PDF《国内单系列处理烟气量最大的制酸装置介绍》

国内单系列处理烟气量最大的制酸装置介绍 肖万平 (中国恩菲工程技术有限公司, 北京 100038) [摘摇 要] 本文详细介绍了国内最大铜冶炼烟气制酸系统的工艺方案选择、工艺流程、工艺特点及系统配置、主要 设备选型.

制酸系统处理烟气量为

29 伊104 Nm3 / h,硫酸产能为

1200 kt/ a,是目前国内单系列处理烟气量最大的一 套. 制酸采用绝热蒸发、稀酸洗涤、五段

3 +

2 芋,玉―吁,郁,域两转两吸流程,尾气脱硫采用碱法脱硫,污酸处理 采用污酸净化浓缩回用工艺. 工艺设计中充分体现了节能、发展循环经济的理念. [关键词] 制酸装置;

工艺;

节能 [中图分类号] TQ111摇摇摇[文献标志码] B摇摇摇[文章编号]

1003 - 8884(2014)06 -

0005 -

07 Introduction of the Largest Gasflow Treatment Sulfur Acid System in China XIAO Wan鄄ping (China ENFI Engineering Corporation, Beijing 100038, China) Abstract: The paper introduces process selection, technological process, process characteristics, system configuration and main equipment of sulfur acid system in copper smelting. The sulfur acid plant has the largest gasflow for

29 伊104 Nm3 / h in a single series, the production capacity is

1200 kt/ a. The system takes adiabatic evaporation, weak acid鄄scrubbing cleaning,

3 + 2冶double conversion and double ab鄄sorption. Process of tail鄄gas desulphurization is sodium鄄hydroxide treatment. The waste acid could be re鄄cyclable by purification and enrichment. The process design embodies the concept of energy saving and circular economy. Key words: sulphuric acid plant;

process;

energy saving [收稿日期]

2014 -

09 -

12 [作者简介] 肖万平(1976 - ),男,山西芮城人,高级工程 师,大学本科,主要从事冶炼烟气制酸和环保脱硫等方面的 设计、咨询工作. 摇摇某冶炼厂处理

100 万t/ a 铜冶炼项目冶炼采用 富氧底吹熔池熔炼 + PS 转炉吹炼 + 阳极炉精炼工 艺. 熔炼、吹炼和精炼烟气经余热锅炉、静电除尘器 后进入制酸系统. 制酸系统处理烟气量为

29 伊104 Nm3 / h,SO2 浓度约 14% ,硫酸产能为

1200 kt/ a,是 目前国内单系列处理烟气量最大的一套制酸系统. 制酸系统于

2013 年8月破土动工,目前正在施工、 安装,预计

2015 年6月投入运行. 1摇 工艺方案的选择 制酸系统是冶炼的配套系统,其工艺方案需结 合冶炼烟气的特点、用户的需求确定. 在方案选择上,冶炼工艺方案有

2 个,其一为能耗 低的超大规格富氧底吹熔池熔炼 + 环境友好、节能的 连续吹炼炉方案(简称 连吹方案冶),该方案冶炼烟气 量小、SO2 浓度高、烟气量及 SO2 浓度相对稳定,制酸工 艺适宜采用高浓度转化技术,可回收中温位热能和低 温位热能,提高热能的回收利用水平;

其二为富氧底吹 熔池熔炼 + PS 转炉吹炼 + 阳极炉精炼工艺方案(简称 PS 转炉方案冶),该方案的冶炼烟气量是连吹方案的 1郾6倍,SO2 浓度降至 14% 左右,且烟气量及 SO2 浓度 波动较大,此时,制酸工艺适合采用常规两转两吸方 案. 由于连吹方案暂时没有大规模生产实践的工程案 例,存在一定风险,故最终确定 PS 转炉方案. 根据冶炼烟气的特点,借鉴国内几套大型冶炼 烟气制酸系统的成功经验,制酸系统采用国内工艺 技术,一些关键设备、部件、材料采用进口. 制酸系 统净化、干吸采用目前国内外广泛采应用的绝热蒸 发、稀酸洗涤流程,一级干燥、两次吸收、泵后冷却串 酸流程,转化可采用四段转化

3 +

1 芋,玉―郁,域流 程或郁,玉―芋,域流程,也可采用五段转化

3 +

2 芋,玉―吁,郁,域流程或吁,郁,玉―芋,域流程. 结5有色设备摇

2014 年第

6 期 合用户的操作习惯和对转化率的要求,转化确定转 化采用

3 +

2 芋,玉―吁,郁,域流程. 结合工业园区内有企业排放待处理的废碱液, 可作为脱硫剂,故制酸尾气工艺采用碱法脱硫,脱硫 副产 Na2 SO3 作为原料送原有的 Na2 SO3 制备系统. 污酸处理采用污酸净化浓缩回用工艺,通过硫化、除氟、氯等过程,除去污酸中的砷、重金属离子、氟、氯后,经与热空气接触,实现污酸的浓缩,浓缩后的污 酸可作为干吸工序的补充水. 体现了废物再利用、 变废为宝,发展循环经济的理念. 2摇 工艺描述及特点 制酸系统包括净化、干吸、转化、尾气脱硫、污酸 处理等. 2郾 1摇 净化工序 2郾 1郾 1摇 流程简述 根据冶炼烟气的气量波动大、烟尘成分复杂的 特点,净化采用操作弹性大、除尘效果好、可减少污 酸排放量的湍冲泡沫洗涤技术. 具体流程为一级洗 涤器― ― ―气体冷却塔― ― ―二级洗涤器― ― ―一级电除 雾器― ― ―二级电除雾器. 一级洗涤器、气体冷却塔、二级洗涤器的循环稀 酸系统是各自独立的. 洗涤器、气体冷却塔间的串 酸,采用泵后流程. 通过液位控制,稀酸采用由稀向 浓的串酸方式,最后污酸从一级洗涤器泵出口引出, 经沉降槽固液初分离后,沉降槽底流送压滤机压滤, 滤渣返回冶炼系统或外售;

沉降槽上清液与压滤机 滤液进上清液储槽,由上清液输送泵送往事故水高 位槽和稀酸脱吸塔,从稀酸脱吸塔出来的稀酸自流 至污酸储槽,经污酸泵送至污酸处理站. 在工艺设计中,专为电除雾器冲洗水设置了冲 洗水槽系统,这样,可减少新水的用量,减少污酸排 放量. 具体流程见图

1 净化流程图. 1. 一级洗涤器摇 2. 气体冷却塔摇 3. 二级洗涤器摇 4. 一级电除雾器摇 5. 二级电除雾器摇 6. 稀酸冷却器摇 7. 沉降槽摇 8. 压滤 机摇 9. 上清液储槽摇 10. 稀酸脱吸塔摇 11. 污酸储槽摇 12. 事故水高位槽摇 13. 电除雾器冲洗水槽摇 14. 安全水封 图 1摇 净化流程图 2郾 1郾 2摇 工艺特点 (1)净化工段洗涤器采用泡沫接触技术,允许 气量波动大、气速高、除尘效率高;

采用大开孔喷嘴, 使液体不雾化,适用于含固量高的液体. 这样,可使 设备规格减小,减少污酸排放量,有利于减小占地、 降低污酸处理设施投资及运行成本. (2)电除雾器采用导电玻璃钢电除雾器,其沉 淀极由六角形阳极管组成,结构紧凑、重量轻、寿命 长、除雾效率高[1] . (3)稀酸冷却器采用换热效率高、占地面积小 的进口产品. (4)净化为密闭微负压操作,减少 SO2 气体外 溢,避免低空污染. (5)提高水的重复利用率,减少新水的用量,减 少污酸的排放量. 2郾 2摇 干吸工序 2郾 2郾 1摇 流程简述 来自二级电除雾器的洁净烟气进入干燥塔与喷

6 有色设备摇

2014 年第

6 期 淋的 93% H2 SO4 逆流接触,烟气被干燥后经 SO2 鼓 风机增压后去转化工段. 来自 SO3 冷却器的烟气在中间吸收塔内与喷淋 的98% H2 SO4 逆流充分接触,烟气中的 SO3 被溶 解、吸收. 烟气经中间吸收塔上部的捕沫器除去酸 雾后排出进入层间冷热交换器. 来自层间冷热交换器的烟气在最终吸收塔内与 喷淋的 98% H2 SO4 逆流充分接触,烟气中的 SO3 被 溶解、吸收. 烟气经最终吸收塔上部的捕沫器除去 酸雾后排出进入尾气脱硫系统. 干吸塔的循环酸按着塔―泵槽―循环酸泵―阳 极保护管壳式冷却器―塔进行循环,干吸塔循环槽 之间通过液位、酸浓等参数实现自动串酸. 产品 98% 酸由最终吸收酸冷却器后引出,经成品酸冷却 器冷却后,送至地下槽. 最后由地下槽泵送至酸库. 具体流程见图

2 干吸流程图. 1. 干燥塔摇 2. 中间吸收塔摇 3. 最终吸收塔摇 4. 干燥酸循环槽摇 5. 干燥酸循环泵摇 6. 吸收酸循环槽摇 7. 中间吸收酸循 环泵摇 8. 最终吸收酸循环泵摇 9. 干燥酸冷却器摇 10. 中间吸收酸冷却器摇 11. 最终吸收酸冷却器摇 12. 地下槽摇 13. 地 下槽泵摇 14. 成品酸冷却器摇 15. 取样罐 图 2摇 干吸流程图 2郾 2郾 2摇 工艺特点 (1)干吸塔采用碟形底结构,分酸器、捕沫器采 用进口产品. 确保干燥、吸收效果,出塔烟气的酸雾 含量臆30mg / Nm3 ,减少对下游设备的腐蚀. (2)泵槽采用卧式结构,干燥塔系统设置了一 台卧式泵槽,两台吸收塔系统共用一台泵槽,强化混 酸,简化了流程,减少了液位、酸浓等控制回路,有利 于降低投资. (3)采用低位配置,取消了原来干吸塔的承重 平台,同时,可降低循环泵的扬程. 有利于降低投资 和能耗. (4)干吸加水采用混酸器,克服以往集中加水, 造成局部酸浓度变化大、局部酸温度过高、加水管寿 命短等不足. (5)自动化程度高,干吸酸泵槽间通过液位、酸 浓度等控制回路实现自动串酸. 增设了进塔酸温 度、流量监测. (6)人工取样点由原来的两处,合并为一处,使 人工取样罐处于微负压状态,降低人员的劳动强度, 改善人员的劳动环境. (7)充分考虑节能及开车母酸用量,在最终吸 收塔与干燥塔之间设置一气体管线,从最终吸收塔 出口排放的热气体,直接返回干燥塔,不但有利于节 能,而且节省干燥母酸用量.

7 肖万平: 国内单系列处理烟气量........