卡爾多爐湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)開發(fā)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(tǒng)開發(fā)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(tǒng)阻力大、能耗高；不適應(yīng)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(zhì)設(shè)備易腐蝕，爐料適應(yīng)性不強。銅陵有色開發(fā)了全新的湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)。與文丘里煙氣凈化系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)除塵效率高、防耐防堵性好，硒回收率提高了10%以上，系統(tǒng)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(fā)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(shù)［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(tǒng)。

近年來的生產(chǎn)實踐表明：文丘里煙氣凈化系統(tǒng)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(yīng)性弱。銅陵有色開發(fā)了全新的湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)，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(yōu)點，相關(guān)指標提升明顯。

2 開發(fā)前狀況

2.1工藝概述

文丘里煙氣凈化系統(tǒng)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(fēng)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(tài)成分如SeO2等。高溫?zé)煔庖来芜M入驟冷器、水平文丘里管和氣液分離器；與此同時，循環(huán)液從氣液分離器底部進入文丘里循環(huán)槽，循環(huán)吸收煙氣中的塵和硒，經(jīng)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(shè)置文丘里風(fēng)機為整個煙氣系統(tǒng)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(tǒng)

2.2主要問題

（1）由于采用兩級文丘里串聯(lián)，系統(tǒng)阻力降高達33kPa［3］，必須2臺進口風(fēng)機串聯(lián)使用才能滿足系統(tǒng)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(fù)雜，除銅陽極泥外，還有相當(dāng)數(shù)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(chǎn)生亞硒酸、次氯酸、氫氟酸等酸性介質(zhì)，這些介質(zhì)對耐腐性較強的不銹鋼等材質(zhì)仍具有強烈的腐蝕性［4-5］，煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)備與管件腐蝕嚴重。

（3）文丘里煙氣凈化系統(tǒng)中，循環(huán)液體高速霧化后與氣相接觸，進行氣液接觸和質(zhì)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(diào)性不大，因此文丘里煙氣凈化系統(tǒng)只適用煙氣量變化范圍窄、煙氣量穩(wěn)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(jīng)常積結(jié)堵塞。

2.3主要工藝參數(shù)

文丘里煙氣凈化系統(tǒng)的主要工藝參數(shù)見表1。

表1　文丘里煙氣凈化系統(tǒng)主要工藝參數(shù)表

3 開發(fā)湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)

3.1技術(shù)原理

針對文丘里煙氣凈化系統(tǒng)存在的問題，銅陵有色開發(fā)湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)，即采用兩級湍沖洗滌代替現(xiàn)有的文丘里，并完成循環(huán)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(shù)原理。洗滌液經(jīng)過噴嘴，以水珠形態(tài)逆氣流高速噴入洗滌圓筒中，在圓筒中作劇烈旋轉(zhuǎn)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(dāng)液體在反應(yīng)器循環(huán)流動時推動力和流動阻力之間的相互關(guān)系達到穩(wěn)定時，即達到動量平衡［6］，此時在氣液界面區(qū)域形成強烈的湍動泡沫區(qū)，泡沫洗滌區(qū)內(nèi)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(zhì)量、熱量交換場，完成氣相中挾帶的煙塵、氣態(tài)有價金屬的捕集及煙氣除溫過程。

3.2關(guān)鍵技術(shù)

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(shè)備，湍沖洗滌器抗溫部分由過渡段、溢流堰和事故應(yīng)急噴嘴組成，與高溫?zé)煔庵苯咏佑|的過渡段更是采取雙重耐高溫措施。

為減少煙氣對設(shè)備及工藝管線的腐蝕，湍沖洗滌器設(shè)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(zhì)。

3.3工藝流程

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

圖2　湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)

3.4新系統(tǒng)運行狀況

2011年湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)投入運行至今，生產(chǎn)平穩(wěn)。與文丘里煙氣凈化系統(tǒng)相比，新系統(tǒng)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(tǒng)阻力降低4/5，能耗降低近1/4。兩者的主要工藝參數(shù)比較見表2。

表2　湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)與文丘里煙氣凈化系統(tǒng)工藝比較表

4 結(jié)論

與文丘里煙氣凈化系統(tǒng)相比，湍沖洗滌煙氣凈化系統(tǒng)具有阻力小、能耗低；能適應(yīng)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(yīng)性強等特點。湍沖洗滌系統(tǒng)在銅冶煉、石化行業(yè)有應(yīng)用先例［8-9］，但在應(yīng)用于陽極泥煙氣處理方面，銅陵有色領(lǐng)銜國內(nèi)同行業(yè)。

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

［2］占壽罡， 宋強， 徐磊. 硒回收系統(tǒng)改造設(shè)計和生產(chǎn)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(shù)改造實踐［J］. 企業(yè)技術(shù)開發(fā)， 2013（28）:64-66.

［4］史艷華， 于洋， 梁平， 等. 316L不銹鋼在氯離子環(huán)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(xù)流動環(huán)流反應(yīng)器流動模型研究［J］. 化學(xué)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(xué)工程， 2015（9）:59.

［8］陳俊華. 動力波技術(shù)在云銅總廠煙氣凈化方面的應(yīng)用與實踐［J］. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)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(shù)對比［J］.煉油技術(shù)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(xué)本科，化工高級工程師，主要從事貴金屬生產(chǎn)經(jīng)營管理與研究工作。E-mail: ahchenzg@126.com