發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)酸霧處理的改造

劉永龍，鄭小娜

(白銀有色集團(tuán)股份有限公司銅業(yè)公司，甘肅白銀 730900)

白銀有色集團(tuán)股份有限公司銅業(yè)公司（以下簡稱白銀銅業(yè)）白銀爐、轉(zhuǎn)爐煙氣制酸系統(tǒng)于2007年投產(chǎn)。為了進(jìn)一步改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、更好地適應(yīng)市場需求，提高經(jīng)濟(jì)效益，2011年配套白銀爐產(chǎn)能提升，白銀銅業(yè)對制酸系統(tǒng)進(jìn)行了擴(kuò)能改造，硫酸產(chǎn)能由原設(shè)計(jì)的312 kt/a提升至546 kt/a，其中發(fā)煙硫酸的產(chǎn)能 70 kt/a。

w(H2SO4)105%發(fā)煙硫酸中三氧化硫和硫酸處于半聚合狀態(tài)，極易解離釋放出三氧化硫氣體，三氧化硫氣體與空氣中的水蒸氣化合成硫酸的細(xì)小露滴而冒煙，形成硫酸霧[1]。發(fā)煙硫酸系統(tǒng)硫酸霧一般產(chǎn)生于循環(huán)槽、儲罐及裝酸點(diǎn)，尤其當(dāng)發(fā)煙硫酸有激烈的流動或者碰撞時，容易有大量硫酸霧外逸。在汽車裝酸過程中，很難保證發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)的密閉性，會揮發(fā)出大量硫酸霧。硫酸霧具有極強(qiáng)的腐蝕性，會對環(huán)境中的水、土壤和空氣等造成污染，嚴(yán)重影響周邊環(huán)境和人體健康，而且造成物料浪費(fèi)。

為了解決硫酸霧問題，白銀銅業(yè)技術(shù)人員在發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)增設(shè)1套硫酸霧處理裝置，對裝車過程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體及硫酸霧進(jìn)行回收處理，實(shí)際運(yùn)行效果明顯。

1 發(fā)煙硫酸生產(chǎn)及裝車

白銀銅業(yè)現(xiàn)主要生產(chǎn)游離三氧化硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%的發(fā)煙硫酸，其生產(chǎn)方式為吸收法。是在w(H2SO4)98%硫酸吸收塔前設(shè)置發(fā)煙硫酸吸收塔，以游離三氧化硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～25%的發(fā)煙硫酸吸收轉(zhuǎn)化后φ(SO3)為 7%～10%的氣體，同時向循環(huán)酸中補(bǔ)加w(H2SO4)98%的濃硫酸，使其濃度保持不變。

合格的發(fā)煙硫酸由發(fā)煙硫酸輸送泵通過約700 m長的輸送管線輸送至發(fā)煙硫酸儲罐中，根據(jù)銷售需求，對酸罐汽車或火車裝酸口進(jìn)行裝車。

2 存在問題

裝車系統(tǒng)主要存在的問題為：①輸酸管線過長，易堵塞；②裝酸管口與汽車裝酸口無法形成密閉空間，導(dǎo)致在裝車過程中有大量煙氣外逸；③發(fā)煙硫酸生產(chǎn)及裝車的負(fù)壓系統(tǒng)負(fù)壓不高，現(xiàn)場環(huán)境較差。

由于上述原因，造成三氧化硫氣體外逸。以最大載重量30 t的汽車裝酸槽車為基準(zhǔn)進(jìn)行計(jì)算，三氧化硫氣體外逸量約為100 t/a。因此，發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)外逸的硫酸霧不但造成浪費(fèi)，而且對大氣的污染極其嚴(yán)重，必須對系統(tǒng)進(jìn)行改造。

3 改造措施

3.1 改造方案

根據(jù)發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)存在的主要問題，技術(shù)人員從系統(tǒng)設(shè)施的密閉性方面對設(shè)備進(jìn)行改造。方案如下：

1）由于裝酸的位置距離生產(chǎn)區(qū)距離較遠(yuǎn)，且發(fā)酸的時間均在白天，與w(H2SO4)98%濃硫酸裝車同步，可不斷補(bǔ)充新鮮硫酸，解決循環(huán)酸濃度逐步升高而影響吸收的問題。

2）在負(fù)壓下進(jìn)行裝車，能徹底消除煙氣外逸。使用風(fēng)機(jī)實(shí)現(xiàn)負(fù)壓條件，使用金屬耐酸軟管來實(shí)現(xiàn)槽車排氣口與負(fù)壓總管的連接，裝卸方便。

3）由于三氧化硫和水反應(yīng)放出熱量，形成硫酸霧，不利于吸收。用w(H2SO4)98%濃硫酸吸收三氧化硫生成發(fā)煙硫酸則不會形成硫酸霧，故選用w(H2SO4)98%濃硫酸進(jìn)行吸收。

綜上分析，適合采用吸收塔的形式進(jìn)行吸收，設(shè)置吸氣罩和抽風(fēng)機(jī)（低壓），將裝車過程中產(chǎn)生的三氧化硫氣體通過吸氣罩、抽風(fēng)機(jī)收集，然后通過1個專用的吸收塔對三氧化硫氣體進(jìn)行吸收處理。該方法可以不受生產(chǎn)系統(tǒng)的影響，獨(dú)立操作。具體改造方案的流程見圖1。

3.2 設(shè)備選擇

圖1 改造后工藝流程

根據(jù)目前發(fā)煙硫酸裝車時最大的外逸煙氣量為700 m3/h的情況，按液氣比為0.005∶1.000的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)了硫酸霧吸收塔，其吸收液的循環(huán)量為 5 m3/h，吸收處理后酸霧排放質(zhì)量濃度要求小于 30 mg/m3。根據(jù)要求對設(shè)備設(shè)施進(jìn)行選擇，具體選擇如下：

1）抽氣風(fēng)機(jī)2臺（1開1備），采用聚四氟乙烯材質(zhì)，風(fēng)量為 565～1 178 m3/h，壓力為 1.5 kPa，功率為1.1 kW。該設(shè)備的作用是為系統(tǒng)創(chuàng)造負(fù)壓條件。

2）硫酸霧吸收塔1臺，材質(zhì)為Q235A，規(guī)格為φ0.6 m×4.2 m，料層高度 3.0 m，并在煙氣尾氣排放前增設(shè)酸霧捕沫器1套。該設(shè)施的作用是利用w(H2SO4)98%濃硫酸對煙氣進(jìn)行吸收再利用，使外排煙氣達(dá)標(biāo)排放。

3）硫酸霧吸收塔循環(huán)泵2臺（1開1備），要求為耐濃硫酸無泄漏磁力泵，流量為15 m3/h，揚(yáng)程為10 m。該設(shè)備的作用是將w(H2SO4)98%濃硫酸在酸霧吸收塔內(nèi)進(jìn)行循環(huán)，以便對酸霧進(jìn)行吸收再利用。

4）配置相應(yīng)的電動開關(guān)蝶閥及若干電氣儀表，材質(zhì)為增強(qiáng)聚丙烯。其中需要2臺電動開關(guān)蝶閥，一個是放酸管道用，另一個是補(bǔ)充酸管道用。

連接管道材質(zhì)是鋼骨架復(fù)合管，更好地保證裝置的耐腐蝕性和耐壓性。

3.3 自動控制的實(shí)現(xiàn)

將抽氣風(fēng)機(jī)、酸霧吸收塔泵、酸補(bǔ)充電動閥及放酸電動閥四者之間通過時間繼電器、接觸器的邏輯控制，實(shí)現(xiàn)對酸霧良好吸收的作用，達(dá)到環(huán)保要求。具體邏輯控制關(guān)系如下[2]：

1）當(dāng)進(jìn)行發(fā)煙硫酸裝車時，按下控制柜上開（ON）按鈕，抽氣風(fēng)機(jī)啟動，酸霧吸收塔泵啟動，新增酸補(bǔ)充管道電動球閥開；延時5 s后新增放酸管道電動球閥開。

2）當(dāng)結(jié)束發(fā)煙硫酸裝車時，按下控制柜上關(guān)（OFF）按鈕，新增放酸管道電動球閥關(guān)；延時40 s后抽氣風(fēng)機(jī)停，酸霧吸收塔泵停，新增酸補(bǔ)充管道電動球閥關(guān)。

4 改造效果

改造后，發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)的酸霧處理裝置運(yùn)行良好，基本解決了發(fā)煙硫酸在裝車過程中揮發(fā)出大量酸霧的問題。通過檢測，外排的酸霧質(zhì)量濃度均小于 30 mg/m3。

該次改造主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）通過對發(fā)煙硫酸裝車情況調(diào)查和物料衡算，可回收約100 t/a的三氧化硫，按目前濃硫酸價格240元/t計(jì)算，每年可創(chuàng)造2.4萬元的直接經(jīng)濟(jì)效益。

2）發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)外逸煙氣治理，解決了裝車設(shè)施周圍及廠區(qū)酸霧污染問題，改善了大氣質(zhì)量，有利于清潔生產(chǎn)。

5 結(jié)語

目前，該套裝置運(yùn)行平穩(wěn)。發(fā)煙硫酸是冶煉工業(yè)的附屬產(chǎn)品，其附加值高，效益好，有一定的市場價值和空間。通過在原有發(fā)煙硫酸裝車系統(tǒng)中增加必要的設(shè)備設(shè)施，回收裝車系統(tǒng)外逸的硫酸霧，達(dá)到環(huán)境治理的同時，也提高了經(jīng)濟(jì)效益。