貴冶硫酸兩套尾氣脫硫裝置工藝及比較

喬彥強,江紅衛

(1.中南大學化學化工學院,湖南長沙 410083;2.江西銅業集團公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

貴冶硫酸兩套尾氣脫硫裝置工藝及比較

喬彥強1,2,江紅衛2

(1.中南大學化學化工學院,湖南長沙 410083;2.江西銅業集團公司貴溪冶煉廠,江西貴溪 335424)

介紹了江西銅業集團公司貴溪冶煉廠硫酸車間兩套尾氣脫硫裝置的概況、工藝流程和技術控制,重點闡述兩套裝置工藝上的異同及在實際生產中遇到的一些問題及處理措施。

制酸;尾氣脫硫;工藝;問題;措施

1 前言

江銅集團貴溪冶煉廠硫酸車間分別于 2007年和 2010年年初建成兩套硫酸尾氣脫硫裝置并投入使用。兩套裝置均采用活性焦干法脫硫技術,第一套裝置和新 30萬 t冶煉工程同步建成投產,由于該套裝置在江銅運用尚屬首例[1],在投入運行兩年時間內,出現了較多問題,如鏈斗機等設備故障率高、再生氣管道易堵塞、布袋收塵器易積灰等,分別造成物料循環系統、再生系統和收塵系統運行不正常。第二套裝置在總結第一套的生產實踐經驗的基礎上,通過改進,目前正在試運行。

2 工藝原理

活性焦脫硫工藝主要包括:吸附脫硫、活性焦再生、副產品合成等幾部分。

硫酸尾氣中噴入水蒸汽后,溫度70℃左右,且有氧和水蒸氣存在,此時煙氣中的 S O2在活性焦作用下,與煙氣中水、氧氣發生化學反應,生成硫酸[2]。

被吸附的硫酸存在于活性焦的微孔中 ,當這些活性焦被加熱到 400～500℃時,蓄積在活性焦中的硫酸與活性焦作用分解脫附,產生的主要分解物是SO2、CO2、H2O,其物理形態為富二氧化硫的氣體,這就是活性焦的再生過程。再生后的活性焦通過鏈斗機、篩選設備等活性焦循環系統后,活性焦粉末及吸附的灰塵被分離,大部分活性焦則返回脫硫塔進行循環。此過程中損失的活性焦需定期進行補充。再生過程所產生的較高濃度的 SO2氣體經再生氣送風機送入制酸凈化系統進行回收制取硫酸。活性焦脫硫工藝原理見圖 1所示:

圖 1 活性焦脫硫工藝原理圖

3 兩套裝置工藝流程及比較

脫硫系統主要由 SO2吸附脫除系統、活性焦再生系統、物料輸送系統、煙氣系統及共用系統組成。

3.1 SO2吸附脫除系統

SO2吸附脫除系統是脫硫裝置的核心部件之一,主要設備為脫硫塔。該系統的功能是通過活性焦的吸附和過濾作用凈化煙氣中的 SO2和煙塵。需要凈化的煙氣 (硫酸尾氣)由煙道系統送入脫硫塔的布氣室,在吸附層活性焦阻礙作用下,煙氣在布氣室內均勻流向兩側吸附層與自上向下靠重力緩慢移動的活性焦錯流接觸 (煙氣流向與活性焦流向成90°)脫除煙氣中的絕大部分煙塵和 SO2。凈化后的煙氣穿過出氣面格柵流入集氣室,由集氣室排入煙道系統。吸附了 SO2的活性焦由吸附層下部錐斗排出送往再生塔再生。脫硫塔工作原理見圖 2。

圖 2 脫硫塔工作原理圖

3.2 活性焦再生系統

活性焦再生系統完成脫硫塔排出活性焦的再生操作,并收集再生過程中產生的富含 SO2的再生氣體。再生方法通常有水洗再生法與加熱再生法[3],該系統主要采用加熱再生法,其主要設備有再生塔、電加熱器、再生氣風機等。活性焦再生塔是再生系統的核心設備,由上至下分為進料段、加熱段、抽氣段、冷卻段和排料段,加熱段和冷卻段均相當于一個埋管式換熱器。活性焦經再生、冷卻后連續不斷的由再生塔的排料段排出,與此同時,再生塔進料段、加熱段、抽氣段和冷卻段內的活性焦靠重力依次、連續流向下一段。再生塔內活性焦的流動速度通過安裝在再生塔出料口的斜進料星形卸料器控制,與脫硫塔的脫硫效率聯鎖。活性焦加熱、冷卻介質均為氮氣,氮氣經管程流動,活性焦經殼程流動,采用電加熱器將中溫氮氣加熱至高溫狀態后送入加熱段,閉路循環使用。活性焦再生出的再生氣由抽 SO2風機經抽氣段設置的抽氣管網抽出,送往硫酸凈化工序。

圖 3 再生系統流程圖

3.3 物料輸送系統

物料循環系統的作用一方面在于將脫硫和再生過程連接起來,使脫硫劑活性焦實現循環運動,重復使用;另一方面,補充在脫硫過程中消耗的活性焦。要求整個過程物料破碎損耗小,沒有粉塵污染環境;該系統主要設備有 LD誘導式鏈斗機、內振式直線振動篩、布袋除塵器等,其工藝流程見圖 4。

圖 4 物料循環系統流程圖

3.4 兩套系統工藝比較

(1)設計參數。

表 1 脫硫第一套系統與第二套系統設計參數表

(2)工藝配置。

表 2 脫硫第一套系統與第二套系統工藝配置比較表

4 工藝改進

(1)優化物料循環。本套脫硫裝置的核心是物料循環系統,減少鏈斗機故障,提高系統作業率。通過增設閘板閥門解決脫硫頂部分料不均衡;通過改進振動篩篩網形式和給料方式,減少活性焦破碎,節約生產成本;通過增加鏈斗機調偏裝置,解決鏈斗機鏈條跑偏,磨穿外壁,拉壞料斗等問題,提高設備運行效率。

(2)改進再生氣管道,控制再生塔內壓力,提高脫硫效率。由于再生氣管道配置長,管道末端溫度低,易導致管道腐蝕漏液,管道積灰嚴重,通過改進管線,合理配置管道傾斜度,解決了管道腐蝕和積灰問題,并較好地控制了再生塔內的微負壓。

(3)改進收塵管線,避免現場冒灰,改善現場作業環境。本套脫硫裝置設計有收塵系統,以回收在物料循環過程中產生的焦粉,通過布袋收塵后將灰粉匯集至灰罐,而鏈斗機底部設有排灰口,需要人為定期清理,造成地面污染,也不利于操作工的健康。為此,在再生塔下料至鏈斗機的接口處增加收塵管線和閥門,并通過調整收塵系統各路管線上的閥門,使得鏈斗機、振動篩等處維持微負壓,減少了環境污染,同時將接灰口堵死,利用鏈斗機的刮板將灰送至振動力篩后進入灰罐,降低操作工的勞動強度。

(4)改進氮氣循環管線,增設氧氣濃度檢測,確保設備安全運行。在氮氣循環管線上增設氮氣冷卻器,控制再生塔下料溫度,避免脫硫塔溫度過高;增設換熱風機入口壓力控制自動閥,自動調整風機入口為正壓;增設氧氣濃度檢測計,設置氧濃度過高時與換熱風機聯鎖,確保再生塔的運行安全。

(5)優化控制指標,加強管理和考核,加強崗位人員培訓,提高應急操作能力。

5 結束語

通過兩年多的生產,第一套尾氣脫硫裝置各項指標基本正常,對系統中存在的一些問題還需進一步研究,以改善設備運行狀況,優化操作指標,提高該系統的脫硫效率和作業率。

REFERENCES

[1] 周淑珍,等.貴冶硫酸車間培訓教材.江銅貴冶教培科.2008: 115-129.

[2] 楊毅,岑祖望.可資源化活性焦煙氣脫硫技術簡介[J].硫酸工業,2007,(1):46-49.

[3] 朱惠峰,鐘秦.可資源化活性焦煙氣脫硫的實驗研究[J].中國煤炭,2009,(6):81-82.

Process and Comparison of Two Sets of Acid Plant Ta il GasDesulfurization Devices

Q IAO Yan-qiang1,2,J IANG Hong-wei2
(1.College of chemistry and chemical engineering,Central South University,Changsha,Hu’nan,China 410083; 2.Jiangxi Copper Corporation,Guixi Smelter,Guixi,Jiangxi,China 335424)

This article describes the overview,process and technology control of the two sets of sulfuric acid plant tail gas desulphurization devices in Guixi Smelterof JiangxiCopper Corporation.Focusing on the similarities and differences between the two sets on process,at the same time problems encountered during operation are discussed and treat mentmeasures are given.

sulfuric acid plant;tail gas desulphurization;process;problems;measures

book=47,ebook=107

X701.3

B

1009-3842(2010)02-0047-03

2010-02-04

喬彥強(1972-),男,山西省襄汾縣人,化工高級工程師,主要從事冶煉煙氣制酸生產技術及管理等工作。E-mail:xjsqyq@163.com