硫磺制酸余熱鍋爐連排污水回用技改實踐

劉祥蒽，陳仕學，龍春花

（威頓達州化工有限責任公司，四川達州 653000）

威頓達州化工有限責任公司（以下簡稱威頓達州）有2套硫磺制酸裝置，一期800 kt/a裝置于2011年投產(chǎn)，二期400 kt/a裝置于2014年投產(chǎn)，兩套裝置均為“3+1”二轉(zhuǎn)二吸制酸工藝，并配套有低溫位熱回收系統(tǒng)（HRS）及氨法尾氣脫硫系統(tǒng)，原料為液體硫磺，脫鹽水、循環(huán)水、儀表空氣和電等由基地集中供應(yīng)。

硫酸裝置的中壓余熱鍋爐和低壓余熱鍋爐（HRS鍋爐）每小時均需要排出一定量的污水，而HRS稀釋器每小時需要補充一定量的脫鹽水。經(jīng)過研究設(shè)計，威頓達州采取技術(shù)措施將中壓余熱鍋爐和低壓余熱鍋爐連排污水回收，用于HRS稀釋器補水，相應(yīng)地提高了裝置的蒸汽產(chǎn)量，減少了脫鹽水的消耗和污水的排放。

1 方案設(shè)計

1.1 鍋爐連排污水簡介

從中壓余熱鍋爐排出的污水為4.0 MPa、250 ℃的中壓飽和水，中壓飽和水經(jīng)過連排膨脹器閃蒸回收蒸汽后排出0.5 MPa、152 ℃的低壓飽和水，低壓飽和水再經(jīng)過定排膨脹器閃蒸后形成常壓約99 ℃的水排放。

從HRS鍋爐排出的污水為0.5 MPa、152 ℃的低壓飽和水，低壓飽和水經(jīng)過排污膨脹器閃蒸后形成常壓約99 ℃的水排放。

1.2 鍋爐連排污水量及主要成分

1.2.1 鍋爐連排污水量

由于中壓余熱鍋爐和HRS鍋爐的給水均是二級脫鹽水，所以4臺鍋爐的排污率均控制在2%。根據(jù)鍋爐的額定蒸發(fā)量核算出4臺鍋爐的連排污水量約為4.5 t/h，具體情況見表1。

表1 鍋爐連排污水量情況

1.2.2 鍋爐連排污水主要成分

經(jīng)取樣測定，鍋爐連排污水中ρ（PO43-）≤15 mg/L，ρ（Cl-）≤0.1 mg/L，PO43-和Cl-被帶入HRS稀釋器不會增大HRS系統(tǒng)的設(shè)備腐蝕率，也不會影響產(chǎn)品硫酸的質(zhì)量。

1.3 HRS稀釋器的稀釋水量

HRS稀釋器是HRS的一臺關(guān)鍵設(shè)備。除氧水經(jīng)低壓余熱鍋爐給水泵加壓后送進HRS稀釋器，稀釋水在HRS稀釋器中與HRS一級酸進行混合，以控制HRS一級循環(huán)酸濃度。

一期800 kt/a裝置和二期400 kt/a裝置的稀釋水量設(shè)計值分別為12 t/h和6 t/h，從裝置水平衡上來看，硫磺制酸裝置的HRS稀釋器能夠消耗掉2臺鍋爐的連排污水。

1.4 HRS稀釋器加水水壓要求

HRS稀釋器加水的壓力設(shè)計值為大于0.4 MPa，從中壓余熱鍋爐連排膨脹器排出的低壓飽和水壓力為0.5 MPa，從HRS鍋爐排出的低壓飽和水壓力也為0.5 MPa，兩股連排水壓均大于0.4 MPa，因此鍋爐連排污水的壓力滿足HRS稀釋器的加水水壓要求。

1.5 鍋爐連排污水回收技術(shù)措施

通過研究分析，威頓達州在中壓余熱鍋爐連排膨脹器、HRS鍋爐和HRS稀釋器之間新增管道、閥門和噴射器等設(shè)備設(shè)施，將鍋爐連排污水作為補水回用于HRS稀釋器，采取的主要技術(shù)措施有：

1）利用連排水其自身的壓力輸送至HRS稀釋水管的噴射器處，無需新增輸送泵。

2）在中壓余熱鍋爐和HRS鍋爐的連排污水管上各安裝1個污水回收開關(guān)閥和1個污水排放開關(guān)閥。當需要回收連排污水時，打開污水回收開關(guān)閥，同時關(guān)閉污水排放開關(guān)閥。

3）在進入HRS稀釋器的水管上安裝1臺噴射器，將連排污水與HRS鍋爐給水泵送來的稀釋水混合。

4）為控制連排污水的量，在污水回收開關(guān)閥前安裝節(jié)流孔板，以防止連排污水量過大影響HRS稀釋器加水。

鍋爐連排污水回用流程示意見圖1。

圖1 鍋爐連排污水回用流程示意

2 運行情況

中壓余熱鍋爐和HRS鍋爐連排污水回用1年多以來，裝置整體運行平穩(wěn)，節(jié)能減排效果明顯，具體情況如下：

1）對余熱鍋爐和HRS鍋爐連排污水沒有明顯影響。

2）HRS稀釋器振動沒有增加，聲音略有增大。

3）大修時檢測HRS稀釋器出口的酸管壁厚沒有發(fā)現(xiàn)異常腐蝕。

4）進HRS稀釋器的水溫從104 ℃上升到約116 ℃，該溫度下在0.2 MPa的稀釋器中不會產(chǎn)生閃蒸，即使在加水管中產(chǎn)生部分蒸汽，也不影響液體硫酸對蒸汽的吸收，只是加水管會產(chǎn)生輕微振動。

5）制酸裝置每噸硫酸的產(chǎn)汽量從1.60 t上升到1.61 t，脫鹽水單耗從1.92 t下降到1.89 t，同時每年減排污水約37.8 kt。

3 回收熱量估算

中壓余熱鍋爐和HRS鍋爐連排污水的熱量被回收到一級循環(huán)酸之后再傳熱至HRS鍋爐回收，同時可減少HRS預(yù)熱器及除氧器加熱脫鹽水的蒸汽量?；厥斟仩t連排污水的熱量可使HRS鍋爐多產(chǎn)蒸汽，一期和二期制酸裝置回收熱量估算見表2。

表2 回收熱量估算

HRS鍋爐的熱效率按90%，0.5 MPa蒸汽的熱焓按2 752.8 kJ/kg計，一期和二期硫磺制酸裝置4臺鍋爐的連排污水輸送到HRS稀釋器后，可讓裝置多回收熱量約2 878 200 kJ，多產(chǎn)蒸汽約1 t/h。

4 安全風險分析

制酸裝置正常運行時，鍋爐的連排污水回用于HRS稀釋器的安全風險較小。為防止制酸裝置停車后忘記關(guān)閉污水回收開關(guān)閥，導致污水進入HRS稀釋器形成稀酸腐蝕設(shè)備，在DCS上設(shè)置安全聯(lián)鎖，即主裝置停車觸發(fā)聯(lián)鎖關(guān)閉中壓余熱鍋爐和HRS鍋爐的污水回收開關(guān)閥，以減少安全風險。

5 經(jīng)濟效益估算

中壓余熱鍋爐和HRS鍋爐連排污水回用增加了蒸汽產(chǎn)量，減少了脫鹽水的用量和污水排放量，一期和二期制酸裝置年運行時間按350 d計，兩套裝置增加的蒸汽產(chǎn)量為1 t/h×24 h/d×350 d/a=8 400 t/a，減少使用脫鹽水和減排污水的量為4.5 t/h×24 h/d×350 d/a=37 800 t/a。蒸汽價格按200元/t、脫鹽水價格按5元/t、污水處理費按1元/t計，可產(chǎn)生經(jīng)濟效益約190萬元/a。

鍋爐連排污水回用項目的投資包括設(shè)計費、材料費和施工費等，一期和二期制酸裝置改造總費用約20萬元，改造后約40 d即可收回全部投資。

6 結(jié)語

將中壓余熱鍋爐和低壓余熱鍋爐的連排污水回收用于HRS稀釋器的優(yōu)化設(shè)計方式，改造工程量小，投資小，運行風險小，既不影響鍋爐的連排和HRS稀釋器的運行，又可多產(chǎn)蒸汽，減少脫鹽水用量及污水排放量，是一項有效的節(jié)能減排措施，對于帶HRS的硫酸生產(chǎn)裝置具有借鑒意義。