硫酸系统循环水的水质、水温、水量调节及改进

第26卷第14期中国给水排水Vol 26 No 142010年7月CHINA WATER WASTEWATERJu.2010硫酸系统循环水的水质、水温、水量调节及改进王举良,张均杰,李兆宏(烟台鹏晖铜业有限公司,山东烟台264002)摘要:硫酸系统的水可分为净化洗涤水和设备冷却水。净化洗涤水杂质含量高,经处理后可返回净化工序使用。设备冷却水可分为自来水冷却系统和井水冷却系统,自来水冷却系统的循环水排到井水冷却系统,并水冷却系统的循环水排到净化洗涤水中,这样不仅提高了水的综合利用率,而且可实现废水零排放,达到节水、降耗的目的。关键词:硫酸系统;净化洗涤水;设备冷却水中图分类号:TU992文献标识码:C文章编号:1000-4602(2010)14-0113-04Regulation and Improvement of Water Quality, Water Temperatureand Water Quantity of Sulfuric Acid SystemWANG Ju-liang, ZHANG Jun-jie, LI Zhao-hongYantai Penghui Copper Industry Co. Lid. Yantai 264002, China)Abstract: Water of sulfuric acid system can be divided into purificcation wcooling water. The purification wash water has high impurity, and it can return to purification process af-ter being treated. The equipment cooling water can come from tap water cooling system and well waterDoling system. The circulating water from tap water cooling system is drained into the well water coolingsystem from which the circulating water is drained into the purification wash water system. This can improve the comprehensive utilization rate of water and attain zero discharge of wastewater to achieve waterKey words: sulfuric acid system; purification wash water; equipment cooling water烟台鹏晖铜业有限公司的硫酸系统于1995年设计转化入口烟气量为53760m3/h,SO2浓度10月投产,其用水工艺见图1。为5.0%;净化釆用绝热增湿稀酸洗涤,转化采用“2+2”Ⅳ-Ⅲ-I一Ⅱ两转两吸工艺。硫酸系统的水可分为净化洗涤水和设备冷却水。净化洗涤水与烟气干烟气烟气直接接触,其中杂质含量高。净化洗涤水包括烟气烟气间冷冲洗水、填料塔洗涤稀酸、空塔洗涤稀酸、净化空塔-填料塔间冷器一吸塔工序产出的废酸、废水处理工序的配液用水、废水处路理后达标排放的水或返回到净化工序的回用水。设淀一循环槽一循环循环榴[环桶求备冷却水不与被冷却的介质直接接触(主要冷却设备中硫酸润滑油轴承)。设备冷却水可废水站回用水酸冷器分为中国煤化工系统:自来水冷却图1硫酸系统用水工艺系统自CNMHG井水冷却系统的Fig 1 Water process for sulfuric acid system循环水排到净化洗涤水中。设备冷却水包括间冷冷第26卷第14期中国给水排水www.watergasheat.com却水、干吸冷却水、一吸和二吸循环槽加水、SO2风干吸循环水池水的C含量高,向干吸循环水池补机冷却水、水泵冷却水。如何合理调节水质、水温、自来水,水池上部的水温度高、密度小、Cl含量高水量以保证生产稳定运行,降低水耗和电耗,实现零当其超过溢流口时就流到净化循环水池。干吸循环排放以消除对环境的污染,这在水资源日益匮乏和水池和净化循环水池各有一个溢流口,调整干吸循环保要求越来越严格的今天,有着重要的现实意义。环水池溢流口比梯形溢流口高150mm,净化循环水水质的调节池溢流口比梯形溢流口低150mm,即使硫酸系统发1.1水质的要求生意外事故突然停车,净化循环水池的水也不会流硫酸系统主要用水设备和部位对水质的要求从到干吸循环水池。采用这种方法调节水质和水量简高到低的顺序是:干吸冷却水间冷冷却水、间冷冲单、实用、省水、省电高效,特别是提高了新补充的洗水、填料塔洗涤稀酸、空塔洗涤稀酸、净化工序产自来水减少干吸冷却水中Cl含量的效能。出的废酸。对水质进行调节,是把前面用水设备和间冷冷却循环水管在间冷冲洗循环槽上有阀部位的水向后面用水设备和部位调节门,打开即可向其补水;间冷冲洗循环泵出口管道在干吸工序的浓硫酸冷却器用不锈钢制造,用水填料塔循环槽上设置阀门,可用来补水;填料塔下塔冷却浓硫酸,水中C含量偏髙对其腐蚀严重,所以酸的管道设置支管和阀门,控制向空塔循环槽补稀般限定水中Cl≤200mg/L酸,空塔沉淀槽废酸用泵送到废水处理工序,处理达1.2水质的调节标后排放。2008年10月将处理后的水返回到间冷干吸冷却水选用自来水,并且循环使用;自来水冲洗循环槽中循环使用,达到零排放。Cl含量为80~120mg/L,循环使用Cl含量逐渐升2009年12月利用大修的机会,用DN200管道高,当超过限定值时,将干吸冷却水放出一部分,再把间冷冲洗循环槽、填料塔循环槽、空塔循环槽连补充一部分自来水,以此来降低干吸冷却水中Clˉ通,控制间冷冲洗循环槽液位,自动串液。含量。2水温的调节间冷冷却水对水质要求低,对C含量没有限2.1水温的要求制,且用井水能满足要求;间冷冷却水循环使用,一SO2风机油站冷却水温是根据油温的要求确部分水蒸发掉,需要补充。干吸冷却水放出的一部定,要求不超过32℃;间冷冷却水的水温是根据转分水补充到间冷冷却水,可使这部分水充分利用。化进口烟气的SO2浓度、转化率和吸收率当地大气干吸冷却循环水和净化冷却循环水分别简称干吸循压等确定净化工序出口烟气的含水量,保证干吸工环水和净化循环水,净化循环水主要是间冷冷却循序水平衡,不出稀硫酸;间冷冷却水夏季要求水温不环水。因工程建设无串水设施,1995年10月刚开超过32℃,春、秋季不超过33℃,冬季不超过34车时在干吸循环水池放一台潜水泵,并接上输水胶℃;干吸冷却水的水温根据上塔酸温度的要求来确管,将干吸循环水池的水送到净化循环水池。用潜定,干吸冷却水夏季要求水温不超过32℃,春、秋季水泵抽水有两个缺点:一是费电,二是在干吸循环水不超过36℃,冬季不超过40℃池池底抽水,刚补进的自来水温度低、密度大,大部原来SO2风机冷却水与干吸冷却水共用一套循分进入水池下部,潜水泵抽走的水中新补充的自来环水系统,为了满足SO2风机冷却水温不超过32水占很大比例,降低了新补充的自来水减少干吸冷℃,要经常开冷却塔的风扇降温浪费电能。199却水中C含量的效能。1996年在干吸循环水泵出年新建一座尺寸为7mx4mx2.2m的循环水池口管道安装DN50的水管及水阀,向净化循环水池增加2台流量为50m3/h扬程为20kPa的离心清补水,以后又安装一个DN100的水管及水阀,这种水泵并把一台闲置的125m/h冷却塔移过来配方式比用潜水泵抽水调节得好。1997年6月利用备管道和阀门,组成SO2风机冷却水循环系统,这样大修机会,在干吸循环水池和净化循环水池400mm既能保证生产运行,又能降低硫酸系统能耗。厚的钢筋混凝土隔墙上开了一个梯形溢流口(上口中国煤化工眷间冷器出口烟气宽为350mm,下口宽为260mm,高为500m),作温度CNMHG补氧孔,此时的间为干吸循环水池向净化循环水池补水的通道,如果冷器出口烟气与干燥塔进口烟气的SO2浓度和烟气www.watecom王举良,等:硫酸系统循环水的水质、水温、水量调节及改进第26卷第14期温度基本相同,此烟气含饱和水蒸气。在干吸工序冷却水池难免有杂物进入,水泵过滤网的孔径又计算水平衡,当地大气压为100792Pa,干燥塔进口不能太小,所以仍有杂物进入循环水管路中。为了防负压为7.5kPa,转化率为9950%,吸收率为止较大颗粒堵塞酸冷器,原来干燥酸冷器、一吸酸冷99.99%,转化进口SO2浓度与干燥塔进口烟气温度器和二吸酸冷器进水支管上设置2个过滤器。过滤的关系见表1。器运行一段时间阻力增大,使干燥酸冷器、一吸酸冷表1转化进口S02浓度与干燥塔进口烟气温度的关系器、二吸酸冷器进水量发生较大变化,使用支管路的Tah. 1 Relationship of sc2 concentration to drying tower阀门调节水量,将使水泵出口水压增大,水量减小。2009年3月利用大修的时机,在干吸循环水泵数值出口后管道安装了一个大过滤器,同时将干燥酸冷化进口SQ2浓度/啊4045505560657075器、一吸酸冷器和二吸酸冷器进水支管上的2个过生产93%H2SO4时干1.042.343塔进口烟气温度/℃滤器去掉;并对部分管路进行了改造降低了干吸循生产8%H2SO4时干环水系统的阻力,电耗也随着降低;并有利于水量的燥塔进口烟气温度℃p87072.49413.56.98调节,使干燥塔、一吸塔、二吸塔上塔酸温控制在合从表1看出,生产93%H2SO4时,转化进口烟理的范围。气的SO2浓度为4.5%,干燥塔进口烟气温度控制在3.2净化循环水泵和干吸循环水泵冷却水改造34.7℃;考虑有时原料含硫低,如果转化进口烟气净化循环水泵和干吸循环水泵,原采用自来水的S0O2浓度为4.0%,则干燥塔进口烟气温度要控冷却,但是有时停自来水净化循环水泵和干吸循环制在327℃;夏季间冷冷却循环水的水温只能降到水泵无法运行。199年从干吸循环水泵出口后管32℃左右所以间冷器选用上下两段结构,在二级道增设一根支管并到净化循环水泵和干吸循环水泵间冷器下段设置了井水冷却管路和切换阀门,井水的水冷却管道。水泵启动时用自来水冷却;水泵正温度为16℃左右用于转化进口烟气的SO2浓度<常运行时切换用干吸循环水冷却短时间停自来水4.5%时的烟气降温,保证干吸工序不产生稀硫酸。也不会影响生产。2.2水温的调节3.3废水处理工序的用水改造原来净化循环水冷却和干吸循环水冷却各用2废水处理工序原冲电石渣、配制硫酸亚铁、配制台700m/h方型横流冷却塔。2000-2007年,硫化钠用井水,水量为35m3/h。净化废酸送到废净化循环水冷却改用12台175m3/h方型横流冷却水处理工序,处理后达标排放或返回到净化工序循塔;干吸循环水冷却改用8台175m3h和2台200环使用;如果要实现零排放,原来冲电石渣、配制硫m3h方型横流冷却塔。酸亚铁配制硫化钠的水必须改为处理后的回用水3水量的调节才能使返回到净化工序的回用水量小于净化工序送3.1千吸循环水改造到废水处理工序的废酸量,使稀酸和回用水储存量2008年2月熔炼炉改造后投产,转化进口烟气都不增加,避免储液设备中的液体向其他地方排放,的SO2浓度由5.0%提高到7.0%以上,硫酸产量由这是实现零排放的基本条件之300Ud提高到500/d。这样,原有的净化循环水3.4硫酸系统的硫酸水单耗设备能力富余,而干吸循环水设备能力不足。原干硫酸系统的硫酸水单耗见表2。吸循环水泵实测水量为730m3/h,不能满足生产需表2硫酸系统的硫酸水单耗要,致使一吸塔上塔酸温达到85℃以上,一吸酸冷Tab. 2 Unit consumption of water in sulfuric acid system器进酸温度达到100℃。2008年7月新上一台水泵,实测水量为1300m3/h;并增加3台200m3/h99年20062007年200年20年工业型圆型逆流式冷却塔。新增设备投运后,一吸硫酸自来大单耗242.86塔上塔酸温达到80℃左右,一吸酸冷器进酸温度达中国煤化工750.500.37到95℃,处于合理的范围。CNMHG911.691.23(下转第118页)第26卷第14期中国给水排水www.watergasheat.com4经济分析③在运行过程中处理效果的好坏,设备运行①人工费。设2人,工资按1500元/(人·是否正常需要从水质指标中计算获得故每个设备月)计,折合为0.222元/m3。均需设置取样口。②电费。按运行负荷为36.89kW计,电价④.反渗透系统运行过程会因水中CO为0.6元/(kW·h),则电费为1.18元/m3CO3等的转换和盐分离子的截留而使出水pH出③药剂费。 Naclo用量为0004kg/m3,费用现一定程度的降低,可以通过出水调整pH解决。为3.168元/d; NaSo3用量为0.008kg/m3,费用6结论为17.60元/d;阻垢剂用量为0.0035kg/m3,费用①采用陶粒生物滤池/多介质过滤器/活性炭为61.60元/d。折合共计0.183元/m3。过滤器/离子交换器作为反渗透系统的预处理系统,④滤料、膜元件更换费用为1.219元/m3。处理出水水质稳定、运行管理方便,可以确保反渗透处理成本总计为2804元/m3。系统进水指标5常见问题讨论②采用低污染、电中性的反渗透膜可以有效根据该厂运行情况,结合该工艺对印染废水二抵抗进水轻度污染,延长使用寿命降低运行成本,级出水进行深度处理回用的实例分析。采用该工艺确保出水水质、水量。常会遇见如下问题③该系统正常稳定的运行,为该厂生产提供①当印染废水二级处理系统出现问题时,该了优质水源降低了该厂的运行成本,同时还减少了系统的进水指标波动较大,可能使预处理出水水质该厂的排污量对附近的水环境保护起到了重要的达不到反渗透膜的进水要求,一般可以通过在陶粒作用,具有显著的环保效益和经济效益,并为后期项生物滤池后投加絮凝剂来解决。但是这会增大多介目的扩大奠定了基础。质过滤器的反冲洗频率,如果无法降低这些污染指标时可将预处理出水通过排污出口重新进入调节参考文献:池,进行再处理或直接排放不回用。[1]北京水环境技术与设备研究中心,北京市环境保护科②陶粒过滤器、多介质过滤器和活性炭过滤学研究院,国家堿市环境污染控制工程技术研究中心.三废处理工程技术手册—废水卷[M].北京:器都需要反冲洗,在设计时反冲洗时间需另外计算,化学工业出版社,2000也就是说整体系统不能按照每天运行24h计,应该留有时间空余。离子交换器需要再生,同样也需要E-mail:xujie_lu@163.com考虑再生时间。收稿日期:2010-02-01(上接第115页)从表2可看出,硫酸井水单耗及合计硫酸水单参考文献耗逐年降低。[1]张均杰李鹏.烟台鹏晖铜业有限公司60k/a铜冶炼4结语烟气制酸系统的设计和生产实践[J].硫酸工业①净化工序的稀酸储存量和废水处理工序的2001,(3):6-10.回用水储存量都不增加,这是实现净化废水零排放(2]王举良张均杰炼铜烟气制酸净化污水零排放的基本条件之中国有色冶金,2009,(5):41-44.②根据水质要求的不同,硫酸系统的水可阶梯使用,自来水冷却系统的循环水排到井水冷却系532324×208813905358768统中,井水冷却系统的循环水排到净化洗涤水中。中国煤化工③只有根据水质、水温、水量的要求,进行综合利用,才能最大限度地降低水耗。CNMHG118