煙塵采樣器在銅冶煉工藝煙氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

黃 科

（江西銅業(yè)集團(tuán)公司 貴溪冶煉廠，江西 貴溪 335424）

1 引言

在銅冶煉工藝過(guò)程中，電收塵器的收塵效率對(duì)制酸工藝影響明顯［1］。熔煉車(chē)間閃速爐和轉(zhuǎn)爐電收塵煙氣溫度［2］在300℃左右，二氧化硫濃度分別在35%和11%左右(高溫、高二氧化硫濃度煙氣簡(jiǎn)稱“兩高”)。目前電收塵含塵監(jiān)測(cè)的方法為恒流法［3］。該方法自動(dòng)化水平低，監(jiān)測(cè)誤差較大，且采樣泵受“兩高”煙氣影響故障率高。

要想較為準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)電收塵器的效率，需要采用先進(jìn)的設(shè)備，在環(huán)境監(jiān)測(cè)領(lǐng)域使用微電腦煙塵采樣器對(duì)煙塵進(jìn)行監(jiān)測(cè)。微電腦煙塵采樣器能提高自動(dòng)化水平和監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)監(jiān)測(cè)閃速爐和轉(zhuǎn)爐電收塵的收塵效率準(zhǔn)確性的提高有重大意義。但由于熔煉車(chē)間閃速爐和轉(zhuǎn)爐電收煙氣煙溫和二氧化硫濃度過(guò)高，該設(shè)備無(wú)法在該工藝過(guò)程中得以應(yīng)用，因此貴溪冶煉廠環(huán)境監(jiān)測(cè)站開(kāi)展了微電腦煙塵采樣器在銅冶煉工藝煙氣監(jiān)測(cè)中應(yīng)用的研究。

2 原理及問(wèn)題分析

“兩高”煙氣監(jiān)測(cè)的原理為采樣煙氣出采樣槍后經(jīng)過(guò)煙氣預(yù)處，理最后進(jìn)入采樣器（如圖1）。煙氣預(yù)處理是“兩高”煙氣監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵步驟，預(yù)處理包括降溫、降低二氧化硫濃度、干燥三個(gè)步驟。

圖1 恒流法煙氣預(yù)處理裝置

根據(jù)微電腦煙塵采樣器說(shuō)明書(shū)［4］上提供的參數(shù)和使用恒流法的預(yù)處理裝置監(jiān)測(cè)參數(shù)對(duì)比（對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表1）從對(duì)比數(shù)據(jù)分析可知，“兩高”煙氣進(jìn)入微電腦煙塵采樣器后，煙氣溫度和二氧化硫濃度均超過(guò)設(shè)備的最大允許參數(shù)。因此微電腦煙塵采樣器不能使用原預(yù)處理裝置應(yīng)用于“兩高”煙氣的監(jiān)測(cè)。

表1 煙氣參數(shù)對(duì)比表

因此，要解決微電腦煙塵采樣器在銅冶煉工藝煙氣監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用問(wèn)題，需先做好“兩高”煙氣預(yù)處理，再開(kāi)展應(yīng)用試驗(yàn)。

3 煙氣預(yù)處理解決方案及效果

煙氣處理要滿足微電腦煙塵采樣器的要求，需對(duì)原有預(yù)處理裝置和吸收液進(jìn)行改進(jìn)，解決方案為先降溫后吸收二氧化硫。

3.1 降低煙氣溫度

閃速爐和轉(zhuǎn)爐煙氣在電收塵處的溫度在300℃左右，恒流法為煙氣直接通入冷卻水中降溫，冷卻后煙溫仍在200℃左右。煙氣再進(jìn)入吸收瓶，使吸收液溫度大幅升高，降低吸收瓶?jī)?nèi)吸收液對(duì)二氧化硫的去除效率。且高溫會(huì)造成煙氣含濕量過(guò)高，嚴(yán)重影響采樣體積的計(jì)量。

應(yīng)降低煙氣溫度，尋找能將煙氣溫度降低至100℃以下的方法。采樣用盤(pán)管冷卻的方式，對(duì)煙氣降溫。定制冷凝器，將不銹鋼盤(pán)管和水槽組合，在水槽中注水后通煙氣進(jìn)行冷卻試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 煙氣降溫試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比表

經(jīng)試驗(yàn)，盤(pán)管冷凝后煙氣溫度均低于100℃，能滿足微電腦煙塵采樣器對(duì)流量計(jì)前溫度的要求。

3.2 提高二氧化硫吸收率，降低二氧化硫濃度

恒流法為吸收瓶的采樣管直接插入吸收液液面以下，煙氣直接充入吸收液中進(jìn)行吸收。該方式缺點(diǎn)為氣體無(wú)法分散，大氣泡在吸收液內(nèi)停留時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致二氧化硫吸收效率低。原方法的吸收液為雙氧水，由于二氧化硫濃度太高，即使吸收瓶完全裝滿雙氧水也遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法吸收如此大量的二氧化硫，且使用雙氧水吸收二氧化硫?qū)俜艧岱磻?yīng)，會(huì)提高吸收液溫度。由于上述兩個(gè)缺點(diǎn)導(dǎo)致吸收后煙氣二氧化硫濃度仍在10000mg/m3以上，過(guò)高的二氧化硫?qū)α髁坑?jì)和采樣泵造成嚴(yán)重?fù)p害，采樣泵故障率居高不下，煙氣采樣過(guò)程經(jīng)常中斷。采樣泵排出的高濃度二氧化硫尾氣嚴(yán)重影響采樣作業(yè)環(huán)境，對(duì)采樣人員的呼吸道和眼睛造成刺激。

要提高二氧化硫吸收率需對(duì)氣體分散度和吸收液進(jìn)行改進(jìn)。通過(guò)選擇合適的部件來(lái)提高氣體分散度，對(duì)曝氣管、砂芯曝氣頭、曝氣嘴等進(jìn)行試驗(yàn)，選擇氣體分散度好，且阻力［5］能夠滿足設(shè)備要求的部件作為氣體分散裝置。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 曝氣試驗(yàn)結(jié)果

再通過(guò)選擇合適的吸收液來(lái)增加二氧化硫的吸收總量，對(duì)高濃度雙氧水、自制吸收液、石灰水等進(jìn)行試驗(yàn)，選擇吸收總量最大，且放熱小的吸收液。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 二氧化硫吸收試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)試驗(yàn)可以知，利用盤(pán)管冷凝、帶曝氣管的吸收瓶、干燥器組成的煙氣預(yù)處理裝置（見(jiàn)圖2）再使用自制吸收液處理“兩高”煙氣，處理后的煙氣溫度、二氧化硫濃度均能,滿足微電腦煙塵采樣器的設(shè)計(jì)要求。

圖2 改進(jìn)后的煙氣預(yù)處理裝置

4 開(kāi)展微電腦煙塵采樣器應(yīng)用試驗(yàn)

在解決煙氣預(yù)測(cè)理問(wèn)題后，進(jìn)行電腦煙塵采樣器應(yīng)用試驗(yàn)，通過(guò)應(yīng)用過(guò)程中測(cè)得的數(shù)據(jù)，判斷綜合阻力、煙氣溫度、二氧化硫濃度是否能滿足采樣器要求［6］；對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果的波動(dòng)性進(jìn)行分析，判斷監(jiān)測(cè)結(jié)果的穩(wěn)定性。

對(duì)閃速爐和轉(zhuǎn)爐電收塵分別用兩種方法開(kāi)展了三次監(jiān)測(cè)，每次測(cè)三個(gè)濾筒，結(jié)果如表5、表6。恒流采樣系統(tǒng)每次測(cè)得的三個(gè)濾筒數(shù)據(jù)結(jié)果波動(dòng)大，微電腦煙塵采樣系統(tǒng)每次測(cè)得的三個(gè)濾筒數(shù)據(jù)結(jié)果非常接近。通過(guò)數(shù)據(jù)分析可以證明微電腦煙塵采樣器的應(yīng)用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定性明顯提升，可以提高監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表5 恒流法監(jiān)測(cè)結(jié)果 mg/m3

表6 微電腦煙塵采樣監(jiān)測(cè)結(jié)果 mg/m3

由于微電腦煙塵采樣器對(duì)進(jìn)入儀器的溫度、二氧化硫濃度、采樣阻力都有要求，計(jì)劃將改進(jìn)后的冷凝器、吸收瓶和其他部件連接后對(duì)流量計(jì)前溫度、二氧化硫濃度和綜合阻力進(jìn)行對(duì)比，判斷是否滿足設(shè)備要求。

通過(guò)應(yīng)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，在不同采樣流量時(shí)，經(jīng)過(guò)冷卻、吸收后的煙氣溫度、二氧化硫濃度、綜合阻力均低于設(shè)備最優(yōu)參數(shù)。微電腦煙塵采樣器配合盤(pán)管冷凝器和改進(jìn)后的吸收瓶后可以應(yīng)用于高溫、高濃度二氧化硫煙氣的含塵量監(jiān)測(cè)。

表7 不同流量情況時(shí)參數(shù)

5 結(jié)論

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，找到了解決高溫、高二氧化硫煙氣預(yù)處理的方法， 預(yù)處理后煙氣各參數(shù)能滿足微電腦煙塵采樣器的要求，使微電腦煙塵采樣器成功應(yīng)用于閃速爐、轉(zhuǎn)爐電收塵的含塵量監(jiān)測(cè)。該應(yīng)用能大大提高采樣過(guò)程的安全系數(shù)和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，降低采樣過(guò)程設(shè)備故障率和勞動(dòng)強(qiáng)度。

［1］陸湖南,王小政,褚繼軍. LD型電除塵器在北方銅業(yè)公司冶煉廠的應(yīng)用[J].硫酸工業(yè), 2005(5):28-31.

［2］江銅集團(tuán)貴溪冶煉廠教培科. 熔煉車(chē)間二系統(tǒng)培訓(xùn)教材[Z].鷹潭:貴溪冶煉廠, 2008:55-102.

［3］陳偉峰, 呂銘 ,宋維亮, 等. 干式電除塵控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)爐上的應(yīng)用[J].冶金自動(dòng)化, 2007, 31(2):62-67.

［4］武漢天虹儀表有限公司. 微電腦煙塵平行采樣器使用說(shuō)明書(shū)[Z].3-4.

［5］張丘. 關(guān)于轉(zhuǎn)爐煉鋼一次煙氣除塵系統(tǒng)風(fēng)機(jī)前煙塵監(jiān)測(cè)中的煙氣壓力參數(shù)測(cè)試探討[C]. 2003年冶金能源環(huán)保生產(chǎn)技術(shù)會(huì)議論文集.北京, 2003:368-369.

［6］周勁軍, 陳廣言. 利用TH-880Ⅳ型煙塵平行采樣儀測(cè)定轉(zhuǎn)爐除塵系統(tǒng)中的含塵量與含水量[J].冶金動(dòng)力, 2004, 2:29-31.