环集烟气脱硫装置设计特点与生产实践

2019-02-11程彤

铜业工程 2019年6期

程彤

（江西铜业集团有限公司贵溪冶炼厂，江西贵溪 335424）

1 引言

贵溪冶炼厂（以下简称贵冶）铜冶炼采用闪速炉、转炉、阳极炉的工艺，目前2 套环集烟气脱硫装置均采用了离子液脱硫技术。贵冶的环集烟气具有以下特点：（1）烟气量大，2 套环集脱硫装置处理量均为70 万Nm3/h；（2）烟气中的SO2浓度不稳定；（3）烟气中含有一定量的酸雾。

2 贵冶环集烟气脱硫装置设计特点

2.1 离子液脱硫的工艺原理［1］

离子液脱硫工艺采用的是以有机阳离子、无机阴离子为主，添加少量活化剂、抗氧化剂和SO3抑制剂组成的离子液水溶液，其脱硫机理如下：

上式中R 代表离子液脱硫剂，（3）式是可逆反应，低温下反应（3）从左向右进行，高温下反应（3）从右向左进行。循环吸收法正是利用此原理，在低温下吸收二氧化硫，高温下将吸收剂中二氧化硫再生出来，从而达到脱除和回收烟气中SO2的目的［2］。

2.2 工艺特点

（1）贵冶环集烟气脱硫装置包含四个工序［3］：烟气预处理、SO2吸收、离子液再生、离子液净化。烟气预处理过程可以有效降低烟气的温度和尘含量，离子液净化工序包含阴离子交换装置和冷冻结晶装置，可以有效去除离子液中SO、Na+等杂质离子，保证离子液的脱硫效率。

（2）烟气预处理过程中采用槽盘式液体分布器和花环式填料的组合，在保证降温除尘效果的同时，极大地降低了喷淋液与烟气的气液比，有助于节能减排。

（3）采用负压再生离子液技术，可降低再生温度，提高再生效率、减少设备腐蚀及热量损耗，保证离子液再生效果的同时，有效控制了蒸汽的消耗。

（4）贵冶的环集烟气脱硫装置采用DCS 控制程序，均实现了自动无人值守操作，脱硫装置可根据烟气的实时状况进行参数自动调整。

图1 贵冶离子液脱硫工艺流程示意图

2.3 主要工艺设备设计特点

脱硫装置是烟气脱硫系统的核心设备［4］，烟气预洗涤塔、脱硫塔采用填料塔，主要由塔体、气体分布管、PP 填料、槽盘式液体分布器、除沫装置组成。烟气预洗涤塔、脱硫塔采用钢衬玻璃钢的组合塔，玻璃钢防腐材料具有优良的耐腐蚀性，玻璃钢防腐材料与碳钢的结合不仅解决了腐蚀问题，还解决了大塔器的强度问题，为后续的安装也提供了有利条件。根据相应的工艺要求，烟气预洗涤塔的填料采用PP 花环填料，脱硫塔则采用PP 规整填料；烟气预洗涤塔的除沫装置为PP 折流板高效除沫器，脱硫塔则采用了PP 丝网除沫器［5］。

表1 主要工艺设备明细表

3 生产实践

贵冶目前具有两套铜冶炼系统，第一套环集烟气脱硫装置于2017 年7 月建成投产，连续运行至今均能满足国家环保要求，实现了环集烟气全时达标，尾排SO2小时平均值低于100mg/Nm3，远低于国家排放标准。第二套环集烟气脱硫装置于2019年5 月建成投产。本文重点介绍第一套环集烟气脱硫装置，其主要工艺运行参数见表2，入口烟气与出口烟气比较见图2。

表2 主要工艺运行参数表

图2 贵冶离子液脱硫装置入口烟气SO2 浓度与出口烟气SO2 的比较

表2 的相关数据均来源于2019 年5 月份，出口SO2浓度为第三方数据，从表中可计算出，该套装置脱除SO2的效率达到了95%以上。目前该套装置使用的蒸汽为0.6～0.8MPa 的低压蒸汽，含水量偏高，导致蒸汽的耗量稍微偏高。该脱硫装置设计处理烟气能力为700000Nm3/h，环保风机为变频风机，可根据环集作业需要进行自动调节，有利于工厂的节能减排。

该套离子液脱硫装置运行平稳，可适应烟气SO2浓度的变化，贵冶一系统含有1 台闪速炉、6台转炉、4 台阳极炉，为了处理转炉投放料、阳极炉氧化期等高浓度SO2烟气，贵冶采用了“消峰”处理的方式，利用脱硫装置前端的SO2浓度信号提前增加离子液循环量，波峰消除后适量提高蒸汽量。

从表2、图2 中可以看出：（1）该套装置脱除SO2的效率达到了95%以上；（2）脱硫效率高的同时，运行稳定，环集烟气可以连续实现实现较低SO2排放；（3）贵冶环集烟气中的SO2浓度存在一定范围内的波动，该套装置可适应这一浓度波动。