熔炼环集烟气处理技术创新

刘 望，徐 辉

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

贵溪冶炼厂熔炼车间环集烟气含有的尘、二氧化硫、酸雾等污染源是国家环境保护、节能减排重点监管指标，近年来，随着环保要求越来越严格，SO2排放浓度限值逐年下调［1］，由之前的日均值＜ 400 mg/Nm3提升至小时均值＜ 400 mg/Nm3达标，未来这一指标仍有提升的可能，这对含硫尾气处理工艺提出了更高的要求［2］。本文主要介绍贵溪冶炼厂熔炼车间在有机胺脱硫运行过程中存在的问题及优化改进措施。

2 有机胺脱硫工艺简介

本工艺采用有机胺溶液作为脱硫剂［3］，有机胺脱硫工艺包含70 万Nm3/h 环集烟气收集、除尘、烟气预处理、SO2吸收、SO2解吸、有机胺净化以及其他配套辅助设施，含1 套布袋除尘系统、两台风机（一台新购、一台利旧），1 座洗涤脱硫塔、1座再生塔、1 套有机胺净化系统（含1 座阴离子交换器、1 座活性炭吸附槽、1 座洗涤水过滤器、2座胺液过滤器）等。有机胺脱硫工艺流程示意图如图1 所示［4］。

图1 有机胺脱硫工艺流程示意图

3 主要问题分析及改进措施

熔炼车间一系统有机胺脱硫系统主要处理闪速炉、转炉环集烟气和阳极炉精炼烟气，由于处理烟气量大（70 万Nm3/h）［5］，烟气中SO2浓度高且波动大（2500～11000 mg/Nm3），含尘量高（500 mg/Nm3左右），含酸雾高（400 mg/Nm3），且可能夹带燃烧物等原因，造成脱硫系统效率不高，尾排SO2浓度波动。

3.1 环集烟气净化处理技术

3.1.1 自动除酸雾脱湿技术及布袋 技术的研发

烟气汇集后进入布袋收尘系统。布袋收尘主要由上箱体、中箱体、灰斗、进风均流管、支架滤袋及喷吹装置、卸灰装置等组成。随着过滤工况的进行，滤袋上的粉尘越积越多，当设备阻力达到设定的阻力值（一般设定为1200Pa）时，由清灰控制装置按差压设定值或清灰时间设定值自动关闭一室离线阀后，按设定程序打开电控脉冲阀，进行停风喷吹，利用反吹风瞬间喷吹使滤袋内压力聚增，将滤袋上的粉尘进行抖落（即使粘细粉尘亦能较彻底地清灰）至灰斗中，由排灰机构排出。烟气经过布袋除尘器除尘后，其含尘量控制在30mg/Nm3以下。除尘后的烟气经风机升压后进入环集烟气脱硫装置。

（1）环集烟气含酸高、烟气湿度大，会对布袋造成粘结和腐蚀。我们自主研发了除酸除湿气装置，利用石灰吸潮吸酸的特性，在环集烟气进入布袋收尘器前采用负压自吸式自动喷入石灰粉，达到中和环集烟气中的酸雾，同时降低了环集烟气中的水分含量。较好的解决了布袋潮湿粘结和酸性腐蚀的问题。

（2）由于烟气中夹带少量燃烧物质，可能造成布袋烧损的问题，开发了布袋收尘消防喷吹技术。利用氮气阻燃的特性，将常规布袋除尘器中的空气反吹改成氮气反吹，并增加了氮气消防设施，很好的解决了布袋烧损的问题，确保了布袋收尘系统的安全稳定运行。

3.1.2 高效喷淋净化技术的应用

经过布袋收尘后的烟气仍然夹带少量烟尘和酸雾，进入脱硫塔后会对有机胺溶液造成污染，影响有机胺系统的高效运行。为解决这一问题，我们在环集烟气进入脱硫塔前设计了高效喷淋净化设施。即在入塔垂直段设两层预洗涤顺流喷嘴，快速喷淋降温、除尘、除酸雾。洗涤段自上而下分别采用折流板式捕沫器、液体分布器、填料段及烟气分布器。经过喷淋后的烟气通过折流板捕沫层脱除夹带的较小液滴，减少酸雾进入脱硫塔吸收段。经过洗涤塔后烟气温度降至35℃左右，设计洗涤段出口酸雾及尘含量≤30 mg/Nm3。

3.2 应用新技术，降低再生蒸汽消耗

3.2.1 智能蒸汽减温减压控制技术

再生系统靠蒸汽加热溶液，蒸汽消耗占系统耗能的很大一部分，当蒸汽压力或温度不稳定时，会造成溶液过热，蒸汽消耗增加，为此我们在蒸汽进入再沸器前开发了一套全自动化的蒸汽减温减压控制系统，达到了在不同胺液流量下，蒸汽始终保持一个最优的温度与压力值，最大限度的减少了蒸汽的消耗。

3.2.2 再沸器循环方式优化

原有再沸器循环方式为“虹吸式”，循环效率低，换热效果差。为了提高再沸器的换热效率，我们改变了再沸器和再生塔的相对位置，使循环方式由虹吸式变为强制循环，极大的提高了再沸器的换热效率，减少了蒸汽消耗。

3.2.3 开发脱硫液循环量自动控制模型［6］

随着环集烟气量和SO2浓度的不断波动，对脱硫液循环量需求也在不断变化，为最大限度的节能降耗我们开发了脱硫液循环量自动控制模型。循环量模型根据烟气量、出入口SO2浓度的变化自动调整循环量，在确保脱硫效率的前提下，实现循环量最低控制，减少蒸汽消耗。

3.2.4 改进再生塔SO2解析的方式

常规有机胺脱硫采用常压再生解析方式，解析温度为100℃，我们研发了真空负压再生解析技术，将胺液解析温度降低至97℃，再沸器内蒸汽与贫液换热效率提高，减少蒸汽耗量。同时由于贫液温度降低，可有效降低高温段金属腐蚀速率，在负压的情况下，再生烟气可避免泄漏。

3.3 秉承无人值守、免维护设计理念，实现全自动化控制

针对常规有机胺脱硫工艺需要维护、值守和手动操作的区域，进行了技术开发，实现了无值守、免维护的新运行模式，主要有以下几点。

3.3.1 建立脱硫液循环量自动控制模型

开发脱硫液自动控制模型，自动采集环集烟气流量、入口烟气SO2浓度和出口尾排SO2浓度等参数，自行进行计算，自动调节脱硫液循环量，替代人为调节。

3.3.2 建立环集能力自动控制模型

本系统有30 多个环集吸风口，为分配好各吸风口的环集能力需要不断的进行手动调节，工作量大，分配不及时的问题明显。为此我们建立了环集能力自动调节模型，减少了操作量，和避免了调节不及时能力浪费等问题。

3.3.3 建立自动配液模型

自动配液模型根据系统需求自动配制系统所需的脱硫液和辅助液，实现了自动配制脱硫液与辅助液的功能替代了人工配液。

4 效果分析

（1）脱硫系统经过一些列技术改造，环集烟气尾排SO2浓度大幅下降，实现了小时均值全面达标，如表1 所示。

（2）通过技术改进及高效节能技术的应用，脱硫系统蒸汽消耗量由投入初期的10t/h 降低至目前的8.5t/h，节约了运行成本。

（3）实现了全自动化控制，降低了员工劳动强度。

表1 2017-2019 年熔炼一系统环集尾排SO2 浓度 mg/Nm3

5 结语

通过工程技术人员的努力，成功的攻克了有机胺脱硫技术在熔炼车间环集烟气应用上存在的诸多难题，首次成功的将该技术应用于火法冶炼环集烟气处理中，并大量开发和使用高效节能技术、自动化控制技术，实现了业内同等规模装置中，运行成本最低，环保指标最优，日常维护量最小，且无人值守目标，在国内处于先进领先地位。