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活性炭脱硫富集烟气制酸硫酸品质的改善

李强

(太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂，山西 太原 030003)

摘 要：通过对烧结机活性炭脱硫富集烟气制酸工艺及设备功能的分析，结合对硫酸检验成分的深入研究，采取增加制酸烟气管道外部保温层、提高净化系统净化效率、清除干吸系统酸泥、改换稀释风空气过滤器、调整干吸系统分酸效果等一系列有效措施，最终使硫酸色度降低，产品质量得到显著改善。

关 键 词：烧结机；活性炭脱硫；烟气制酸；色度；改善；酸泥

太钢不锈钢股份有限公司炼铁厂(以下简称太钢炼铁厂)新450m2烧结机烟气经活性炭吸附脱硫、脱硝，解析后排出的烟气几乎将烧结机烟气的有害成分富集其中。烟气温度高达400～450℃，f(SO2)20～30％、f(H2O)35％、f(CO)1．0％、f(NH3)>3．5％、烟气尘(ρ)约2．2g／m3，还有氟、氯、汞等有害杂物成分复杂且含量高，烟气量小且无氧气。新450m2烧结机活性炭脱硫富集烟气制酸系统于2010年11月28日正式投产运行。该系统采用喷淋塔—一级泡沫柱洗涤器—冷却塔—二级泡沫柱洗涤器—2级电除雾器稀酸洗涤净化、“3+1”二转二吸的工艺流程[1]。主要产品为ω(H2SO4)93％和98％的硫酸，产酸量13．5kt／a。

1 成品硫酸特性

2011年下半年，成品硫酸开始显浅黄褐色，并有逐渐加深趋势，成品酸质量受到影响。2012年6月19日，太钢炼铁厂委托山西省化工研究院对成品硫酸特性进行了检验，部分检测结果见表1。

根据检验结果分析，硫酸色度超标严重，因此认为硫酸颜色变化与色度超标有关。通过对制酸系统工艺及设备进行分析研究，查找引起色度变化的原因，并采取相应的治理措施。

2 制酸系统存在的问题及原因分析

太钢炼铁厂有2套450m2烧结机脱硫富集烟气制酸系统，流程完全一样。原系统成品酸正常，而新450m2烧结的制酸系统成品酸色度存在问题，对比2套制酸系统，新450m2烧结制酸系统存在的问题及主要原因有以下几点。

2．1 制酸系统喷淋塔入口温度低

烧结机烟气经活性炭吸附有害杂物成分后，经解析塔解析，以氮气为载体将解析后的脱硫富集烟气输送至制酸系统喷淋塔。新450m2烧结系统入喷淋塔的SO2烟气温度约为285℃，而原系统烟气温度约为330℃，相差约45℃。

分析原因认为新450m2烧结系统烟气输送管道长，保温效果差。

2．2 泡沫柱洗涤器泡沫柱高度不足

对一级和二级泡沫柱洗涤器的泡沫柱高度进行测试，发现泡沫柱高度较投产初期测试高度低约1．0m，说明喷淋量不够，洗涤效果必然下降。

分析原因是因烟气含尘高，相应洗涤液酸泥含量高，导致小管径液体管道输液不畅，泵叶轮也有一定磨损。比原制酸系统的设备富余能力要小。

2．3 SO2风机出口烟气含尘量高

根据烟气含尘量数据分析，SO2风机出口烟气含尘量(ρ)高，原制酸系统为0．26mg／m3，新450m2烧结制酸系统为13．5mg／m3，是原系统的50倍，同时高出设计指标6．75倍。

分析原因是在干燥塔入口大量加入经简单过滤的稀释空气，由于附近有铁矿粉堆场，所以稀释空气含伞高。

2．4 干燥塔丝网除沫器阻力增加较快

新450m2烧结制酸系统干燥酸塔丝网除沫器压降在3个月内由2．0kPa增加到5．0kPa，而原系统的干燥酸塔丝网除沫器压降基本维持在1．5kPa，新450m2烧结系统压降增加较快。经检查发现，新450m2烧结系统丝网除沫器中结晶大量淡绿色酸泥。

分析原因是由于进干燥塔烟气含尘高，酸泥堵塞丝网除沫器，压降会快速提高，且设备富余能力也小，相应压降要高。

2．5 分酸槽内酸泥堆积严重

检查干燥塔、一吸塔、二吸塔的分酸槽发现：SX合金分酸槽内堆积大量酸泥，落酸管有被酸泥堵塞的情况，布酸不均匀，分酸效果差；一吸塔、二吸塔分酸管节流孔板及端部封板导流管已被腐蚀，导致喷酸、带沫，影响了酸液均布，成品硫酸质量也相应下降。

分析原因是由于进干燥塔烟气含尘高，节流孔板及导流管材质为316L，易被腐蚀。

3 成品酸色度值超标原因分析

停车检查干吸塔，发现分酸装置入孔接管、盖板及丝网除沫器、纤维除雾器附着较多淡绿带黄色不明结晶物。将含结晶物的酸泥与原制酸系统合格硫酸混合，静止24h溶解、沉淀后，硫酸呈淡黄色，因此认为该酸泥是影响硫酸色度的直接因素。

结晶物形成的原因，首先可能是新450m2烧结装置的原料成分复杂，净化效果降低，未去除的NOx及NH3带入干吸系统引起；其次因烧结机活性炭脱硫富集烟气中无氧气，干燥塔入口需加入大量的稀释风调节烟气中的氧硫比，稀释风中大量灰尘未经净化直接进入干吸系统，在塔内积泥，又由于稀释风中灰尘含有铁元素，是影响硫酸颜色的重要因素。

4 改善硫酸品质的措施

针对以上分析结果，对新450m2烧结脱硫富集烟气制酸装置工艺及设备功能进行了深入的研究，制定了以下改善硫酸色度的措施。

4．1 增加制酸烟气管道外部保温层

解析塔出口烟气管道原设计保温厚度为200mm，其中内衬厚50mm的硅酸铝保温棉，外部包裹厚50mm普通岩棉，外层用普通镀锌铁皮压边，再用拉铆钉紧固。进过认真分析和热量散失的计算，我们将保温厚度加至300mm，内衬100mm硅酸铝保温棉，外包裹200mm普通岩棉，并且外部镀锌铁皮压边后用拉铆钉紧固，在铁皮与铁皮压边处用耐高温玻璃胶粘接。从解析塔出口至制酸系统喷淋塔入口全部重新保温。保温层加厚减少了烟气在长距离管道输送过程中的温度损失，管道表面温度显著降低，喷淋塔入口烟气温度由285℃提高到330℃。

4．2 提高泡沫柱洗涤器净化效率

一、二级泡沫柱洗涤器泡沫柱高度降低引起洗涤效果差，测量新450m2烧结装置循环泵泡沫柱高度为3．5m，循环泵出口压力为0．21MPa。对此将一、二级泡沫柱洗涤器循环泵的流量有原来的18m3／h提高到22m3／h，于是循环泵泡沫柱高度提高到了4．6m，循环泵出口压力达到0．24MPa，进一步提高制酸烟气中氯化氢、氟化氢、粉尘等有害杂质的净化效果，确保了净化系统的除尘净化率达到99．9％[2]。

4．3 清除干吸塔酸泥

将干燥塔、一吸塔和二吸塔内分酸管及分酸槽酸泥彻底清除，对干燥塔丝网除沫器用300kg压力的水枪进行高压清洗，将丝网上附着的酸泥全部清洗干净。对干吸系统内的循环酸进行更换，将干燥塔、吸收塔、干燥槽、吸收槽进行循环洗涤三次，把系统内部的酸泥彻底清洗干净。

4．4 增加空气过滤器

将稀释风空气过滤器由原来普通的金属滤网改为自调式布袋空气过滤器，有效过滤稀释风中的粉尘，防止空气中的灰尘进入干吸系统，影响硫酸颜色，同时也延长了丝网除雾器的堵塞周期。SO2风机出口的含尘量为1．6mg／m3，低于工艺设计指标2．0mg／m3。

此外，在控制转化器一段出口烟气温度不超过设计值620℃的前提下，适当提高进入转化系统SO2烟气浓度，优化工艺操作参数，可减少稀释风量，降低干吸塔操作气速，干吸及转化系统的压降也可同步降低。

4．5 调节干吸塔分酸

对干燥塔、一吸塔和二吸塔分酸槽落酸管进行逐一疏通。拆除一吸塔东侧漏酸的节流孔板，拆除二吸塔东西两侧分酸槽的节流孔板，发现节流孔板表面带有明显的沟槽，说明节流孔板在系统运行过程中受到严重腐蚀，导致节流孔板处大量喷酸。为克服节流孔板的材质耐酸等级不能满足目前的工艺条件，将节流孔板材质由316L改为纯钛，确保节流孔板在运行过程中不被腐蚀。将分酸主管的排气管割掉，更换为厚20mm、材质为316L的不锈钢盲板。

开启干燥酸循环泵、吸收酸循环泵测试干燥塔、一吸塔、二吸塔分酸槽的液位高度，并调整分酸槽的分酸液位达245mm，使分酸槽分酸平衡。

通过一系列的改造后，检测硫酸产品各指标均合格，硫酸透明度为1．5mL，产品清澈透明，质量得以改善。

5 结束语

太钢炼铁厂新450m2烧结烟气活性炭脱硫制酸装置硫酸品质，通过对硫酸成分的分析及工艺系统的深入研究，找出了制约硫酸品质稳定的关键因素，采取优化工艺参数，提高净化效率，稀释风空气过滤器改为自调式布袋空气过滤器，检修塔内件，彻底清除干吸系统内酸泥等措施，实现了硫酸产品质量的根本改善，使整套装置可以安全稳定运行。

参 考 文 献：

[1]   李强，吕彦强．烧结烟气脱硫制酸净化工序的设计与生产实践[J]．硫酸工业，2012(5)：15一18

[2]   龚朴芬．泡沫柱洗涤器逆喷管壁烧焦事故的分析与处理[J]．硫酸工业，2008(2)：41．42．