酸再生焙烧炉废气治理技术探讨

文_蓝恩洪 张海伟 张艾红

1.广西柳州钢铁集团有限公司技术中心 2.广西柳州钢铁集团有限公司冷轧厂

柳钢酸再生机组废气排放执行《GB28665-2012 轧钢工业大气污染物排放标准》颗粒物≤30mg/Nm3、氯化氢≤30mg/Nm3，为柳钢酸再生机组废气排放现实超净排放，对酸再生系统进行升级改造。

1 柳钢酸再生工艺

柳钢冷轧厂现有一套5m3/h酸再生机组设备是引进奥地利ANDRITZ 公司的Ruthner（鲁兹纳）法盐酸再生技术，即喷雾焙烧工艺。该工艺包括喷雾焙烧单元、文丘里冷却循环单元、氯化氢吸收单元，三氧化二铁回收单元和酸储存单元。废酸中的FeCl2分解成Fe2O3和HCl。反应式如下：焙烧炉中焙烧废酸过程中氧化铁粉固体颗粒落入焙烧反应炉下部的锥形部分，通过炉底旋转下料阀不断排出，反应气体从焙烧反应炉的顶部排出，它的主要成分是燃烧煤气、水蒸气、HCl、以及一定量的氧化铁粉粉尘。混合气体首先经过旋风除尘器，除去其中的粉尘，分离出来的粉尘经旋风除尘器底部的旋转阀返回到焙烧反应炉内。旋风除尘器出来的混合气体进入预浓缩器，在预浓缩器内部和温度较低的循环酸直接接触，温度降低。经过预浓缩器后，仅有少量的氧化铁粉依然留在混合气体中，进入吸收塔。 在吸收塔中，采用漂洗水来吸收混合气体中的氯化氢气体。吸收塔的顶部设有喷嘴，将水喷淋到塔内的填料上，氯化氢气体与水逆向流动，并溶解于水，在吸收塔的底部形成再生酸。再生酸从吸收塔的底部流至再生酸储罐。未被吸收的混合气体以及微量的氯化氢气体从吸收塔的顶部逸出，通过烟道进入文丘里洗涤塔进一步洗涤降低烟气中的氯化氢气体，再经液滴分离器后进入气体洗涤塔。在气体洗涤塔中通过循环洗涤脱去废气中微量氯化氢和氧化铁粉。作为混合气体的最后一道净化工序，洗涤塔采用一层填料，一级洗涤。在洗涤塔采用脱盐水溶液进行喷淋。经处理后的气体，通过烟囱进入大气。工艺流程图如图1。

图1

2 柳钢酸再生废气特性

废酸从焙烧炉顶部喷入，在焙烧炉下部分解区形成金属氧化物氧化铁粉颗粒，通过炉下料阀不断排出。在焙烧炉上部的蒸发区形成氯化氢和水分从焙烧炉的顶部排出，主要特性如下。

2.1 废气成分复杂

焙烧过程排出的废气主要成分有：燃烧焦炉煤气产生的二氧化碳、高温焙烧废酸过程产生大量水蒸气、氯化氢气体、氯气和夹杂一定量的氧化铁粉颗粒等混合气体。

2.2 废气温度高

从焙烧炉出来混合废气温度可达430℃左右，经过净化后外排温度有85℃，能源浪费，外排烟气有较长拖尾现象。

2.3 废气烟气含湿度大

外排烟气含湿度在20%左右，容易使厂房附近区域钢架结构腐蚀，造成安全隐患。

3 柳钢酸再生废气存在问题

由于柳钢冷轧厂酸再生机组建设较早，沿用了当时的排放标准颗粒物≤30mg/Nm3、氯化氢≤30mg/Nm3，目前该酸再生机组排放的颗粒物、氯化氢控制难以稳定达到现行国标要求，为酸再生机组废气现实超净排放，需对酸再生系统进行升级改造。

4 酸再生废气治理技术

目前，酸再生废气治理技术主要是在借鉴化工行业、钢铁行业酸再生工艺技术基础上，结合酸再生废气的特点进行工艺调整对废气进行净化。

4.1 增加文丘里洗涤塔技术

主要原理：文丘里工艺是是气体洗涤经典方法之一，通过增加气体洗涤效果，洗涤达到降尘、降氯化氢目的。

工艺描述：待处理气体经过文丘里使水雾化并充分混合形成较大的颗粒从而除去气体中颗粒物。利用文丘里特有功能将来自于吸收塔的焙烧废气进入原二级文丘里及分离器后进入新增文丘里洗涤塔，洗涤颗粒物及HCl 气体，而后焙烧废气进入洗涤塔，用脱盐水洗涤流入集水槽，废气再经气体洗涤塔净化后进入烟囱而排入大气。

4.2 增加石墨吸收器技术

主要原理：石墨吸收器是普遍应用在各工业领域中一种高效的换热装置，具有高效热交换作业，耐腐蚀能力。通过烟气中水蒸气冷凝降低气体流速，水蒸气凝结包裹气体中颗粒物，达到除尘效果。

工艺描述：利用石墨吸收器特有功能在吸收塔的焙烧废气进入原二级文丘里及分离器后进入第一级石墨冷却器采用块孔式石墨吸收器，水蒸气被冷却成水流入石墨冷却器底部而流入集水槽，同时将焙烧废气降低到约58℃；焙烧废气然后进入第二级气液降膜石墨吸收器，循环冷却水与焙烧废气进行间接换热，在冷却器上部带有降膜喷水设置，形成水膜洗涤废气中的HCl，洗涤水流入石墨吸收器底部进入集水槽，焙烧废气温度降低到约40℃，进入洗涤塔，用脱盐水洗涤流入集水槽，最后进入烟囱而排入大气。

4.3 工艺系统优化技术

主要原理：通过废酸溶解废气中的铁粉颗粒物，通过冷却气体洗涤塔循环水降低其温度，使气体洗涤塔喷淋水与烟气进行热交换，达到烟气冷凝降尘等效果。

工艺描述：在吸收塔之后增加废酸洗涤塔除去废气中氯气，同时去除废气中的氯化氢和粉尘。调整文丘里洗涤塔与尾气洗涤塔废气净化顺序，废气在进入文丘里洗涤塔，在相互作用之后生成微滴，这些微滴在分离器中从气流中分离出来，再利用漂洗水进一步除去废气中的氯化氢和粉尘。末端对废气进行热交换，废气外排温度控制在55℃以下，把烟气中水分冷凝回收，使烟气湿度降低。

5 综合比较（表1）

项目酸再生废气治理技术增加文丘里洗涤塔技术 增加石墨吸收器技术 工艺系统优化技术主要设备1.文丘里洗涤塔；2.文丘里洗涤塔循环泵等配套设施；3.电气管路等配套设施；4.液滴分离器、竖直分离器；5.废气风机1.两套圆块孔式石墨换热器（气液换热），每套500m2；2.配套管路；3.配套电气仪表；4.液滴分离器、竖直分离器1.不锈钢气液换热器；2.增加一台酸洗塔及配套的；3.调整目前现有管路，精调系统；4...液滴分离器、竖直分离器排放情况颗粒物≤10mg/Nm3、氯化氢≤10mg/Nm3颗粒物≤10mg/Nm3、氯化氢≤10mg/Nm3颗粒物≤10mg/Nm3、氯化氢≤10mg/Nm3投资成本（万元） 约200 约300 约400优点排放指标优；工艺安装较为简单；投资成本低1.排放指标优；2.外排温度在40℃左右，能减少外排烟气拖尾现象；3.对对外排废气换热冷凝回收，烟气含湿度降低1.排放指标优；2.设备改造占地面积小；3.外排温度在55℃左右，能减少外排烟气拖尾现象；4.对外排废气换热冷凝回收，冷凝回收得到的废酸浓度低，烟气含湿度降低缺点 实验室中试效果，未工业化应用1.热交换过程冷凝回收得到的废酸浓度高，难处理；2.石墨换热器设备较大，后续维护困难；3.现场安装施工均存在一定难度改造工期较长，投资成本高

6 结语

喷雾焙烧法酸再生系统是目前主流的盐酸再生方式 ，具有回收效率高、能源消耗少、铁红品位高等优点。综合上述分析酸再生机组废气治理技术，根据柳钢酸再生机组与排放的废气特点，在对废气进行治理时建议优先考虑“工艺系统优化技术”，确保酸再生机组废气排放满足现行国标要求，且能稳定排放。