貴冶熔煉環(huán)集煙氣有機胺脫硫工藝運行實踐

唐 華

（江西銅業(yè)集團有限公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

江銅貴溪冶煉廠熔煉車間工藝過程中，產(chǎn)生高濃度的SO2煙氣需要處理，同時環(huán)集煙氣二氧化硫污染物是國家在“十二五”期間環(huán)境保護、節(jié)能減排的重點監(jiān)管指標(biāo)之一，2010年國家頒布了《GB 25467-2010銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［1］，SO2排放濃度限值為400 mg/Nm3；國家對SO2排放濃度要求很高，且有越來越嚴(yán)之勢。近年來，隨著國家政策對環(huán)保問題的日益重視，大氣污染物排放濃度限值還有可能下調(diào)，這對含硫尾氣處理工藝提出了更高的要求。為能適應(yīng)新形勢下的排放標(biāo)準(zhǔn)貴溪冶煉廠對環(huán)集脫硫系統(tǒng)進行了改造。

2 脫硫系統(tǒng)現(xiàn)狀分析

貴溪冶煉廠熔煉車間環(huán)集煙氣目前采用活性焦脫硫技術(shù)，于2011年建成投產(chǎn)，項目改造前對現(xiàn)有系統(tǒng)進行了分析，認(rèn)為存在以下問題及缺陷：

2.1 進口SO2濃度波動大

活性焦脫硫裝置進口SO2濃度原設(shè)計值較低，在生產(chǎn)過程中一旦出現(xiàn)SO2濃度峰值時，原有裝置出口SO2濃度接近排放限值。

2.2 脫硫效率偏低

一系統(tǒng)設(shè)計處理煙氣能力為55萬m3/h，實際檢測一系統(tǒng)峰值風(fēng)量達到65萬m3/h［2］，因?qū)嶋H氣量超設(shè)計值，環(huán)集煙氣通過床層反應(yīng)時間縮短，造成脫硫效率偏低。

2.3 存在低空污染的可能性大

一系統(tǒng)環(huán)集風(fēng)機入口壓頭偏小，閃速爐放銅口及轉(zhuǎn)爐環(huán)集口負(fù)壓偏低，因抽風(fēng)能力不足，易發(fā)生冒煙，造成低空污染。

2.4 運行成本高

活性焦脫硫工藝電耗高，且消耗大量活性焦，勞動強度大，需要專人維護裝置的運行［3］。

3 脫硫系統(tǒng)改造措施

經(jīng)過對石膏脫硫、堿法脫硫、有機胺脫硫三種工藝優(yōu)缺點的比較以及反復(fù)探討，貴冶最終決定熔煉車間一系統(tǒng)環(huán)集煙氣脫硫工藝采用布袋收塵＋負(fù)壓再生有機胺脫硫工藝，替代現(xiàn)有活性焦脫硫工藝，其脫硫效率高，運行穩(wěn)定，自動化程度高，也能適應(yīng)一系統(tǒng)環(huán)集煙氣量大、濃度波動大的特點［4］。

3.1 有機胺脫硫工藝原理

本工藝采用的脫硫液對SO2氣體具有良好的吸收和解吸能力，循環(huán)吸收法是在常溫下吸收SO2，在加熱條件下高溫將脫硫液中SO2再生出來，從而達到脫除和回收煙氣中SO2的目的［5］。

SO2的吸收：SO2在水中有一定的溶解度，會發(fā)生如式(1)、式(2)所示的可逆水合和電離過程，而將有機胺液溶解于水中后，水中的氫離子與有機胺結(jié)合，形成胺鹽，促進式(1)、式(2)正向反應(yīng)，增大SO2在溶液中溶解量，如反應(yīng)式（3）。式(1)～(3)為可逆反應(yīng)，正向為放熱反應(yīng)。

SO2的解吸：采用蒸汽等方式間接加熱有機胺富液，可逆轉(zhuǎn)式(1)～(3)［6］的反應(yīng)，進而實現(xiàn)SO2的解吸以及有機胺富液的再生，回收高濃度的SO2。

3.2 有機胺脫硫工藝流程簡介

有機胺脫硫工藝流程主要包括煙氣收集、煙氣除塵、煙氣洗滌除酸、煙氣脫硫、有機胺液再生解析、有機胺液凈化脫鹽工序，如圖1所示。

通過環(huán)集風(fēng)機及配套管道將閃速爐、轉(zhuǎn)爐、陽極爐的環(huán)集煙氣收集，在混合管道內(nèi)進行脫濕，再經(jīng)過布袋除塵器對煙氣進行除塵。除塵后的煙氣進入脫硫塔洗滌段進行除酸以及進一步除塵，隨后煙氣進入脫硫塔的吸收段，煙氣在吸收段的填料里與逆向的貧硫脫硫液（以下稱貧液）接觸，從而脫除大部分所含的二氧化硫，脫硫后的煙氣進一步上升過程中，經(jīng)過回收段捕集煙氣夾帶的脫硫液后經(jīng)80米的煙囪排向大氣。

吸收二氧化硫后的富硫脫硫液（以下稱富液）經(jīng)過離心泵打至再生塔，富液在再生塔的填料里與來自再沸器的蒸發(fā)氣體逆向接觸，富液在吸熱后解析出二氧化硫，解析出的二氧化硫被輸送至硫酸車間進行制酸，解析后的脫硫液再經(jīng)泵打至脫硫塔吸收段。

貧液在打至脫硫塔的過程中，分支一部分貧液進入陰離子與陽離子交換柱內(nèi)進行離子交換脫除貧液中的SO42-、SO32-、Cl-與 Na+、Fe3+，后在回到系統(tǒng)內(nèi)，從而達到凈化脫硫液的目的。

圖1 熔煉環(huán)集煙氣有機胺脫硫工藝流程圖

4 有機胺脫硫工藝運行效果

熔煉環(huán)集有機胺脫硫工藝改造后，于2017年08月投入運行至今，尾排SO2濃度、脫硫效率、作業(yè)率等指標(biāo)明顯優(yōu)于活性焦脫硫工藝，處理后的煙氣SO2濃度100mg/m3左右，脫硫效率達到80%以上，脫硫作業(yè)率＞99%。

（1）環(huán)集尾排SO2濃度明顯降低，如圖2所示。

（2）有機胺環(huán)集脫硫效率明顯優(yōu)于活性焦，如圖3所示。

（3）有機胺環(huán)集脫硫運行穩(wěn)定，作業(yè)率高于活性焦脫硫，如圖4所示。

圖2 活性焦與有機胺脫硫環(huán)集尾排SO2濃度對比圖

圖3 活性焦與有機胺環(huán)集脫硫效率對比圖

圖4 活性焦與有機胺環(huán)集脫硫作業(yè)率對比圖

5 結(jié)語

運用有機胺脫硫工藝是減少污染、回收二氧化硫的一項重要措施，有機胺脫硫不產(chǎn)生大量的脫硫副產(chǎn)物，避免了環(huán)境的二次污染，工藝投入運行后，折算工廠能減少排放二氧化硫約560t/年［2］，實現(xiàn)了熔煉車間一系統(tǒng)環(huán)集排放濃度遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)，較好地維護了公司世界五百強的良好形象；同時再生高純度SO2通過管道返回至硫酸車間制酸，實現(xiàn)了環(huán)境保護和企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的和諧關(guān)系。但在運行過程中仍存在一些問題，在今后的工作中工廠仍會持續(xù)改進，充分發(fā)揮有機胺脫硫工藝的作用，進一步響應(yīng)減排二氧化硫的政策。