【正文】 省人民政府簽署了“十一五”節(jié)能目標(biāo)。 項目提出背景，投資目的、意義和必要性 可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求 我國是一個人均資源擁有量很少的國家，能源利用率低的問題已嚴(yán)重阻礙了我國經(jīng)濟的發(fā)展和企業(yè)效益的提高。母公司 —— 湖北宜化化工有限公司為全國重要的化肥生產(chǎn)企業(yè)、全國第三家大顆粒尿素生產(chǎn)企業(yè)、亞洲第一大季戊四醇生產(chǎn)企業(yè)，擁有年產(chǎn) 40萬 噸合成氨、 65 萬噸尿素（其中大顆粒尿素 30 萬噸）、 8 萬噸季戊四醇、 12 萬噸離子膜燒堿、 12 萬噸聚氯乙烯、 60 萬噸磷銨、 5 萬噸甲醇、 20 萬噸甲醛等主導(dǎo)產(chǎn)品的生產(chǎn)能力，并擁有 100MW 裝機容量的熱電廠。走在宜化生產(chǎn)車間，隨處可見諸如“半噸蒸汽百度電，一家可以用半年”、“節(jié)約一噸水，多產(chǎn)一 噸肥”、“一把煤棒一餐飯”這樣樸素而形象的節(jié)約宣傳口號。經(jīng)濟增長方式粗放，資源消耗高，浪費較大，污染嚴(yán)重，能源緊缺與環(huán)境污染已成為制約我國經(jīng)濟與社會進(jìn)一步發(fā)展及人民生活與健康水平進(jìn)一步提高的重大因素。 提高效益的途徑 本項目 采用美國孟山都環(huán)境化學(xué)公司（ MECS）的硫酸低位熱能回收專利技術(shù)（ HRS）和設(shè)備，建設(shè) 1800t/d（ 60萬噸 /年）硫磺制酸系統(tǒng)的低位熱能回收裝置，項目實施后， 在保持原有硫酸產(chǎn)量不變的情況下，產(chǎn)生如下效益： 1） HRS 多產(chǎn) 蒸汽 萬噸 /年，節(jié)能折標(biāo)煤 24870 噸 /年； 2）除氧器降耗 蒸汽 萬噸 /年，降耗折標(biāo)煤 5760 噸 /年； 3）循環(huán)水降耗 3680 萬噸 /年； 4）循環(huán)水補充水降耗 110 萬 噸 /年，降耗折標(biāo)煤 90 噸 /年； 5）電力降耗 864萬 kWh/年，降耗折標(biāo)煤 3110 噸 /年； 6）廢水減排 24萬噸 /年。環(huán)保工程與工藝裝置同步設(shè) 計、同步施工和同步投產(chǎn)。 附表 11： 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 7 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 表 11 主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)表 項 目 名 稱 單 位 數(shù) 量 備 注 一 改造規(guī)模 硫磺制酸 萬噸 /年 60 二 生產(chǎn)方案 1 （副產(chǎn)） 萬噸 /年 2 （節(jié)約） 萬噸 /年 3 循環(huán)水（節(jié)約） 萬噸 /年 3680 4 新鮮水（節(jié)約） 萬噸 /年 110 5 電（節(jié)約） 萬 kWh/年 864 三 年操作日 天 330 四 公用動力消耗量 1 軟水 萬噸 /年 五 裝置總定員 人 12 六 工程項目投入總資金 萬元 8226 流動資金 萬元 0 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 8 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 七 年均節(jié)約成本 萬元 1776 八 成本和費用 年均總成本費用 萬元 2498 九 年均利潤總額 萬元 1409 十 年均銷售稅金 萬元 367 十一 財務(wù)評價指標(biāo) 1 投資利潤率 % 2 投資利稅率 % 3 投資回收期 I(稅前 ) II(稅后 ) 年 年 含建設(shè)期 4 全投資內(nèi)部收益率 I(稅前 ) Ⅱ (稅后 ) % % 5 全投資凈現(xiàn)值 I (稅前 ) II(稅后 ) 萬元 萬元 4025 2157 ic=12% 6 生產(chǎn)能力利用率 (BEP) % 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 9 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 2 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 政策符合性 能源是人類賴以生存和 發(fā)展的不可缺少的物質(zhì)基礎(chǔ) , 能源利用是實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要課題之一。而且 企業(yè)要生存和發(fā)展也必須 充分運用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行技術(shù)改造， 既要發(fā)揮資源優(yōu)勢，也不能完全依賴資源消耗來支撐經(jīng)濟的長期快速增長。配套設(shè)計有一臺 12MW 抽背機組，將硫磺制酸余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽 接入抽背發(fā)電機組，并與電廠主蒸汽母管連通，通過供熱管道給磷酸二銨、 NPK等生產(chǎn)裝置供汽。 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 13 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 3 工藝技術(shù) 工藝技術(shù)方案選擇 國內(nèi)外工藝技術(shù)概況 硫磺制酸概況 在硫磺制酸生產(chǎn)過程中，從硫磺燃燒生成二氧化硫、二氧化硫催化氧化生成三氧化硫到三氧化硫吸收生成硫酸的每一步反應(yīng)都是放熱反應(yīng) ，總的反應(yīng)熱約為500KJ/mol 硫酸。近年來我國硫酸工業(yè)技術(shù)和裝備有了較大進(jìn)步，并引進(jìn)了國外一些技術(shù)裝置。對典型的 3+1流程而言可回收的余熱包括以下幾部分： ① 焚硫爐出口 1050℃左右的高溫爐氣冷卻到 440℃左右進(jìn)入一段轉(zhuǎn)化。 低壓飽和蒸汽中壓過熱蒸汽過熱器鍋爐給水鍋爐2轉(zhuǎn)化器至終吸塔中壓鍋爐給水省煤器1至中間吸收塔來自中間吸收塔鍋爐1高溫爐氣來自焚硫爐飽和蒸汽省煤器2熱熱換熱器冷熱換熱器12433421冷熱換熱器熱熱換熱器省煤器2飽和蒸汽高溫爐氣來自焚硫爐鍋爐1來自中間吸收塔至中間吸收塔省煤器1鍋爐給水至終吸塔轉(zhuǎn)化器鍋爐2鍋爐3 圖 31 余熱回收流程之一 32 余熱回收流程之二 2． 余熱回收系統(tǒng)二 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 16 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 焚硫爐出口設(shè)一中壓或次中壓鍋爐 1，一段轉(zhuǎn)化出設(shè)蒸汽過熱器，其余同熱 回收系統(tǒng)一，流程見圖 32。 另外，對于“ 3+2”五段轉(zhuǎn)化流程的四段轉(zhuǎn)化出口可設(shè)中溫過熱器、空氣預(yù)熱器或采用干燥空氣冷激的方法回收余熱降低爐氣溫度。 總之，水管鍋爐在承受正壓能力，氣流分布的均勻性，對負(fù)荷變化的適應(yīng)性和安全性等方面都不如火管鍋爐。所以國外的省煤器有兩種做法，第一種做法是保證使用壽命而采用帶鑄鐵套管的省煤器，第二種做法是犧牲設(shè)備的壽命而采用價格較便宜的普通碳鋼硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 19 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 省煤器。此法是讓高溫的氣體通過余熱鍋爐及其相連的蒸汽過熱器和鍋爐給水預(yù)熱器。一般每噸酸可多產(chǎn) ～ 噸低壓蒸汽，熱能回收率由傳統(tǒng)工藝 的 60～ 70%，提高至 95%。 ③ 生產(chǎn)熱水用于居民生活 (包括采暖 )。配套設(shè)計有一臺 12MW 抽背機組，將硫磺制酸余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽接入抽背發(fā)電機組，并與電廠主蒸汽母管連通，通過供熱管道給磷酸二銨、 NPK 等生產(chǎn)裝置供汽。 然而孟山都的 HRS 畢竟代表硫酸裝置低溫?zé)峄厥盏氖澜缦冗M(jìn)水平， 熱能回收率由傳統(tǒng)工藝的 60～ 70%，提高至 95%。 裝置組成 該熱回收系統(tǒng)包括一個兩級熱回收填料塔、一臺 HRS 臥式蒸汽鍋爐、一臺 HRS加熱器、 一臺 HRS 預(yù)熱器、一臺稀釋器、一臺酸循環(huán)泵（位于在單個泵槽內(nèi)）以及一臺排酸泵；除氧鍋爐給水先送入 HRS 加熱器，然后進(jìn)入 HRS 鍋爐；除氧鍋爐給水在 HRS 稀釋器內(nèi)亦用作稀釋水，以最大化中壓蒸汽的產(chǎn)量。 HRS系統(tǒng)回收利用低溫位熱能副產(chǎn)蒸汽，同時節(jié)約蒸汽、節(jié)電、節(jié)水。冷卻的酸（ 199℃）大部 分（ 90%）進(jìn)入HRS 稀釋器后回至 HRS 塔的第一級，剩余部分酸進(jìn)入 HRS 加熱器與 IP 給水泵送來的除氧水進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入 HRS 預(yù)熱器將額外的熱傳遞至脫鹽水，酸溫由 173℃硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 28 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 降為 110℃ ，而水溫由常溫升高到 90 ℃，以提高進(jìn)入除氧器脫鹽水的溫度，更進(jìn)一步節(jié)約蒸汽，而自 HRS 預(yù)熱器的酸則流入共用泵槽，供干燥和吸收系統(tǒng)酸循環(huán)。 表 33 改造前宜化生產(chǎn)裝置滿負(fù)荷運行蒸汽消耗表 序號 壓力等級 股份 12 股份 3 有機 /氯堿 肥業(yè)磷銨 合計 1 MPa 39t/h 39t/h 2 MPa 3 MPa 4 MPa 32t/h 17t/h 49t/h 5 MPa 18t/h 18t/h 6 MPa 79t/h 79t/h 表 34 改造后宜化生產(chǎn)裝置滿負(fù)荷運行蒸汽消耗表 序號 壓力等級 股份 12 股份 3 有機 /氯堿 肥業(yè)磷銨 合計 1 MPa 39t/h 39t/h 2 MPa 3 MPa 4 MPa 32t/h 17t/h 49t/h 5 MPa 18t/h 18t/h 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 30 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 6 MPa 79t/h 79t/h 表 35 改造前后宜化蒸汽產(chǎn)量對比表 改造前產(chǎn)蒸汽 壓力等級 股份 12 股份 3 熱電供汽 肥業(yè)硫酸 合計 MPa 8t/h 31t/h 39t/h MPa MPa MPa 49t/h 49t/h MPa 18t/h 18t/h MPa 79t/h 79t/h 產(chǎn)汽總量 45t/h － 改造后產(chǎn)蒸汽 壓力等級 股份 12 股份 3 熱電供汽 肥業(yè)硫酸 合計 8t/h 31t/h 39t/h 15t/h 34 t/h 49t/h 18t/h 18t/h 79 t/h 79t/h 產(chǎn)汽總量 45t/h － 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 31 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 主要設(shè)備選擇 主要設(shè)備選擇 為了保證該系統(tǒng)的正常運行，參考國內(nèi)外相關(guān)裝置的運行經(jīng)驗，項目裝置采用美國 Monsanto 公司開發(fā)的硫酸熱回收系統(tǒng)（ HRS）專利成套技術(shù)，并進(jìn)口主要設(shè)備。 在酸循環(huán)系統(tǒng)中多個點上設(shè)置分析儀和腐蝕速率監(jiān)測器，當(dāng)由于酸濃度失控導(dǎo)致腐蝕速率提高時，可以適時報警并自動緊急停車。剩余的煙道氣進(jìn)入 HRS 塔的第二級，剩余的SO3基本上都被循環(huán)酸（ %）所吸收，經(jīng)過塔頂?shù)母咝?除霧器，除去酸霧后的爐氣至冷換工段。 5）循環(huán)冷卻水量減少 ，可以減少循環(huán)水泵 1080kw，年節(jié)電1080kw 8000h = 864 萬 kwh；即每噸硫酸耗電量降低 。 硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 23 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 根據(jù)國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，中國硫酸工業(yè)協(xié)會也推薦首選采用孟山都公司的 HRS 技術(shù)，本項目擬采用該技術(shù)以進(jìn)一步提高熱能利用效率。 HRS 與其說是硫酸熱能利用技術(shù)上的一次革命，不如說是酸系統(tǒng)最大限度回收熱能的一次優(yōu)化。應(yīng)用受到限制的主要原因是一方面人們對低溫余熱的認(rèn)識不夠，另一方面目前我國的技術(shù)只能利用低溫余熱產(chǎn)生熱水，而熱水的利用有其局限性。但由于鍋爐需要脫鹽水的量較少，回收和利用的余熱只占低 溫余熱的一小部分。 在 1973～ 1974 年和 1979 年兩次“能源危機”之后，大型硫酸廠開始把目光投向酸系統(tǒng)所排棄的大量熱能上，希望能回收并以某種經(jīng)濟效益好的方法再利用硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 20 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 它。 低溫余熱回收 雖然近幾年我國硫磺制酸的生產(chǎn)能力及熱能利用技術(shù)水平得到了較大發(fā)展，但是在利用硫磺制酸過程中產(chǎn)生的中、低溫余熱方面，與國際先進(jìn)水平相比，還有較大的利用潛力，總熱能利用率只達(dá)到 70%左右。 2．省煤器 為了盡可能多地回收中溫余熱，在兩臺吸收塔前有必要設(shè)省煤器 (見圖 3)，由于省煤器水入口處金屬壁溫較低，這里可能存在露點腐蝕問題。硫磺制酸不同于硫鐵礦制酸，硫磺制酸無凈化工段，鍋爐后面就是轉(zhuǎn)化器，鍋爐一旦漏水，將使轉(zhuǎn)化變?yōu)闈褶D(zhuǎn)化，大量的水蒸汽一方面使三氧化硫吸收過程惡化，另一方面爐氣 的露點將會大大的提高，結(jié)露生成的硫酸的濃度大大的硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項目可行性研究報告 18 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計院 降低，從而加快了設(shè)備和管道的腐蝕。焚硫爐出口設(shè)中壓鍋爐 , 一段轉(zhuǎn)化出口設(shè)高溫過熱器，三段出口冷熱換熱器后設(shè)省煤器 2，四段轉(zhuǎn)化出口設(shè)低溫過熱器及省煤器 1。 （二）高中溫?zé)峄厥障到y(tǒng)：高中溫余熱的熱量較分散，這些熱量是分別設(shè)置鍋爐產(chǎn)生蒸汽，還是將它們有機組合在一起產(chǎn)生蒸汽，不同的廠有不同的做法，最常見的有以下三種熱回收系統(tǒng)。隨著我國大型磷復(fù)肥發(fā)展的需要，硫酸新技術(shù)和裝備的引進(jìn)、消化吸收，大型硫酸裝置還將陸續(xù)興建。 高中溫余熱回收 我國硫酸產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和原料結(jié)構(gòu)調(diào)整在“十五”期間取得了舉世矚目的成績。 用 HRS吸收塔、 HRS 鍋爐、 HRS加熱器、 HRS 稀釋器代替?zhèn)?