活性焦脱硫技术在有色冶金行业的应用与研究VIP

第33卷 第1期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2012年 2 月 活性焦脱硫技术在有色冶金行业的应用与研究 高继贤，刘静，翟尚鹏，曾艳，傅月梅，辛昌霞 (上海克硫环保科技股份有限公司，上海市201203) 摘要介绍了活性焦烟气脱硫技术原理与其在有色冶炼环境集烟气及硫酸尾气净化果表明，活性焦脱硫技术适应有色冶炼脱硫工艺，环境集烟气和冶炼制酸尾气处理装置运行稳定、高效实 现了排、硫资源回收利用，打造了循环经济产业链。该技术适宜在我国有色冶炼烟气脱硫中大规模工 业推广。 关键词活性焦；烟气脱硫；有色冶炼；环境集烟气；硫酸尾气；节能减排 中罔分类号： 文献标识码：B 文章编号：10044345(2011)06002405 iU o01203，he of to of in he is of 02 is in of 色冶金行业在我国的经济社会发展中具有非 常重要的位置。有色冶金行业排放的环境集烟气、制 酸尾气和熔铸烟气含有需要安装脱硫装置进 行净化，并回收硫资源以实现环保与经济的双赢。在 “十二五”期间，我国将加快转变经济发展方式，进一 步强化节能减排，大力发展循环经济，全面推行清洁 生产。同时，我国的有色冶金行业冶炼烟气和制酸尾 气净化技术的发展趋势也体现了清洁生产、循环经 济的特点。在各种烟气脱硫技术中，活性焦干法烟气 脱硫技术具有高度环保、深度节水、集成净化、资源回 收、适应面广和运行稳定的特点1在我国有色冶金 行业的烟气脱硫方面得到了日益扩展的应用 为减排我国有色冶炼行业的对其进行资 源化利用，江西铜业股份有限公司、内蒙巴彦淖尔紫 金有色金属有限公司、福建紫金铜业有限公司和甘 肃金川集团有限公司等单位采用上海克硫环保科技 股份有限公司性焦干法脱硫技术 建设了多套脱硫装置，已建装置取得了良好的技术 和环保效果。本文主要介绍活性焦干法脱硫的工艺 原理、流程及特点、脱硫工程应用、脱硫工程设计与 收稿011金项目：“十一五”国家高技术研究发展计划O2007 作者简介：高继贤(1978男，博士，工程师，主要从事环保与清洁能源化工及过程多尺度计算的研究。 第1期 活性焦脱硫技术在有色冶金行业的应用与研究 25 运行等内容，以期为我国有色冶炼行业进一步加快 转变经济发展方式，实现节能减排、清洁生产和打造 循环经济产业链提供有益借鉴。 1工艺系统与特点 活性焦脱硫以物理一化学吸附和催化反应原理 为基础进行吸附反应，实现净化，具体的工艺原理已 有多篇文献介绍，在此不再赘述。本节主要介绍工艺 入 钮 机 系统与特点，为活性焦脱硫技术在有色冶炼行业的应 用适用性提供支持。 11工艺系统 活性焦干法脱硫系统的工艺流程，如图1所示。 系统主要包括脱硫塔、再生塔、活性焦输送子系统、 烟气子系统、副产物转化子系统和控制及公用子系 统。烟气经过烟气子系统进入脱硫塔实现脱硫，并选 择性脱硝和集成净化其它污染物。 活性焦移动方 气流动方向 图1可资源化活性焦干法烟气脱硫系统分体布置系统流程 12有色冶炼烟气与活性焦脱硫技术特点 有色冶炼烟气中，如铜冶炼烟气流量及度 波动较大，成分复杂_，则对有色冶炼烟气的净化工 艺提出了适应性的要求。所采用的脱硫工艺既要能 适应烟气流量和量波动大的特点，也能适应 成分复杂的特点，同时，还需要回收以资源化 利用，适应清洁生产和循环经济的发展趋势。活性焦 干法脱硫技术作为一种适应有色冶炼烟气净化的环 保新技术，具有以下特点和优势嘲：11环保效果好，脱 硫效率达95以上，同时具有脱硝、脱汞、脱二嗯英 和除尘等集成净化功能，所产生的废弃物极少，无二 次污染；21脱硫后烟气温度高，不需增加烟气再热系 统；31节水，基本不消耗工艺水，特别适合水资源缺 乏地区；4对烟气的流量和浓度波动适应资源 回收，在减排的同时回收紧缺的硫资源，实现综合 利用；61脱硫剂以煤为原料，可循环利用，减少地表 破坏，保护生态环境。 2有色冶炼行业烟气脱硫工程 21工程应用介绍 在国家“十五”和“十一五”863计划的支持下， 上海克硫开发的具有自主知识产权的活性焦干法脱 硫技术在我国有色冶金行业得到应用。同时，上海克 硫公司作为重要协作单位继续参与国家“十二五” 863项目，研发活性焦脱硫、脱硝、脱汞集成净化的工 艺与成套装备。表1列出了国内有色冶金单位建设和签 约的10套活性焦干法脱硫装置的主要工程概况_4_5_。 图2为福建紫金铜业环境集烟气脱硫装置和巴彦紫 金制酸尾气脱硫装置实例。脱硫塔设计都采用错流 移动床，采用多单元模块化设计，合理分配每个单元 的烟气流量；再生塔采用间接加热再生。多个工程的 良好运行，表明上海克硫环保科技股份有限公司的 活性焦脱硫技术在有色冶炼烟气治理方面有良好的 26 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第33卷 适应性，其技术日益成熟，应用也在不断扩展。 2活性焦干法脱硫工程实例 表1国内有色冶炼行业环境集烟气、熔铸烟气和制酸尾气活性 焦脱硫工程(上海克硫活性焦法) 用广一型 。 22工程设计 活性焦脱硫装置的设计与运行是脱硫工程的关 键所在。有色冶炼行业烟气量和工况差别较大，净化 要求较高，宜采用多单元并联的模块化设计进行处 理。目前，江铜和巴彦紫金公司的脱硫装置都已投 运，紫金铜业公司的铜冶炼环集烟气脱硫装置、制 酸尾气脱硫装置和甘肃金川集团的镍熔铸烟气脱硫 装置在建中。 由于对江铜活性焦脱硫装置的设计和运行情况 已有相关的文献进行了介绍，在本节，主要介绍巴彦 淖尔紫金和福建紫金铜业活性焦脱硫装置的设计。 表2列出了福建紫金铜业铜冶炼环集烟气的活性焦 脱硫工程的主要设计指标。 表2国内有色冶炼环境集烟气的活性焦脱硫工程主要设计指标 脱硫 排放烟气排放副产体年运行 效率， 度，m， 温度 浓度 时问，h 福建紫金 ， 铜业环境84 15 8 000 集烟脱硫 表2表明，紫金铜业环境集烟气脱硫的脱硫率 要求为84以上，加热再生气中含有较高浓度的 适合回收硫资源进行制酸，打造循环经济产业链。 表3列出了巴彦紫金和紫金铜业硫酸尾气脱硫 工程的主要设计指标。 表3国内有色冶炼制酸尾气的活性焦脱硫工程主要设计指标 项 目 巴彦紫金制酸尾气8 硫紫金铜业制酸尾气8 硫 表3表明，国内有色冶炼行业硫酸尾气脱硫项目 要求的脱硫率也在80以上，但是由于制酸尾气几 乎不#导致比环境集和熔铸烟气脱硫难度稍大， 需在烟气系统中加水和通过增湿装置把烟气中的水 蒸气含量调整到活性焦脱硫效率较高的区域内。由 于投运和建设的这几个有色冶炼行业烟气脱硫项目 的烟气进气温度较低，导致对脱硫塔防腐性能要求较 高；同时，较低的温度使活性焦的吸附反应活性略有 下降，导致在同等工况下吸附反应性能和脱硫率相对 偏低。 有色冶炼行业环境集烟气的主要设计技术经济 指标可参见江铜脱硫工程17。有色冶炼行业制酸尾气 的设计技术经济指标以内蒙巴彦紫金有色金属有限 公司的制酸尾气脱硫工程为例，如表4所示。 第1期 活性焦脱硫技术在有色冶金行业的应用与研究 ，)7 表4巴彦紫金锌业制酸尾气脱硫装置主要设计技术经济指标 项目 装置规模 而目 主要原料及公 用工程消耗 处理烟气量h 85 000 活性焦，k 2975 mgm 2 000 电h 343 脱硫效率 95 设备冷却水m 5 回收量， l 292 压缩空气1 300 系统压降2 500 仪表空气1 年操作时数h 8 000 工艺水m 一 低压饱和蒸汽th 13 项目 三废排放量 项目 数量 脱硫烟气废气h 86 700 定员人 1 废渣 无 1872 面积m 废水t1 无 总占地面积20 表4表明，依据装置规模、三废排放量的变化和 净化效果等数据，通过活性焦脱硫装置的净化，每年 减排1 292 t 回收利用，装置作业率高，无废 渣、废水等二次污染，现场定员少，装置自动化程度 ，便于操作。装置运行时主要原料和公用工程消耗 低，性价比高。另外，从运行消耗指标角度考虑，活性 焦脱硫装置每年运行消耗的费用支出最大的三项是 设备折旧、活性焦消耗和电费，而收益最大的是副产 体价值和免交的排污费。由于活性焦脱硫时回 收的生了经济价值，大幅度降低了脱硫成本。 23工程运行 工程运行效果是检验活性焦脱硫项目技术性能 和工程效果的重要方面，主要包括脱硫效率、除尘效 率、烟气温度、进出口放速率、焦耗、水耗、能 耗和作业率等技术指标和主要原料、公用工程、消耗 指标等经济性能指标。其中，对铜冶炼环境集烟气活 性焦脱硫装置的运行可参考江铜数据710 111，对制酸 尾气活性焦脱硫装置的运行以江铜贵溪冶炼厂和内 蒙巴彦紫金制酸尾气的活性焦脱硫工程为例。 时HJ，h 时h 时1=fJh (c)脱硫塔活性焦床层压降 (d)脱硫塔与再生塔床层温度 图4内蒙巴彦紫金制酸尾气活性焦脱硫工程运行性能 江铜一期制酸尾气脱硫的运行情况和指标数据 5626104，平均出口体积分数为703510均脱 请参见相关文献【4,9,12江铜二期和内蒙巴彦紫金公 硫率为875。现场调试和监测表明，脱硫装置平稳 司的制酸尾气脱硫工程已投运，脱硫工程运行效果 高效运行翻。 良好 4】。其中，江铜二期的制酸尾气脱硫工程在 图4列出了内蒙巴彦紫金制酸尾气的活性焦脱 运行中测试表明，口体积分数平均值为 硫工程168 4d 瞧 28- 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第33卷 况下实测的脱硫率，结果表明，在口浓度为 947 m 和1 068 m 时，脱硫率在95以上； 对三次典型测试结果进行分析，平均脱硫率为97， 长期监测实测排放度为313 低于 设计值100 m#硫效果良好。图4尾气脱硫后的出口工况，用连续采集的64 硫酸尾气工况数据进行分析硫酸尾气出口工况 和反映的脱硫性能。结果表明，出口度低，随 时间推移，口浓度为零，脱硫率接近100，排 放的度远低于设计值和排放指标，效果良 好，同时，硫酸尾气温度和流量较为稳定。图4了脱硫塔活性焦床层压降随时间变化的瞬态值， 床层压降在500 明床层压降较低，克服 的阻力低，能耗小，有利于装备的高效稳定运行和节 能降耗。图4(d)，结果表明，吸附塔活性焦床层温度7080C，在 有效脱硫的温度范围内，但是温度略偏低。较低的活 性焦层温度使脱硫率略低，对设备腐蚀性能偏高，但 是节省了尾气加热所需的能耗，综合考虑脱硫效果 和能耗，此温度范围合理可用。图4生 塔活性焦床层温度在350左右，在合理的解吸温度 范围内，此温度下解吸率较高，如果再升温，则能耗 消耗会较大提高，综合考虑选取了此解吸温度。同 时，经监测分析，脱硫装置系统作业率达99，焦硫 比(O )实测值为0173，低于设计值0185。 综上，巴彦紫金硫酸尾气活性焦脱硫工程运行良好， 各项主要指标超过了设计值，脱硫效果显著。 3 结语 活性焦干法脱硫技术在我国有色冶炼行业的烟 净化、节能减排、清洁生产和硫回收利用中得 到了成功的应用，取得了良好的效果。该工艺运行稳 定，集成净化，脱硫和硫回收效果好，实现了环保与 经济的双赢。上海克硫公司通过模块化设计、气流分 布技术和=f=程放大技术，成功地实现了具有我国完 整自主知识产权的活性焦脱硫技术在铜冶炼环集烟 气、铜冶炼制酸尾气和锌冶炼制酸尾气净化中的大 规模应用。活性焦脱硫技术在有色冶炼行业烟气脱硫的工程设计合理可靠，工程运行参数稳定、脱 硫率高、压降低、高效低耗，表明了活性焦脱硫技术 适宜在有色冶炼行业和硫酸行业的硫酸尾气脱硫 中应用，并进一步产业化推广。 参考文献 1，of F 2566：393405 2】翟尚鹏，刘静，辛昌霞，等移动床活性焦烟气脱硫与除尘中试研 究境科学，2006，27(5)：850854 3曾艳，张鹏，刘静节水型可资源化活性焦烟气脱硫技术f J 力设备，2007，8(81：1013 【41高继贤，刘静，翟尚鹏，等活性焦(炭)干法烟气净化技术的应用 进展工进展，2011，30(5)：10971105 5高继贤，刘静，翟尚鹏，等活性焦脱硫技术在有色冶炼硫酸尾气 净化的应用第八届全围有色金属二五”期间冶炼烟 气制酸及废渣、废水治理技术研讨会论文集赤峰：中国有色金属 学会冶金设备学术委员会，201 1：3436 6刘静，高继贤，翟尚鹏，等活性焦干法烟气净化技术的进展与 应用C201 1年全围烧结烟气脱硫技术交流会文集太原：中国 金属学会，2011：108一l，107 继贤，张青，等贵溪铜冶炼环集烟气的活性焦脱硫工 程应用有色冶金设计与研究，2011，32(2)：1921 8翟尚鹏，辛昌霞，刘静，等活性焦烟气脱硫技术的发展与应Lj【c 第卜届中国科协年会论文集郑州：中国科学技术协会学会学术 部，2008，334338 刘静，翟尚鹏，岑祖望，等活性焦吸附法硫酸尾气脱硫装置的设 计与运行酸工业，2010，(3)