酸再生改造方案.doc

攀 钢 集 团
攀枝花钢钒有限公司冷轧厂

酸再生机组废气处理工艺改进

技 术 方 案

四川和翔环保科技有限公司
二○一二年六月
目 录
1．项目简介 3
2．污染物特点 4
3．现有工艺存在的问题 4
4．系统工艺设计 5
5．改造后效果及工艺说明 9
1．项目简介
废酸储罐
过滤器
废酸
文丘里预浓缩器
焙烧炉
双旋风除尘器
文丘里预浓缩器
吸收塔
再生酸罐
大气
废酸
浓缩酸
铁粉仓
炉气
炉气
炉气
再生酸
氧化铁粉
铁粉过滤器
洗涤塔
废气
净化空气
净化空气
包装机
酸洗带钢产生的废盐酸，因富含氯化亚铁而采用喷雾焙烧法进行再生处理，废酸焙烧产生的含酸气体经吸收塔吸收后再生，残留废气经洗涤塔洗涤后排入大气。主要工艺如下：

由于废气中HCL气体、Fe2O3颗粒物状态及物理性质存在不稳定性，导致吸收和洗涤的过程变得更为复杂，现有工艺参数控制环节与废气特征不能完全匹配，当工艺条件或设备工况改变时，废气排放指标就不能达到环保要求，造成环境污染。因废气排放不达标导致机组停机或无法正常生产的时间累计达437.5小时/年，约460m3左右的废酸无法再生而排放，导致生产成本增加。
目前攀钢冷轧厂废气排放中的HCL含量和氧化铁粉无法满足≤120mg/m3的要求，粉尘排放含量也不稳定经常出现因尾气中Fe2O3颗粒物超标而冒红烟现严重污染周围环境且对人的呼吸系统也产生伤害，废气中的酸雾危害大气且氯离子对臭氧层有很大的破坏性。因此必须对废气排放不达标的原因进行研究并通过技术改进来解决排放超标问题。
2．污染物特点
2．1 组份的多相性
废气中包含了固相、液相、气相多成分物理状态污染物，极大限制了污染物的处理方式，属复杂废气治理范畴。
2．2 强酸易挥发性
HCL气体虽易溶于水，但其溶液又具有挥发性，形成双向解压特征，介质吸收率和吸收速度受温度和压力影响较大。
2．3高沉积粘滞性
吸收液中组份复杂，含有FeCL3、Fe2O3、HCL及其它固体微粒混合物，容易产生絮凝、粘附、结晶等现象。
3．现有工艺存在的问题
3．1系统风量控制
废气抽吸为离心风机，通过变频调速控制炉内负压，但基于离心风机运行的曲线特征，直接改变风机转速会导致系统工作极不稳定。
3．2 预浓缩器
当文丘里预浓缩器循环废酸喷淋不均匀、密度不够，或烟气浓度和流速发生变化，以及喷嘴发生阻塞时，会出现焙烧气体温度过高，氧化铁分离效率降低等问题。
3．3吸收塔
由于对再生酸有浓度要求，因此吸收塔不能完全吸收掉废气中的 HCl 气体和氧化铁粉，从吸收塔出来的气体含过量HCL而作为废气进入净化塔。再生酸浓度受以下因素影响：
（1） 焙烧炉中气体的HCL含量；
（2 焙烧气体温度；
（3） 吸收水的喷流量。
3．4 洗涤塔
目前工艺采用清水作为吸收洗涤剂，选用250Y型孔板波纹填料，单级循环喷淋，由于循环水成份质量不受控制，只能依靠进水量补充来实现更新，当前端工艺不稳定时，循环水被污染程度在一段时间内可能会很严重，将显著影响了循环水的清洗效果。 由于循环水中不可避免的颗粒物容易造成填料阻塞，在选择孔板波纹填料时过滤精度较粗，同时但对F2O3微粉及HCL最后吸收和拦截效率也较低。
4．系统工艺设计
4．1方案选择原则
在酸再生工艺流程中，即使采用更多控制手段，系统仍无法避免不稳定因素，因此改进方案必须遵循如下原则：
（1） 适应烟气量较大范围变化；
（2） 在一定温度范围内，保持较高吸收率；
（3） 当出现高浓度粉尘状况时，系统仍具有较高的拦截效率；
（4） 工艺运行各环节参数可控；
（5） 满足现行工艺条件，尽量减少原有设备改动。
4．2 工艺控制要点
（1）吸收塔前控制
再生酸作为本工艺的主导产品，对浓度和品质均有要求，因此进入吸收塔的炉气HCL含量必需达到一定浓度，而粉尘尤其是Fe2O3的含量则越少越好，为保证吸收率，炉气温度越低越有利。
焙烧炉是再生机组的核心设备，废酸被加热生成 HCl 气体和氧化铁粉的过程反应彻底和铁粉分离效果直接影响到废气中氯离子及铁粉含量。 炉内温度应保证在 550～800℃之间使氯化亚铁彻底氧化水解，粉尘含量超标与炉温或空燃比相关。
文丘里浓缩器对烟气的直接贡献为降温和除尘，对铁粉的分离效率除喷头的雾化效果，与烟气通过喉咙管的流速有关。因此，焙烧炉内气体产生量应与文丘里设计风速相匹配过，如果炉气量过大或过小，在通过文丘里时不能有效去除铁粉，对再生酸吸收不利。
（2）吸收塔内控制
HCL吸收为非等温吸收，在吸收过程中，液体温度升高较多，如果温度过高，会使溶液液相HCL分压高于气相HCL分压，发生脱吸现象，影响HCL吸收率。
在实际操作中为确保再生酸浓度，往往将吸收HCL的漂洗水量调小，致使吸收率降低，废气中过量HCL进入到洗涤塔不仅造成利用率低，且增加处理负荷，也是造成排放超标的重要原因。
4．3改进方案        
（1）烟气的温度控制
·在文丘里与吸收塔之间增加换热器通过冷却介质将炉气温度降低，提高吸收塔HCL吸收率；
·吸收塔内安装热交换器，控制塔内温升，也可提高HCL吸收率和吸收效率；
·吸收塔烟气出口加装清水喷雾混合装置，可以降低烟气温度有利于洗涤塔对HCL的吸收，同时吸收尾气中过量的HCL降低洗涤塔内气体浓度，洗涤后形成初级酸作为吸收塔再生酸的吸收剂。
（2）风量控制
·管线中设压力传感器，通过计算风量闭环控制风机转速；
·风机出口设循环风管至文丘里烟气进口端，保证风速达到或接近设计值，采用调节阀控制回流量。
（3）洗涤塔改造
改为二级喷淋洗涤塔，一级仍采用原有的板孔波纹填料，采用循环水喷淋。二级加装丝网波纹填料，采用清水喷淋，二级的喷淋清水就是循环水系统的更新补充水。
4．4设备或改造内容
（1）控制参数
系统最大风量：15000m3/h
文丘里稳定风量：7500m3/h 由循环风量控制
吸收塔温度内温度控制：＜50℃ 由换热器冷却量控制
吸收塔出口清水喷雾量：2m3/h
洗涤塔循环水量：40m3/h
洗涤塔清水喷雾量：4m3/h
（2）主要设备
· 循环风机
风量：3000m3/h 全压：1800Pa
材质：全玻璃钢
附件：电动调节阀
· 换热器
管壳式热交换型式 换热面积：100m2
材质：陶瓷
· 强混吸收机
特点：通过机械搅拌将水雾化与并与含HCL气体及粉尘的烟气进行强力混合，从而实现降低烟气浓度目的，尤其对于高浓度烟气有较高的去除率。
处理烟气量：15000m3/h
整体尺寸（长×高）：4000×2000mm
功率：5.5kw
· 洗涤塔
增加一级雾化装置，形成分段逐级喷雾洗涤，可以较彻底除残余烟雾，二级采用丝网玻纹填料可以实现高精确过滤，吸收液单向无循环可以有效防止堵塞。
5．改造后效果及工艺说明
炉气进入文丘里预浓缩器时，烟气量总是低于设计最佳点，此时如果加大系统风量，会减少吸收塔和洗涤塔的烟气停留时间，而通过循环风机将预浓缩器出口炉气一部分返回，保证文丘里器的高效率，同时一部分比例的回风可以进一步减少粉尘。
由于吸收塔内再生酸生成是一个放热反应，经换热器降低炉气温度，更有利于HCL吸收。
从吸收塔出去的废气HCL仍很高，经强力机械洗涤后，可极大降低HCL浓度，吸收液可以用作再生酸吸收剂，提高酸回收率。同时在废气进入洗涤塔之前，得到预处理，废气含大量水雾，可以降低废气温度，湿润氧化铁微粉，让酸雾及粉尘颗粒有较长的絮凝时间，降低洗涤塔处理负荷。
洗涤塔改造成二级，第一级仍为原来的孔板波纹填料，采用原有的循环喷淋水，第二级采用丝网波纹填料 ，但丝网波纹填料易堵塞，因此用新净水喷淋，采用微喷雾化头，和网波纹填料一起形成高精密处理，实现最终的达标排放。