铜冶炼中烟气净化的影响因素研究

铜冶炼中烟气净化的影响因素研究

黄梓凌

北方铜业垣曲冶炼厂，山西 运城 043700

摘要：本文主要是对铜冶炼烟气中的净化工艺流程及相关设备出现的问题进行分析研究，并提出相应的优化措施，保证烟气净化各项指标稳定，满足后端工序的指标要求，稳定硫酸系统正常生产。

关键词：铜冶炼；烟气净化  

1 引言

在铜冶炼生产中会产生大量的二氧化硫烟气，烟气还存在一些有害杂质，例如三氧化硫、水分、三氧化二砷、一氧化碳、氟化氢和有色金属氧化物（氧化铜、氧化锌、氧化铅、氧化镉等），以及这些金属的硫化物和硫酸盐。此外，还有三氧化二铁和四氧化三铁以及脉石粉尘，这些固态物质称为粉尘。这些有害物质能堵塞和腐蚀设备、管道，使触媒中毒、粉化、结块。要想在稳定而合理的条件下进行硫酸生产，就必须将这些杂质消除到规定指标。

2 铜冶炼烟气净化工艺

2.1 烟气净化工艺流程图

铜冶炼烟气     电收尘器     净化三塔     电除雾器

2.2 烟气净化工艺原理

2.2.1 电收尘器工作原理

电收尘器是以静电净化法进行收捕烟气中粉尘的装置，主要依靠放电极和沉淀极这两个系统来完成。当两级间输入的高压直流电在4—8万伏时造成适当的不均匀电场，利用该电场中的电晕放电，使空气中的粉尘大部分带上负电荷，少量的带正电荷、带电荷的粉尘，在电场力的作用下，分别向收尘极和电晕极移动，到达极板后放出电荷，粉尘本身就沉积在极板上，沉积在极板上的粉尘靠振打装置振落，聚集到灰斗中排出，达到净化烟气和收集粉尘的作用。[1]

2.2.2 净化三塔工作原理

净化三塔分为一级洗涤塔、气体冷却塔、二级洗涤塔。来自电收尘器的烟气含有相当量的灰尘、金属氧化物和其它有害杂质进入一级洗涤塔内经循环液逆喷洗涤降温，除去烟气中大部分灰尘颗粒，后经气体冷却塔循环液喷淋降温，再进入二级洗涤塔进行洗涤净化，生产新水由二级洗涤塔补入。经洗涤交换形成废酸，自后向前串联置换，最终由一级洗涤塔循环泵引出进入污酸处理系统

2.2.3 电除雾器工作原理

电除雾器是净化流体阻力最小的气液分离湿法设备，通过静电控制装置和直流高压发生装置，将交流电变成直流电送至除雾装置中，在电晕线（阴极）和酸雾捕集极板（阳极）之间形成强大的电场，使空气分子被电离，瞬间产生大量的电子和正、负离子，这些电子及离子在电场力的作用下作定向运动，构成了捕集酸雾的媒介。同时使酸雾微粒荷电，这些荷电的酸雾粒子在电场力的作用下，作定向运动，抵达到捕集酸雾的阳极板上。之后，荷电粒子在极板上释放电子，于是酸雾被聚集，通过定期用水冲洗电除雾器，将酸雾和粉尘冲洗除去。[2]

3生产中出现的问题

3.1电收尘器收尘效率低

电收尘器收尘效率低会导致制酸净化工序净化三塔循环液中含固量增加，各项重金属离子（铜、砷、氟、氯、碳）含量增高，造成净化三塔喷头堵塞，洗涤效果下降。净化压滤机出渣次数频繁，酸泥量增大。设备及管道腐蚀严重，触媒中毒、粉化、结块。

3.2 净化后烟气温度高

净化后（电除雾器出口）烟气温度一般控制在40℃以内，温度过高会导致烟气中水分的蒸汽分压越大，烟气中饱和水含量越多，过量的饱和水进入干燥塔内，造成串酸量过大，干吸工序水平衡难以维持，使干燥酸温超标，影响干燥效率。饱和的水分与烟气中残存的三氧化硫结合形成酸雾，会对二氧化硫风机叶轮和其它设备造成腐蚀，影响触媒活性。

3.3 电除雾器二次电压不稳定

电除雾器电压一般控制在50kv—60kv，生产过程中有时电压会低于50kv或高于60kv，电除雾器电压过低或过高，会导致烟气酸雾和灰尘含量高，会对二氧化硫风机、干燥塔、换热器造成严重的腐蚀。

4 优化措施

4.1 提高和稳定收尘效率

①粉尘比电阻是影响电收尘器收尘效率的一个很重要的因素，电收尘器对粉尘的比电阻有很高的要求。当比电阻在105—1011Ωcm时，收尘效果最好。粉尘的比电阻与温度、湿度和粉尘粒子的成分等因素有关，因此，可采用调节含尘气体的温度和湿度的方法将比电阻调节至要求范围。

②注重电收尘器的保温，进入电收尘器的气体温度低些有利于提高其收尘效率，但气体的温度不能低到气体的露点，否则会产生结露现象。由于结露，粉尘粘附在集尘极和电晕极上，即使振打也不能有效地使其脱落。粘附的粉尘量达到一定的程度时，就会阻止电晕极产生电晕，从而使收尘效率下降，电收尘器不能正常工作。电收尘器在冬季使用效果低，主要原因就是由于冬季气温低使气体产生结露而造成的。结露还会造成收尘器的电极系统及壳体和贮斗产生腐蚀，当气体中含有SO3等腐蚀性物质时，腐蚀程度会更严重，从而缩短使用寿命。所以要加强对收尘系统的保温，进入电收尘器的气体温度应高于露点约50℃。

③改善收尘系统的密封，减少收尘系统漏风保证其工作性能。由于外部空气的进入，会发生结露造成设备腐蚀，还会增大电场气量，缩短含尘气体在电场中的停留时间，影响收尘效率，所以收尘系统的查漏堵漏工作尤其重要，加强收尘系统的密封，才能稳定收尘效率。

③保证收尘所需气量，气量过高会减少粉尘微粒与电离的气体相结合的结合，降低收尘效率。

④增加软稳电源，软稳电除尘技术采用软特性、准稳定直流供电技术路线和工艺路线，能够有效抑制火花放电的连续发生，可以从根本上消除电场全击穿现象，电场处于100%电晕放电状态。软稳电源升压性能好，容易实现超高压运行；除尘器本体电场便于实施宽极距方案，设备、耗材投资较少。软稳电除尘技术能够处理高比电阻矿物粉尘，最大限度地抑制“反电晕现象”的发生，增大了收集粉尘颗粒范围，并避免除尘设备内部收尘极出现“结瘤”现象。

4.2稳定控制净化后烟气温度

①稀酸板式换热器换热效果差，当通过换热器的进出口酸液温度差过小时，若循环水流量正常，说明板换堵塞严重，需及时清理板换片水侧和酸测。

②循环酸液流量低，导致烟气无法充分洗涤，烟气温度高，检查稀酸泵是否正常或增加补水量。

③洗涤塔喷淋管、喷头堵塞，根据洗涤塔喷头压力，若喷头压力升高则喷头及管道堵塞，需及时停车疏通，保证喷淋效果。

④冷却塔压损增大，压损应控制在1.5kpa以下，通过压损可以判断填料塔内运行情况，压损增大，表明冷却塔收水器堵塞或填料层被酸泥堵塞。[3]

4.3 稳定控制电除雾器二次电压

①电除雾器内阴极线、阳极管表明积泥严重，若未能及时冲洗，会导致电压过低或过高，所以要定期冲洗电除雾器的，提高除雾效率，保证二次电压稳定。

②阴极线缺失、间距偏离或不平衡。在设备检修时检查好阴极线调整间距，补充缺失极线。

③气量过大时造成阴极线摆动，稳定控制好气量，不得超过规定的指标。

④阳极管破损会导致二次电压不稳定。在设备检修时对阳极管破损的地方进行修补，保证设备运行正常，电除雾器二次电压和除雾效果稳定。[3]

5 结论

通过对铜冶炼烟气净化工序的电收尘器、净化三塔、电除雾器的工作原理和指标控制进行了阐述，分析了影响收尘效率、净化后烟气温度高、电除雾器二次电压不稳定的原因，提出了相应的优化措施，保证了烟气净化的效果，为硫酸后端工序生产提供了较好的生产条件。

参考文献：

[1]徐邦学.硫酸生产工艺流程与设备安装施工技术及质量检验检测标准实用手册.2004.2.

[2]刘少武.齐焉.赵树起.丁汝斌.硫酸生产技术.东南大学出版社.1997.12.

[3]孙治忠.许永武.路八智.现代硫酸生产操作与技术指南.化学工业出版社.2016.2.