1 600 kt /a 高濃度冶煉煙氣制酸裝置節(jié)能實踐

楊德鑫，茍彥軍

(廣西金川有色金屬有限公司化工廠，防城港，538000)

1 600 kt /a 高濃度冶煉煙氣制酸裝置節(jié)能實踐

楊德鑫，茍彥軍

(廣西金川有色金屬有限公司化工廠，防城港，538000)

硫酸生產(chǎn) 冶煉煙氣 節(jié)能 低溫?zé)峄厥?/p>

廣西金川有色金屬有限公司(以下簡稱金川有色)采用閃速爐熔煉－閃速爐吹煉－陽極爐精煉－電解精煉工藝生產(chǎn)陰極銅，設(shè)計陰極銅產(chǎn)能400 kt/a，配套冶煉煙氣制酸裝置1 600 kt/a。金川有色1 600 kt/a硫酸裝置是我國目前技術(shù)裝備水平較高的系統(tǒng)之一，集中采用了孟莫克公司預(yù)轉(zhuǎn)化工藝、低溫?zé)峄厥誋RS工藝及離子液循環(huán)脫硫工藝等新技術(shù)［1］。該裝置處理高濃度SO2煙氣制酸，采用高效節(jié)能技術(shù)和設(shè)備，回收利用轉(zhuǎn)化、干吸工序熱能，系統(tǒng)熱能回收利用率處于較高水平。

1 凈化工序節(jié)能

1 600 kt/a硫酸裝置凈化工序采用絕熱蒸發(fā)稀酸洗滌凈化工藝，來自冶煉電收塵器的煙氣經(jīng)一級動力波洗滌器—氣體冷卻塔—二級動力波洗滌器—2級電除霧器洗滌凈化后送入干燥塔處理，在煙氣洗滌過程中加入除氟劑硅酸鈉進(jìn)行除氟處理。裝置采用目前國內(nèi)外大型裝置廣泛使用的湍沖泡沫洗滌設(shè)備、蜂窩狀導(dǎo)電玻璃鋼電除霧器和稀酸板式換熱器，具有操作彈性大、洗滌凈化效果好、循環(huán)液允許含塵量高、污酸排放量少等優(yōu)點［2］。由于煙氣SO2濃度高，與同規(guī)模常規(guī)氣濃制酸裝置相比，凈化煙氣量較小，系統(tǒng)設(shè)備、管道尺寸減小且布置緊湊，因此凈化工序較為節(jié)能，循環(huán)泵耗電量較小。

2 轉(zhuǎn)化工序節(jié)能

該裝置轉(zhuǎn)化采用預(yù)轉(zhuǎn)化+ⅢⅣⅠ－ⅤⅡ“3+2”兩次轉(zhuǎn)化換熱工藝，轉(zhuǎn)化工序設(shè)置2臺余熱鍋爐和2臺省煤器回收SO2轉(zhuǎn)化余熱，生產(chǎn)5.6 MPa飽和蒸汽。

1)采用預(yù)轉(zhuǎn)化工藝。采用預(yù)轉(zhuǎn)化器對SO2煙氣進(jìn)行預(yù)轉(zhuǎn)化，在進(jìn)入常規(guī)5段轉(zhuǎn)化器前部分SO2氧化為SO3，降低了常規(guī)轉(zhuǎn)化器進(jìn)口煙氣SO2濃度，同時起到抑制一段轉(zhuǎn)化率的作用。另外，通過預(yù)轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)可調(diào)節(jié)進(jìn)常規(guī)轉(zhuǎn)化器煙氣的氧硫比，確保后續(xù)轉(zhuǎn)化順利進(jìn)行。與常規(guī)轉(zhuǎn)化工藝相比，減少了需要配比的稀釋空氣量，減小設(shè)備和管道尺寸，大大降低設(shè)備投資費用和運行能耗。

2)采用急擴加速流縮放管式換熱器。該換熱器的管間氣體為縱向旋轉(zhuǎn)流動，管間氣流方向與管子平行，有比較大的通流面積和布管密度，布管數(shù)是傳統(tǒng)光管換熱器的1.5～2倍［3］。因此，設(shè)備尺寸減小，節(jié)省了投資費用。該換熱器氣流方向與管子平行旋轉(zhuǎn)運行，使得運行阻力較低;在相同阻力的條件下，與光管相比縮放管的傳熱系數(shù)可以提高50%以上。

3)在主轉(zhuǎn)化器一段至四段和2臺省煤器之間設(shè)置開車升溫工藝管線。在系統(tǒng)開車期間，可同步對主轉(zhuǎn)化器各段進(jìn)行升溫操作，并可將HRS系統(tǒng)旁通出升溫過程，降低了風(fēng)機運行能耗。

4)開工燃?xì)庀到y(tǒng)采用天然氣燃燒間接加熱，并將預(yù)熱器排放的部分燃燒風(fēng)作為稀釋風(fēng)返回至開工預(yù)熱系統(tǒng)，提高了能源的利用率，降低了燃料消耗。

5)設(shè)置2臺省煤器和2臺火管余熱鍋爐回收轉(zhuǎn)化系統(tǒng)中溫位熱能，生產(chǎn)5.6 MPa飽和蒸汽;蒸汽等級屬次高壓蒸汽，有利于提高蒸汽利用效率。

3 干吸工序節(jié)能

干吸工序采用1次干燥、2次吸收工藝，1次吸收采用帶有蒸汽噴入的HRS技術(shù)回收干吸低溫位熱能，生產(chǎn)1.0 MPa低壓飽和蒸汽。

1)在二吸塔氣體出口至干燥塔氣體進(jìn)口設(shè)置開車工藝管線。在系統(tǒng)開車預(yù)熱升溫期間，出二吸塔的干燥氣體不排空，而是經(jīng)開車工藝管線返回干燥塔循環(huán)利用。這樣，既減少了開車母酸的用量，也減少開車燃料用量。

2)在干燥塔進(jìn)氣管上設(shè)置空氣進(jìn)口。對于需要補充空氣的制酸系統(tǒng)，盡可能在凈化工序后、干燥工序前補充空氣，減少凈化系統(tǒng)的規(guī)模，降低能耗。在干燥塔進(jìn)氣管上設(shè)置空氣進(jìn)管，在開車預(yù)熱階段，可在凈化系統(tǒng)不啟動的前提下，對轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)熱升溫，減少動力消耗［4］。

3)一級吸收采用帶有蒸汽噴射的HRS工藝回收干吸低溫位熱能。不帶HRS系統(tǒng)的傳統(tǒng)一級吸收工藝通常采用80℃左右的濃硫酸來吸收SO3，產(chǎn)生的熱量由循環(huán)冷卻水移走;占干吸總熱量90%以上的SO3吸收熱和濃酸稀釋熱量最終通過循環(huán)冷卻水而流失于環(huán)境之中。HRS就是針對此部分熱量的回收而設(shè)計的，HRS在設(shè)計上采用HRS熱回收塔取代傳統(tǒng)工藝的吸收塔，用HRS鍋爐取代傳統(tǒng)工藝的吸收塔酸冷卻器，達(dá)到降溫和回收低溫位熱能的目的［5］。

4 運行情況及改進(jìn)措施

目前，金川有色冶煉1 600 kt/a煙氣制酸裝置電耗為65 kWh/t，生產(chǎn)5.6 MPa飽和蒸汽0.22 t/t、1.0 MPa低壓飽和蒸汽0.50 t/t，達(dá)到了較好的節(jié)能和熱能回收效果。

今后節(jié)能方面仍有兩點需要繼續(xù)改進(jìn):一是干吸塔仍均采用傳統(tǒng)散堆填料，節(jié)能效果不佳;將來可在保證系統(tǒng)干燥、吸收效率的前提下，逐步替換為規(guī)整填料，進(jìn)一步降低系統(tǒng)運行阻力，節(jié)約風(fēng)機和酸泵運行能耗。二是可進(jìn)一步優(yōu)化干吸串酸流程。目前離開HRS加熱器串往干燥吸收的w(H2SO4)99.6%濃硫酸溫度較高，可將這部分串酸與串往稀釋器的w(H2SO4)94%干燥酸進(jìn)行換熱，以進(jìn)一步回收其中的熱量，提高HRS系統(tǒng)低壓飽和蒸汽產(chǎn)量。

5 結(jié)語

制酸裝置節(jié)能是一項系統(tǒng)工程，冶煉煙氣制酸技術(shù)依然處于不斷的發(fā)展之中，隨著新技術(shù)的不斷出現(xiàn)，冶煉煙氣制酸將朝著設(shè)備尺寸更小、能耗更低、余熱回收利用水平更高的方向前進(jìn)，并將進(jìn)一步降低硫酸生產(chǎn)成本;通過節(jié)能和熱能回收技術(shù)創(chuàng)新，未來可使冶煉煙氣制酸裝置成為真正的綠色“能源工廠”。

［1］萬愛東，郭萬書，張更生，等.廣西金川公司銅“雙閃”冶煉技術(shù)及試生產(chǎn)實踐［J］.有色金屬:冶煉部分，2015(9):1－5.

［2］艾新橋，楊德鑫，趙陽，等.冶煉煙氣制酸凈化系統(tǒng)生產(chǎn)指標(biāo)優(yōu)化調(diào)控研究［J］.有色金屬:冶煉部分，2015 (9):64－66.

［3］鄧先和，黃維軍.急擴加速流縮放管氣體換熱器的結(jié)構(gòu)及應(yīng)用［J］.硫酸工業(yè)，2005(5):22－24.

［4］肖萬平.冶煉煙氣制酸裝置的節(jié)能論述［J］.硫酸工業(yè)，2015(5):17－20.

［5］楊德鑫，茍彥軍，楊會.低溫位熱能回收技術(shù)在1 600 kt/a硫酸系統(tǒng)中的應(yīng)用［J］.硫酸工業(yè)，2015(1):53－54.

TQ111.16

B

:1002－1507(2017)02－0028－02

2016－10－25。

楊德鑫，男，廣西金川有色金屬有限公司化工廠教授級高級工程師，現(xiàn)從事技術(shù)管理工作。電話: 18677007839;E-mail:yangdexin@jnmc.com。