硫酸洗涤塔溢流堰的改造实践

李腾飞，常海锋，郑明，苗和平

（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 459000）

硫酸洗涤塔溢流堰的改造实践

李腾飞，常海锋，郑明，苗和平

（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 459000）

为延长硫酸高效洗涤器溢流堰使用寿命，对其实施优化结构性设计和加强日常维护，解决了溢流堰内铅泥堵塞、冷却效果差、内衬烧损快等问题。

洗涤器；溢流堰；冷却；烧损

河南豫光金铅股份有限公司熔炼厂现用2套70 kt／a铅冶炼烟气双转双吸制酸系统，该工艺中配备净化洗涤塔装置，主要处理经电除尘系统收尘后的含二氧化硫铅冶炼烟气（气量≤27 000m3／h；气温≤280℃；含尘≤1 000～2 000 mg／m3），由顶部进入净化洗涤塔。由生产水或沉降槽清液形成的稀酸水（含酸量5%～10%）作为循环洗涤液，由循环泵湍冲打入逆喷塔，对烟气进行两段湍流洗涤，达到除尘净化的目的。部分循环洗涤液经循环泵打入沉降槽。沉降槽中上清液返至循环槽，由底部排出污泥送往污酸处理站。在使用中出现洗涤塔溢流堰污泥堵塞缺水、溢流堰内衬烧损等设备事故，严重制约制酸系统设备作业率的提高。

1 洗涤塔

1.1 烟气喷淋结构

净化洗涤塔烟气喷淋结构如图1所示。

1.2 工作原理

净化洗涤塔原理是利用设计独特的喷头和合理的装置，从喷咀口喷出的洗液，由于在截面上不同位置而不同的自身旋转离心力作用下，均匀呈辐射状扩散，由中心向外封住筒体，并且使液体在微观上旋转翻腾，提高表面更新能力，同时与气体强烈湍流接触，在合理的装置中和一定的工作参数下，有效地利用液相能量和气量能量，形成动态平衡的泡沫区。在泡沫区上游只有气体，没有液体；在泡沫区，气体被分散在液体中；在泡沫区下游，液体分散在气体之中。在泡沫区，由于气体与极大的且迅速更新的液体表面接触，便产生颗粒捕集、气体吸收和气体急冷等作用，达到气体净化／处理的目的，并且节能、高效和可靠［1，2］。

图1 净化洗涤塔烟气喷淋结构

由于洗涤塔喷淋在静态调试和负荷气阻运行下，洗液喷淋高度有一定的差异，一般在上喷淋中心向上3 800 mm左右的区域设置溢流堰，用水溢流的方式对烟道防腐内衬降温，避免被高温烟气烧损导致设备事故发生。溢流堰的水溢流降温方式如图2所示。

图2 溢流堰水溢流降温方式

1.3 设计技术指标

净化洗涤塔的技术指标见表1。

表1 净化洗涤塔技术指标

2 溢流堰的改进

净化洗涤塔净化高温SO2烟气，主要通过逆喷塔内四氟喷头喷淋进行降温除尘净化。喷淋循环洗涤液净化沉淀烟气中的大量烟尘，形成5%～10%的稀硫酸混着泥灰汇入锥形沉降槽，通过沉降槽下方的底流泵，定期对槽底污泥进行排污。洗涤塔上下喷淋和溢流堰由同一台泵供水，使用中常出现溢流堰及上水管道堵塞现象。

2.1 溢流堰外壳的形变

因酸泥沉积，造成洗涤塔溢流堰及上水管堵塞。熔炼系统换枪停炉时拆卸上水管采取清淤、反冲洗等措施临时疏通，但溢流堰与上部DN 1 200 mm管道法兰联接，溢流堰内部的淤泥无法进行清理，生产中溢流堰进水管口堵塞逐渐加剧，溢流堰防腐层因缺水烧损的设备事故时常发生。溢流堰利用熔炼系统3～4 h的换枪时机进行有效的清淤是急需解决的问题。

技术人员根据溢流堰的结构特点，在溢流堰外壳增设清淤孔，熔炼系统转炉停机时，拆卸清淤孔的法兰螺栓，打开清淤孔疏通沉淀的污泥，并进行冲洗，可在较短的时间内完成清堵作业。溢流堰外壳清淤孔改造前后示意图如图3所示。

2.2 高位水槽的优化

溢流堰外壳改造增加清淤孔实现定期彻底清淤，但溢流堰及上水管道的淤泥堵塞现象仍未得到有效解决，人工清疏劳动强度大，酸水喷漏对周边设备造成腐蚀。在加速锥形沉降槽底部排污的同时，实施溢流堰高位水槽的改造工作。

图3 溢流堰外壳清淤孔改造前后示意图

高位水槽主要是在洗涤泵停跳的情况下，根据水位差的重力作用，用高位槽内遗存的2 000 mm高的冷却水，通过进液管倒流进入并联的溢流堰进水管，对溢流堰防腐内衬进行降温保护，防止溢流堰被高温烟气烧伤。根据卧式高位水槽沉淀、排污效果差的特点，将卧式高位槽改为锥形高位水槽，利用锥形水槽的较好沉淀作用，在锥形排污口定期对锥形水槽底部进行排污，减少泥灰沉淀造成溢流堰内槽的堵塞，溢流堰高位水槽结构优化如图4所示。

图4 高位水槽结构优化示意图

2.3 溢流堰内筒改进

溢流堰内筒上口成外开喇叭型，设计理念是为适应DN 1 200／900 mm的管路变径，减少烟气向下运行的阻力。根据每次溢流堰内筒烧损的情况分析，溢流堰上部喇叭口增加溢流堰淋水降温的接触面积，但在生产中烟气流向非均匀分布，造成一侧溢流喇叭口水膜不能有效形成，被迫采用加大冷却水量的方式进行降温。冷却水沿喇叭口（DN 1 060／900 mm）倾泻而下，口径变小、流速加快，在喇叭口与直筒夹角处形成空洞，溢流堰内衬烧损主要集中在该区域。据此对溢流堰内筒的喇叭口进行改进，改造后的溢流堰内筒如图5所示。

2.4 溢流堰保护的完善

溢流堰及进液管通过加强日常排污、定期清淤、结构性改进措施，污泥堵塞管路造成的溢流堰烧损问题得到有效解决，为防止溢流堰烧损现象发生，并加强以下保护措施：

图5 溢流堰内筒改进示意图

1.增加高位槽低液位报警装置。

2.增加洗涤备用泵联锁自动启动装置。

3.将洗涤塔上下喷淋管路分置，用2台单独管路分供上下喷淋管路，将工艺环境温度较低的下层喷淋与溢流堰高位槽管路并用；与溢流堰高位槽管路与上层喷淋并联相比，水量调控更安全可靠。

4.溢流堰内筒上平面投用前进行严格的调校、进液溢流分布验收。

3 经验总结

1.循环液酸度值的监控。采用酸度监控仪和人工测试两种方法对系统循环液进行酸度值测定。由循环泵出口引出一路管线至人工测试台，每隔4 h测定一次循环液酸度值。由循环槽酸度仪连续测定循环液酸度值，在控制室显示器上直接读出及自动连续记录，并根据酸度仪的信号，来调节稀酸（生产水）补充阀的开度。

2.做好沉降槽、循环槽的定期排污，减少污泥排放不及时造成的管路污泥堵塞现象。

3.做好洗涤塔溢流堰外壳温度的跟踪监控，及时调整溢流堰与下层喷头冷却水量，确保安全运行。

4 结束语

改造实践是针对硫酸高效洗涤器运行中溢流堰出现的问题进行的升级优化，它成功解决了结构和使用中存在的缺陷，为公司今后的类似设备的结构选型、改造提供可借鉴的宝贵经验。此改造实践在烟气喷淋除尘降温领域具有一定的推广价值。

［1］ 王忻江，马宗昆.动力波洗涤器技术在金隆公司的应用［J］.硫酸工业，1998，（4）：1－7.

［2］ 周大军，王笃树.动力波洗涤器装置及其流体力学特性研究［J］.化学工程师，2014，（1）：17－19.

Sulfuric Acid W ashing Tower Overflow W eir Reform ing Practice

LITeng-fei，CHANG Hai-feng，ZHENG Ming，MIAO He-ping
（Henan Yuguang Gold and Lead Co.，Ltd.，Jiyuan 459000，China）

To prolong the service life of sulfuric acid efficient scrubber overflow weir，carry out the optimal structural design and strengthen the dailymaintenances，which solved the problems auch as the overflow weir lead mud jams，poor cooling effect and lining burning fast.

scrubber；the overflow weir；cooling；burning

TF088

A

1003－5540（2017）04－0036－03

2017－05－28

李腾飞（1991－），男，助理工程师，主要从事冶炼设备管理工作。