100kta鋅冶煉活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)運行總結(jié)

1、doi: 10.3969/j.issn.1007-7545.2017.11.018 100 kt/a鋅冶煉活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)運行總結(jié) 張虎 （巴彥淖爾紫金有色金屬有限公司，內(nèi)蒙古巴彥淖爾015543） 摘要：介紹了 100 kt/a鋅冶煉活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)自 2011年4月投運后存在的問題：再生風(fēng)機故障頻繁、備件 費用高；尾氣冷卻水未回收；再生塔再生段塔體開裂； 鏈斗機部件磨損異常；活性焦自燃導(dǎo)致系統(tǒng)被迫停車等， 并就以上問題采取措施，逐個進行改造，消除隱患。 關(guān)鍵詞：活性焦尾氣脫硫；再生風(fēng)機；再生塔；鏈斗機 中圖分類號：X701文獻標(biāo)志碼： A文章編號：1007-7545（ 2017）11-

2、0000-00 Summary of 100 kt/a Active Coke Exhaust Gas Desulfurizati on System in Zi nc Smelt ing ZHANG Hu （Bayannur Zijin Nonferrous Metals Co., Ltd., Bayannur 015543, Inner Mongolia, China） Abstract : Problems existing in 100 kt/a activated coke exhaust gas desulfurization system for zinc smelting pu

3、t into operation since April 2011 were introduced. The problems include frequent fan failure, high cost of spare parts, no recovery of tail gas cooli ng water, crack ing of tower body of rege nerati on sect ion, abno rmal wear of parts of cha in hopper, and break-off of running system due to active

4、coke spontan eous combusti on. Proper measures are take n to address the above men ti oned problems. Key words : active coke exhaust gas desulfurization; regenerative fan; regeneration tower; chain hopper 1活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)工藝流程 硫酸煙氣在進氣煙道內(nèi)用蒸汽進行增濕后從脫硫塔底部進氣煙道進入脫硫塔，經(jīng)布氣室橫向流入吸附層， 活性焦自上而下靠重力緩慢移動，活性焦與煙氣錯流接觸，脫除煙氣中的絕

5、大部分煙塵和SO-2】。吸附了 SO2 的活性焦經(jīng)吸附層下部錐斗由下料器控制排出，凈化后的煙氣經(jīng)兩側(cè)集氣室排入煙道系統(tǒng)直接排空。通過鏈斗 機將脫硫塔排出的活性焦送至振動篩去除碎焦，然后通過再生塔頂部的下料錐斗進入再生塔加熱再生，再生后 的活性焦冷卻后由排料段連續(xù)不斷地排出。采用再生風(fēng)機將再生塔里的再生氣送至硫酸生產(chǎn)工段3。已再生的 活性焦自再生塔底部排出，通過鏈斗機輸送至脫硫塔頂置料倉，通過4根溜管分配進入脫硫塔 2個吸附層，循 環(huán)吸附脫硫?；钚越刮?、再生、輸送、篩分過程中產(chǎn)生的粉塵通過相應(yīng)管線利用除塵風(fēng)機抽至除塵器進行收 集，工藝流程簡圖見圖 1。 圖1活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)工藝流程簡圖 Fi

6、g.1 Process flow diagram of activated coke tail gas desulfurizati on system 收稿日期：2017-06-27 基金項目：福建省中科院 STS計劃配套項目(2016T3033) 作者簡介：張虎(1983-)，男，甘肅山丹，助理工程師. 2活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)運行中存在的問題 焙燒制酸二廠活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)自2011年4月投入運行，至今已有6年時間。在這6年中工藝上存在的 主要問題是原設(shè)計冷卻水使用后外排，經(jīng)分廠分析討論后，將尾氣回收系統(tǒng)換熱完的冷卻水送至制酸循環(huán)水， 制酸循環(huán)水液位上漲可將循環(huán)水導(dǎo)出，送水處理工段處理，從改造

7、后運行情況看，每年節(jié)水量在6 000 t左右; 在此期間主要存在如下設(shè)備故障問題。 2.1再生風(fēng)機故障 再生風(fēng)機是活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)的主要設(shè)備，主要任務(wù)是將再生塔解吸的煙氣送至制酸系統(tǒng)。從投入運行 至2011年11月，風(fēng)機振動明顯增大，軸承箱軸承每半個月需更換一次。經(jīng)分析，再生風(fēng)機振動增大是由于再 生塔在解吸過程中產(chǎn)生大量的水分，水分隨再生煙氣進入再生風(fēng)機，再生氣中夾帶的部分活性焦粉末，吸附在 風(fēng)機葉輪表面，造成風(fēng)機動平衡失效；解吸過程中產(chǎn)生的部分稀酸也會吸附在葉輪表面，造成葉輪腐蝕，風(fēng)機 動平衡失效。風(fēng)機動平衡失效必然會引起軸承箱軸承磨損異常，軸承箱為水、油換熱，振動大造成水進入潤滑 油系統(tǒng)

8、，潤滑油乳化變質(zhì)，軸承磨損加劇。 2.2再生塔故障 活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)再生塔運行故障主要集中在2014年，2014年因尾氣回收系統(tǒng)故障間斷性停車共計14 次，其中再生塔側(cè)壁泄漏 8次，活性焦高溫內(nèi)燃 3次，尾氣設(shè)備運行故障 3次，故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表1所示。 表1 2014年活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)運行故障統(tǒng)計 Table 1 Operation failure statistics of activated coke tail gas desulfurization system in 2014 時間 原因 處理措施 停運時間/h 1月8日 鏈斗機軌道損壞 軌道部分更滑校正 22 1 3月26日 再生

9、塔塔壁泄漏 放料后補焊漏點 114 4月1日 再生塔塔壁泄漏 放料后補焊漏點 63 1 4月5日 再生塔塔壁泄漏 放料后補焊漏點 57 4月20日 再生塔塔壁泄漏 放料后補焊漏點 79 1 5月26日 再生塔塔壁泄漏 放料后補焊漏點 144 6月2日 脫硫塔內(nèi)溫度較咼 放出物料降溫 192 6月10日 再生塔塔壁泄漏 放料后補焊漏點 566 8月31日 脫硫塔內(nèi)溫度較咼 清理管道堵塞結(jié)疤物 310 1 9月24日 脫硫塔內(nèi)物料內(nèi)燃 放出物料降溫 158 10月1日 再生塔塔壁泄漏 放料后補焊漏點 107 1 12月6日 再生風(fēng)機出口管道堵塞 清理管道內(nèi)積塵、積塊 60 - 12月22日 再生塔

10、塔壁泄漏 放料后補焊漏點 120 再生塔塔壁泄露，導(dǎo)致空氣進入再生塔脫硫系統(tǒng)，再生塔加熱段（解吸）工藝要求控制溫度為 320360 C, 空氣進入帶入氧氣，氧氣與活性焦接觸發(fā)生反應(yīng)，釋放熱量，這樣惡性循環(huán)導(dǎo)致再生塔加熱段溫度持續(xù)升高， 當(dāng)超過塔體所能承受的溫度應(yīng)力范圍后，塔壁就會被撕裂，大量空氣進入將會導(dǎo)致再生塔溫度迅速升高，系統(tǒng) 被迫停車5。 2.3鏈斗機故障 鏈斗機在活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)中的作用主要是倒運活性焦（從脫硫塔出來的物料經(jīng)鏈斗機運至再生塔解吸， 從再生塔出來的物料經(jīng)鏈斗機運至吸收塔吸收從二吸塔出來的SO2）,鏈斗機運轉(zhuǎn)過程中的故障主要是零部件的 磨損，易磨損的部件主要有軌道、鏈條、

11、頭尾輪、改向輪。從物料系統(tǒng)查詢可知，鏈斗機的使用壽命在3年左 右，軌道和改向輪的使用壽命比整機短（2013年11月再生塔送脫硫塔鏈斗機鏈條脫軌，經(jīng)查為軌道磨損至極 限導(dǎo)致鏈條得不到支撐導(dǎo)致）；其次是安裝不到位造成。 2.4氮氣換熱器故障 尾氣脫硫系統(tǒng)原設(shè)計使用的氮氣換熱器面積為 47 m2,氮氣走管程，冷卻水走殼程。換熱器運行至 2013 年 7月31日凌晨發(fā)生泄漏，8月1日打開換熱器進行試水查漏，發(fā)現(xiàn)換熱器底部3層管道全部漏水，換熱器上半 部分局部漏水。8月2日將花板全部割除發(fā)現(xiàn)殼程全部是水垢。管壁因水垢沉積，水中 道造成腐蝕；水垢沉積造成換熱效果下降，溫度升高造成腐蝕加劇，引起換熱器漏水

12、2.5系統(tǒng)設(shè)計缺陷 Cl-等在管壁集聚，對管 6 O 1）再生過程的電加熱僅有 4組，合計功率360 kW，無備用電加熱，任何一組出現(xiàn)故障就會導(dǎo)致尾氣停車; 2）制氮機偏小，僅能夠滿足生產(chǎn)使用，如果塔內(nèi)發(fā)生內(nèi)燃，不能滿足消防使用； 3）吸附塔下料錐斗角度過小，物料流動受阻，容易發(fā)生積料。 3活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)改造情況 3.1再生風(fēng)機改造 針對再生風(fēng)機葉輪表面吸附活性焦及水導(dǎo)致再生風(fēng)機動平衡失效的問題，我們在再生氣進入再生風(fēng)機前的 管道上，增加過濾裝置和沉降裝置，將大量的活性焦粉末及水分提前進行收集，減少進入再生風(fēng)機的量，延長 設(shè)備使用壽命；對于軸承箱油品乳化導(dǎo)致軸承壽命縮短問題，我們將軸承箱改

13、為軸承座，拆除冷卻水管道，這 樣就確保了軸承的使用壽命；為了確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，我們增加了一臺再生風(fēng)機，當(dāng)再生風(fēng)機發(fā)生故障時，開 啟備用風(fēng)機運行，停機處理故障，而不會影響活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)的運行（再生風(fēng)機入口均設(shè)置過濾裝置和沉 降裝置，這樣在倒機處理故障時就順便將過濾器和沉降槽內(nèi)的活性焦粉末清理干凈，確保風(fēng)機運行期間再生氣 輸送正常）。 3.2再生塔改造 再生塔加熱段塔體開裂問題我們提供的解決方案有兩種：最初的方案是在加熱段塔體增加300 mmx 300 mm 的筋板（加熱段塔體外部增加厚10 mm、寬100 mm的鋼板，垂直焊接），加固加熱段塔體，運行不到一月塔體 再次開裂；方案二是在再生塔加

14、熱段塔體開裂區(qū)域制作膨脹節(jié)，膨脹節(jié)采用8 mm厚的錳鋼板，使用卷板機制 成DN400 mm的半圓形管。因再生塔加熱段塔體尺寸為2.9 mx 3.4 m，則制作膨脹節(jié)按照塔體尺寸制作。將制 作好的膨脹節(jié)安裝在塔體開裂區(qū)，完全將裂縫包裹，焊縫全部滿焊。此項目于2015年4月大修期間改造完成， 運行至今再生塔再未發(fā)生加熱段塔體開裂事故。為了確保再生塔不發(fā)生泄漏，每年大修我們會對再生塔進出口 進行密封，打壓測試再生塔泄漏情況，并對泄漏點進行焊補作業(yè)，確保再生塔內(nèi)不進入空氣、發(fā)生物料自燃現(xiàn) 象。 3.3鏈斗機改造 經(jīng)我們技術(shù)人員討論，認為鏈斗機軌道、鏈條、頭尾輪、改向輪磨損是由于材質(zhì)、處理工藝及選型不合

15、理 造成的（耐磨性、耐高溫性能差）。2011年4月投產(chǎn)運行的鏈斗機軌道、鏈條、頭尾輪、改向輪材質(zhì)及技術(shù)條件 見表2,2014年5月大修更換再生塔至脫硫塔鏈斗機時，我們將易損件材質(zhì)和處理工藝進行重新選型（見表3）, 同時我們將軌道厚度由原來的8 mm增加至20 mm，以延長軌道使用壽命。 表2 2011年投產(chǎn)運行的鏈斗機技術(shù)條件 Table 2 Tech ni cal con diti ons of cha in hopper operated in 2011 （ 類別 頭尾輪 i 及改向輪 i 鏈板丨銷軸 E 套筒 F型滾子 軌道 軸 材質(zhì) 40Cr 35CrMo | 20CrMnMo 1 2

16、0CrM nMo h 1 42CrMo I B1150 1 i 40Cr 處理 :齒面 ,i調(diào)質(zhì)后 :調(diào)質(zhì)后 表面: 1 ! 1 熱處理 調(diào)質(zhì)處理 工藝 中頻淬火 |表面淬火 表面淬火 高頻淬火i ! i HRC3牟45 1 1 HRC3445 - 硬度 1 :（深度5mm） HB250 HRC3445 : 1 HRC34-45 （淬火深度3mm） : 1 j HB217-255 | 1 表3 2014年大修更換鏈斗機技術(shù)條件 Table 3 Technical conditions of chain hopper after transformation in 2014 類別 j1 1頭尾輪

17、 11 鏈板 銷軸 套筒 F型滾子 1 1 軌道 1 1 軸 L 及改向輪 L i - 1 材質(zhì) 1 處理 工藝 硬度 40Cr 調(diào)質(zhì)和表面 高頻淬火 HRC50 35CrMo 熱處理 HB250 20CrM nMo 調(diào)質(zhì)后表面 淬火 HRC4855 20CrM nMo 調(diào)質(zhì)后表面 淬火 HRC4855 42CrMo i表面淬火 處理 HRC4045 1 (淬火深度3 mm) NM450 40Cr 1 1 1 調(diào)質(zhì)處理 1 - 1 1 HB217255 1 3.4氮氣換熱器改造 針對氮氣換熱器結(jié)垢、腐蝕等問題，我們將原有47 m2換熱器，更換為60 m2，以增加其換熱面積(由于換 熱器安裝的局

18、限性，換熱器的設(shè)計只能增加直徑，而不能增加長度，且直徑不能超過1.0 m,經(jīng)與制造廠家討論， 最終確定其外形尺寸為725 mm X 3 300 mm。從運行效果看，換熱器換熱效果和抗腐蝕能力有所好轉(zhuǎn)，但是因 水質(zhì)問題無法徹底解決，殼程的結(jié)垢問題沒得到有效解決，2014年10月再次發(fā)現(xiàn)結(jié)垢問題，檢查維修后使用 至2015年大修更換。從運行情況看，氮氣換熱器的使用壽命一般為2年。 3.5系統(tǒng)設(shè)計缺陷改造 活性焦尾氣脫硫系統(tǒng)缺陷中，電加熱器及制氮機因無改造空間，我們決定取消其改造。但是下料溜管改造 工作因再生塔局部高溫問題，不得不提上改造日程。主要原因是由于下料溜管坡度較小，不能使活性焦粉末及 時循環(huán)出塔