【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 脫硫裝置才能使尾氣達(dá)標(biāo)排放。在現(xiàn)有的脫硫技術(shù)中，可考慮采用再生胺脫硫技術(shù)，先將尾氣中 SO2提濃至純 SO2，然后將純 SO2 返配至制酸系統(tǒng)，以利于系統(tǒng)的水平衡和熱平衡。采用再生胺脫硫技術(shù)無(wú)其它副產(chǎn) 物產(chǎn)生，基本上不消耗脫硫劑，尾氣能達(dá)標(biāo)排放。 采用較低濃度 SO2兩轉(zhuǎn)兩吸工藝的典型裝置為韶關(guān)冶煉廠一系統(tǒng)，進(jìn)轉(zhuǎn)化器煙氣 φ(SO 2)%%，該裝置已穩(wěn)定運(yùn)行 7 年。除工藝上采取一些措施外，主要是采用了蓄熱式轉(zhuǎn)化器。轉(zhuǎn)化器采用瓷球拱支撐結(jié)構(gòu)，由于瓷球拱的蓄熱容量大，即使煙氣 φ(SO 2)≤% 時(shí)仍能維持至少 8h 的熱平衡。但由于瓷球拱成品燒出率低、價(jià)格偏高，一般企業(yè)難以承受。國(guó)內(nèi)也有設(shè)想利用吸收塔循環(huán)酸來(lái)預(yù)熱SO2風(fēng)機(jī)入口煙氣，將其溫度提高 3540℃ ，這樣在 φ(SO 2)低至 %時(shí)仍能維持兩轉(zhuǎn)兩吸工藝的熱平衡。 超高濃度 SO2轉(zhuǎn)化工藝首先在山東祥光銅業(yè)有限公司得到應(yīng)用，該公司正在建設(shè)的銅冶煉裝置采用閃速爐熔煉加閃速爐吹煉的冶煉工藝，進(jìn)硫酸系統(tǒng)的φ(SO 2)高達(dá) 22%25%，轉(zhuǎn)化工序采用了奧托昆普技術(shù)公司的 LURECTM工藝，采用了 “3+2” 五段轉(zhuǎn)化，進(jìn)轉(zhuǎn)化器 φ(SO 2)達(dá) 16%，氧硫比 。將轉(zhuǎn)化器三段出口的部分煙氣返回至轉(zhuǎn)化器一段入口，以降低一段入口 SO2濃度，返回?zé)煔庵写嬖诘?SO2也抑制了一段過(guò)度反應(yīng)，使超高濃度 SO2轉(zhuǎn)化成為可能。 SO2濃度大幅度提高，使得干吸、轉(zhuǎn)化裝置的氣 量比常規(guī)制酸裝置降低 25%以上，裝置的投資及運(yùn)行費(fèi)用都有不同程度的降低。該裝置擬于 2020 年底投產(chǎn)，該技術(shù)的使用效果有待生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)。 轉(zhuǎn)化設(shè)備 轉(zhuǎn)化器 大型硫酸裝置的轉(zhuǎn)化器有普通鋼制轉(zhuǎn)化器和不銹鋼制轉(zhuǎn)化器兩種。國(guó)內(nèi)普通鋼制轉(zhuǎn)化器的設(shè)計(jì)已有成熟的經(jīng)驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)型式較為雷同。針對(duì)較低 SO2濃度煙氣 [φ(SO 2)%%]采用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝制酸時(shí)，國(guó)內(nèi)開發(fā)了一種大蓄熱量轉(zhuǎn)化器，采用耐火磚砌筑的球拱作為箅子板及隔板 (一、二次轉(zhuǎn)化層間采用不銹鋼制隔板 )，目前 該轉(zhuǎn)化器已在韶關(guān)冶煉二期及云南銅業(yè)得到應(yīng)用。 20 世紀(jì) 80 年代我國(guó)引進(jìn)了大型不銹鋼轉(zhuǎn)化器，美國(guó)孟山都公司設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)化器沒(méi)太多特色，但在消除設(shè)備熱應(yīng)力方面美國(guó)孟山都公司有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，另外經(jīng)常將第一催化劑層置于轉(zhuǎn)化器底層以便于催化劑的裝卸。加拿大凱密迪公司和德國(guó)魯奇公司 (現(xiàn)并入奧托昆普技術(shù)公司 )采用中心筒或周邊進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè) 12 個(gè)換熱器，隔板、箅子板與轉(zhuǎn)化器壁以焊接方式聯(lián)結(jié)，無(wú)需支柱。國(guó)內(nèi)已有設(shè)計(jì)大型轉(zhuǎn)化器的能力，如應(yīng)用于貴溪冶煉廠冶煉煙氣制酸裝置的轉(zhuǎn)化器直徑達(dá) 。國(guó)內(nèi)大型冶煉煙氣硫酸裝置基本上都采用進(jìn) 口催化劑，以確保轉(zhuǎn)化率。 換熱器 與國(guó)外先進(jìn)技術(shù)相比，國(guó)產(chǎn)換熱器的設(shè)計(jì)制造水平毫不遜色，近十幾年先后推出了雙圓缺型、碟環(huán)式、空心環(huán)管殼式等新型低阻高效換熱器。其中由華南理工大學(xué)開發(fā)的空心環(huán)管殼式換熱器的傳熱管為縮放管，縮放管可強(qiáng)化管內(nèi)介質(zhì)的傳熱過(guò)程，殼程配套特殊的換熱管支撐結(jié)構(gòu)，氣體流向順暢、阻力小，其總傳熱系數(shù)達(dá)到 3035W/(m2K) ，總壓力降在 ，該形式換熱器在國(guó)內(nèi)冶煉煙氣制酸裝置中已得到推廣應(yīng)用。存在的問(wèn)題是換熱器傳熱系數(shù)的計(jì)算值與實(shí)際值有時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏 差，其數(shù)學(xué)模型有待進(jìn)一步完善。 為了適應(yīng)冶煉煙氣 SO2濃度及氣量波動(dòng)較大且頻繁的狀況，南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院開發(fā)了可調(diào)式換熱工藝并申報(bào)專利。可調(diào)式換熱工藝主要是將第一換熱器一分為二，分別用于一、二次轉(zhuǎn)化氣的加熱，這樣可實(shí)現(xiàn)一、二次轉(zhuǎn)化氣升溫所需熱量的隨意分配，從而在 SO2濃度及氣量波動(dòng)頻繁時(shí)，仍能將轉(zhuǎn)化器各段進(jìn)口溫度和吸收塔進(jìn)口溫度自動(dòng)控制在最佳操作范圍內(nèi)，從使用廠家的實(shí)際生產(chǎn)情況看，轉(zhuǎn)化率一直維持較高水平。 SO2鼓風(fēng)機(jī) 為保證硫酸系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，大中型冶煉煙氣制酸裝 置基本上采用進(jìn)口 SO2鼓風(fēng)機(jī)，單臺(tái)配置。為檢修方便，一般仍設(shè)置檢修用的風(fēng)機(jī)房，但也有的不設(shè)置風(fēng)機(jī)房而僅設(shè)置簡(jiǎn)易隔音棚，如株洲冶煉鋅 Ⅱ 系統(tǒng)、金昌冶煉 Ⅲ 系列等。 3 我國(guó)煙氣制酸技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著我國(guó)冶煉技術(shù)和煙氣制酸技術(shù)的發(fā)展，今后一段時(shí)間內(nèi)國(guó)內(nèi)冶煉煙氣制酸技術(shù)總的發(fā)展趨勢(shì)主要有以下幾方面。 產(chǎn)業(yè)集中化、裝置大型化趨勢(shì)將會(huì)進(jìn)一步顯現(xiàn) 企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)主要是綜合實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)，經(jīng)濟(jì)全球化是世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必由之路，而加入 WTO 后意味著中國(guó)企業(yè)面臨著在同一規(guī)則下與國(guó)外企業(yè)參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)， 大量缺乏核心競(jìng)爭(zhēng)力的中小企業(yè)被逐步淘汰出局是必然的。大型企業(yè)出于自身發(fā)展的需要以及當(dāng)?shù)卣墓膭?lì)將不斷做強(qiáng)做大，兼并重組小型企業(yè)是大企業(yè)保障原料、優(yōu)化資源、降低成本的最基本的擴(kuò)張策略，目前像江西銅業(yè)、銅陵有色、金川集團(tuán)、云南銅業(yè)等大型有色企業(yè)都有兼并重組小型冶煉、礦山企業(yè)的舉動(dòng)，隨之而來(lái)的是大型企業(yè)所占市場(chǎng)份額將進(jìn)一步加大，同時(shí)，先進(jìn)冶煉技術(shù)的應(yīng)用也將帶來(lái)制酸裝置的大型化的發(fā)展。事實(shí)上這種趨勢(shì)已經(jīng)顯現(xiàn)出來(lái)，近幾年國(guó)內(nèi)單系列 600700kt/a 的冶煉煙氣制酸裝置已屢 見不鮮，預(yù)計(jì)更大規(guī)模的裝置將會(huì)不斷涌現(xiàn)。大型冶煉煙氣制酸裝置將主要出現(xiàn)在銅冶煉企業(yè)，預(yù)計(jì)今后 5 年內(nèi)國(guó)內(nèi)銅產(chǎn)能 400700kt/a 的大型冶煉企業(yè)將會(huì)有 45 家。 更加重視環(huán)境保護(hù) 今后我國(guó)的各項(xiàng)環(huán)保法規(guī)將逐步與國(guó)際接軌，污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的制定及執(zhí)行會(huì)更加嚴(yán)格。國(guó)外許多地區(qū)的二氧化硫最高允許排放濃度約 300mg/m3，某些特殊地區(qū)只有 100mg/m3 甚至更低。為滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求，在現(xiàn)有硫酸系統(tǒng)后增加尾氣脫硫裝置或采用高性能催化劑提高轉(zhuǎn)化率是兩種可行的辦法。增加尾氣脫硫裝置的投入與產(chǎn) 出不成比例，經(jīng)濟(jì)上不太合理，因此盡可能提高 SO2轉(zhuǎn)化率是更可取的選擇。目前，國(guó)產(chǎn)催化劑與進(jìn)口催化劑相比，性能尚有差距，但進(jìn)口催化劑價(jià)格太高限制了其使用，因此開發(fā)價(jià)格低、性能好的國(guó)產(chǎn)催化劑并加強(qiáng)催化劑的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究將是今后一段時(shí)間內(nèi)國(guó)內(nèi)硫酸行業(yè)的一個(gè)重要課題。 污酸 (污水 )處理方面，應(yīng)加緊開發(fā)新的投資省、運(yùn)行費(fèi)用低的處理工藝，在傳統(tǒng)工藝流程的基礎(chǔ)上完善膜處理技術(shù)并降低其運(yùn)行成本是近期國(guó)內(nèi)開發(fā)的一個(gè)重點(diǎn)。另外一些特殊污染物 (如部分鉛鋅冶煉煙氣中的汞、煙氣凈化外排稀酸中的砷和重金屬離子等 )的處理及回收也 將會(huì)得到進(jìn)一步的重視。 廢熱回收利用有較大發(fā)展空間 能源緊缺正成為制約我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的一個(gè)重要因素，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源供需矛盾的進(jìn)一步加劇，制酸廠同時(shí)成為能源工廠必將成為中國(guó)硫酸工業(yè)發(fā)展的一個(gè)新的熱點(diǎn)。有色冶煉企業(yè)中溫位廢熱回收大有潛力可挖，而且對(duì)現(xiàn)有轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行局部改造也很容易做到。近兩年貴溪冶煉廠對(duì) 2 套硫酸系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化部分進(jìn)行改造，加設(shè)了熱管鍋爐回收轉(zhuǎn)化系統(tǒng)多余熱量，現(xiàn)可產(chǎn) 低壓蒸汽約 20t/h，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。國(guó)內(nèi)冶煉煙氣制酸裝置大量低溫廢熱未得 到回收利用的關(guān)鍵是低溫廢熱回收系統(tǒng)的技術(shù)均需引進(jìn)，無(wú)論是孟莫克公司的 HRS 系統(tǒng)還是奧托昆普技術(shù)公司的 HEROS 系統(tǒng)都價(jià)格不菲，國(guó)內(nèi)有些企業(yè)如貴溪冶煉廠、金隆銅業(yè)有限公司等都曾有意回收該部分廢熱，并進(jìn)行了相應(yīng)的前期論證和考察工作，結(jié)論是采用低溫廢熱回收系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)上是十分合理的，可望在幾年內(nèi)回收投資，但最終因一次性投資太高而未能實(shí)施。 超高濃度 SO2轉(zhuǎn)化技術(shù)將得到越來(lái)越多的應(yīng)用 隨著有色冶金富氧冶煉技術(shù)的發(fā)展，煙氣φ (SO2)在 20%以上已成為現(xiàn)實(shí)，從目前冶煉技術(shù)使用情況看，超高濃度 SO2 煙氣主要 產(chǎn)生于銅冶煉的特定工藝，如山東祥光銅業(yè)有限公司采用的閃速爐熔煉加閃速爐吹煉冶煉工藝，其φ (SO2)高達(dá) 22%25%，如采用常規(guī)轉(zhuǎn)化工藝，需將 SO2 煙氣稀釋至φ (SO2)12%左右，氣量增大致使制酸裝置投資及運(yùn)行費(fèi)用增加，體現(xiàn)不出該冶煉工藝的優(yōu)越性。而隨著冶煉技術(shù)的發(fā)展，其它有色金屬冶煉完全有可能出現(xiàn)超高濃度 SO2 煙氣的情況，由于高濃度 SO2 制酸裝置投資及運(yùn)行費(fèi)用將大幅度降低，熱回收效率更高，因此今后將有可能出現(xiàn)更多的超高濃度 SO2制酸裝置。國(guó)內(nèi)可就超高濃度 SO2轉(zhuǎn)化工藝及低溫高活性催化劑的應(yīng)用進(jìn)行相應(yīng)的研 究。國(guó)內(nèi)曾提出三轉(zhuǎn)三吸轉(zhuǎn)化流程適應(yīng)超高濃度 SO2 的思路，今后應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)也是完全有可能的。 “十五 ”有色金屬冶煉、煙氣制酸回顧及 “十一五 ”發(fā)展趨勢(shì) 來(lái)源 :中國(guó)化工信息網(wǎng) 2020 年 5 月 28 日 1 “ 十五 ” 期間我國(guó)主要有色金屬產(chǎn)量 “ 十五 ” 期間我國(guó)有色金屬工業(yè)迅速發(fā)展， 10 種有色金屬產(chǎn)量見表 1。 2020年我國(guó)上規(guī)模企業(yè) 10 種有色金屬產(chǎn)量達(dá) ，其中銅、電解鋁、鉛、鋅產(chǎn)量排名前 10 位的企業(yè)見表 25。 表 1 “ 十五 ” 期間我國(guó) 10 種有色金屬產(chǎn) 量 年份 銅 /kt 鋁 /kt 鉛 /kt 鋅 /kt 鎳/kt 錫/kt 銻/kt 汞/t 鎂/kt 鈦/t 2001 1523.3 3575.8 1195.4 2037.6 49.7 105.1 147.9 193 199.7 2468 2002 1632.5 4511.1 1324.7 2155.1 52.4 123.2 495 235.0 3648 2003 1836.3 5962.0 1564.1 2318.5 64.7 612 341.8 4118 2004 2198.7 6688.8 1934.5 2519.5 75.8 115.3 125.3 1140 442.4 4809 2005 2583.4 7806.0 2378.8 2710.8 95.3 119.4 145.5 361 469.6 9274 表 2 2020 年我國(guó)銅產(chǎn)量排名前 10 位的企業(yè) 序號(hào) 企業(yè) 產(chǎn)量 /kt 1 銅陵有色金屬 (集團(tuán) )公司 2 江西銅業(yè)集團(tuán)公司 421， 6 3 云南銅業(yè)股份有限公司 4 大冶有色金屬公司 5 金川集團(tuán)有限公司 6 寧波金田銅業(yè) (集團(tuán) )公司 7 白銀有色金屬公司 8 東營(yíng)方圓有色金屬有限公司