有機(jī)胺脫硫廢水系統(tǒng)的優(yōu)化改造

李保華，龔思南

（江西銅業(yè)有限公司貴溪冶煉廠，江西貴溪 335424）

2019年6月貴溪冶煉廠熔煉車間閃速爐二工段有機(jī)胺脫硫正式取代活性焦脫硫投產(chǎn)成功。有機(jī)胺脫硫的目的主要是吸收環(huán)集煙氣中的二氧化硫，使排放煙氣中二氧化硫的含量達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，這就使得工藝中煙氣的凈化和有機(jī)胺的品質(zhì)成為重中之重，為了凈化煙氣，工藝設(shè)置了煙氣噴淋及電除霧，而為了提高有機(jī)胺液的品質(zhì)也特意增加了陰離子脫鹽工序，這就極大的增加了整個工藝過程中廢水的產(chǎn)量，經(jīng)過一年多的運(yùn)行實踐，通過對整個脫硫系統(tǒng)的優(yōu)化和改造，大大降低了廢水排量，并保證了有機(jī)胺脫硫系統(tǒng)的平穩(wěn)有序的運(yùn)行。

1 工藝概述

熔煉二系統(tǒng)有機(jī)胺脫硫是熔煉車間的環(huán)集煙氣處理工序，主要處理熔煉車間二系統(tǒng)閃速爐環(huán)集煙氣、轉(zhuǎn)爐環(huán)集煙氣、陽極爐煙氣和卡爾多爐煙氣。煙氣處理合計最大量為 700 000 m3/h，SO2濃度為600～7 500 mg/m3（平均 1 800 mg/m3），減排的 SO2作為制酸原料經(jīng)過布袋收塵器收塵，通過脫硫風(fēng)機(jī)進(jìn)入凈化組合塔內(nèi)進(jìn)行預(yù)處理（降溫、除塵、除酸霧），處理后的煙氣進(jìn)入脫硫塔底部與胺液逆流接觸，煙氣中SO2大部分被胺液吸收，經(jīng)過脫硫后煙氣中的SO2濃度降至200 mg/m3以下，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，從脫硫塔頂部煙囪排出。脫硫塔內(nèi)吸收SO2的胺液進(jìn)入再生塔利用再沸器蒸汽加熱至95～105℃重新解析后進(jìn)入貧液槽，而后經(jīng)貧液泵輸送至脫硫塔與煙氣逆流接觸，如此循環(huán)，如圖1所示。

在有機(jī)胺脫硫工藝中，凈化組合塔的洗滌水經(jīng)過洗滌水泵輸送至塔頂，逆向與煙氣接觸洗滌，洗滌水在洗滌煙氣后含有一定的雜質(zhì)，會被洗滌水過濾器過濾后重新洗滌煙氣，而洗滌水過濾器經(jīng)過反沖洗后產(chǎn)生的廢水排放進(jìn)廢水池。在洗滌水輸送管上外接一取樣管，定期化驗了解洗滌水成分的變化。

在脫硫過程中，煙氣常常帶有少量三氧化硫、氯、氟等雜質(zhì)進(jìn)入胺液系統(tǒng)，雜質(zhì)與脫硫液發(fā)生副反應(yīng)生成硫酸鹽等熱穩(wěn)定性鹽。隨著時間的累積，雜質(zhì)含量不斷增加，最終將導(dǎo)致胺液吸收效率差，尾排超標(biāo)，影響系統(tǒng)正常使用，因此，系統(tǒng)在有機(jī)胺液輸送管上外接一管引出一部分有機(jī)胺液進(jìn)行脫除雜質(zhì)處理，這道工序就是陰離子脫鹽，專門脫出有機(jī)胺液中的SO2-4、Cl-等陰離子，防止生成各種熱穩(wěn)定性鹽。因為整個工序需要大量的純水沖洗，專門建造一純水循環(huán)槽用以滿足脫鹽工序使用，而純水的來源是收集再沸器蒸汽的冷凝水進(jìn)行再利用，陰離子脫鹽工序產(chǎn)生的的廢水通過管道流至廢水池。

2 有機(jī)胺脫硫廢水產(chǎn)生現(xiàn)狀

有機(jī)胺脫硫產(chǎn)生廢水的工序和設(shè)備包括：陰離子脫鹽工序、純水循環(huán)槽溢流、洗滌水排污、洗滌水取樣水，洗滌水泵冷卻水等。有機(jī)胺脫硫廢水產(chǎn)生走向如圖2所示。據(jù)統(tǒng)計每天大約產(chǎn)生廢水220 t左右。由于有機(jī)胺脫硫工藝產(chǎn)生大量的廢水，極大增加了廢水處理的壓力，同時也大大增加了廢水的處理成本。為此，車間專門成立技改小組對有機(jī)胺脫硫工藝所產(chǎn)生廢水的工序進(jìn)行優(yōu)化改造。

圖1 有機(jī)胺脫硫流程圖

圖2 有機(jī)胺脫硫廢水產(chǎn)生走向示意圖

1.陰離子脫鹽工序產(chǎn)生的廢水。陰離子脫鹽工序是貧液進(jìn)入陰離子脫鹽裝置以除去系統(tǒng)中的、Cl-等陰離子。采用強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂脫除溶液中的陰離子，脫鹽周期為6 h。陰離子脫鹽的步驟分為：貧液脫鹽、脫鹽循環(huán)洗、脫鹽純水洗、稀堿洗、稀堿配置、純水洗和系統(tǒng)復(fù)位。而稀堿洗和純水洗會產(chǎn)生大量的廢水。

稀堿洗：用濃度2%～4%的NaOH置換陰離子交換器內(nèi)樹脂吸收的陰離子，形成的鈉鹽隨流出的液體輸送到廢水池。稀堿洗廢水成分見表1。

表1 稀堿洗廢水成分表

純水洗：用純水清洗陰離子交換器內(nèi)的樹脂，洗去樹脂中的NaOH溶液，減少陰離子交換器中NaOH的殘留，流出的液體輸送到廢水池進(jìn)行集中處理，如此正反洗各進(jìn)行三次［1］。純水洗廢水成分見表2。

表2 純水洗廢水成分表

根據(jù)二、三次純水洗化驗成分可以看出，其廢水中只有極少量的離子和Na＋離子，這部分廢水完全可以加以利用。

據(jù)統(tǒng)計，陰離子脫鹽工序中稀堿洗和純水洗一、二、三次產(chǎn)生的廢水，每周期產(chǎn)出量約為30 t，見表3，每天脫鹽四個周期的廢水產(chǎn)出量就達(dá)120 t，增加了廢水處理壓力。

2.純水循環(huán)槽溢流產(chǎn)生的廢水。有機(jī)胺脫硫設(shè)置純水循環(huán)槽用于收集蒸汽冷凝水供脫鹽系統(tǒng)使用，純水循環(huán)槽與純水槽通過一根DN50管道連通，純水槽液位滿之后溢流至凈化組合塔，純水循環(huán)槽設(shè)置一放空管道防止真空，當(dāng)純水循環(huán)槽的純水進(jìn)入量超過8 t/h時，純水無法經(jīng)連通管進(jìn)入純水槽，只能通過純水循環(huán)槽放空管排至地面，最終進(jìn)入廢水池。據(jù)統(tǒng)計每天純水循環(huán)槽溢流出的純水約有30 t左右，不僅造成純水浪費(fèi)，還增加廢水處理量。

表3 脫鹽周期產(chǎn)生廢水情況

3.洗滌水取樣點長流水一直流向廢水池，既增加了廢水量，提高了廢水處理成本，又增加了洗滌水補(bǔ)水量，造成水資源的浪費(fèi)。

3 改進(jìn)措施

1.脫鹽廢水中二、三次純水洗廢水為堿性廢水，由表2可以看出各種離子濃度極低，而凈化組合塔用水是洗滌脫硫煙氣所用，對洗滌水補(bǔ)水的要求不是很高，并且凈化組合塔頂有一套電除霧裝置，能夠除去煙氣和洗滌水中絕大部分雜質(zhì)，因此脫鹽廢水完全滿足凈化組合塔洗滌水的要求，將其作為凈化組合塔補(bǔ)水是完全可行的，并不會對凈化組合塔洗滌水和煙氣造成二次污染。攻關(guān)小組經(jīng)過現(xiàn)場考察特增設(shè)了兩臺氣動閥及相應(yīng)管道設(shè)施，并設(shè)定好程序，純水正反洗二、三次時脫鹽廢水去凈化組合塔閥門開啟，其余時間去廢水池閥門開啟，實現(xiàn)了廢水路線切換的自動控制，如圖3所示。

圖3 純水正反洗改造對比圖

2.純水循環(huán)槽溢流水是再沸器蒸汽冷凝下來的純水，不含有任何雜質(zhì)，溢流出的純水完全可以加以利用，作為凈化組合塔洗滌水并不會造成二次污染，因此攻關(guān)小組將純水循環(huán)槽液位下降至1 800 mm以下，利用現(xiàn)有的接口，在純水槽與純水循環(huán)槽之間增加一連通管道，如圖4所示，增加兩個槽之間的通水量，一起溢流為凈化組合塔補(bǔ)水。

圖4 純水循環(huán)槽改造示意圖

3.脫硫風(fēng)機(jī)入口增設(shè)粉塵濃度檢測裝置，防止閃速爐、轉(zhuǎn)爐、陽極爐和卡爾多爐因布袋收塵器收塵效率變低或布袋破損，造成進(jìn)入凈化組合塔的煙氣含塵量過大。在廢水量增加的同時因煙塵的大量加入，使廢水的處理難度大大增加。同時把洗滌水取樣點的長流水改成取樣前10 min打開，取樣結(jié)束后關(guān)閉，這樣既不影響洗滌水取樣化驗結(jié)果，又大大減少了洗滌水進(jìn)入廢水池的排量。

4 改造效果

由于有機(jī)胺脫硫?qū)儆谛屡d的環(huán)保脫硫工藝，目前國內(nèi)外尚沒有發(fā)現(xiàn)關(guān)于有機(jī)胺脫硫降低廢水產(chǎn)出和廢水復(fù)用的相關(guān)論文和文章，無法做出相應(yīng)的比較。而貴溪冶煉廠有機(jī)胺脫硫工序這次對廢水系統(tǒng)的優(yōu)化改造，效果明顯，廢水產(chǎn)出量從原來每天220 t降至76 t左右，見表4，極大地降低了廢水泵的運(yùn)行負(fù)荷，大大降低了廢水處理成本。而且經(jīng)過長期生產(chǎn)和數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)并未對有機(jī)胺液造成二次污染，也未對產(chǎn)出的二氧化硫的純度造成影響，因此確定了此次廢水系統(tǒng)優(yōu)化改造的可行性。

表4 改造前后廢水產(chǎn)生對比數(shù)據(jù)表 t

1.由表4可以看出脫硫廢水每天廢水排放量減少144 t左右，按每噸廢水處理費(fèi)用3.5元計算，凈化組合塔洗滌水補(bǔ)水每噸0.3元計算，有機(jī)胺脫硫廢水系統(tǒng)改造后每天降低成本約532元，一年為工廠節(jié)約了將近20萬費(fèi)用。

2.純水循環(huán)槽從放空管道溢流排至地面進(jìn)入廢水池的情況不再發(fā)生，所有純水經(jīng)過新增連通管排至純水槽后溢流至凈化組合塔，杜絕了純水的浪費(fèi)，同時更多純水進(jìn)入凈化組合塔，減少了凈化組合塔凈化水補(bǔ)充量。

5 結(jié)束語

對有機(jī)胺脫硫廢水系統(tǒng)的改造和優(yōu)化，大大減少了脫硫系統(tǒng)廢水的產(chǎn)生，緩解了冶煉廠處理廢水的壓力。而對脫鹽純水洗廢水和純水循環(huán)槽溢流水的利用，更是在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時，達(dá)到了節(jié)能減排的效果；粉塵濃度檢測裝置的增加，可以通過粉塵濃度數(shù)值的變化，能及時反應(yīng)布袋收塵效率，做出相應(yīng)的調(diào)整，減少煙塵進(jìn)入廢水系統(tǒng)的的含量，降低了廢水的處理難度。

保護(hù)環(huán)境，綠色生產(chǎn)，已是當(dāng)今企業(yè)發(fā)展的主題。目前，貴溪冶煉廠熔煉車間二系統(tǒng)有機(jī)胺脫硫系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，脫硫產(chǎn)生的高濃度二氧化硫氣體輸送至硫酸車間制酸，環(huán)集煙氣尾排二氧化硫濃度控制在100 mg/m3以內(nèi)，遠(yuǎn)低于2010年國家頒布的《GB 25467-2010銅、鎳、鈷工 業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》［2］二氧化硫排放濃度限值400 mg/m3的排放標(biāo)準(zhǔn)，廢水的排放量大大降低，廢水的治理也達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，使企業(yè)在獲得經(jīng)濟(jì)效益的同時，更獲得了很好的環(huán)境效益。