卡爾多爐湍沖洗滌煙氣凈化系統開發及實踐

金自文，陳志剛

（銅陵有色集團控股有限公司 稀貴金屬分公司，安徽 銅陵 244000）

卡爾多爐湍沖洗滌煙氣凈化系統開發及實踐

金自文，陳志剛

（銅陵有色集團控股有限公司 稀貴金屬分公司，安徽 銅陵 244000）

卡爾多爐文丘里煙氣凈化系統阻力大、能耗高；不適應波動范圍大、塵濃及硒含量高的煙氣條件，收塵效率及硒綜合回收率不高；金屬材質設備易腐蝕，爐料適應性不強。銅陵有色開發了全新的湍沖洗滌煙氣凈化系統。與文丘里煙氣凈化系統相比，新系統除塵效率高、防耐防堵性好，硒回收率提高了10%以上，系統阻力降低4/5，能耗降低近1/4。

卡爾多爐；文丘里；湍沖洗滌；煙氣凈化；開發及實踐

1 引言

銅陵有色金屬集團股份有限公司（簡稱銅陵有色）于2007年引進用于陽極泥處理、爐體最大的卡爾多爐及工藝技術［1］，2009年元月，建成銅陽極泥資源綜合利用項目，主要工藝采用銅陽極泥卡爾多爐火法冶煉，煙氣處理采用文丘里煙氣凈化系統。

近年來的生產實踐表明：文丘里煙氣凈化系統阻力大、能耗高［2］；對塵濃、硒含量高的煙氣的處理能力有限；爐料適應性弱。銅陵有色開發了全新的湍沖洗滌煙氣凈化系統，完全滿足塵濃、硒含量高條件下煙氣凈化與硒的高效回收，同時具備低阻、高效、耐腐性強的優點，相關指標提升明顯。

2 開發前狀況

2.1工藝概述

文丘里煙氣凈化系統主要流程為：驟冷器（立式文丘里管）—水平文丘里—氣液分離器—電霧—文丘里風機（2臺）—吸收塔（圖1）。

卡爾多爐出口煙氣溫度為250～600℃，煙氣含有高附加值的煙塵及一些氣態成分如SeO2等。高溫煙氣依次進入驟冷器、水平文丘里管和氣液分離器；與此同時，循環液從氣液分離器底部進入文丘里循環槽，循環吸收煙氣中的塵和硒，經充分凈化吸收后的煙氣從氣液分離器頂部出來進入濕式電收塵器。濕式電收塵器后面設置文丘里風機為整個煙氣系統提供動力，煙氣進入吸收塔進一步除害后達標排放。

圖1　文丘里煙氣凈化系統

2.2主要問題

（1）由于采用兩級文丘里串聯，系統阻力降高達33kPa［3］，必須2臺進口風機串聯使用才能滿足系統對壓力的要求，能耗居高不下。

（2）銅陵有色卡爾多爐入爐原料較為復雜，除銅陽極泥外，還有相當數量的鉛陽極泥。鉛陽極泥中含有大量的硒、氯、氟成分，這些成分遇水產生亞硒酸、次氯酸、氫氟酸等酸性介質，這些介質對耐腐性較強的不銹鋼等材質仍具有強烈的腐蝕性［4-5］，煙氣凈化系統設備與管件腐蝕嚴重。

（3）文丘里煙氣凈化系統中，循環液體高速霧化后與氣相接觸，進行氣液接觸和質量傳遞，由被霧化的水完成煙塵捕集及煙氣凈化。由于文丘里具有喉管細、氣速精確等特點，可調性不大，因此文丘里煙氣凈化系統只適用煙氣量變化范圍窄、煙氣量穩定的情況，對高含塵、高含硒煙氣的處理能力有限，煙塵回收率和硒的綜合回收率不高，驟冷器、文丘里等小孔徑部位經常積結堵塞。

2.3主要工藝參數

文丘里煙氣凈化系統的主要工藝參數見表1。

表1　文丘里煙氣凈化系統主要工藝參數表

3 開發湍沖洗滌煙氣凈化系統

3.1技術原理

針對文丘里煙氣凈化系統存在的問題，銅陵有色開發湍沖洗滌煙氣凈化系統，即采用兩級湍沖洗滌代替現有的文丘里，并完成循環洗滌液管線的改造。

湍沖洗滌綜合運用了湍動塔和文丘里煙氣凈化技術原理。洗滌液經過噴嘴，以水珠形態逆氣流高速噴入洗滌圓筒中，在圓筒中作劇烈旋轉和翻騰，與冶煉煙氣及煙塵不斷碰撞沖擊，形成氣、液、固三相湍流運動，當液體在反應器循環流動時推動力和流動阻力之間的相互關系達到穩定時，即達到動量平衡［6］，此時在氣液界面區域形成強烈的湍動泡沫區，泡沫洗滌區內氣液二相充分接觸混合，接觸表面積大，且接觸表面不斷地得到迅速更新［7］，為氣液固的表面接觸提供了高效動量、質量、熱量交換場，完成氣相中挾帶的煙塵、氣態有價金屬的捕集及煙氣除溫過程。

3.2關鍵技術

湍沖洗滌器采用了獨特的噴嘴，使通過噴嘴噴出的洗滌液有較高的比表面積，達到強烈湍流和液體表面快速更新效果，提高煙氣凈化效率。

為防止高溫損壞設備，湍沖洗滌器抗溫部分由過渡段、溢流堰和事故應急噴嘴組成，與高溫煙氣直接接觸的過渡段更是采取雙重耐高溫措施。

為減少煙氣對設備及工藝管線的腐蝕，湍沖洗滌器設備本體整體采用碳鋼緊襯聚烯烴材料，高溫段采用碳鋼緊襯聚四氟乙烯材料，煙氣管道采用耐腐蝕的玻璃鋼材質。

3.3工藝流程

湍沖洗滌煙氣凈化系統主要流程為：煙氣—兩級湍沖洗滌器—電霧—風機（1臺）—吸收塔（圖2）。

圖2　湍沖洗滌煙氣凈化系統

3.4新系統運行狀況

2011年湍沖洗滌煙氣凈化系統投入運行至今，生產平穩。與文丘里煙氣凈化系統相比，新系統效率高、能耗低、防耐防堵性好；硒回收率提高了10個百分點；系統阻力降低4/5，能耗降低近1/4。兩者的主要工藝參數比較見表2。

表2　湍沖洗滌煙氣凈化系統與文丘里煙氣凈化系統工藝比較表

4 結論

與文丘里煙氣凈化系統相比，湍沖洗滌煙氣凈化系統具有阻力小、能耗低；能適應塵濃及硒含量高的煙氣條件，除塵收硒效率高；入爐原料適應性強等特點。湍沖洗滌系統在銅冶煉、石化行業有應用先例［8-9］，但在應用于陽極泥煙氣處理方面，銅陵有色領銜國內同行業。

［1］涂百樂， 張源， 王愛榮. 卡爾多爐處理銅陽極泥技術及應用實踐［J］.黃金， 2011（3）:45-48.

［2］占壽罡， 宋強， 徐磊. 硒回收系統改造設計和生產實踐［J］. 廣州化工，2015， 43（3）:156-157.

［3］王海榮， 李春俠， 王愛榮. 銅陽極泥資源利用回收項目技術改造實踐［J］. 企業技術開發， 2013（28）:64-66.

［4］史艷華， 于洋， 梁平， 等. 316L不銹鋼在氯離子環境中的腐蝕行為［J］.材料保護， 2015（8）:29-32

［5］張瑜. 304L不銹鋼在Cl- 作用下腐蝕行為的研究［J］. 功能材料，2015（13）:53-55

［6］李紅星. 三相連續流動環流反應器流動模型研究［J］. 化學工程，2015（8）:69-72.

［7］汪焰， 都麗紅， 徐靜安， 等. 動力波洗滌器性能實驗研究［J］. 化學工程， 2015（9）:59.

［8］陳俊華. 動力波技術在云銅總廠煙氣凈化方面的應用與實踐［J］. 環境科學導刊， 2015（3）:73-77.

［9］陳昕. EDV 濕法除塵鈉法脫硫與湍沖文丘里除塵脫硫技術對比［J］.煉油技術與工程， 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，大學本科，化工高級工程師，主要從事貴金屬生產經營管理與研究工作。E-mail: ahchenzg@126.com