双氧水脱硫技术在倾动炉的应用实践

刘 科

（江西铜业集团有限公司 贵溪冶炼厂，江西 贵溪 335424）

1 引言

贵溪冶炼厂倾动炉由建成初期历经近20年生产，冶炼烟气经现有排烟系统处理后，二氧化硫及颗粒物排放接近国家现行标准上限，已不能满足环保需求。为了提高倾动炉处理复杂原料的能力，更好适应国家环保政策，针对倾动炉烟气治理的问题，与专业厂家及瑞林设计院进行了技术交流，工艺技术人员赴全国多家相关企业实地考察。通过多方比对和现场调研，最终确定采用双氧水脱硫工艺对排烟系统升级改造。

双氧水脱硫工艺可靠性高，投资及运行费用低。其工艺原理是将是将烟气通入文丘里洗涤除尘、降温，然后接入脱硫塔，脱硫塔内提前补加一定量27.5%双氧水，将二氧化硫氧化成三氧化硫，产出稀硫酸，稀硫酸可回收利用，不会产生二次污染问题［1-3］。

2 双氧水脱硫工艺概况

2.1 倾动炉双氧水脱硫工艺流程

根据倾动炉烟气条件，双氧水脱硫工艺流程：倾动炉排烟收尘系统烟气→文丘里［4］洗涤器→脱硫塔→除沫器→电除雾器→排烟筒排放（见图1所示）。

图1 双氧水脱硫工艺流程图

倾动炉排烟收尘系统120℃左右尾气，经文丘里洗涤器进行喷淋洗涤、降温，洗涤烟气中的尘和杂质的同时将烟气降温至48℃以下，后进入脱硫塔喷淋段，和循环喷淋的H2O2逆向进行气液接触，脱除烟气中的SO2。为控制脱硫后烟气中SO2浓度＜50mg/m3、酸雾＜10mg/m3，脱硫塔顶部设置了折流板除沫器，除沫后烟气进入玻璃钢电除雾器进一步脱除酸雾后经顶部排气筒排放［5］（见图2所示）。

图2 双氧水脱硫工艺原理简图

2.2 双氧水脱硫设备简介

（1）文丘里洗涤器。

文丘里洗涤器由收缩管、喉管、扩散管和下部储液储槽组成，顶部入口处设置事故水喷嘴，喉管处设置三个喷射管对烟气除尘降温（见表1所示）。收缩段和喉管段主体材料为254SMO，事故水喷嘴材质采用C276，扩散管和底部储液段材质为FRP，采用环氧乙烯基树脂，循环储液槽底部设计为斜坡，以便将槽内酸泥排尽。

表1 文丘里洗涤塔设计参数表

倾动炉冶炼烟气经锅炉、收尘系统降温及除尘后温度为120℃左右，经排烟风机先在文丘里洗涤器中进行喷淋降温，同时洗涤烟气中少量烟尘，工艺流程图见图3。

图3 文丘里洗涤塔示意图

文丘里洗涤器底部设循环液槽，配备两台循环泵（一备一用），将塔底部抽出洗涤液经过板式换热器冷却降温后，经文丘里喷嘴雾化和烟气接触达到烟气洗涤和冷却降温的目的。板式换热器冷却用水来自硫酸车间循环水池，回水至硫酸车间循环水池，回水管安装酸度检测计用于检测回水pH值。随着循环液槽洗涤液的蒸发、酸浓度及杂质浓度的增加，液槽顶部安装了补水管路，补水采用连续不间断方式，底部设置排污口定期排放污泥。

从循环泵出口管路引出一路管路至废酸储槽，管路安装自动控制阀与循环液槽液位联锁，当液槽液位达到设定高限位值时，自动阀开启，废酸液流至废酸储槽。废酸储槽配备两台废酸泵（一备一用）与储槽液位检测计联锁，当废酸储槽液位达到设定高限，废酸泵连锁开启，将废酸输送至硫酸车间废酸处理站。

（2）脱硫塔。

脱硫塔上部设置两段双氧水喷淋+填料，上层喷淋介质采用塔盘从中间段引出，下段喷淋液回塔底部储液槽，底部设计为斜坡便于酸泥排放，顶部设置折流板除沫器。见表2所示。

表2 脱硫塔设计参数表

图4 文丘里工艺流程图

脱硫中间设隔离塔盘，采用顶层与底层两段喷淋。底层喷淋设两台循环泵（一备一用），将塔底层抽出循环液喷淋烟气后返回塔底，循环泵出口管路引出一段管路将稀酸（浓度15%~20%）送至现场稀酸储罐，当稀酸罐液位达到设定值后，由稀酸泵将稀酸送至电解（或硫酸）车间。顶层喷淋配备顶层循环液储罐及两台循环泵（一备一用），循环泵将顶层储罐内循环液通过管路输送至顶层喷淋装置对烟气喷淋后返回顶层储槽。

图5 脱硫塔示意图

该系统采用浓度为27.5%的双氧水溶液作为脱硫剂，配备2个有效容积为13m3储罐、一台双氧水卸料泵、两台双氧水添加泵（一备一用）。双氧水储槽设置高度1m围堰，避免罐体破裂时液体外泄。顶部设置4.5m高遮阳棚，棚内设置喷淋降温系统，确保罐内液体温度达到35℃时自动启动喷淋水降温。

图6 脱硫塔工艺流程图

图7 电除雾工艺流程图

表3 SO2浓度检测统计表

（3）电除雾器。

SDD-CF湿式电除尘器是以湿烟气颗粒物净化的新型高效除尘设备，由双盾环境科技有限公司成套引进，具有导电性好、重量轻、耐腐蚀、性能稳定、效率高等特点。电除雾采用导电玻璃钢制作［6］，集尘极形式为正六边形，面积为15m2。

电除雾采用热风清扫方式保证绝缘子室内绝缘性能，包括2台密封风机（一备一用）和1台电加热器。该装置还配备电除尘清洗装置，清洗周期依据工艺条件、烟气性质及电场清洁程度确定（一般为24h冲洗一次），每次冲洗时间3~5min。高压整流机组是电除雾的主要附属设备，它的正常运行对除雾效果能够起到很好的促进作用。

2.3 双氧水脱硫设备工艺控制

该工艺采用机电仪一体化控制方式并配备可靠检测元件及执行机构，利用现有倾动炉DCS控制系统增加相应I/O卡件，同时在DCS中增加相应控制回路，实现生产过程中的连续监测和自动控制，主要监控和调节回路有文丘里液位调节、成品酸罐液位调节、废酸罐液位调节、脱硫液酸浓度调节、脱硫塔液位调节 、出口二氧化硫浓度调节、双氧水罐温度调节等［7-8］。

3 双氧水脱硫实践应用情况

双氧水脱硫装置由中国瑞林设计，于2020年3月31日投入试运行，6月底完成性能测试，测试期间选择倾动炉氧化期烟气量最大负荷时段，具体情况如下。

3.1 脱硫效率

从上表可知该脱硫装置SO2排放≤50 mg/Nm3，远远低于国家排放标准，且脱硫效率达99%。

3.2 烟尘排放

含尘烟气经倾动炉收尘系统除尘后，未除尽的烟尘大部分在文丘里洗涤中除去，文丘里的喉管气速越高，洗涤效果越好。测试期间检测出口含尘量见表4，该脱硫装置烟尘排放均低于国家排放标准。

表4 烟尘统计表

3.3 系统阻力值

脱硫装置利用倾动炉现有风机，文丘里洗涤器压降控制在1.5kPa，系统阻力降为4.0kPa。由表5列出的数据表明脱硫装置文丘里的阻力降平均为1.04kPa，系统阻力降平均为1.32kPa，符合工艺生产要求。

表5 系统阻力值统计表 kPa

3.4 原材料消耗及其它能耗

脱硫装置运行主要原材料为双氧水，能耗主要表现在电耗和水的消耗上，其中以水消耗量最大，详情请看表6。

表6 原材料消耗及其它能耗表

3.5 产出物

脱硫产出的成品稀酸去往电解（或硫酸）使用，废酸由管道直接送往废酸处理站处理后再送至生产污水处理站处理后回用。脱硫区域场面污水（即地面冲洗水和雨水）由废水收集坑收集后送往生产污水站处理，处理后水质符合国家规定的限值后回用或外排。

表7 产出物统计表

4 结语

随着我国环境保护要求越来越严格，二氧化硫是冶炼烟气中最主要的大气污染物之一，对环境造成极大危害。实践应用表明，双氧水脱硫技术在贵溪冶炼厂倾动炉杂铜冶炼烟气中SO2治理效果显著，该技术利用双氧水强氧化特性将烟气中SO2直接制酸，且无臭氧生成，实现循环经济的发展要求。