910kta冶炼烟气制酸系统挖潜改造及运行实践

910 kt/a冶炼烟气制酸系统挖潜改造及运行实践

林锦富，丘逢杭，张衍训

（紫金铜业有限公司，福建上杭364200）

摘要：介绍紫金铜业910 kt/a冶炼烟气制酸系统的挖潜改造主要内容和运行实践。通过在转化工序应用预转化工艺、干吸工序补充生产发烟酸等，转化进气浓度由12%提升至15.89%，改造后系统运行平稳，平均转化率达99.9%以上，实践证明该制酸系统挖潜改造较为成功。

关键词：预转化；烟气制酸；发烟酸；挖潜；扩能

中图分类号：X701 文献标志码：A 文章编号：1007-7545（2017）11-0000-00 Transformation and Operation of Acid Production for 910 kt/a Smelting Flue Gas

LIN Jing-Fu, QIU Feng-hang, ZHANG Yan-xun

（Zijin Copper Co., Ltd., Shanghang 364200, Fujian, China）

Abstract：Potential-tapping renovation and operation practice of sulfuric acid production for 910 kt/a smelting flue gas in Zijin Copper were introduced. Inlet concentration of conversion rises from 12% to 15.89% after applying pre-transformation in conversion process and supplement fuming acid in dry absorption process. System runs smoothly after transformation with average conversion rate of 99.9% above. Plant practice proves that potential-tapping renovation of acid making is comparatively successful.

Key words：pre-conversion, acid making with flue gas; fuming acid; potential tapping; capacity expansion

紫金铜业有限公司为进一步提升公司实力，在保留主工艺流程基础上，尽可能利用现有设备能力，将总产能提高到280 kt/a阴极铜规模，配套冶炼烟气制酸装置需由820 kt/a提升至910 kt/a（100%H2SO4），含100 kt/a （104.5%H2SO4）。扩能改造自2015年1月组织实施，11月对接试生产，一次投料成功，运行一年以上，各项指标均达到甚至优于设计指标。

1 净化工序基础设计条件

年工作时间330 d，入口压力-50~50 Pa，入口烟气温度(280±20)℃，尘含量≤1g/m3。表1为净化工序挖潜增效前后入口烟气参数。

表1 净化工序入口烟气参数

Table 1 Parameters of flue gas at inlet of purification process

类别冶炼炉况

烟气量

/(m3·h-1)

烟气成分/%

SO3SO2N2O2CO2H2O

挖潜增效

前

FF 9.02×1040.31 19.31 66.03 9.30 1.40 3.65 FF+CFS1 1.91×1050.20 13.05 71.66 10.64 0.66 3.78 FF+CFS2 1.92×1050.21 13.49 71.36 10.65 0.66 3.62 FF+CFB 1.92×1050.21 13.25 71.87 10.86 0.66 3.16

挖潜增效

后

FF 7.53×1040.55 27.06 57.16 11.01 0.86 3.36 FF+CFS1 1.82×1050.32 15.63 68.95 11.47 0.36 3.28 FF+CFS2 1.84×1050.33 16.07 68.53 11.47 0.36 3.26 FF+CFB 1.86×1050.32 15.89 68.75 11.71 0.35 2.98

注：CFB为转炉造，CFS1为转炉造渣一期，CFS2为转炉造渣二期，FF为闪速熔炼炉铜

2 挖潜增效工艺方案及改造内容

820 kt/a烟气制酸装置产能提升至910 kt/a，核心是通过挖潜改造提升现有设备能力，尽可能使技术和设备国产化，使生产装置达到国内同类工厂先进水平。根据挖潜改造前后烟气条件，进入硫酸系统的烟气量略有减少，但SO2浓度由13.25%提高至15.89%，进入硫酸系统的总SO2增加11%，经核算净化工序处理能力完全满足，不需要改造。

收稿日期：2017-06-27

基金项目：福建省中科院STS计划配套项目（2016T3033）

作者简介：林锦富（1987-），男，福建龙岩人，助理工程师.

doi：10.3969/j.issn.1007-7545.2017.11.017

原系统转化采用ⅢⅠ-ⅣⅡ“3+1”二转二吸工艺，最高允许进气浓度不超过12%，若将挖潜增效后的烟气按此比例进行稀释，势必会增大进入转化器的总气量，经核算最大工况下SO2风机基本没有任何余量应对冶炼装置波动，同时转化系统部分换热设备也不能满足扩能需求，唯有采用高浓度SO2转化工艺方能解决上述问题[1-3]。经全面考察和评估，结合原有硫酸系统的实际情况，紫金铜业决定采用部分稀释预转化工艺，图1为烟气制酸装置挖潜改造后工艺流程。

图1 910 kt/a烟气制酸装置工艺流程图

Fig.1 Flow chart of acid production for 910 kt/a smelting flue gas

2.1 净化工序

烟气净化工序采用动力波烟气洗涤净化技术，工艺流程为一级动力波洗涤器（设一段喷头）、气体冷却塔、二级动力波洗涤器（设二段喷头）、一级电除雾器、二级电除雾器。根据烟气条件核算，净化工序原有设备满足本次挖潜改造需求。

2.2 转化工序

转化工序是在原有“3+1”主转化的基础上采用了部分烟气预转化工艺。具体工艺过程如下，在Ⅲ冷热交换器壳程出口抽出约40%的烟气加入干燥后的空气，将SO2浓度调节至12%、氧硫比1.2进入预转化。控制预转化率约65%，预转化后的热烟气经过冷热交换器和余热锅炉回收热量后，再和其余60%的高浓度烟气混合后进入主转化器一层进行常规两转两吸双接触制酸流程。

工艺原理是经过预转化后的烟气中部分SO2转化为SO3，与主路高浓度烟气混合后SO2浓度可降低到常规转化的一层入口浓度，再加上有SO3的存在，使一层烟气出口温度稳定控制在630 ℃以内，不至于引起一段超温而影响触媒使用寿命[4]。主要改造内容有：

1）进入转化系统的空气对水分要求较高，因此增加一套空气干燥系统，与原干吸系统干燥塔共用循环泵，干燥后的空气通过空气风机送至预转化系统。风量通过空气干燥塔入口调节阀和风机变频调速进行控制。

2）烟气进入预转化系统前需要先进行预热，达到反应温度后方能进行转化反应；反应后出预转化器的高温烟气需进一步降低，以便参与后续反应。为维持转化系统的热平衡，必须增设冷热交换器和相应中温热回收余热锅炉。

3）对主转化器、换热器进行核算，最终确定原系统换热器满足挖潜改造需求，仅需将余热锅炉中压侧增设省煤器。

4）利用年度大修时间将触媒进行筛分，并根据筛分损耗和工艺核算相应补充。

5）开工炉及预热器的负荷已不能满足挖潜增效和转化系统的升温需求，为缩短升温时间，需要对开工炉系