卡尔多炉湍冲洗涤烟气净化系统开发及实践

金自文，陈志刚

（铜陵有色集团控股有限公司 稀贵金属分公司，安徽 铜陵 244000）

卡尔多炉湍冲洗涤烟气净化系统开发及实践

金自文，陈志刚

（铜陵有色集团控股有限公司 稀贵金属分公司，安徽 铜陵 244000）

卡尔多炉文丘里烟气净化系统阻力大、能耗高；不适应波动范围大、尘浓及硒含量高的烟气条件，收尘效率及硒综合回收率不高；金属材质设备易腐蚀，炉料适应性不强。铜陵有色开发了全新的湍冲洗涤烟气净化系统。与文丘里烟气净化系统相比，新系统除尘效率高、防耐防堵性好，硒回收率提高了10%以上，系统阻力降低4/5，能耗降低近1/4。

卡尔多炉；文丘里；湍冲洗涤；烟气净化；开发及实践

1 引言

铜陵有色金属集团股份有限公司（简称铜陵有色）于2007年引进用于阳极泥处理、炉体最大的卡尔多炉及工艺技术［1］，2009年元月，建成铜阳极泥资源综合利用项目，主要工艺采用铜阳极泥卡尔多炉火法冶炼，烟气处理采用文丘里烟气净化系统。

近年来的生产实践表明：文丘里烟气净化系统阻力大、能耗高［2］；对尘浓、硒含量高的烟气的处理能力有限；炉料适应性弱。铜陵有色开发了全新的湍冲洗涤烟气净化系统，完全满足尘浓、硒含量高条件下烟气净化与硒的高效回收，同时具备低阻、高效、耐腐性强的优点，相关指标提升明显。

2 开发前状况

2.1工艺概述

文丘里烟气净化系统主要流程为：骤冷器（立式文丘里管）—水平文丘里—气液分离器—电雾—文丘里风机（2台）—吸收塔（图1）。

卡尔多炉出口烟气温度为250～600℃，烟气含有高附加值的烟尘及一些气态成分如SeO2等。高温烟气依次进入骤冷器、水平文丘里管和气液分离器；与此同时，循环液从气液分离器底部进入文丘里循环槽，循环吸收烟气中的尘和硒，经充分净化吸收后的烟气从气液分离器顶部出来进入湿式电收尘器。湿式电收尘器后面设置文丘里风机为整个烟气系统提供动力，烟气进入吸收塔进一步除害后达标排放。

图1　文丘里烟气净化系统

2.2主要问题

（1）由于采用两级文丘里串联，系统阻力降高达33kPa［3］，必须2台进口风机串联使用才能满足系统对压力的要求，能耗居高不下。

（2）铜陵有色卡尔多炉入炉原料较为复杂，除铜阳极泥外，还有相当数量的铅阳极泥。铅阳极泥中含有大量的硒、氯、氟成分，这些成分遇水产生亚硒酸、次氯酸、氢氟酸等酸性介质，这些介质对耐腐性较强的不锈钢等材质仍具有强烈的腐蚀性［4-5］，烟气净化系统设备与管件腐蚀严重。

（3）文丘里烟气净化系统中，循环液体高速雾化后与气相接触，进行气液接触和质量传递，由被雾化的水完成烟尘捕集及烟气净化。由于文丘里具有喉管细、气速精确等特点，可调性不大，因此文丘里烟气净化系统只适用烟气量变化范围窄、烟气量稳定的情况，对高含尘、高含硒烟气的处理能力有限，烟尘回收率和硒的综合回收率不高，骤冷器、文丘里等小孔径部位经常积结堵塞。

2.3主要工艺参数

文丘里烟气净化系统的主要工艺参数见表1。

表1　文丘里烟气净化系统主要工艺参数表

3 开发湍冲洗涤烟气净化系统

3.1技术原理

针对文丘里烟气净化系统存在的问题，铜陵有色开发湍冲洗涤烟气净化系统，即采用两级湍冲洗涤代替现有的文丘里，并完成循环洗涤液管线的改造。

湍冲洗涤综合运用了湍动塔和文丘里烟气净化技术原理。洗涤液经过喷嘴，以水珠形态逆气流高速喷入洗涤圆筒中，在圆筒中作剧烈旋转和翻腾，与冶炼烟气及烟尘不断碰撞冲击，形成气、液、固三相湍流运动，当液体在反应器循环流动时推动力和流动阻力之间的相互关系达到稳定时，即达到动量平衡［6］，此时在气液界面区域形成强烈的湍动泡沫区，泡沫洗涤区内气液二相充分接触混合，接触表面积大，且接触表面不断地得到迅速更新［7］，为气液固的表面接触提供了高效动量、质量、热量交换场，完成气相中挟带的烟尘、气态有价金属的捕集及烟气除温过程。

3.2关键技术

湍冲洗涤器采用了独特的喷嘴，使通过喷嘴喷出的洗涤液有较高的比表面积，达到强烈湍流和液体表面快速更新效果，提高烟气净化效率。

为防止高温损坏设备，湍冲洗涤器抗温部分由过渡段、溢流堰和事故应急喷嘴组成，与高温烟气直接接触的过渡段更是采取双重耐高温措施。

为减少烟气对设备及工艺管线的腐蚀，湍冲洗涤器设备本体整体采用碳钢紧衬聚烯烃材料，高温段采用碳钢紧衬聚四氟乙烯材料，烟气管道采用耐腐蚀的玻璃钢材质。

3.3工艺流程

湍冲洗涤烟气净化系统主要流程为：烟气—两级湍冲洗涤器—电雾—风机（1台）—吸收塔（图2）。

图2　湍冲洗涤烟气净化系统

3.4新系统运行状况

2011年湍冲洗涤烟气净化系统投入运行至今，生产平稳。与文丘里烟气净化系统相比，新系统效率高、能耗低、防耐防堵性好；硒回收率提高了10个百分点；系统阻力降低4/5，能耗降低近1/4。两者的主要工艺参数比较见表2。

表2　湍冲洗涤烟气净化系统与文丘里烟气净化系统工艺比较表

4 结论

与文丘里烟气净化系统相比，湍冲洗涤烟气净化系统具有阻力小、能耗低；能适应尘浓及硒含量高的烟气条件，除尘收硒效率高；入炉原料适应性强等特点。湍冲洗涤系统在铜冶炼、石化行业有应用先例［8-9］，但在应用于阳极泥烟气处理方面，铜陵有色领衔国内同行业。

［1］涂百乐， 张源， 王爱荣. 卡尔多炉处理铜阳极泥技术及应用实践［J］.黄金， 2011（3）:45-48.

［2］占寿罡， 宋强， 徐磊. 硒回收系统改造设计和生产实践［J］. 广州化工，2015， 43（3）:156-157.

［3］王海荣， 李春侠， 王爱荣. 铜阳极泥资源利用回收项目技术改造实践［J］. 企业技术开发， 2013（28）:64-66.

［4］史艳华， 于洋， 梁平， 等. 316L不锈钢在氯离子环境中的腐蚀行为［J］.材料保护， 2015（8）:29-32

［5］张瑜. 304L不锈钢在Cl- 作用下腐蚀行为的研究［J］. 功能材料，2015（13）:53-55

［6］李红星. 三相连续流动环流反应器流动模型研究［J］. 化学工程，2015（8）:69-72.

［7］汪焰， 都丽红， 徐静安， 等. 动力波洗涤器性能实验研究［J］. 化学工程， 2015（9）:59.

［8］陈俊华. 动力波技术在云铜总厂烟气净化方面的应用与实践［J］. 环境科学导刊， 2015（3）:73-77.

［9］陈昕. EDV 湿法除尘钠法脱硫与湍冲文丘里除尘脱硫技术对比［J］.炼油技术与工程， 2015（6）:28-32.

Development and Practice of Turbulent Scrubbing Flue Gas Purification System for Kaldo Furnace

JIN Zi-wen， CHEN Zhi-gang
（TNMG Rare & Precious Metals Subsidiary Company， Tongling 244000， Anhui， China）

The Venturi flue gas purification system for Kaldo furnace is characterized by high system resistance and energy consumption， low dust-collecting efficiency and comprehensive selenium recovery rate； inability to adapt to flue gas conditions of large fluctuation range， high dust concentration and selenium content， so， it is liable to cause serious corrosion of metal material equipment and poor feed adaptability. Therefore， our company developed a new turbulent scrubbing flue gas purification system. Compared with the Venturi flue gas purification system， the new system enjoys higher dust removal efficiency， excellent performance in corrosion and blockage resistance. It can improve the selenium recovery by more than 10%， reduce the system resistance by 4/5， cut the energy consumption by nearly 1/4.

Kaldo furnace；Venturi；turbulent scrubbing；gas purification system；development and practice

TF806

B

1009-3842（2016）03-0060-03

2016-01-06

金自文（1958-），男，安徽桐城人，大学本科，化工高级工程师，主要从事贵金属生产经营管理与研究工作。E-mail: ahchenzg@126.com