CN218358386U - 一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明实用新型公开了一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统，包括有机胺脱硫装置的吸收塔和再生塔，其特征是，在吸收塔和再生塔之间设有多个并列的富液储槽和一个富液平衡槽；设有烟气SO₂在线分析仪与所述富液储槽的入口调节阀电连接并由控制其开度，设有产品SO₂在线流量计与所述富液储槽的出口调节阀电连接并控制其开度。该调节系统通过多个富液储槽的设计使不同浓度富液定向输送和分开存储，并通过控制各浓度富液储槽出口调节阀的开度，使进入富液平衡槽的富液实现浓度稳定，最终实现再生塔向下游制酸装置稳定输出SO₂的目的。该调节系统操作简单，可实现自动化控制，可在现有有机胺脱硫装置上进行升级改造，投资少、运行成本低。

Description

一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统

技术领域

本实用新型涉及冶炼烟气制酸技术领域，具体涉及一种SO₂浓度波动性较大的冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统。

背景技术

在冶炼过程中，通常会产生大量的含SO₂烟气，该类烟气具有气量大、SO₂浓度波动范围广等特点。对于SO₂浓度较高的烟气(＞4.5％)，一般经降温、净化后可直接进入制酸装置；对于SO₂浓度较低且波动较大的烟气(通常0.01％～4.5％)，由于较低的SO₂浓度无法使制酸系统维持自热条件下的热平衡，所以需要将烟气中的SO₂富集浓缩到一定浓度后(＞4.5％)才可进入制酸装置。但是，该技术的难点是如何在冶炼烟气中SO₂浓度波动较大的情况下向制酸装置提供稳定的SO₂气体。

在现有的脱硫技术中，有机胺脱硫法是一种可对烟气中SO₂进行回收再利用的工艺，具有脱硫效率高、吸收剂可循环使用、回收的SO₂可用于制酸等优点，在有色冶炼及石油炼化等领域得到了广泛应用。该工艺适用于低浓度烟气脱硫，对于较高浓度烟气适用性更强。然而，常规的有机胺脱硫工艺富集的SO₂气体产量是随进入脱硫系统的烟气中SO₂浓度波动而变化的，这种变化会导致进入制酸系统的烟气中SO₂浓度的不稳定，严重时会造成制酸系统的热平衡被破坏及产品酸浓度不达标等问题。

中国发明专利的公开文本CN105289215A《烟气循环脱硫方法及系统》中，在吸收塔内设有一级吸收段和二级吸收段，采用两级吸收的方式，减少了去再生塔的富液量，从而降低了系统能耗，实现了高效处理低浓度SO₂烟气的目的。但该工艺仅考虑了低浓度SO₂条件下如何提高胺液负载量的方法，并未考虑在烟气SO₂浓度波动较大情况下如何调节产品SO₂流量，以使其稳定向下游工段输出。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统，用以解决当冶炼烟气中SO₂浓度波动较大时，产品气SO₂流量波动对制酸装置的影响。

本实用新型提供的一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统，其采用有机胺脱硫剂在吸收塔内将烟气中的SO₂吸收到溶液中形成富液，净化后的尾气去烟囱排放；富液首先进入不同浓度的富液储槽内储存，再进入富液平衡槽内实现溶液浓度的稳定，最后通过富液给液泵输送到再生塔内实现SO₂再生。该系统的技术关键是在工艺流程中采用了多个富液储槽的设计、不同浓度富液的定向输送以及可实现富液浓度稳定的富液平衡槽的设计。通过吸收塔入口管道上的烟气SO₂在线分析仪控制不同富液储槽入口调节阀的开度，使对应不同烟气浓度的富液进入不同的富液储槽，实现不同浓度富液的分开存储；通过再生塔后的产品SO₂在线流量计控制各浓度富液储槽出口调节阀的开度，使进入富液平衡槽的富液实现浓度稳定，最终实现再生塔输送SO₂总量保持稳定的目的。此方案操作方便，可实现自动控制，并且容易在现有装置上进行改造，可连续向制酸装置输出流量及浓度均相对稳定的SO₂产品气。

本实用新型提供的技术方案是：

一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统，包括现有有机胺脱硫装置的吸收塔和再生塔，其特征是，在吸收塔和再生塔之间设有多个并列的富液储槽和一个富液平衡槽；其中：吸收塔底部的富液出口通过管道与多个并列的富液储槽的入口连接，这多个并列的富液储槽的出口通过管道与富液平衡槽的入口连接，富液平衡槽的出口连接再生塔入口；在吸收塔入口设有用于监测冶炼烟气中SO₂浓度的烟气SO₂在线分析仪，在再生塔出口设有用于测量产品气SO₂流量的产品SO₂在线流量计；在每个富液储槽的入口和出口分别设有入口调节阀和出口调节阀，所有富液储槽的入口调节阀均与烟气SO₂在线分析仪电连接并由其控制开度，所有富液储槽的出口调节阀均与产品SO₂在线流量计电连接并由其控制开度。该调节系统能够实现有机胺脱硫装置向下游的制酸装置稳定输出SO₂的目的。

上述调节系统中，冶炼烟气进入吸收塔后，通过有机胺脱硫剂吸收烟气中的SO₂在塔底形成富液，在吸收塔塔底的出口管道上设置有将富液输送进各富液储槽的富液输送泵，在吸收塔中设有吸收塔在线液位计，所述富液输送泵与吸收塔在线液位计电连接，由吸收塔在线液位计调控所述富液输送泵的工作频率。

进一步的，在所述富液平衡槽的出口管道上设有富液给液泵，在再生塔中设有再生塔液位计，所述富液给液泵同时与所述产品SO₂在线流量计和再生塔液位计电连接，由产品SO₂在线流量计和再生塔液位计联合控制所述富液给液泵的工作频率。

进一步的，在富液平衡槽的入口管道上设有富液平衡槽入口泵，在富液平衡槽内设有富液平衡槽液位计，所述富液平衡槽入口泵与富液平衡槽液位计电连接，由富液平衡槽液位计调控富液平衡槽入口泵的工作频率。

进一步的，所述调节系统还包括将再生塔塔底贫液送回吸收塔进行循环使用的通路，从再生塔塔底的贫液出口至吸收塔的贫液入口该通路上依次设有贫液输送泵、贫富液换热器、贫液冷却器、贫液槽和贫液给液泵，其中所述贫富液换热器同时位于富液平衡槽内出口通往再生塔入口的管路中，使来自再生塔的贫液与送往再生塔的富液实现贫富液热量交换；与富液进行热交换后的贫液经贫液冷却器进一步降温后进入贫液槽，再通过贫液给液泵输送给吸收塔。

优选的，上述贫液输送泵、贫液给液泵、富液输送泵、富液给液泵、富液平衡槽入口泵均采用变频电机，负荷调节范围0～100％。

进一步的，设置再生塔冷凝器连接再生塔塔顶出口，对再生塔输出的SO₂产品气进行冷却，再通过气液分离器分离出气体中的液态水，输出仅含气相饱和水的SO₂产品气。

进一步的，设置再沸器对再生塔中的贫液进行加热。

应用上述冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统向制酸系统输送SO₂产品气的具体操作步骤如下：

1)来自冶炼炉的含SO₂烟气经过除尘、降温、增湿等步骤后进入有机胺吸收塔，在吸收塔内与有机胺脱硫剂溶液逆流接触，SO₂被吸收后在塔底形成富液；

2)吸收塔塔底的富液通过富液输送泵进入可容纳不同浓度富液的各富液储槽中，富液流向及流量受到富液储槽入口调节阀的控制，调节阀开度受到吸收塔入口管道上烟气SO₂在线分析仪的控制；

3)不同浓度的富液被输送到富液平衡槽中混合，混合后的富液在一定浓度范围内保持稳定，其中进入富液平衡槽的不同浓度的富液流量受到富液储槽出口调节阀的控制，富液储槽出口调节阀的开度受到再生塔出口产品SO₂在线流量计的控制；

4)富液平衡槽内的溶液通过富液给液泵输送到再生塔内实现再生，塔顶输出稳定的SO₂产品气送至制酸装置，塔底贫液再送回吸收塔内循环使用。

所述冶炼烟气中SO₂浓度波动范围在0.01～4.5％。

步骤1)中所述有机胺脱硫剂包括N，N-二羟甲基哌嗪、N，N-二羟乙基哌嗪、N，N-二羟丙基哌嗪、N，N-二羟甲基哌嗪酮、N，N-二羟乙基哌嗪酮、N，N-二羟丙基哌嗪酮中的一种或多种。

步骤2)中富液储槽的数量至少为2个，富液平衡槽数量为1个。通过吸收塔入口管道上的烟气SO₂在线分析仪控制各富液储槽入口调节阀的开度，使不同浓度的富液进入相应的富液储槽。

步骤4)中富液给液泵的出口流量受产品SO₂在线流量计及再生塔液位计的联合控制。当产品SO₂流量比设定值小时增大富液给液泵的电机频率，当产品SO₂流量比设定值大时减小富液给液泵的电机频率。

步骤4)中，再生塔底的贫液通过贫液输送泵经贫富液换热器及贫液冷却器降温后进入贫液槽，再通过贫液给液泵输送给吸收塔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、利用本实用新型公开的调节系统可实现对产品SO₂浓度及流量的稳定调节，可有效降低烟气中SO₂浓度大幅波动对后续制酸工序的影响。

2、本实用新型的调节系统操作流程简单，可实现自动化控制，在已运行装置上易进行升级改造，投资少、运行成本低。

附图说明

图1为实施例1提供的冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统的结构和工艺流程示意图；

图2为实施例1所述调节系统中各主要阀门、泵及仪表自动控制逻辑关联示意图；

图中：1、吸收塔；2、贫液给液泵；3、贫液槽；4、贫液冷却器；5、富液输送泵；6、1#富液储槽入口调节阀；7、2#富液储槽入口调节阀；8、1#富液储槽；9、2#富液储槽；10、1#富液储槽出口调节阀；11、2#富液储槽出口调节阀；12、富液平衡槽入口泵；13、富液平衡槽；14、富液给液泵；15、贫富液换热器；16、贫液输送泵；17、再生塔；18、再沸器；19、再生塔冷凝器；20、气液分离器；21、吸收塔入口烟气SO₂在线分析仪；22、吸收塔在线液位计；23、产品SO₂在线流量计；24、富液平衡槽液位计；25、再生塔液位计。

具体实施方式

为了详细说明本实用新型的技术内容、所实现的目的及效果，下面结合附图，通过实施例进一步阐述本实用新型。显而易见地，描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，根据不同的气源、技术条件等，还可以适当增减或者调整具体结构和实施流程，获得其他的实施例附图。

本实用新型提供的一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统工艺流程简单，可在烟气中SO₂浓度大幅波动的情况下实现产品气SO₂的稳定输出，能有效降低烟气中SO₂浓度大幅波动对后续制酸工序的影响，该调节系统可实现自动化控制，具有投资少、运行成本低的优势。

实施例1：

一种SO₂浓度波动性较大的冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统，其系统结构和工艺流程示意如图1所示，组成部件包括吸收塔1、贫液给液泵2、贫液槽3、贫液冷却器4、富液输送泵5、1#富液储槽入口调节阀6、2#富液储槽入口调节阀7、1#富液储槽8、2#富液储槽9、1#富液储槽出口调节阀10、2#富液储槽出口调节阀11、富液平衡槽入口泵12、富液平衡槽13、富液给液泵14、贫富液换热器15、贫液输送泵16、再生塔17、再沸器18、再生塔冷凝器19、气液分离器20、吸收塔入口烟气SO₂在线分析仪21、吸收塔在线液位计22、产品SO₂在线流量计23、富液平衡槽液位计24、再生塔液位计25；其中，1#富液储槽8和2#富液储槽9并列，它们的入口均连接吸收塔1塔底的富液出口，出口则连接富液平衡槽13的入口；参见图2，1#富液储槽入口调节阀6和2#富液储槽入口调节阀7同时与吸收塔入口烟气SO₂在线分析仪21电连接并由其控制开度；1#富液储槽出口调节阀10和2#富液储槽出口调节阀11同时与产品SO₂在线流量计23电连接并由其控制开度；富液输送泵5设置在吸收塔1塔底的出口管道上，将富液输送进各富液储槽，富液输送泵5与吸收塔在线液位计22电连接，由吸收塔在线液位计22控制富液输送泵5的工作频率；在富液平衡槽13的入口管道上设置富液平衡槽入口泵12，在富液平衡槽13内设有富液平衡槽液位计24，富液平衡槽入口泵12与富液平衡槽液位计24电连接，由富液平衡槽液位计24调控富液平衡槽入口泵12的工作频率；富液给液泵14设置在富液平衡槽13的出口管道上，富液给液泵14同时与产品SO₂在线流量计23和再生塔液位计25电连接，由产品SO₂在线流量计23和再生塔液位计25联合控制富液给液泵14的工作频率；从再生塔17塔底的贫液出口至吸收塔1的贫液入口通路上依次设置贫液输送泵16、贫富液换热器15、贫液冷却器4、贫液槽3和贫液给液泵2，其中贫富液换热器15同时连接将富液平衡槽13内的溶液送往再生塔17的管道，使来自再生塔17的贫液与送往再生塔17的富液实现贫富液热量交换；与富液进行热交换后的贫液经贫液冷却器4进一步降温后进入贫液槽3，再通过贫液给液泵2输送给吸收塔1；再生塔17输出的SO₂产品气由再生塔冷凝器19进行冷却，再经气液分离器20分离出气体中的液态水，输出仅含气相饱和水的SO₂产品气；再沸器18对再生塔17中的贫液进行加热。

本实施例处理的尾气为再生铅富氧侧吹炉单炉冶炼烟气，该炉型熔炼过程作业制度为4小时一炉批，其中前3小时为氧化期，后1小时为还原期和放渣期。不同时期冶炼烟气的组成、组分含量、烟气量均存在差异，烟气条件如下表1所示。

表1

本实施例的再生铅富氧侧吹炉冶炼烟气制酸过程中进制酸装置的SO₂浓度的调节方法具体包括以下步骤：

1)富氧侧吹炉冶炼烟气经过降温、除尘、除酸雾后进入吸收塔1，在吸收塔1内烟气中的SO₂被有机胺吸收，氧化期的SO₂含量达到3.21％，此时形成的富液为浓富液。吸收塔入口烟气SO₂在线分析仪21控制1#富液储槽入口调节阀6开度开至70％～75％，控制2#富液储槽入口调节阀7开度开至25％～30％，高浓度富液同时进入1#富液储槽8和2#富液储槽9内。同时产品SO₂在线流量计23控制1#富液储槽出口调节阀10的开度至100％，控制2#富液储槽出口调节阀11的开度为0。富液经富液平衡槽入口泵12输送到富液平衡槽13内，再经富液给液泵14和贫富液换热器15后升温到90～100℃，随后进入再生塔17内进行解吸，产品SO₂经再生塔冷凝器19和气液分离器20后进入下游制酸工序。再生塔17底部得到的贫液经贫液输送泵16和贫富液换热器15后进入贫液冷却器4，进一步降温至30～50℃，随后进入贫液槽3，再经贫液给液泵2返回吸收塔1进行循环使用。氧化期持续3小时后冶炼炉进入还原期，此时2#富液储槽9内储存了含有约1145Nm³二氧化硫的高浓度富液。

2)还原期烟气中SO₂浓度仅为氧化期的11％，烟气量为氧化期的84％，此时形成的富液为稀富液。吸收塔入口烟气SO₂在线分析仪21控制1#富液储槽入口调节阀6开度至100％，控制2#富液储槽入口调节阀7开度为0，稀富液进入1#富液储槽9内。产品SO₂在线流量计23控制1#富液储槽出口调节阀10的开度为100％，控制2#富液储槽出口调节阀11的开度为80％～90％，两股富液被富液平衡槽入口泵12输送到富液平衡槽13内混合，混合后的富液再经富液给液泵14和贫富液换热器15升温后进入再生塔17中再生。产品SO₂经再生塔冷凝器19和气液分离器20后进入下游制酸工序。再生塔17底部得到的贫液经贫液输送泵16和贫富液换热器15后进入贫液冷却器4，进一步降温至30～50℃，随后进入贫液槽3，再经贫液给液泵2返回吸收塔1进行循环使用。还原期持续0.67小时后冶炼炉进入放渣期，此时2#富液储槽内的富液仍然储存有约410Nm³的SO₂。

3)放渣期烟气中SO₂浓度仅为氧化期的2.5％，烟气量为氧化期的72％，此时形成的富液为稀富液。吸收塔入口烟气SO₂在线分析仪21控制1#富液储槽入口调节阀6开度至100％，控制2#富液储槽入口调节阀7开度开为0，稀富液进入1#富液储槽9内。产品SO₂在线流量计23控制1#富液储槽出口调节阀10的开度至75～90％，控制2#富液储槽出口调节阀11的开度为90％～100％，两股富液被富液平衡槽入口泵12输送到富液平衡槽13内混合，混合后的富液再经富液给液泵14和贫富液换热器15升温后进入再生塔17中再生。放渣期持续0.33小时后冶炼炉进入氧化期。

以上步骤如此循环往复。

下面表2所示为采用本工艺和不采用本工艺条件下产品SO₂流量的对比。

表2

显而易见，采用本工艺可获得稳定的产品SO₂流量。

综上所述，本实用新型提供的一种波动性较大的冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节技术具有如下优点：

1)对流量及SO₂浓度变化较大的烟气具有良好的适应性，可应用于有色冶炼烟气、环集烟气、烧结烟气、再生铅冶炼炉烟气等领域。

2)可实现对产品气SO₂浓度及流量的稳定调节，有效降低烟气中SO₂浓度大幅波动对后续制酸工序的影响。

3)工艺流程简单，可实现自动化控制，易在已运行装置上进行升级改造，投资少、运行成本低。

需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本实用新型。以上所述仅是本实用新型的部分实施方式，但是本领域的技术人员可以理解：根据本实用新型基本原理条件下，还可以做出适当改进和调整，这些改进和调整也应视为本实用新型的保护范围。因此，本实用新型不应局限于实施例所公开的内容，本实用新型要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种冶炼烟气用于制酸时二氧化硫浓度的调节系统，包括有机胺脱硫装置的吸收塔和再生塔，其特征是，在吸收塔和再生塔之间设有多个并列的富液储槽和一个富液平衡槽；其中：吸收塔底部的富液出口通过管道与多个并列的富液储槽的入口连接，这多个并列的富液储槽的出口通过管道与富液平衡槽的入口连接，富液平衡槽的出口连接再生塔入口；在吸收塔入口设有用于监测冶炼烟气中SO₂浓度的烟气SO₂在线分析仪，在再生塔出口设有用于测量产品气SO₂流量的产品SO₂在线流量计；在每个富液储槽的入口和出口分别设有入口调节阀和出口调节阀，所有富液储槽的入口调节阀均与烟气SO₂在线分析仪电连接并由其控制开度，所有富液储槽的出口调节阀均与产品SO₂在线流量计电连接并由其控制开度。

2.如权利要求1所述的调节系统，其特征在于，在吸收塔塔底的出口管道上设有富液输送泵，在吸收塔中设有吸收塔在线液位计，所述吸收塔在线液位计电连接所述富液输送泵并调控其工作频率。

3.如权利要求1所述的调节系统，其特征在于，在富液平衡槽的出口管道上设有富液给液泵，在再生塔中设有再生塔液位计，所述产品SO₂在线流量计和再生塔液位计同时与所述富液给液泵电连接并联合控制其工作频率。

4.如权利要求1所述的调节系统，其特征在于，在富液平衡槽的入口管道上设有富液平衡槽入口泵，在富液平衡槽内设有富液平衡槽液位计，富液平衡槽液位计电连接所述富液平衡槽入口泵并调控其工作频率。

5.如权利要求1所述的调节系统，其特征在于，所述调节系统还包括将再生塔塔底贫液送回吸收塔进行循环使用的通路。

6.如权利要求5所述的调节系统，其特征在于，从再生塔塔底的贫液出口至吸收塔的贫液入口通路上依次设有贫液输送泵、贫富液换热器、贫液冷却器、贫液槽和贫液给液泵，其中所述贫富液换热器同时位于富液平衡槽内出口通往再生塔入口的管路中。

7.如权利要求1所述的调节系统，其特征在于，所述调节系统还包括对从再生塔出来的SO₂产品气进行冷却的再生塔冷凝器和分离液态水的气液分离器。

8.如权利要求1所述的调节系统，其特征在于，所述调节系统还包括用于加热再生塔中的贫液的再沸器。

9.如权利要求1所述的调节系统，其特征在于，所述富液储槽的数量为2个。

Images