铜冶炼烟气制酸尾气提标升级改造实践

刘祖鹏，李桂珍，林先彬，李 俊，张变革

（大冶有色金属有限责任公司，湖北黄石435002）

大冶有色金属有限责任公司冶炼厂（以下简称大冶有色）铜冶炼配套有2套冶炼烟气制酸装置，硫酸设计产能分别为270 kt/a和700 kt/a。根据湖北省《关于部分重点城市执行大气污染物特别排放限值的公告》的要求，黄石市于2021年1月1日起执行大气污染物特别排放限值，其中重点指标有ρ（SO2）≤100 mg/m3、ρ（NOx）≤100 mg/m3、硫酸雾（ρ）≤20 mg/m3、颗粒物（ρ）≤10 mg/m3。两套制酸装置的尾气采用双氧水法脱硫，排放的尾气中ρ（SO2）约为220 mg/m3、ρ（NOx）约为200 mg/m3、硫酸雾（ρ）与颗粒物（ρ）在20～30 mg/m3，距特别排放限值存在一定的差距。在新的环保形势下，为了实现尾气达标排放，大冶有色于2019年11月—2021年1月对制酸尾气排放进行提标升级改造。

1 提标方案选择

臭氧脱硝技术利用臭氧的强氧化性将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在脱硝塔内用碱液将氮氧化物吸收，达到脱除氮氧化物的目的，该工艺具有反应时间短、速度快、脱硝效率高、不产生二次污染且自动化控制程度高的特点。通过技术交流与考察、前期方案论证评审，大冶有色决定采用“双氧水脱硫+臭氧脱硝”工艺对制酸尾气进行处理。

此次改造，在脱硫塔内增设1层规整填料及配套的填料支撑提高脱硫效率；在脱硫塔后部的烟气管道上增设1台臭氧脱硝反应器；新建1套臭氧制备装置；利用原有脱硫塔（ϕ9 m）的钢支架增设1台含脱硝吸收塔及湿式电除雾器的组合塔，可减少设备基础及配套钢支架及操作平台的投资成本，具有占地面积小、工艺流畅、系统阻力小等优点。经双 氧水脱硫后的制酸尾气脱硝处理工艺流程见图1。

图1 制酸尾气脱硝处理工艺流程

制酸尾气经过双氧水脱硫后，其中的ρ（SO2）降低至100 mg/m3以下。脱硫后的尾气进入脱硝管道反应器与臭氧充分混合反应，再进入组合塔下部的脱硝吸收塔与喷淋的碱液反应。脱硝后的尾气进入上部的两级湿式电除雾器除尘、除雾后，进入原有尾气烟囱达标排放。

臭氧装置是该提标升级改造项目脱硝系统的关键设备之一。臭氧装置氧气的转化率为10.5%，额定产量为60 kg/h，ρ（O3）≥150 mg/L。臭氧装置包括2台臭氧发生器、电源系统、控制系统及内循环冷却水系统。采用PLC自动控制系统通过同时调整功率及气量的方式实现了臭氧浓度与产量的平滑调节，并通过在线监控系统对运行参数实时监控，为臭氧装置的正常运行提供保障。

2 改造后运行情况

该升级改造项目于2019年11月开始动工，增设臭氧厂房、脱硝反应器、脱硝吸收塔及配套的输碱系统、电除雾器、高压电源等，2020年7月中旬完成施工，2020年8月13日顺利完成与原脱硫塔及尾气烟囱碰口，系统正式通气投用。

电除雾器、臭氧装置单体调试完成后，系统运行情况见表1～3。制酸尾气各污染因子均可稳定达到特别排放限值要求，颗粒物及重金属实测数次均可达标。脱硝塔投用后，总阻力在650～700 Pa，脱硝效率60%～80%，基本达到设计要求。

表1 电除雾器运行情况

表2 臭氧发生器运行情况

表3 烟囱尾气排放指标ρ: mg/m3

3 改造效果

改造后的制酸尾气处理系统运行8个月以来，运行基本稳定，排放的尾气中SO2、NOx和硫酸雾质量浓度均低于黄石市要求的特别排放限值。制酸尾气处理系统的主要设计及运行参数见表4。

表4 制酸尾气处理系统主要设计及运行参数

续表4

4 结语

大冶有色铜冶炼烟气制酸尾气提标升级改造项目，在脱硫塔增设规整填料提高了脱硫效率，引入了臭氧脱硝工艺并增设电除雾器除尘除雾，进一步降低了外排尾气中的SO2、NOx、硫酸雾和颗粒物等污染物的浓度。废气污染物排放执行标准升级到了GB 25467—2010《铜、镍、钴工业污染物排放标准》修改单中的特别排放限值，实现了达标排放。