酸再生焙燒爐廢氣治理技術(shù)探討

文_藍恩洪 張海偉 張艾紅

1.廣西柳州鋼鐵集團有限公司技術(shù)中心 2.廣西柳州鋼鐵集團有限公司冷軋廠

柳鋼酸再生機組廢氣排放執(zhí)行《GB28665-2012 軋鋼工業(yè)大氣污染物排放標準》顆粒物≤30mg/Nm3、氯化氫≤30mg/Nm3，為柳鋼酸再生機組廢氣排放現(xiàn)實超凈排放，對酸再生系統(tǒng)進行升級改造。

1 柳鋼酸再生工藝

柳鋼冷軋廠現(xiàn)有一套5m3/h酸再生機組設(shè)備是引進奧地利ANDRITZ 公司的Ruthner（魯茲納）法鹽酸再生技術(shù)，即噴霧焙燒工藝。該工藝包括噴霧焙燒單元、文丘里冷卻循環(huán)單元、氯化氫吸收單元，三氧化二鐵回收單元和酸儲存單元。廢酸中的FeCl2分解成Fe2O3和HCl。反應(yīng)式如下：焙燒爐中焙燒廢酸過程中氧化鐵粉固體顆粒落入焙燒反應(yīng)爐下部的錐形部分，通過爐底旋轉(zhuǎn)下料閥不斷排出，反應(yīng)氣體從焙燒反應(yīng)爐的頂部排出，它的主要成分是燃燒煤氣、水蒸氣、HCl、以及一定量的氧化鐵粉粉塵?；旌蠚怏w首先經(jīng)過旋風(fēng)除塵器，除去其中的粉塵，分離出來的粉塵經(jīng)旋風(fēng)除塵器底部的旋轉(zhuǎn)閥返回到焙燒反應(yīng)爐內(nèi)。旋風(fēng)除塵器出來的混合氣體進入預(yù)濃縮器，在預(yù)濃縮器內(nèi)部和溫度較低的循環(huán)酸直接接觸，溫度降低。經(jīng)過預(yù)濃縮器后，僅有少量的氧化鐵粉依然留在混合氣體中，進入吸收塔。 在吸收塔中，采用漂洗水來吸收混合氣體中的氯化氫氣體。吸收塔的頂部設(shè)有噴嘴，將水噴淋到塔內(nèi)的填料上，氯化氫氣體與水逆向流動，并溶解于水，在吸收塔的底部形成再生酸。再生酸從吸收塔的底部流至再生酸儲罐。未被吸收的混合氣體以及微量的氯化氫氣體從吸收塔的頂部逸出，通過煙道進入文丘里洗滌塔進一步洗滌降低煙氣中的氯化氫氣體，再經(jīng)液滴分離器后進入氣體洗滌塔。在氣體洗滌塔中通過循環(huán)洗滌脫去廢氣中微量氯化氫和氧化鐵粉。作為混合氣體的最后一道凈化工序，洗滌塔采用一層填料，一級洗滌。在洗滌塔采用脫鹽水溶液進行噴淋。經(jīng)處理后的氣體，通過煙囪進入大氣。工藝流程圖如圖1。

圖1

2 柳鋼酸再生廢氣特性

廢酸從焙燒爐頂部噴入，在焙燒爐下部分解區(qū)形成金屬氧化物氧化鐵粉顆粒，通過爐下料閥不斷排出。在焙燒爐上部的蒸發(fā)區(qū)形成氯化氫和水分從焙燒爐的頂部排出，主要特性如下。

2.1 廢氣成分復(fù)雜

焙燒過程排出的廢氣主要成分有：燃燒焦爐煤氣產(chǎn)生的二氧化碳、高溫焙燒廢酸過程產(chǎn)生大量水蒸氣、氯化氫氣體、氯氣和夾雜一定量的氧化鐵粉顆粒等混合氣體。

2.2 廢氣溫度高

從焙燒爐出來混合廢氣溫度可達430℃左右，經(jīng)過凈化后外排溫度有85℃，能源浪費，外排煙氣有較長拖尾現(xiàn)象。

2.3 廢氣煙氣含濕度大

外排煙氣含濕度在20%左右，容易使廠房附近區(qū)域鋼架結(jié)構(gòu)腐蝕，造成安全隱患。

3 柳鋼酸再生廢氣存在問題

由于柳鋼冷軋廠酸再生機組建設(shè)較早，沿用了當(dāng)時的排放標準顆粒物≤30mg/Nm3、氯化氫≤30mg/Nm3，目前該酸再生機組排放的顆粒物、氯化氫控制難以穩(wěn)定達到現(xiàn)行國標要求，為酸再生機組廢氣現(xiàn)實超凈排放，需對酸再生系統(tǒng)進行升級改造。

4 酸再生廢氣治理技術(shù)

目前，酸再生廢氣治理技術(shù)主要是在借鑒化工行業(yè)、鋼鐵行業(yè)酸再生工藝技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合酸再生廢氣的特點進行工藝調(diào)整對廢氣進行凈化。

4.1 增加文丘里洗滌塔技術(shù)

主要原理：文丘里工藝是是氣體洗滌經(jīng)典方法之一，通過增加氣體洗滌效果，洗滌達到降塵、降氯化氫目的。

工藝描述：待處理氣體經(jīng)過文丘里使水霧化并充分混合形成較大的顆粒從而除去氣體中顆粒物。利用文丘里特有功能將來自于吸收塔的焙燒廢氣進入原二級文丘里及分離器后進入新增文丘里洗滌塔，洗滌顆粒物及HCl 氣體，而后焙燒廢氣進入洗滌塔，用脫鹽水洗滌流入集水槽，廢氣再經(jīng)氣體洗滌塔凈化后進入煙囪而排入大氣。

4.2 增加石墨吸收器技術(shù)

主要原理：石墨吸收器是普遍應(yīng)用在各工業(yè)領(lǐng)域中一種高效的換熱裝置，具有高效熱交換作業(yè)，耐腐蝕能力。通過煙氣中水蒸氣冷凝降低氣體流速，水蒸氣凝結(jié)包裹氣體中顆粒物，達到除塵效果。

工藝描述：利用石墨吸收器特有功能在吸收塔的焙燒廢氣進入原二級文丘里及分離器后進入第一級石墨冷卻器采用塊孔式石墨吸收器，水蒸氣被冷卻成水流入石墨冷卻器底部而流入集水槽，同時將焙燒廢氣降低到約58℃；焙燒廢氣然后進入第二級氣液降膜石墨吸收器，循環(huán)冷卻水與焙燒廢氣進行間接換熱，在冷卻器上部帶有降膜噴水設(shè)置，形成水膜洗滌廢氣中的HCl，洗滌水流入石墨吸收器底部進入集水槽，焙燒廢氣溫度降低到約40℃，進入洗滌塔，用脫鹽水洗滌流入集水槽，最后進入煙囪而排入大氣。

4.3 工藝系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)

主要原理：通過廢酸溶解廢氣中的鐵粉顆粒物，通過冷卻氣體洗滌塔循環(huán)水降低其溫度，使氣體洗滌塔噴淋水與煙氣進行熱交換，達到煙氣冷凝降塵等效果。

工藝描述：在吸收塔之后增加廢酸洗滌塔除去廢氣中氯氣，同時去除廢氣中的氯化氫和粉塵。調(diào)整文丘里洗滌塔與尾氣洗滌塔廢氣凈化順序，廢氣在進入文丘里洗滌塔，在相互作用之后生成微滴，這些微滴在分離器中從氣流中分離出來，再利用漂洗水進一步除去廢氣中的氯化氫和粉塵。末端對廢氣進行熱交換，廢氣外排溫度控制在55℃以下，把煙氣中水分冷凝回收，使煙氣濕度降低。

5 綜合比較（表1）

項目酸再生廢氣治理技術(shù)增加文丘里洗滌塔技術(shù) 增加石墨吸收器技術(shù) 工藝系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)主要設(shè)備1.文丘里洗滌塔；2.文丘里洗滌塔循環(huán)泵等配套設(shè)施；3.電氣管路等配套設(shè)施；4.液滴分離器、豎直分離器；5.廢氣風(fēng)機1.兩套圓塊孔式石墨換熱器（氣液換熱），每套500m2；2.配套管路；3.配套電氣儀表；4.液滴分離器、豎直分離器1.不銹鋼氣液換熱器；2.增加一臺酸洗塔及配套的；3.調(diào)整目前現(xiàn)有管路，精調(diào)系統(tǒng)；4...液滴分離器、豎直分離器排放情況顆粒物≤10mg/Nm3、氯化氫≤10mg/Nm3顆粒物≤10mg/Nm3、氯化氫≤10mg/Nm3顆粒物≤10mg/Nm3、氯化氫≤10mg/Nm3投資成本（萬元） 約200 約300 約400優(yōu)點排放指標優(yōu)；工藝安裝較為簡單；投資成本低1.排放指標優(yōu)；2.外排溫度在40℃左右，能減少外排煙氣拖尾現(xiàn)象；3.對對外排廢氣換熱冷凝回收，煙氣含濕度降低1.排放指標優(yōu)；2.設(shè)備改造占地面積??；3.外排溫度在55℃左右，能減少外排煙氣拖尾現(xiàn)象；4.對外排廢氣換熱冷凝回收，冷凝回收得到的廢酸濃度低，煙氣含濕度降低缺點 實驗室中試效果，未工業(yè)化應(yīng)用1.熱交換過程冷凝回收得到的廢酸濃度高，難處理；2.石墨換熱器設(shè)備較大，后續(xù)維護困難；3.現(xiàn)場安裝施工均存在一定難度改造工期較長，投資成本高

6 結(jié)語

噴霧焙燒法酸再生系統(tǒng)是目前主流的鹽酸再生方式 ，具有回收效率高、能源消耗少、鐵紅品位高等優(yōu)點。綜合上述分析酸再生機組廢氣治理技術(shù)，根據(jù)柳鋼酸再生機組與排放的廢氣特點，在對廢氣進行治理時建議優(yōu)先考慮“工藝系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)”，確保酸再生機組廢氣排放滿足現(xiàn)行國標要求，且能穩(wěn)定排放。