銅冶煉煙氣制酸尾氣提標(biāo)升級改造實踐

劉祖鵬，李桂珍，林先彬，李 俊，張變革

（大冶有色金屬有限責(zé)任公司，湖北黃石435002）

大冶有色金屬有限責(zé)任公司冶煉廠（以下簡稱大冶有色）銅冶煉配套有2套冶煉煙氣制酸裝置，硫酸設(shè)計產(chǎn)能分別為270 kt/a和700 kt/a。根據(jù)湖北省《關(guān)于部分重點城市執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》的要求，黃石市于2021年1月1日起執(zhí)行大氣污染物特別排放限值，其中重點指標(biāo)有ρ（SO2）≤100 mg/m3、ρ（NOx）≤100 mg/m3、硫酸霧（ρ）≤20 mg/m3、顆粒物（ρ）≤10 mg/m3。兩套制酸裝置的尾氣采用雙氧水法脫硫，排放的尾氣中ρ（SO2）約為220 mg/m3、ρ（NOx）約為200 mg/m3、硫酸霧（ρ）與顆粒物（ρ）在20～30 mg/m3，距特別排放限值存在一定的差距。在新的環(huán)保形勢下，為了實現(xiàn)尾氣達標(biāo)排放，大冶有色于2019年11月—2021年1月對制酸尾氣排放進行提標(biāo)升級改造。

1 提標(biāo)方案選擇

臭氧脫硝技術(shù)利用臭氧的強氧化性將不可溶的低價態(tài)氮氧化物氧化為可溶的高價態(tài)氮氧化物，然后在脫硝塔內(nèi)用堿液將氮氧化物吸收，達到脫除氮氧化物的目的，該工藝具有反應(yīng)時間短、速度快、脫硝效率高、不產(chǎn)生二次污染且自動化控制程度高的特點。通過技術(shù)交流與考察、前期方案論證評審，大冶有色決定采用“雙氧水脫硫+臭氧脫硝”工藝對制酸尾氣進行處理。

此次改造，在脫硫塔內(nèi)增設(shè)1層規(guī)整填料及配套的填料支撐提高脫硫效率；在脫硫塔后部的煙氣管道上增設(shè)1臺臭氧脫硝反應(yīng)器；新建1套臭氧制備裝置；利用原有脫硫塔（?9 m）的鋼支架增設(shè)1臺含脫硝吸收塔及濕式電除霧器的組合塔，可減少設(shè)備基礎(chǔ)及配套鋼支架及操作平臺的投資成本，具有占地面積小、工藝流暢、系統(tǒng)阻力小等優(yōu)點。經(jīng)雙 氧水脫硫后的制酸尾氣脫硝處理工藝流程見圖1。

圖1 制酸尾氣脫硝處理工藝流程

制酸尾氣經(jīng)過雙氧水脫硫后，其中的ρ（SO2）降低至100 mg/m3以下。脫硫后的尾氣進入脫硝管道反應(yīng)器與臭氧充分混合反應(yīng)，再進入組合塔下部的脫硝吸收塔與噴淋的堿液反應(yīng)。脫硝后的尾氣進入上部的兩級濕式電除霧器除塵、除霧后，進入原有尾氣煙囪達標(biāo)排放。

臭氧裝置是該提標(biāo)升級改造項目脫硝系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。臭氧裝置氧氣的轉(zhuǎn)化率為10.5%，額定產(chǎn)量為60 kg/h，ρ（O3）≥150 mg/L。臭氧裝置包括2臺臭氧發(fā)生器、電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)及內(nèi)循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。采用PLC自動控制系統(tǒng)通過同時調(diào)整功率及氣量的方式實現(xiàn)了臭氧濃度與產(chǎn)量的平滑調(diào)節(jié)，并通過在線監(jiān)控系統(tǒng)對運行參數(shù)實時監(jiān)控，為臭氧裝置的正常運行提供保障。

2 改造后運行情況

該升級改造項目于2019年11月開始動工，增設(shè)臭氧廠房、脫硝反應(yīng)器、脫硝吸收塔及配套的輸堿系統(tǒng)、電除霧器、高壓電源等，2020年7月中旬完成施工，2020年8月13日順利完成與原脫硫塔及尾氣煙囪碰口，系統(tǒng)正式通氣投用。

電除霧器、臭氧裝置單體調(diào)試完成后，系統(tǒng)運行情況見表1～3。制酸尾氣各污染因子均可穩(wěn)定達到特別排放限值要求，顆粒物及重金屬實測數(shù)次均可達標(biāo)。脫硝塔投用后，總阻力在650～700 Pa，脫硝效率60%～80%，基本達到設(shè)計要求。

表1 電除霧器運行情況

表2 臭氧發(fā)生器運行情況

表3 煙囪尾氣排放指標(biāo)ρ: mg/m3

3 改造效果

改造后的制酸尾氣處理系統(tǒng)運行8個月以來，運行基本穩(wěn)定，排放的尾氣中SO2、NOx和硫酸霧質(zhì)量濃度均低于黃石市要求的特別排放限值。制酸尾氣處理系統(tǒng)的主要設(shè)計及運行參數(shù)見表4。

表4 制酸尾氣處理系統(tǒng)主要設(shè)計及運行參數(shù)

續(xù)表4

4 結(jié)語

大冶有色銅冶煉煙氣制酸尾氣提標(biāo)升級改造項目，在脫硫塔增設(shè)規(guī)整填料提高了脫硫效率，引入了臭氧脫硝工藝并增設(shè)電除霧器除塵除霧，進一步降低了外排尾氣中的SO2、NOx、硫酸霧和顆粒物等污染物的濃度。廢氣污染物排放執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)升級到了GB 25467—2010《銅、鎳、鈷工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》修改單中的特別排放限值，實現(xiàn)了達標(biāo)排放。