涤后的磷酸用于配混酸 容易造成复合肥质量失控 。 为此, 在试运行一段时间后, 只能将文丘里洗涤 器磷酸洗涤改为水洗涤, 同时将尾气吸收塔排出的废 水全部串入文丘里洗液循环槽 ,文丘里洗涤器产生的 废水全部送中和工序回用。文丘里改为水洗涤及废 水全部回用后, 尾气风机运行稳定, 产品质量稳定提 高, 但 造 成 尾 气 中 氨 排 放 浓 度 较 高, 1 线 为 495. 7 mg m 3 ,2 线为 623. 2 mg m3 , 排放量增大, 应采 取措施予以削减 。 2 氨排放量大原因分析 2. 1 文丘里洗涤器与尾吸塔氨吸收效率比较 为寻找尾气中氨排放量大的原因,分析改为水洗 41 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 后文丘里洗涤器与尾吸塔氨吸收效率的大小。因尾 气管道上无取样点, 无法对文丘里洗涤器与尾吸塔氨 吸收效率进行直接测定, 从测定吸收液的成分来比较 分析氨吸收效率的大小。 从试验数据知 ,文丘里洗涤液pH 为中性 pH 接近 7 ,氨含量达10 以上; 尾吸塔洗涤液呈微碱性 pH 在 9. 2左右,碱度在 60 mmol L 左右 ,氨含量与文丘里洗 涤液相比,相差很大,在 3g L 左右,由此可以判断虽然 文丘里洗涤器改用水洗后使氨吸收效率下降 ,但尾吸 塔氨吸收效率与文丘里洗涤器相比仍很低。 2. 2 尾吸塔氨吸收效率低的原因 尾吸塔氨吸收效率低可能是处理技术上存在问 题。查阅有关资料, 在不同温度下氨水溶液的氨平衡 分压经验公式为 lgpNH3 133. 3- 1 750 T 1. 1lgM 7. 0 其中 pNH3 133. 3 溶液上方氨分压 Pa ; T 溶液 温度K ; M 溶液中氨含量mol L 。由该公式可知 ,温 度对氨平衡分压比较敏感 ,同时,与氨水浓度相比较, 对应氨平衡分压较大 ,即在较低的氨水浓度下氨平衡 分压较大 。 由于尾吸塔吸收液主要成分为氨, 与氨水溶液较 为相似 ,因此可以推知用水循环吸收尾气中氨 ,难以 达到理想的排放浓度 ,而且在尾吸塔吸收尾气中氨的 过程中,由于进入尾吸塔的尾气温度高 处理后尾气 外排温度在 60 ℃ 以上 、湿度大,导致吸收液温度高, 使吸收液气相中氨的平衡浓度增高 ,更降低了吸收液 氨的吸收能力。由此可以确定尾吸塔氨吸收效率低、 排放大是由于尾吸塔处理技术不理想引起的 。 3 改造方案 尾气处理装置中文丘里洗涤器除氨效率相对较 高,维持现状不变 , 从提高尾吸塔的吸收效率入手。 因用水循环吸收 ,吸收液氨蒸汽压较大 , 无法达到理 想的排放浓度, 同时受系统水平衡的制约 ,不能通过 在尾吸塔加大清水量来降低吸收液的碱度及温度 ,提 高吸收能力,降低排放浓度。因此我们经多次讨论分 析,决定改进处理技术 , 将尾吸塔水循环洗涤改为用 磷酸洗涤 。 3. 1 工艺流程 改造采用的流程 见图 2 为 磷酸装置生产的磷 酸 含 P2O520左右 全部送复合肥装置磷酸贮槽 ,再 用磷酸输送泵送入尾吸塔下部循环桶, 经尾吸塔循环 吸收后的磷酸由尾吸塔吸收液循环泵送氢钾装置磷 酸贮槽配制混酸用 ; 文丘里洗涤器仍用水循环吸收, 其循环桶加水由尾吸塔循环泵供给改为根据污水平 衡直接用自来水或尾吸界区内地下槽废水,产生的污 水由文丘里洗液循环泵送中和工序调节复合肥料浆 水分 。 图 2 改造后工艺流程图 3. 2 改造内容 由于尾吸塔主体已作防腐处理, 循环泵为耐酸 泵,其材质符合磷酸介质的要求,同时经估算 ,尾吸塔 及循环泵的工艺参数适合改造后的工艺要求 ,故尾吸 塔主体及循环泵均不作改造, 其他作如下改造 1 复合肥装置闲置的磷酸贮槽作为尾吸塔的磷 酸贮槽,恢复原磷酸输送泵 型号为 80FUH-40K,Q40, H35 。 2 配进出尾吸塔 循环桶 的磷酸管道。 3 为提高耐压强度 ,尾吸塔喷淋装置及部分管 道材质由玻璃钢改为 316 L 不锈钢。 4 尾吸塔除沫器为丝网除沫器, 用磷酸洗涤容 易使其结垢 ,且其材质为 304 不锈钢, 不符合磷酸介 质的要求, 由 304 不锈钢改为聚丙烯,并改进其型式, 以防腐蚀及便于可能结垢时清理。 5 增加尾吸塔循环桶液位计远程指标功能。 4 改造后运行情况及效果 按上述方案改造的两套处理装置于 2003 年 7 月 底投入运行 ,至今运行情况良好,装置运行稳定,除氨 效率高,表明改造是成功的。 1 日常监测数据显示 ,改造后尾吸塔氨吸收效 率得 到 大幅 度提 高 , 达到 95, 排 放 浓 度低 于 50 mg m 3 ,大大低于原水洗时的排放浓度, 从而使氨 排放量得到有效削减, 仅为水洗时排放量的十分之 一,尾气中氨得到进一步的回收利用, 有良好的经济 效益和环境效益 ,达到并超过了预期的目标。 2外排的尾气中SO2及粉尘含量无明显变化, 无带液现象; 文丘里洗涤器污水全部回用于生产系 统; 经尾吸塔洗涤后磷酸浓度下降不大 , 对生产装置 稳定运行及产品质量无明显影响。 下转第 35 页 42 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 图 3 进口温度与沉积效率关系图 1Jyh -Shyan Lin公式对单管中速度温度充分发展流计算; 2Jyh- Shyan Lin 公式对单管中速度温度正在发展流计算; 3Jyh-Shyan Lin 公式对双壁冷却式通道中速度温度充分发展流计算; 4Jyh -Shyan Lin 公式对双壁冷却式通道中速度温度正在发展流计算。 时,热的效应超过流动的效应 。 5 基本结论 1 层流双壁冷却式环形通道能够以较高的热泳 沉积效率脱除可吸入颗粒物。根据国际上热泳沉积 研究结论 实验一般要等于或大于理论公式的计算数 值,可以考虑使用此类双壁冷却式通道技术进一步进 行成型产品开发 ,但也还需要一些实验的确保验证 。 2 随着气流温度的变化 ,速度温度充分发展流 的热泳沉积效率与速度温度正在发展流的热泳沉积 效率的数值比较大小会发生变化, 是一个有趣的新鲜 现象, 目前还未见报道, 也需要实验的进一步验证。 在工程上, 可以利用这一特点在不同温度下 ,改变流 动状态 ,以获得较高的沉积效率, 从而实现最佳脱除 可吸入颗粒物。 3 依据热泳特点 ,通过结构设计 ,以达到较高的 脱除可吸入颗粒物效率 , 是值得进一步探索的新路 子。如果再结合其它的技术,产生综合的脱除效果,就 可以发明出较多高效的脱除可吸入颗粒物的新技术。 4 层流双壁冷却式环形通道由于是双壁冷却, 在机理上会有很多不同于单通道流动沉积的新特点, 究竟是如何强化沉积作用的。还需要进一步进行理 论和实验研究。 参考文献 1 Francisco J. Romay , Sho S. Takagaki, David Y. H. Pui and Benjamin Y. H. Liu. Thermophoretic deposition of aerosol particles in turbulent pipe flow. Journal of Aerosol Science 1998. 29 8 943～ 959. 2 Jyh -Shyan Lin,Chuen-Jinn Tsai and Da-Ren. Chen. Study on thermophoretic deposition of aerosol particles in laminar and turbulent tube flows. Journal of Aerosol Science . 2004. 38 2 131～ 139. 3 Jyh -Shyan Lin, Chuen -Jinn Tsai . Thermophoretic deposition efficiency in a cylindrical tube taking into account developing flow at the entrance region. Journal of Aerosol Science, 2003. 34 569～ 583. 4 Stratmann, F . , Otto , E. , Fissan, H, Thermophoretic and diffusional particle transport in cooled laminar tubes flow. Journal of Aerosol Science, 1994. 25 7 1305～ 1319. 5 Byung UK Lee, Sang Soo Kim. New type of impactorwith a cooled impaction plate for capturing PM2. 5 and other aerosols. Journal of Aerosol Science, 2003. 34 957～ 967. 6 Talbot, L. , Cheng , R. K . , Schefer, R. W. , Willis, D. R. Thermophoresis of particles in a heated boundary layer. Journal of Fluid Mechanics, 1980. 101 4 737～ 758. 7 Walker, K. L. , Homsy , G. M. , Geyling, R. T . , Thermophretic deposition of small particles in laminar tube flow. Journal of Colloid and Interface science, 1979. 69 1 138～ 147. 8 Batchelor, G. K . , Shen, C. , Thermophoretic deposition of deposition of particles in gas flowing over cold surface . Journal of Colloid and Interface Science, 1985. 107 1 21～ 37. 作者通讯处 周涛 100084 清华大学热能系热能工程研究所 2004- 02-11 收稿 上接第 42页 5 结语 1 该厂复合肥生产实践说明, 造粒尾气一级处 理用磷酸洗涤时 ,生产装置不能稳定长周期运行, 产 品质量容易失控 ,而一级及二级处理均用水洗涤时尾 气中氨排放量较大。 2 造粒尾气采用新的治理技术, 即一级处理用 水洗涤及其洗涤液回用于中和工序 、 二级处理用磷酸 洗涤的技术 ,解决了原有处理装置存在的问题, 且污 水在生产中平衡, 无污水外排 , 无新的问题出现。实 践表明,在尾吸塔主体及循环泵不作改造的情况下, 二级处理改为磷酸洗涤是可行的。 作者通讯处 杨仲苗 324004 浙江衢州市 浙江巨化股份有限公 司硫酸厂 电话 0570 3097515 2004- 03-18 收稿 35 环 境 工 程 2005年 2 月第23 卷第1 期 ferrosilicon electric furnace. The investment analysis of recovering microsilicon fume was also conducted. Keywords ferrosilicon electric furnace, dedusting, recovery of microsilicon fume and benefit TECHNICALREOFDEVICEFORTREATINGPELLETINGTAILGASFROM PRODUCTIONOF COMPOSITE FERTILIZERYang Zhongmiao et al 41 Abstract It was analyzed that the problems of phosphoric acid -washing for primary treatment of pelleting tailgas from production of composite fertilizer, and that the causes of large amount of ammonia in the tailgas when water -washing is used for primary and secondary treatments. A technical scheme of using phosphoric acid -washing for secondary treatment is also proposed, whose operations show that the re is successful and using phosphoric acid-washing for secondary treatment is feasible. Keywords pelleting tailgas, ammonia, phosphoric acid and re EXPERIMENTAL STUDY ON FUSION AND PICK-UP BY SOAKING FOR FLY ASH IN MUNICIPAL SOLID WASTE MSWINCINERATIONZhong Zhaoping et al 43 Abstract It isdescribedthat the process of experimental study on the fusion at high temperature for fly ash in municipal solidwaste MSW incineration and the perance of the pick -up by soaking for the fusing dregs. The experiment of fusion is operating in Marver stove, and the experiment of pick -up by soaking is operating in distilledwater, acetic acid,whose pH is4. 5, and sulphuric acid, whose pH is 3. The resultsof the experiments are as follows. The amount of the heavy metal Cd, Cr, Zn, Fe increases asthe time of fusion goeson, the amount separted out decreases obviously. By prolonging the time of fusion, the pollution of these metals can be reduced. Because the heavy metal Hg volatilizes easily, the time of fusion has little effects on its amount separated out. The amount separatedout of heavy metalZn, Cd etc. decreases obviously with its temperature of fusion increasing, so the pollution of these can be reduced by raising its temperature of fusion. The amount separated out of the heavy metal Cr increases with the rising of the solvent s pH,while the amount separated out of Cd, Pb, Zn in acetic acidis the greatest, and water is the smallest. For these heavy metals and acetic acid having complex reactions, so its amount separated out is the greatest. Keywords fusion, pick-up by soaking, MSW incineration and cinder STUDY ONTECHNOLOGY OF PLASTIC SEPARATING AND RECYCLING FROM MSW Lǜ Chuanyi et al 45 Abstract The component of MSW was analyzed, and the necessity of separating plastic and recycling plastic from the MSW wasexpatiated. The new processof separating plastic and recycling plastic from the MSW was brought forward. The motion parameters of separating plastic and the perance parameter of plastic boardwere given. The key techniques, such as crushing, enlacing, changing density and so onwere also solved. The technical inds of the fabricated boards can meet the requirements of building materials. Keywords MSW, plastic separating , changing density , recycling resource and plastic board TREATMENT OF NITROGEN OXIDE WITH SOIL FILTRATIONDu Jijun et al 48 Abstract The biological treatment of nitrogen oxide in waste gas by soil filtration was investigated. The study focused on the effect of soil, concentration, temperature and air velocity through reactor. The experiment result demonstrated that pollution caused by nitrogen oxide canbe controlled by soil filtration. The removal efficiency of nitrogen dioxide was above 90. Enrichment soil was better than poor soil as filtration medium. The removal efficiency was increasedwith increasing of concentration, when concentration higher than 2 mg m3, the removal efficiency was around 95. The increasing of temperature was of benefit to the removal efficiency. On the other hand, it also prolonged the operation time of soil filter. In the range of the experiment, the increasing of gas velocity in the reactor didn t decrease the removal efficiency of NOX. Keywords nitrogen oxide, soil filtration and biopurification DESIGNOFTHEINCINERATIONPLANTFORSOLIDWASTEFROMPUDONG INTERNATIONAL AIRPORTWang Yanming et al 51 Abstract It is introduced systematically that the incineration processfor the treatment of solidwaste from Pudong International Airport. And the process flow and design parameters including material balance and safety control theory have been detailed. Keywords solid waste from airport, incineration technique, material balance and process control PRIORITY LEACHING OF CAMIUM FROM SPENT CADMIUM -NICKEL BATTERIES Wang Min 56 Abstract Thermodynamics analysis and kinetics analysis of priority leaching of cadmium from spent Cd -Ni batteries have been carried out. The leaching conditions differ greatly between CdO andNiO, which was experimentally investigated. The results show that at 50 ℃ and pH2 of H2SO4solution in 50 min leaching, the leaching ratio of cadmium and nickel is 100 and 2. 5 respectively. Keywords spent cadmium -nickel batteries, thermodynamics, kinetics, cadmium and priority leaching RESEARCH ON RECOVERY OF ALLOYS FROM SOLID WASTE OF HIGH SPEED STEEL Xia Wentang et al 58 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 23, No. 1,Feb. , 2005