金隆公司冶炼烟气制酸系统技术改造

禁海卫　王ｌ干江　崇　矗　金隆公司冶炼烟气制酸系统技术改造　·３９　

革新·改造１　

金隆公司冶炼烟气制酸系统技术改造　

梁海卫　，王忻江　．余磊　

（１．金隆铜业有限公司，安徽铜陵２４４０２ｌ；２南昌有色冶金设计研究院，江西南昌３３０００２）　

［摘　要］对整套铜冶炼姻气制酸系统进行技术改造，硫酸设计生产能力由原来的３７５　ｋｔ／ａ提高到４５９　ｋｔ／ａ。　

净化、干吸系统增加稀酸和浓酸抟却器的换热面积　转化系统增加二、三、四段催化剂量，型号不变　增大换热　

器面积，并将调温副线进行了谓整　改造后，无论　（ＳＯ２）是高还是低均能保持自热平衡，转化率达到９９　８０％以上，尾气排放达到设计指标　

［关键词］镉冶炼烟气；硫酸生产；技术改造　

［中图分类号］ＴＱ１１１，１６２　［文献标识码］Ｂ　［文章编号］１００２　１５０７【２００１）０６—００３９　０５　

１概述　

金隆铜业有限公司（简称金隆公司）于１９９３　

年７月１日破土动工，１９９７年４月８日建成投　

产，自生产以来，设备运行稳定，主要技术指标达　

到或基本达到设计值，部分指标已超过设计值，高　

纯阴极铜已于２０００年在ＬＭＥ注册成功，硫酸质　

量达到工业硫酸国家标准优等品＝２０００年电解　

铜生产１１５　ｋｔ，优质工业硫酸３７０　ｋｔ。近几年来，　

由于铜价长期徘徊在较低价位，为提高企业的竞　

争能力，充分挖掘企业的内部潜力，金隆铜业有限　

公司从１９９９年起对原生产系统逐步进行技术改　

造．预计到２００２年电解铜生产能力将由原设汁的　

ｌＯ０　ｋｔ／ａ提高到１５０　ｋｔ／ａ，硫酸生产能力将由原设　

计的３７５　ｋｔ／ａ增加到４５９　ｋｔ／ａ。为降低整个改造　

费用，尽量减少硫酸系统资金投入，将原设计铜精　

矿硫铜比由１．２降至１．０．并通过加大宦氧冶炼　

强度，保证进入硫酸系统的峰值风量不大幅度增　

加　转化工序进一步增强，最终二氧化硫转化率　

将达到９９，９％，硫酸尾气排放二氧化硫含量将由　

目前的７６６　ｍｇ／ｒｎ３降到２９２　ｍｇ／ｍ　左右　技术　

改造工程由南昌有色冶金设计研究总院设计，硫　

酸系统施工已接近尾声，整体工程将于２００２年７　

月全部完工。　２制酸系统技术改造设计条件　

２．１生产条件　

年设计运行天数：３４０　ｄ　

熔炼系统铜闪速炉作业率为９５％，转炉作业　

翠为９２，５％　

２．２进入硫酸系统的烟气设计条件　

烟气温度２５０～３００℃，烟气压力　１　０００　Ｐａ．　

流量及成分见表ｌ　

３工艺流程简述　

改造后冶炼烟气制酸系统仍为单系列，由原　

设计净化工序、转化工序、干吸工序、循环水工序　

和酸库及装酸设施组成。来自闳速炉和转炉的冶　

炼烟气经各自的废热锅炉、电收尘器、排风机进　

出，汇合后进人净化工序。２５０～３００℃的烟气在　

级动力波洗涤器中被绝热冷却到６２℃以下，除　

去大多数杂质。然后在气体冷却塔中通过循环酸　

冷却到３７℃（循环酸热量通过板式稀酸冷却器移　

至循环水系统）。再经过二级动力波和２级电除　

雾器进一步冷却和除尘后，酸雾含量小于等于５　

ｍｇ／ｍ　、尘含量小于等于２　ｍｇ／ｍ３、氟含量小于等　

［收稿日期］２００１—０７—０２　［作者简介］粱海卫，男，金隆铜业有限公司高级　

工程师，从事硫酸生产管理　维普资讯 http://www.cqvip.com 硫酸ｌ＝业　２００１年第６期　

于０　２５　ｍｇ／ｍ　的烟气进入干燥塔。干吸工序采用　

常规一级干燥、２次吸收工艺。干燥循环酸采用泵　

后板式冷却器冷却，吸收酸均采用泵后阳极保护浓　

硫酸冷却器岭却　转化工序采用四段“３＋１”２次　转化、Ⅳｌ…Ｉ换热流程。一次转化气体和二次转　

化气体分别用各自的三氧化硫冷却器冷却后送人　

吸和二吸系统。干燥后烟气和一次吸收后烟气　

分别用二氧化硫鼓风机和接力风机送往转化工序。　

表１　烟气流量厦成分　

注：ＦＦ——闪速炉．ｃ　——转炉造渣期．ＣＦ。　——转炉造铜期　

４改造主要内容及装置情况　

４．１净化工序　

根据熔壤系统闪速炉和转炉造铜期提供的烟　

气量（１２７　４３７　ｒｎ３／ｈ），同时考虑熔炼系统非正常　

情况，净化工序烟气处理能力需留有１０％富余量．　

即烟气处理能力为１４０　０００　ｎｌ　／ｈ。与原设计动力　

渡洗涤器系统烟气量５５　０００～１３５∞０　ｍ　／ｈ比　

较，核算得出，稀酸冷却器面积不够，动力波系统　

压力降增加１　ｋＰａ。因此净化工序增加了２台　

１２７．５　的阿法拉伐板式冷却器（基本设计参数　

见表２），使用时由原来的二用一备改为四用一　

备。同时根据生产实际参数将气体冷却塔循环稀　

酸的管线由ＤＮ３５０增加到ＤＮ４００。　

４．２转化工序　

４．２．１工艺设计　

根据进人硫酸系统烟气条件，闪速炉和转炉　

造铜期同时作业时烟气量为１２７　４３７　／ｂ．，　

（Ｓ　）为１１．７１％，结合生产实际进入转化工序　

（ＳＯ２）峰值可达到１２％左右，按１５％烟气量富　

裕系数确定进转化系统烟气量为１４１　０００　ｍ３／ｈ。　

为实现硫酸尾气排放　（ＳＯｚ）达到２９２　ｍｇ／ｍ　，转　化工序有较高的转化率，确定进人转化工序　

（ＳＯ２）为１１．２％（可通过干燥塔人口稀释风阀　

调节空气吸人量）。提高转化率可分两步实施，第　

步增加二、三、四段催化剂量，催化剂型号保持　

不变；第二步待系统条件稳定后，将四段催化剂全　

部换为低温高活性含铯催化剂，转化率达到　

９９．９％以上　尾气排放Ｐ（ＳＣｈ）达到２９２　ｍｇ／ｍ　。　

转化工序核算结果见表３。　

表２

稀酸板式冷却器基本设计参数　维普资讯 http://www.cqvip.com 粱海卫　王忻江　余　磊　金隆公司冶炼烟气制酸系统技术改造　

表３转化Ｉ序核算结果　

４．２．２鼓风机　

原设计的二氧化硫鼓风机规格为ａ＝　

１５５　０００　ｍ　／ｈ。　＝５５　ｋＰａ，改造后当风量为　

１４ｌ　０００ｍ　／ｈ时。硫酸系统各设备阻力将有明显　

上升。经核算．二氧化硫鼓风机压头还缺６　ｋＰａ。　

为解决压头不足，同时为将来留有一定的发展余　

地，在第一吸收塔后增加一台接力风机。接力风　

机转速恒定，风量由前导向叶片调节　接力风机基　

本参数见表４。　

表４接力风机技术参数　

项　目　最大　正常　最小　

风量／（　·ｓ。。）　温度／℃　总升压／Ｐａ　风机转速／（ｒ·ｍｉｎ　）　电机转速／（ｒ·ｍｉｎＩ．）　轴功率／ｋＷ　电机功率／ｋｗ　叶轮直径／ｍｍ　叶片数／片　叶轮材质　壳体材质　前导向叶片材质　

气体成分　，％　４１　Ｉ　３６　３　１　７　３　６５　６５　６５　１１　７４５　７　７０１　７　２２７　１　４９０　１　４９０　１　４９０　１　４９０　１　４９０　１　４９０　５４４　４２５　２５２　６３０　ｌ　７９６　１２　ＳＵＳ３０４　Ｘ５ＣｒＮＩｌ８１０　Ｘ５ＣｒＮ】１８ｌ０　Ｓ（Ｚ　０　６５　Ｎ，８９　８．　（）２　７　７５．　１．８Ｏ　

４．２．３换热器　

考虑到铜冶炼烟气的波动性．为解决原设计　

转化工序换热面积相对较小、　（ＳＯ２）相对低时的　

热平衡问题．本次改造以烟气量１４１　Ｏ００　ｔ１　／ｈ、　（ｓｏ２）７．５％为条件，进行了热平衡计算一根据　

计算结果　将原Ⅳ换热器换热面积由ｌ　２００　ｍ：增　

加到４们１　ｖｎ。，并使用了空心环缩放管换热器。　

ｌ　Ｊ】换热器换热面积由３　９６２　ｔｉｔ　增加到６　２３９　ｍ　．　

考虑到原Ⅳ换热器可以利用，所以实际改造时利　

用原Ⅳ换热器与原【Ｉｌ换热器串联．仅将【【【换热器　

换热面积增加到５】６２　ｍ　另外考虑到正常条件　

下烟气量１４１　０００　ｎ１　／ｈ、　（Ｓ　）为１１　２％时的热　

平衡，将转化调温副线进行了调整．Ｉ换热器调温　

旁路由似５０　Ｉ￣）ｔ１ｔ调整到柘００　ｍｎ１，ｌｌＩ换热器调温　

旁路由　７００ｍ１２１调整到　００ｍｍ，　换热器调温　

旁路由　８００　ｍｔｔｔ调整到　１　２００　ｔｔｔｎ）＝　

４．３千吸工序　

根据进入转化工序烟气条件按算结果．原设　

计干燥、一吸、二吸浓硫酸冷却器换热面积不足，　

在对阳极保护浓硫酸冷却器、板式冷却器进行技　

术经济比较后，将干燥浓硫酸冷却器选用阿法拉　

伐Ｍ２０一ＭＷＦＭ型板式冷却器，其基本设计参　

数见表５．一吸浓硫酸冷却器使用原干燥７２２　ｍ　

的阳极保护浓硫酸冷却器，二吸浓硫酸冷却器使　

用原一吸４７２　ｍ　的阳极保护浓硫酸冷却器．成品　

酸冷却器增加了一台１３．９　ｍ　的板式冷却器。　

表５　干燥浓硫酸板式冷却器基本设计参数　

项　目　热　侧　砖　

介质　（Ｈ　ＳＯ　）９３％硫酸　水　流量／（ｎ１　·ｈ。。ｊ　３３２　５４１｝　进口温度／℃　５８　１　≤３３　出口温度／℃　≤４２　３９．９　

压力降／ｋＰａ　４０　５　４４．７　热负荷／ｋｗ　４　２６５　传热系数２、…／ｒ￣Ｌｒ．（ｎ　２　３４６／　ＬＷ、ｍ　·Ｋ）。。］　换热面积／ｍ　１７５．１　板片数／片　２０８　板片材质Ｈａｓｔｅ１］ｏｖ　Ｌ、一２７６　板片厚度／ｒａｍ　０　６０　密封垫材质　焊接式　ＥＰＤＭ（、ｊ｜ＵＥＤ　

密封罔　ＦＰＭＧ　接Ｅｌ材厦ＨａｓｔｅｌｌｏｙＣ一２７６　不锈钢　

接口尺寸，ｎｌ【Ｉ］　２００　２０【Ｊ　

长ｖ宽×高　ｌ口］　２　０７０×７８０　ｖ　

２１６Ｏ　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００１年第６期　

为提高硫酸系统运转率，最大限度减少干嗳　

漏酸引起的停车，分期对于吸循环酸管道进行改　

造：２０００年一吸循环酸管线更换为质量相对稳　

定的低铬耐酸铸铁管线，二吸循环酸的管道基本　

上更换为带阳极保护不锈钢管道，２００１年干燥　

循环酸的管道基本上更换为带阳极保护不锈钢管　

道：　

４．４循环水系统　

冷却用循环水量由愿４　４８１　ｍ　／ｈ提高到　

６　１２９　ｍ’／ｈ其中：净化工序冷却水量为１　８４４　

ｍ　／ｈ，干吸工序冷却水量为４　２８５　ｍ　／ｈ，水泵更换　

厢　台，０＝ｉ　８７２～２　１７０ｍ　、Ｈ＝３９～４９ｍ　Ｎ　

＝４００　ｋＷ。　

新增２台１　０００ｍ　／ｈＦＲＰ水冷却塔，在大气　

压力为１０２　ｋＰａ时．设计湿球温度为２８℃，干球　

温度为３１．５℃．进水温度为３９℃，出水温度为　

３３℃，用４台功率为１１　ｋＷ的风扇进行空气换　

热。同时对原６台１　０００　／ｈ水冷却塔逐步进行　

填料改造。　

将循环水管网进行全面改造，将现有净化和　

干吸冷却回水管（ＤＮ６００和ＤＮ８００）改造为给水　

管；新增净化和干吸工序冷却水回水管（Ｉ）Ｎ７００　

和Ｉ）Ｎ９００）。　

５改造后需摸索和注意的问题　

５．１转化工序热富裕问题　

由于转化系统热平衡以烟气量１４１　０００　

ｍ　／ｈ、　（ＳＯ，）７　５％为计算基准，故在烟气量　

ｌ４１　０００ｍ　／ｈ、∞（Ｓ（），）１１．２％时，换热面积有较　

大富裕量，操作时应特别注意旁路的流量控制．转　

化器各段温度调节灵敏性下降　同时原三氧化硫　冷却器换热面积可能偏紧。　

５．２二吸酸冷器换热面积　

改造中考虑到投资因素，二吸酸冷器使用了　

原一吸阳极保护浓硫酸冷却器，实际换热面积相　

对较大，因此生产过程中，二吸塔循环酸温将低于　

设汁值（７５℃）。　

５．３一吸循环酸铸铁管　

改造中由于考虑到阳极保护不锈钢管投资及　

现在铸铁管的充分利用，对一吸循环酸管线没有　

进行更换。从实际生产上看，大口径（ＤＮ６００、　

ＤＮ５００）铸铁管存在质量不稳定因素，仅２０００年