带虹吸罐的卧式泵在硫酸系统酸性废水输送中的应用

黄海丽，王海舰，刘 欢

（金川集团股份有限公司镍冶炼厂，甘肃金昌737100）

金川集团股份有限公司镍冶炼厂（以下简称金川镍冶炼厂）拥有2套烟气制酸系统，700 kt/a硫酸系统对应顶吹炉系统、480 kt/a硫酸系统对应闪速炉系统。硫酸系统包含净化、干吸、转化、尾吸四大工序，其中净化工序担负着对烟气的洗涤、降温、除尘的作用，一般分为湿法净化和干法净化， 因冶炼烟气含大量尘、砷、氟等杂质，在烟气净化过程，2个烟气制酸系统的净化工序均采用洗涤、降温、除尘效果较理想的湿法洗涤技术。

该技术主要由湍冲塔、洗涤塔、冷却塔以及电除雾器组成，通过将循环酸与冶炼产生的高温烟气逆流接触后，除去烟气中含有的尘、砷、氟等有害物质，杂质成分进入循环酸中，致使循环酸中H2SO4浓度、温度和尘含量逐渐升高，烟气洗涤效率下降。为此，需对循环酸进行部分开路处理，补充等量的新水以降低循环酸浓度和含尘量，以维持系统正常运行，由此产生了大量的酸性废水。酸性废水处理一直是企业废水治理的一大难题。

目前，环保形势日益严峻，为解决该问题，金川公司统一部署，将镍冶炼2套硫酸系统产生的酸度高、重金属成分复杂的酸性废水统一输送至铜业公司酸水处理系统进行处理。2套制酸系统正常运行时，700 kt/a硫酸系统产生酸性废水量为20 m3/h，480 kt/a硫酸系统产生酸性废水量为12 m3/h。2个系统所产生的酸性废水收集至酸水池中，由酸水输送泵统一输送至铜业公司酸水处理系统进行处理。

1 原流程及问题分析

1.1 原酸水输送设备

硫酸系统的酸性废水收集池为敞口式水池，酸水池的尺寸为40 m×10 m×4 m，因酸水池深度达到4 m，采用长轴液下泵进行酸性废水的输送。长轴泵的液下长度超过1.8 m时，就需要采用接轴结构，并在接轴处的附近装有滚动轴承，采用连轴套连接。

1.2 原酸水输送工艺

启动液下泵对酸性废水进行输送，当酸水池液位低于一定范围时，通过酸水池液位与回流阀自动联锁，酸性废水通过回流管道返回至酸水池，保证长轴液下泵的正常工作液位。

1.3 存在问题

1）长轴液下泵不适于输送带有颗粒及强腐蚀性的酸性废水，由于酸性废水中含有固体颗粒，会对密封面有影响，须定期更换密封；泄漏现象较频繁，故障率高，增加了检修频次。

2）由于酸水池深度达到4 m，长轴液下泵的液下深度较长，因泵体结构原因，设备旋转件及其轴系零件在设备芯部，容易出现故障的部件也都出现在设备芯部，而受长轴泵结构限制，必须将外管、内管等拆除后才能处理。一旦发生故障，需要起吊起来，将上部全部移去后方能进行。液下泵检修费时、费力，检修难度大，而且长轴泵时间久了需要更换液下的滑动轴承，如果不及时更换，可能导致的后果就是轴离心力越来越大，导致轴跳动值变大造成机械事故，且安装时要保证绝对的水平安装。

3）由于酸性废水中尘含量较大，长轴液下泵的吸入口被堵塞，导致泵吸不上酸性废水，系统被迫停车。处理时，需将泵起吊起来清理叶轮，检修劳动强度和难度大，检修时间长。

4）按照液下泵的安装规范，泵的吸入口距离酸水池的池底有200～300 mm间距，在清理池底酸泥时，酸水池中还有大量的酸性废水，增大了清理的难度，增加了清理的工作量。

2 改造实施

2.1 酸水输送设备

实现酸性废水连续输送的关键设备是酸水输送泵。针对长轴液下泵不能保证酸性废水输送的稳定性的问题，车间技术人员讨论后决定，更换长轴液下泵。酸性废水中含有氯离子、砷及其化合物及烟气净化过程中洗涤下来的固体颗粒，酸性废水的浓度、温度以及所含的杂质成分和固体颗粒对酸水泵结构、材料的设计和选择都十分重要。硫酸系统在稀酸介质条件下通常采用既耐腐蚀又耐磨蚀的非金属卧式泵。故将原有的长轴液下泵更换为卧式泵。而普通的卧式泵自吸能力很差，无法从酸水池里抽出酸性废水，故在卧式泵的吸入口增加1套虹吸罐，以解决卧式泵自吸能力差的问题。

2.2 酸水输送工艺

酸性废水输送改用卧式泵，卧式泵的泵入口与虹吸罐相连，虹吸罐的下方设置排液管（冬季系统停车期间将虹吸罐内的酸性废水排放干净，防止虹吸罐内结冰，严重时损坏虹吸罐）；顶端设置有加水阀和吸入管，吸入管的另一端至距酸水池底50 mm的位置；酸水泵配置回流管道，安装自动阀并与酸水池液位联锁。在启动酸水泵前，开启加水阀给虹吸罐注水，虹吸罐注满水后，关闭加水阀，按照正常启泵方式启动酸水泵，酸性废水即可输送至酸水处理系统。改造后酸性废水输送工艺流程见图1。

图1 改造后酸性废水输送工艺流程

3 实施效果

1）酸性废水含有一定的尘，运行一段时期，有可能在虹吸罐内发生沉积的现象，此时只需打开加水阀进行冲洗，使固体颗粒悬浮在废水中，达到在不需要使用底排阀的情况下酸水输送泵正常运转的效果。改造后不会出现长轴液下泵吸入口被堵塞吸不上酸性废水而导致系统被迫停车的问题。

2）既耐腐蚀又耐磨蚀的非金属卧式泵检修方便。当酸水卧式泵发生故障时，只需将泵入口的阀门关闭，即可检修。相对于长轴液下泵的检修，大大降低了成本、减少了维修时间，同时降低了检修人员的劳动强度。

3）虹吸罐配置的虹吸管可以最大程度接近酸水池底，可将酸水池中的酸性废水尽可能地输送出去，在清理池底酸泥时，大大降低了清理的难度，减少了清理酸水池的工作量。

4 结语

带虹吸罐的卧式泵在酸性废水输送中的应用，解决了在深度较大的酸水池仅能使用长轴液下泵或者在酸水池旁边再制作泵坑安装卧式泵的问题，可最大程度地将酸水池中的酸性废水输送出去，在清理池底酸泥时，大大降低了清理的难度，减少了清理酸水池的工作量。相对于长轴液下泵的检修，卧式泵的故障处理不仅大大降低了检修时间和成本，也降低了检修强度与难度。