硫酸洗滌塔溢流堰的改造實踐

李騰飛，常海鋒，鄭明，苗和平

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

硫酸洗滌塔溢流堰的改造實踐

李騰飛，常海鋒，鄭明，苗和平

（河南豫光金鉛股份有限公司，河南濟源 459000）

為延長硫酸高效洗滌器溢流堰使用壽命，對其實施優(yōu)化結(jié)構(gòu)性設(shè)計和加強日常維護，解決了溢流堰內(nèi)鉛泥堵塞、冷卻效果差、內(nèi)襯燒損快等問題。

洗滌器；溢流堰；冷卻；燒損

河南豫光金鉛股份有限公司熔煉廠現(xiàn)用2套70 kt／a鉛冶煉煙氣雙轉(zhuǎn)雙吸制酸系統(tǒng)，該工藝中配備凈化洗滌塔裝置，主要處理經(jīng)電除塵系統(tǒng)收塵后的含二氧化硫鉛冶煉煙氣（氣量≤27 000m3／h；氣溫≤280℃；含塵≤1 000～2 000 mg／m3），由頂部進入凈化洗滌塔。由生產(chǎn)水或沉降槽清液形成的稀酸水（含酸量5%～10%）作為循環(huán)洗滌液，由循環(huán)泵湍沖打入逆噴塔，對煙氣進行兩段湍流洗滌，達到除塵凈化的目的。部分循環(huán)洗滌液經(jīng)循環(huán)泵打入沉降槽。沉降槽中上清液返至循環(huán)槽，由底部排出污泥送往污酸處理站。在使用中出現(xiàn)洗滌塔溢流堰污泥堵塞缺水、溢流堰內(nèi)襯燒損等設(shè)備事故，嚴重制約制酸系統(tǒng)設(shè)備作業(yè)率的提高。

1 洗滌塔

1.1 煙氣噴淋結(jié)構(gòu)

凈化洗滌塔煙氣噴淋結(jié)構(gòu)如圖1所示。

1.2 工作原理

凈化洗滌塔原理是利用設(shè)計獨特的噴頭和合理的裝置，從噴咀口噴出的洗液，由于在截面上不同位置而不同的自身旋轉(zhuǎn)離心力作用下，均勻呈輻射狀擴散，由中心向外封住筒體，并且使液體在微觀上旋轉(zhuǎn)翻騰，提高表面更新能力，同時與氣體強烈湍流接觸，在合理的裝置中和一定的工作參數(shù)下，有效地利用液相能量和氣量能量，形成動態(tài)平衡的泡沫區(qū)。在泡沫區(qū)上游只有氣體，沒有液體；在泡沫區(qū)，氣體被分散在液體中；在泡沫區(qū)下游，液體分散在氣體之中。在泡沫區(qū)，由于氣體與極大的且迅速更新的液體表面接觸，便產(chǎn)生顆粒捕集、氣體吸收和氣體急冷等作用，達到氣體凈化／處理的目的，并且節(jié)能、高效和可靠［1，2］。

圖1 凈化洗滌塔煙氣噴淋結(jié)構(gòu)

由于洗滌塔噴淋在靜態(tài)調(diào)試和負荷氣阻運行下，洗液噴淋高度有一定的差異，一般在上噴淋中心向上3 800 mm左右的區(qū)域設(shè)置溢流堰，用水溢流的方式對煙道防腐內(nèi)襯降溫，避免被高溫煙氣燒損導致設(shè)備事故發(fā)生。溢流堰的水溢流降溫方式如圖2所示。

圖2 溢流堰水溢流降溫方式

1.3 設(shè)計技術(shù)指標

凈化洗滌塔的技術(shù)指標見表1。

表1 凈化洗滌塔技術(shù)指標

2 溢流堰的改進

凈化洗滌塔凈化高溫SO2煙氣，主要通過逆噴塔內(nèi)四氟噴頭噴淋進行降溫除塵凈化。噴淋循環(huán)洗滌液凈化沉淀煙氣中的大量煙塵，形成5%～10%的稀硫酸混著泥灰匯入錐形沉降槽，通過沉降槽下方的底流泵，定期對槽底污泥進行排污。洗滌塔上下噴淋和溢流堰由同一臺泵供水，使用中常出現(xiàn)溢流堰及上水管道堵塞現(xiàn)象。

2.1 溢流堰外殼的形變

因酸泥沉積，造成洗滌塔溢流堰及上水管堵塞。熔煉系統(tǒng)換槍停爐時拆卸上水管采取清淤、反沖洗等措施臨時疏通，但溢流堰與上部DN 1 200 mm管道法蘭聯(lián)接，溢流堰內(nèi)部的淤泥無法進行清理，生產(chǎn)中溢流堰進水管口堵塞逐漸加劇，溢流堰防腐層因缺水燒損的設(shè)備事故時常發(fā)生。溢流堰利用熔煉系統(tǒng)3～4 h的換槍時機進行有效的清淤是急需解決的問題。

技術(shù)人員根據(jù)溢流堰的結(jié)構(gòu)特點，在溢流堰外殼增設(shè)清淤孔，熔煉系統(tǒng)轉(zhuǎn)爐停機時，拆卸清淤孔的法蘭螺栓，打開清淤孔疏通沉淀的污泥，并進行沖洗，可在較短的時間內(nèi)完成清堵作業(yè)。溢流堰外殼清淤孔改造前后示意圖如圖3所示。

2.2 高位水槽的優(yōu)化

溢流堰外殼改造增加清淤孔實現(xiàn)定期徹底清淤，但溢流堰及上水管道的淤泥堵塞現(xiàn)象仍未得到有效解決，人工清疏勞動強度大，酸水噴漏對周邊設(shè)備造成腐蝕。在加速錐形沉降槽底部排污的同時，實施溢流堰高位水槽的改造工作。

圖3 溢流堰外殼清淤孔改造前后示意圖

高位水槽主要是在洗滌泵停跳的情況下，根據(jù)水位差的重力作用，用高位槽內(nèi)遺存的2 000 mm高的冷卻水，通過進液管倒流進入并聯(lián)的溢流堰進水管，對溢流堰防腐內(nèi)襯進行降溫保護，防止溢流堰被高溫煙氣燒傷。根據(jù)臥式高位水槽沉淀、排污效果差的特點，將臥式高位槽改為錐形高位水槽，利用錐形水槽的較好沉淀作用，在錐形排污口定期對錐形水槽底部進行排污，減少泥灰沉淀造成溢流堰內(nèi)槽的堵塞，溢流堰高位水槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化如圖4所示。

圖4 高位水槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化示意圖

2.3 溢流堰內(nèi)筒改進

溢流堰內(nèi)筒上口成外開喇叭型，設(shè)計理念是為適應DN 1 200／900 mm的管路變徑，減少煙氣向下運行的阻力。根據(jù)每次溢流堰內(nèi)筒燒損的情況分析，溢流堰上部喇叭口增加溢流堰淋水降溫的接觸面積，但在生產(chǎn)中煙氣流向非均勻分布，造成一側(cè)溢流喇叭口水膜不能有效形成，被迫采用加大冷卻水量的方式進行降溫。冷卻水沿喇叭口（DN 1 060／900 mm）傾瀉而下，口徑變小、流速加快，在喇叭口與直筒夾角處形成空洞，溢流堰內(nèi)襯燒損主要集中在該區(qū)域。據(jù)此對溢流堰內(nèi)筒的喇叭口進行改進，改造后的溢流堰內(nèi)筒如圖5所示。

2.4 溢流堰保護的完善

溢流堰及進液管通過加強日常排污、定期清淤、結(jié)構(gòu)性改進措施，污泥堵塞管路造成的溢流堰燒損問題得到有效解決，為防止溢流堰燒損現(xiàn)象發(fā)生，并加強以下保護措施：

圖5 溢流堰內(nèi)筒改進示意圖

1.增加高位槽低液位報警裝置。

2.增加洗滌備用泵聯(lián)鎖自動啟動裝置。

3.將洗滌塔上下噴淋管路分置，用2臺單獨管路分供上下噴淋管路，將工藝環(huán)境溫度較低的下層噴淋與溢流堰高位槽管路并用；與溢流堰高位槽管路與上層噴淋并聯(lián)相比，水量調(diào)控更安全可靠。

4.溢流堰內(nèi)筒上平面投用前進行嚴格的調(diào)校、進液溢流分布驗收。

3 經(jīng)驗總結(jié)

1.循環(huán)液酸度值的監(jiān)控。采用酸度監(jiān)控儀和人工測試兩種方法對系統(tǒng)循環(huán)液進行酸度值測定。由循環(huán)泵出口引出一路管線至人工測試臺，每隔4 h測定一次循環(huán)液酸度值。由循環(huán)槽酸度儀連續(xù)測定循環(huán)液酸度值，在控制室顯示器上直接讀出及自動連續(xù)記錄，并根據(jù)酸度儀的信號，來調(diào)節(jié)稀酸（生產(chǎn)水）補充閥的開度。

2.做好沉降槽、循環(huán)槽的定期排污，減少污泥排放不及時造成的管路污泥堵塞現(xiàn)象。

3.做好洗滌塔溢流堰外殼溫度的跟蹤監(jiān)控，及時調(diào)整溢流堰與下層噴頭冷卻水量，確保安全運行。

4 結(jié)束語

改造實踐是針對硫酸高效洗滌器運行中溢流堰出現(xiàn)的問題進行的升級優(yōu)化，它成功解決了結(jié)構(gòu)和使用中存在的缺陷，為公司今后的類似設(shè)備的結(jié)構(gòu)選型、改造提供可借鑒的寶貴經(jīng)驗。此改造實踐在煙氣噴淋除塵降溫領(lǐng)域具有一定的推廣價值。

［1］ 王忻江，馬宗昆.動力波洗滌器技術(shù)在金隆公司的應用［J］.硫酸工業(yè)，1998，（4）：1－7.

［2］ 周大軍，王篤樹.動力波洗滌器裝置及其流體力學特性研究［J］.化學工程師，2014，（1）：17－19.

Sulfuric Acid W ashing Tower Overflow W eir Reform ing Practice

LITeng-fei，CHANG Hai-feng，ZHENG Ming，MIAO He-ping
（Henan Yuguang Gold and Lead Co.，Ltd.，Jiyuan 459000，China）

To prolong the service life of sulfuric acid efficient scrubber overflow weir，carry out the optimal structural design and strengthen the dailymaintenances，which solved the problems auch as the overflow weir lead mud jams，poor cooling effect and lining burning fast.

scrubber；the overflow weir；cooling；burning

TF088

A

1003－5540（2017）04－0036－03

2017－05－28

李騰飛（1991－），男，助理工程師，主要從事冶煉設(shè)備管理工作。