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铅锌冶炼烟气治理中喷淋冷凝再升温技术探究

2020-12-07 169 上传者：管理员

摘要：统计了当前白色烟羽治理的政策要求，介绍了湿烟气除湿消白方面常见技术途径，确定了喷淋冷凝再蒸汽加热消白工艺优化技术路线及主体设备设计基本参数，可实现烟囱尾气消白，颗粒物和SO2浓度达到《铅、锌工业污染物排放标准》修改单大气污染物特别排放限值标准。

关键词：
喷淋
消白
特别排放限值
蒸汽加热
铅锌冶炼
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锌湿法冶炼浸出工序生产出的酸浸液底流，经压滤机压滤、干燥窑干燥后产出的渣即酸浸渣。酸浸渣干燥窑产生的烟气经湿式三效除尘技术处理，尾气达标后排放。排气筒出口尾气温度50～80℃，含水量5%～12%。由于尾气温度比环境温度高且含湿量大，出排气筒后饱和湿烟气中的水分凝结成小液滴，形成白色湿烟羽。在冬天环境气温较低或湿度较大时，白色湿烟羽表现尤为明显。

在当前要求大气污染物深度治理的背景下，一些省市或地区针对某些行业(如燃煤锅炉、钢铁等)提出了烟羽治理的政策和标准，旨在规范节能减排要求，积极探索烟气消白技术。

环保排放要求日益严格，生态环境治理压力增大，干燥窑烟囱产出的烟羽进行除湿消白治理，对铅锌冶炼行业湿法片区烟囱大气污染物深度治理和消白具有指导意义。

1、工艺优化路线

目前针对湿烟气除湿消白方面常见技术途径有升温除湿、冷凝除湿、GGH、MGGH、热烟气混风等几类方法[1]。

烟气加热是通过升高烟温以降低湿烟气的相对含湿量，避免湿烟气降温曲线与饱和含湿量曲线相交变为饱和状态，因而不会产生烟羽。环境湿度增大会导致烟气除湿难度上涨，能耗增加。

烟气冷凝除湿技术采用冷源或冷源介质对湿烟气进行冷却，烟气沿着饱和含湿量曲线降温，过饱和状态下水蒸气冷凝析出，该过程烟气的含湿量大幅下降[2]。由于湿烟气中所含水蒸气的冷凝潜热，冷凝所需的冷量是升温所需热量的近6倍[3]，因此单纯用冷凝除湿造成能量消耗过大。

烟气降温再热技术是组合上述两种方式，通过先降温冷凝再加热剩余湿烟气，不仅可以回收湿烟气降温冷凝析出的水，而且水分析出后湿烟气的定压比热降低，与环境温度的温度差降低，冷却后湿烟气需要再加热的热量大为减少[2]。

GGH(烟气再热器)技术主要应用在电厂行业，通过湿烟气与干烟气间接换热将其温度抬升到80℃以上进行排放，实际中容易出现堵塞、腐蚀、串烟等导致排放超标的一些问题。为解决这些问题，引进了MGGH(热媒循环烟气再热器)，但是造价过高[4]。

热烟气混风类似于烟气加热，在湿烟气中混入高温干烟气，混风后再升温以除湿消白，问题是烟气中的水分没有降低，且需要另外增加能耗，运行成本较高。

降温幅度越大，升温难度越小，运行中耗能越少。本应用结合干燥窑烟气、湿式除尘器出口烟气温度、含水量、SO2以及颗粒物浓度，选择先对烟气进行喷淋降温冷凝+烟气蒸汽再热方式进行除湿消白。

1.1工艺流程

喷淋冷凝+烟气再热脱白工艺主要分为喷淋冷凝、换热、除雾除尘、烟气再热四个过程，核心设备为高效复合喷雾洗涤塔。

喷淋冷凝过程主要通过水雾化喷淋和水冲击喷淋将烟气进行冷却，将烟气温度降低到40℃以下或更低，使烟气中的大部分饱和水蒸气冷凝，进一步除尘降温，降温冷凝水通过沉淀后返回利用。经过二层喷淋后的烟气温度<40℃，烟气进入除尘除雾塔，除去夹带的雾滴和小颗粒物，实现大气污染物的深度治理。

为了保证更好的脱白效果，依据环境温度，在烟气进入烟囱前将烟气进行蒸汽再加热至60～80℃，排放烟气相对湿度降低，提高不饱和度后向空气中排放，可实现一年四季无白。

表1白色烟羽治理政策要求统计

1.2主要设备选型要点

高效复合喷雾洗涤塔;

循环喷淋泵，喷淋塔液气比6～10L/m3;

换热器设计循环量按照降温10～15℃设计;

除雾除尘塔安装在高效洗涤塔上部，分离净化烟气夹带的雾滴和尘;

蒸汽再热加热器，烟气换热需消耗150℃低压蒸气用量0.5～1t/h。

高效复合喷雾洗涤塔采用二层喷淋，第一层为蒸发冷却喷淋，主要作用是将烟气进行冷却，并通过烟气的相变凝聚将小颗粒烟尘凝聚成更容易捕捉的大颗粒;第二层为冲击式喷淋洗涤，通过烟气流动和喷液动能混合叠加后的混合流体冲入一定深度的液体中，实现气液的充分混合，达到比动力波、湿电更好的效果，阻损约500Pa，主要作用是进一步冷却烟气，并通过冲击作用将烟气冲击进入循环槽，使烟气得到进一步的净化。

2、结果与分析

对工艺改造前后排气筒烟气参数进行监测，结果如表2所示。

工艺改造后尾气温度可调节控制，含湿量下降，SO2、颗粒物达到《GB25466-2010铅、锌工业污染物排放标准》修改单大气污染物特别排放限值标准。

烟气冷凝后产生废水，并入原三效湿式除尘洗涤废水排水管网。此工艺是在三效除尘器对烟气进行洗涤后再次用冷凝水对烟气进行洗涤，废水水质优于原三效湿式除尘洗涤废水，详见表3。

表2排气筒烟气成分对比表

表3洗涤水水质分析表

冷凝产生的酸性废水可回用于锌湿法冶炼酸浸或者酸浸底流浆化流程，减少工艺新水用量，产生回收水效益。

采用蒸汽加热方式，有利于厂区内蒸汽能量的高效利用，经运行测算，以冬季室外极端环境温度(-9℃)，处理10000m3/h烟气量，最低蒸汽耗量约60kg/h。

连续运行30d板式换热器换热效率无下降，由于冷凝水中含一定量的尘，板式换热器存在堵塞风险，考虑将板式换热器改为列管换热器。

3、结论与建议

喷淋冷凝再加热消白技术，可冷凝、降湿、多污染物脱除，是铅锌湿法冶炼过程中消白烟、达到大气污染物特别排放限值标准的优化方案，能给冶炼行业带来一定的社会效益和环境效益。

参考文献：