動力波系統(tǒng)在分銀爐煙氣收塵上的應(yīng)用*

張繼潤，攸 駿，徐養(yǎng)良，章尚發(fā)，和曉才，徐慶鑫，許 娜

（1.云南銅業(yè)股份有限公司西南銅業(yè)分公司，云南 昆明 65010 2.昆明冶金研究院有限公司，云南 昆明 650531）

目前涉及貴金屬生產(chǎn)火法冶煉的收塵系統(tǒng)大多依靠脈沖式布袋收塵系統(tǒng)來完成，由于分銀爐冶煉屬周期性循環(huán)作業(yè)，在一個冶煉周期內(nèi)不可能保持煙氣溫度的波動都高于煙氣露點(diǎn)，致使煙氣容易在管道和布袋收塵器內(nèi)結(jié)露，進(jìn)而使系統(tǒng)堵塞，導(dǎo)致分銀爐爐口大量的煙氣外逸，形成低空煙氣污染。隨著環(huán)保壓力的加大，以及國家節(jié)能減排的要求，需要把目光轉(zhuǎn)移到更適宜的設(shè)備和工藝上。某企業(yè)提出將動力波煙氣洗滌凈化裝置直接應(yīng)用于分銀爐煙氣收塵，克服原有脈沖布袋收塵器的種種不足，使排放尾氣含塵完全達(dá)到新的國家標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)選冶聯(lián)合流程工藝技術(shù)指標(biāo)的優(yōu)化。

1 動力波濕式收塵技術(shù)

冶煉煙氣凈化收塵流程分為干式流程、濕式流程和干濕法混合流程三類。某公司貴金屬提取工序采用了濕式流程，而動力波濕式收塵技術(shù)是濕法洗滌法中的一種，是煙氣在凈化領(lǐng)域的一項新技術(shù)，具有可靠、新型、實用、綜合效益高等優(yōu)點(diǎn)。

1.1 收塵裝置結(jié)構(gòu)

動力波濕式收塵系統(tǒng)主要由一級、二級動力波塔及電除霧器、可調(diào)速變頻風(fēng)機(jī)組成，動力波塔有逆向噴射洗滌塔、同向噴射洗滌塔及泡沫塔洗滌塔3種類型。某公司貴金屬提取工序主要選用的是逆向噴射洗滌塔。動力波洗滌塔裝置主要由兩級錐形噴嘴、圓柱形洗滌器、分離塔、進(jìn)氣管、排氣管、動力波循環(huán)泵、輸液管等組成[1-3]，如圖1所示。

圖1 動力波洗滌塔Fig.1 Scrubbing tower of dynamic wave

在動力波洗滌管中設(shè)有一個高位噴嘴和一個低位噴嘴，同時在動力波洗滌管中的下部還設(shè)有一個混合器。在出氣管中設(shè)有一個除沫器。在動力波洗滌管出口處下側(cè)的循環(huán)槽內(nèi)設(shè)有一個擋板，該擋板與動力波洗滌管的出口成一定的夾角斜向放置在循環(huán)槽內(nèi)。

1.2 收塵系統(tǒng)工作原理

分銀爐排出的高溫?zé)煔?，?jīng)鋼制沉降室粗收塵和降溫后，進(jìn)入濕法收塵系統(tǒng)。濕法收塵系統(tǒng)采用三級收塵①為一級動力波塔，主要除去4 μm以上的含塵液滴；②為二級動力波塔，主要除去（3～4）μm的含塵液滴；③為濕式電除霧器，主要除去3 μm以下的含塵液滴。從鋼制沉降室排出的煙氣，其溫度約有250℃，并含有大量的固相飄塵、氣相塵和一些有害氣體等，利用微粒子捕集的機(jī)理，該煙氣首先進(jìn)入動力波洗滌器，含塵煙氣和兩段逆向噴散液柱進(jìn)行激烈碰撞，使煙氣和洗滌液充分湍沖接觸，煙氣中的亞微粒子被捕集在洗滌液的表面上。含塵液滴容易被連接在其后的氣液分離器所分離。經(jīng)液固分離設(shè)備，將塵在液相中拿出，清液返回系統(tǒng)。煙氣中含有小于3 μm金屬塵的霧粒子在通過電除霧器時，高壓電場內(nèi)粉塵荷電后，在電場力的作用下，各自按其所帶電荷的極性不同，向極性相反的電極運(yùn)動，并沉積其上，即荷電的粉塵在電場中受力而被捕集[4-6]。

1.3 收塵系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

動力波濕式收塵系統(tǒng)是一種新型氣液相直接接觸的高效傳質(zhì)與傳熱設(shè)備，其優(yōu)點(diǎn)如下[7-8]：

1）允許入口煙塵量高，兩相的接觸面積大，凈化效率高，其除塵效率高達(dá)99%以上，凈化效率高于空塔等傳統(tǒng)設(shè)備，從而以較低的能量獲得較高的捕塵效率；

2）由于洗滌塔面積很大，足以承受相當(dāng)大的調(diào)節(jié)比，允許氣量波動范圍在50%～100%之間變化，而總的洗滌除塵效率不會降低；

3）設(shè)備投資少，造價低廉，安裝方便，且占地面積小，節(jié)約空間；

4）由于噴嘴的特殊結(jié)構(gòu)，管內(nèi)流速大，氣、液流暢通，不易結(jié)晶，也不會因為含固量高而堵塔，設(shè)備的可靠性好，運(yùn)行周期長；

5）排放尾氣達(dá)標(biāo)，可以減少環(huán)境污染。

1.4 收塵系統(tǒng)與其它濕式洗滌裝置的比較

目前，國內(nèi)采用濕式收塵的設(shè)備有多種，如文丘里水膜裝置、噴淋塔、湍球塔、濕式旋風(fēng)裝置等。動力波逆向噴射洗滌器與其它濕式洗滌裝置在占地面積以及設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用等方面的對比情況見表1，從表1中可以看出：動力波洗滌裝置的占地面積小，適應(yīng)范圍廣，運(yùn)行費(fèi)用最少，僅設(shè)備費(fèi)比噴淋塔、濕式旋風(fēng)裝置和湍球塔略高。動力波洗滌裝置具有很好的應(yīng)用前景。

表1 收塵系統(tǒng)與其它濕式洗滌裝置的對比情況Tab.1 Comparison between dust collection system and the other wet scrubbing device

2 應(yīng)用實踐

2.1 冷卻煙氣

分銀爐鋼制沉降室的煙氣出口溫度可達(dá)到250℃，而動力波塔洗滌器可以迅速冷卻高溫氣體，與傳統(tǒng)的空塔相比較，其容積傳熱系數(shù)遠(yuǎn)大于空塔，因而對于空塔相比較處理相同氣量和入口溫度的煙氣，動力波塔優(yōu)于空塔。同時動力波塔通過一級洗滌及對煙氣的捕集，可以使煙氣溫度由250℃降低至80℃左右，保證了后續(xù)的塔體不被損壞。

2.2 除塵

動力波收塵系統(tǒng)投入使用后，對分銀爐進(jìn)出口煙氣進(jìn)行了多次檢測。分銀爐冶煉煙氣含塵測定數(shù)據(jù)和空氣主要污染物監(jiān)測表見表2、表3、表4。

表2 分銀爐動力波收塵測定數(shù)據(jù)Tab.2 The measuring data of dust collection by dynamic wave of silver smelting converter

表3 分銀爐動力波收塵測定數(shù)據(jù)Tab.3 The measuring data of dust collection by dynamic wave of silver smelting converter

表4 貴金屬提取工序空氣主要污染物監(jiān)測表Tab.4 The monitoring list of main air pollutants in precious metal extraction process

采用脈沖布袋收塵系統(tǒng)時，在布袋沒有發(fā)生損壞的正常條件下，外排煙氣的含塵為（150～200）mg/Nm3。由表2可知采用動力波系統(tǒng)對煙氣進(jìn)行凈化和除塵后，外排煙氣均可以降到80 mg/Nm3以下。動力波收塵系統(tǒng)的應(yīng)用，出口含塵量可降到了80 mg/Nm3以下，同時收塵效率達(dá)到了98%以上。

由表3可知，采用動力波收塵系統(tǒng)后，分銀爐動力波出口煙氣的含塵率、SO2、Cl2、NOx排放物均降到了國家排放標(biāo)準(zhǔn)。由表4可以看出，分銀爐前逸散煙氣被有效的吸收，車間空氣中有害物質(zhì)均小于國家控制標(biāo)準(zhǔn)。綜上所知，動力波濕式收塵系統(tǒng)投入后，在大大減少分銀爐煙氣低空污染的同時，分銀爐外排煙氣含塵情況也得到了明顯的改善。

2.3 提高Ag和Se的回收率

動力波濕式收塵新工藝的成功開發(fā)，在有效解決分銀爐冶煉煙氣、煙塵環(huán)境污染的同時，也大大降低了分銀爐冶煉過程中銀、硒等有價金屬的揮發(fā)損失，同時多回收了其中的Ag和Se，Ag的回收率由95.3%提高到95.7%，Se的回收率由50%提高到80%，這無疑也為該公司選冶聯(lián)合流程技術(shù)指標(biāo)的進(jìn)一步優(yōu)化提供了有利條件。

2.4 降低勞動強(qiáng)度

未改造之前脈沖布袋收塵系統(tǒng)每天需要4個人進(jìn)行管理，且3個月左右要進(jìn)行新的布袋更換，以保證收塵效率和煙氣的達(dá)標(biāo)排放，同時還要定期組織人員對整個系統(tǒng)及時清理，以防止管道堵塞。而動力波濕式收塵系統(tǒng)只需要2個人進(jìn)行日常管理和維護(hù)，每年進(jìn)行一次清理。經(jīng)過不斷地對動力波濕式收塵系統(tǒng)的改造，與原有的脈沖布袋收塵系統(tǒng)相對比大大減少了工人的勞動強(qiáng)度，同時為系統(tǒng)的暢通運(yùn)行提供了保證。如圖2所示。

圖2 動力波濕式收塵系統(tǒng)Fig.2 Dynamic wave wet dust collection

4 結(jié)語

1）通常情況下，動力波系統(tǒng)適用于對低含塵煙氣進(jìn)行凈化，其含塵量一般在500 mg/Nm3以下，而分銀爐動力波濕式收塵新工藝直接對含塵高達(dá)（2～20）g/Nm3的分銀爐煙氣進(jìn)行處理，使動力波系統(tǒng)同時擔(dān)負(fù)煙氣收塵和煙氣凈化兩種功能，這在實際生產(chǎn)應(yīng)用中與通常的動力波工藝相比更具有先進(jìn)性和創(chuàng)新性；

2）分銀爐動力波濕式收塵新工藝的成功應(yīng)用，有效解決了分銀爐高含塵煙氣的凈化和收塵問題。與布袋收塵工藝相比，動力波系統(tǒng)煙氣收塵指標(biāo)更加理想；

3）由于動力波系統(tǒng)有效解決了收塵系統(tǒng)的堵塞問題，從而大大減少了分銀爐冶煉過程中低空煙氣外逸給環(huán)境所造成的污染；

4）動力波濕式收塵新工藝的成功應(yīng)用也大大降低分銀爐冶煉過程中銀、硒等有價金屬的揮發(fā)損失，Ag回收率由95.3%提高到95.7%，Se約回收率由50%提高到80%。