【文章內(nèi)容簡介】 際先進水平的差距不斷縮小。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）生產(chǎn)裝置向大型化發(fā)展 我國硫鐵礦制酸經(jīng)歷幾十年的發(fā)展，已形成較大的總體規(guī)模。裝置規(guī)模從以小型為主發(fā)展為以大中型為主。據(jù)統(tǒng)計，現(xiàn)在年產(chǎn)8萬噸以上規(guī)模的生產(chǎn)能力占總生產(chǎn)能力的一半以上。由于單體設(shè)備生產(chǎn)效率不斷提高，為裝置的大型化創(chuàng)造了條件。目前世界硫磺制酸單系列最大生產(chǎn)能力已超過年產(chǎn)100萬噸規(guī)模。我國自八十年代以來，已相繼建成南化、x年產(chǎn)20萬噸硫鐵礦制酸裝置、云峰年產(chǎn)23萬噸硫鐵礦制酸裝置、大峪口年產(chǎn)56萬噸（兩系列）和黃麥嶺年產(chǎn)28萬噸硫鐵礦制酸裝置、甕福年產(chǎn)80萬噸（兩系列）和鹿寨年產(chǎn)40萬噸硫鐵礦制酸裝置。采用全國產(chǎn)化技術(shù)的30萬噸/年、40萬噸/年硫鐵礦制酸裝置也已投產(chǎn)運行。在硫磺制酸方面，以硫鐵礦制酸大型裝置設(shè)計、建設(shè)和運行經(jīng)驗為基礎(chǔ)，多套自行設(shè)計的大型硫磺制酸裝置已相繼建成且已平穩(wěn)運行，具有較高的國產(chǎn)化率。其中國內(nèi)最大規(guī)模的80萬噸/年單系列硫磺制酸裝置也已順利投產(chǎn)兩年多。這些硫磺制酸裝置的設(shè)計和運行經(jīng)驗，對大型硫鐵礦制酸裝置的建設(shè)具有很好的借鑒和促進作用。（2）提高總轉(zhuǎn)化率、嚴格控制尾氣中 SO2排放量 為了減輕尾氣對環(huán)境污染的影響，國內(nèi)外普遍采用的兩轉(zhuǎn)兩吸制酸工藝，已將二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高到 %以上，放空尾氣中SO2含量降低到 300ppm以下，采用含銫催化劑甚至還可以使二氧化硫的轉(zhuǎn)化率提高到 %、放空尾氣中的二氧化硫降低到 100ppm 以下。國內(nèi)已有多套硫酸裝置的總轉(zhuǎn)化率達到 % 以上的水平。（3）廢熱利用效率提高隨著能源價格的提高，越來越重視硫酸裝置的熱能利用效率，從而提高裝置的經(jīng)濟效益。我國大中型硫鐵礦制酸裝置中硫鐵礦焙燒和轉(zhuǎn)化部分的高中溫位廢熱均已回收利用。吸收酸中的低溫位熱量的回收利用也已起步，用于加熱鍋爐給水、采暖以及加熱工業(yè)用水和生活用水。八十年代以來，不斷有進一步提高低溫位廢熱利用效率的新途徑出現(xiàn)，其中最具成效的當推美國孟山都環(huán)境化學(xué)公司開發(fā)的熱量回收系統(tǒng) HRS 技術(shù)，利用吸收酸的低溫位熱量產(chǎn)生 ~，~，從而使硫酸裝置的廢熱回收率從 70％左右提高到 90％以上。但由于投資高，國內(nèi)僅兩家企業(yè)引進了這項技術(shù)。（4）技術(shù)和裝備水平不斷提高：我國硫鐵礦制酸已逐步形成自己的技術(shù)，這是我國硫酸工業(yè)的突出特點。80年代改革開放以來加快了與國外技術(shù)交流的步伐。通過引進主要的工藝技術(shù)、聯(lián)合設(shè)計、購買國外先進裝備，建成投產(chǎn)了一批年產(chǎn)量20萬噸到40萬噸、具有國 際先進水平的硫鐵礦制酸裝置。通過消化吸收國外先進技術(shù)，也促進了我國硫鐵礦制酸裝置技術(shù)水平和裝備水平的提高，逐步縮小了與國外技術(shù)上的差距。在裝備方面，由于我國機械制造和材料行業(yè)的努力以及引進技術(shù)或合資辦廠，國內(nèi)硫酸廠配套裝備制造水平有很大提高，形成了一批成熟的專業(yè)生產(chǎn)廠，產(chǎn)品質(zhì)量和性能已逐步接近國外水平，而價格比國外低。例如，廢熱鍋爐、電除塵器、電除霧器、酸冷卻器、SO2鼓風機、立式濃酸泵、熱渣埋刮板輸送機、礦渣冷卻滾筒、耐酸瓷填料等。少數(shù)專用設(shè)備和材料，尚與國外先進水平有較大差距，例如高效纖維除霧器、特殊耐腐蝕合金以及高活性、高質(zhì)量催化劑等。 工藝技術(shù)方案的比較及選擇理由 工藝技術(shù)選擇原則 一要充分體現(xiàn)和代表本行業(yè)的先進性、可靠性；二要降低工程投資，減少環(huán)境污染。 工藝方案及選擇理由 本裝置采用的工藝路線為：以固體硫精砂為原料，硫精砂焙燒采用沸騰焙燒，焙燒爐氣采用酸洗凈化，采用“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝生產(chǎn)硫酸。設(shè)計中采用中壓鍋爐及省煤器回收焙燒和轉(zhuǎn)化工段的廢熱產(chǎn)生中壓過熱蒸汽用于發(fā)電。在工藝技術(shù)上，吸收已建及投產(chǎn)運行的多套大型硫鐵礦制酸和硫磺制酸裝置的成功經(jīng)驗，在消化、吸收引進的國外先進技術(shù)的基礎(chǔ)上，盡可能采用穩(wěn)妥可靠、先進適用、經(jīng)濟合理的技術(shù)，以實現(xiàn)節(jié)能降耗，達產(chǎn)達標。本裝置工藝生產(chǎn)流程的特點具體體現(xiàn)在以下幾方面：（1）原料工段該項目的進廠原料硫精砂含水量為9%（設(shè)計原始條件），因其含水量不高，而工藝裝置對原料的水含量要求為8%，因此不需要另設(shè)干燥裝置，通過庫內(nèi)的電動抓斗橋式起重機將堆存在硫精砂庫內(nèi)的原料適當進行翻動、倒堆，加速原料水分的蒸發(fā)，從而滿足工藝生產(chǎn)要求。自然風干后的硫精砂（含水量≤8％）送入原料庫內(nèi)成品礦庫區(qū)貯存。根據(jù)當?shù)氐淖匀粭l件和裝置布置要求，設(shè)置了面積100100 平方米的原料庫，其中50100 平方米為含水≤8%的成品礦庫，50100平方米為含水≤9% 的濕礦庫區(qū)，其總貯量可滿足硫酸一個月的生產(chǎn)需要。原料工段對環(huán)境的污染主要來源于揚塵，就此對含水≤8%的成品礦采取了全過程封閉輸送并在各落料點采取相應(yīng)的防護措施。（2）硫鐵礦焙燒方案的選擇本項目20萬噸/年硫鐵礦制酸裝置規(guī)模無論在國內(nèi)還是在國外，均屬于大型裝置。通過消化吸收國外引進的技術(shù)，根據(jù)我國國情，結(jié)合我院的硫酸裝置設(shè)計經(jīng)驗，從技術(shù)上來說，20萬噸/年硫鐵礦制酸裝置是成熟的，國產(chǎn)化也是可行的。但是硫鐵礦制酸裝置，其事故發(fā)生頻率最高的是焙燒工段，其中沸騰爐加料系統(tǒng)、排渣系統(tǒng)以及廢熱鍋爐和電除塵器等設(shè)備的事故發(fā)生頻率最高。一旦這些系統(tǒng)或設(shè)備發(fā)生故障，常常引起整個裝置的停車。根據(jù)已投產(chǎn)裝置的運行情況，結(jié)合國內(nèi)設(shè)備性能狀況，為了保證電除塵器長周期穩(wěn)定運行，在廢熱鍋爐和電除塵器間增設(shè)旋風除塵器，以降低電除塵器工作負荷。因此，為了盡可能使工藝技術(shù)和設(shè)備制造立足國內(nèi)，以減少裝置投資，推薦本項目為單系列的技術(shù)方案。焙燒工段主要流程均采用“沸騰爐－廢熱鍋爐－旋風除塵器－電除塵器”流程。（3）排渣粉體專業(yè)排渣工段的設(shè)計范圍從沸騰爐出料口、廢鍋出料口、旋風除塵器下螺旋輸送機出料口、電除塵器下埋刮板輸送機出料口至渣倉外運。它由礦渣塵冷卻、轉(zhuǎn)運、輸送等部分組成。本著流程簡潔可靠、布置緊湊、具有良好操作環(huán)境的原則，本設(shè)計采用浸沒式冷卻滾筒+水冷式熱料埋刮板+礦渣增濕器干法機械排渣流程。該方案的最大特點是：沸騰爐、廢鍋下高溫礦渣采用高效噴淋+浸沒冷卻方式即浸沒式冷卻滾筒，該設(shè)備的高溫段筒體截面較大，筒體噴淋+夾套式浸沒雙重冷卻，筒體的旋轉(zhuǎn)及滾筒內(nèi)螺旋帶狀葉片使礦渣卷揚和推進，使高溫與筒體及氣流接觸表面增大、冷卻面積大、熱傳導(dǎo)比自然對流傳熱好，噴淋+浸沒雙重冷卻更使礦渣溫度遞降幅度增大。同時冷卻滾筒合理的長徑比、筒體轉(zhuǎn)速、噴淋+ 浸沒水量等，使物料在滿足工藝要求、輸送同時也取得較好的冷卻散熱效果。本排渣系統(tǒng)為機械化連續(xù)生產(chǎn)，機械化程度較高，操作方便，運行可靠。焙燒工段排渣系統(tǒng)的礦渣塵經(jīng)礦渣增濕器降溫增濕后含塵氣體再經(jīng)水膜除塵器凈化后，可以達到國家環(huán)保排放標準。為防止礦渣塵冷卻、輸送過程中粉塵飛揚，污染環(huán)境，礦渣增濕器之前冷卻、輸送設(shè)備均采用密閉設(shè)備，之后的輸送設(shè)備膠帶輸送機全程布置在封閉棧橋內(nèi)。排渣系統(tǒng)生產(chǎn)用水大多用于循環(huán)冷卻，少量除塵用水送去污水處理站。（4）爐氣凈化工藝方案的選擇出焙燒工段的 SO2爐氣濕法凈化主要有水洗凈化和酸洗凈化兩種方法。 水洗凈化工藝流程較簡單，主裝置投資省，但需要排放大量酸性污水，硫利用率較低，為了不對環(huán)境造成污染，必須設(shè)置龐大的污水處理系統(tǒng)，并且需要消耗大量的水資源。在大型硫酸裝置中一般不采用水洗凈化流程。本項目采用增濕塔—冷卻塔—電除霧器的酸洗凈化工藝及稀酸冷卻流程。凈化為單系列，凈化工段設(shè)置4臺電除霧器，分兩組并聯(lián)。根據(jù)xx科技化工有限公司硫精礦中砷、氟含量數(shù)據(jù)，確定凈化副產(chǎn)稀酸濃度為15%。排出的少量污酸泥，用石灰乳中和處理后送渣場堆存。（5）轉(zhuǎn)化工藝方案的選擇SO2的氧化反應(yīng)是可逆反應(yīng)，其轉(zhuǎn)變?yōu)?SO3的轉(zhuǎn)化率高低直接影響到硫的利用率和對環(huán)境的危害程度。但一味的追求過高的轉(zhuǎn)化率，則需要花費較多的投資，直接影響的企業(yè)的經(jīng)濟效益。本設(shè)計根據(jù)國家《硫酸工業(yè)污染物排放標準》GB 261322010的要求2011年3月1日起，新建企業(yè)執(zhí)行的大氣污染物排放限值“硫酸生產(chǎn)新裝置3SO2 最高允許排放濃度為400mg/m”，確定本項目SO2轉(zhuǎn)化率為均2%，排放尾氣中SO2濃度為380mg/m3，低于國家允許的排放濃度。為了保證確定的轉(zhuǎn)化率能常周期穩(wěn)定的實現(xiàn)，本項目采用國產(chǎn)優(yōu)質(zhì)催化劑、“3＋2”兩次轉(zhuǎn)化工藝。（6）干吸工藝方案的選擇采用95%硫酸干燥，98%硫酸兩次吸收，三塔三槽，各自獨立的酸循環(huán)系統(tǒng)的成熟工藝。其中吸收采用的中高溫吸收工藝與常規(guī)吸收工藝相比，能有效減少 酸霧的形成，降低尾氣中酸霧的危害，同時可以節(jié)省酸冷卻器換熱面積。采用陽極保護酸冷卻器或板式酸冷卻器，傳熱效率大為提高，占地面積也可大大減少。（7）成品工段成品酸的儲存考慮考慮一個月的儲存能力（3萬噸），因此需要設(shè)置 6臺5000噸的硫酸儲罐（φ1800010000 V=2500m3）。（8）熱能利用系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置廢熱鍋爐、省煤器以回收高、中溫位熱能，、450℃ 過熱蒸汽用備壓式汽輪機于發(fā)電，剩余低壓蒸汽工業(yè)利用。汽輪發(fā)電機組采用備壓式汽輪發(fā)電機組，發(fā)電電壓等級 。 工藝流程和消耗定額 工藝流程敘述本項目20萬噸/年硫酸裝置工藝部分主要由以下六個工段組成：原料工段、焙燒工段、凈化工段、轉(zhuǎn)化工段、干吸工段及成品工段。工藝流程詳見附圖，各工段工藝過程敘述如下： 原料工段說明 含水≤9%的硫精砂，由汽車外運至庫內(nèi)濕礦庫區(qū)，利用庫內(nèi)的電動抓斗橋式起重機不斷倒堆通過自然風干來達到工藝生產(chǎn)含水≤8%的要求，達到要求后的原料送往成品礦庫區(qū)貯存。成品礦庫區(qū)內(nèi)的原料由電動抓斗橋式起重機抓取到成品礦斗中，經(jīng)圓盤給料機、膠帶輸送機轉(zhuǎn)運至篩分廠房經(jīng)振動篩進行篩分，篩上物多為碎石，由手推車承接并外運，篩下≤3mm的成品礦由膠帶輸送機輸送至焙燒工段，由配有電動卸料器的膠帶輸送機分別卸入工藝焙燒爐兩個加料貯斗中。為防止原料中的含鐵雜質(zhì)混入打散機，膠帶輸送機上設(shè)有電磁除鐵器。 焙燒工段（1）焙燒工藝由原料工段送入加料貯斗的的硫精礦通過加料皮帶及星型給料機分別送入沸騰爐的兩個加料口內(nèi)，在沸騰爐內(nèi)與來自空氣鼓風機的空氣混合沸騰焙燒。焙燒所產(chǎn)生的含SO2～12%、溫度～900℃的高溫煙氣，經(jīng)廢熱鍋爐回收部分熱能溫度降至～350℃后，依次通過旋風除塵器和電除塵器，使爐氣中塵含量降至≤。本工段為單系列。（2）排渣工藝沸騰爐下來的熱渣進入浸沒式冷卻輸送滾筒一邊輸送一邊冷卻，熱渣被送至埋刮板輸送機。廢鍋出來的塵先進入埋刮板輸送機，并通過埋刮板輸送機轉(zhuǎn)運至冷卻輸送滾筒。電除塵器和旋風除塵器的塵直接進入埋刮板輸送機，埋刮板輸送機采用帶水夾套的熱料型埋刮板輸送機。通過埋刮板輸送機將渣塵送到冷卻增濕滾筒中進行冷卻增濕。冷卻增濕后的渣下到膠帶輸送機上，由其上的犁式卸料器將礦渣送到渣倉中。本設(shè)計中采用 8個60立方米鋼制貯斗，礦渣由汽車運出。增濕過程中產(chǎn)生的蒸汽中所夾帶的塵由蒸汽洗滌器除去。 凈化工段來自焙燒工段的溫度～330℃、含塵≤，增濕塔為空塔，塔內(nèi)噴淋～15％的稀酸，使爐氣冷卻至～70℃進入冷卻塔。冷卻塔為填料塔，使用溫度為 38℃、濃度為 1～2％的稀酸洗滌冷卻。出冷卻塔的溫度 降至 40℃的爐氣依次進入第一級和第二級電除霧器除去酸霧及其它雜質(zhì)，出口氣體酸霧含量≤。增濕塔采用絕熱蒸發(fā)冷卻，循環(huán)酸系統(tǒng)不設(shè)酸冷卻器。部分下塔酸經(jīng)斜板沉降器除去礦塵后返回循環(huán)酸系統(tǒng)。凈化產(chǎn)生的濃度～15％的稀酸經(jīng)脫吸塔脫吸后送污水處理站處理后達標排放。冷卻塔下塔酸溫度～57℃，經(jīng)酸冷卻器冷卻至 38℃后上塔噴淋。增多的循環(huán)酸串至增濕塔循環(huán)酸系統(tǒng)。凈化工段補充水由電除霧器集液槽加入。 由于凈化工段為負壓操作，為防止氣體管道及設(shè)備抽壞，在第二級電除霧器后設(shè)置安全水封。 干吸及成品工段 干吸系統(tǒng)采用三塔三槽流程，即干燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔獨立使用各自的循環(huán)槽。干燥系統(tǒng)采用 95%硫酸干燥、吸收系統(tǒng)采用 98%硫酸吸收。循 環(huán)槽采用臥式槽。來自凈化工段的爐氣，經(jīng)補充適量的空氣，控制進轉(zhuǎn)化工段 SO2 %進入干燥塔。干燥后氣體含水分≤。干燥塔內(nèi)用濃度為95%的硫酸噴淋，干燥酸吸收進入的空氣中所含水分后自塔底排至循環(huán)槽，在槽內(nèi)與從第一吸收塔串入的98%硫酸混合，以維持循環(huán)酸濃，再經(jīng)干燥塔酸循環(huán) 泵送出，經(jīng)干燥塔酸冷卻器冷卻后進入干燥塔循環(huán)。增多的95%硫酸串入第一吸 收塔循環(huán)槽中。由轉(zhuǎn)化器第三段出來的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)換熱冷卻后，進入第一吸收塔，塔頂用濃度為98%硫酸噴淋，吸收SO3后的酸自塔底流出進入一吸塔酸循環(huán)槽，出塔酸溫約為105℃，用工藝水調(diào)節(jié)循環(huán)槽濃度至 98%，再由一吸塔循環(huán)酸泵送入一吸塔酸冷卻器，多余的98%硫酸作為產(chǎn)品酸產(chǎn)出。由轉(zhuǎn)化器第五段出來的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)換熱冷卻后，進入第二吸收塔，塔頂用濃度為98%硫酸噴淋，吸收SO3后的酸自塔底流出進入二吸塔酸循環(huán)槽，用工藝水調(diào)節(jié)循環(huán)槽濃度至98%，再由二吸塔循環(huán)酸泵送入二吸塔酸冷卻器，多余的98%硫酸串入一吸塔酸循環(huán)槽。干燥塔和吸收塔均為填料塔，干燥塔頂裝有金屬絲網(wǎng)除霧器，吸收塔裝有纖維除霧器。98%成品酸自一吸塔循環(huán)酸泵出口引出，經(jīng)成品酸冷卻器冷卻至40℃，輸送到成品酸貯罐貯存，并由成品酸泵外送至老廠區(qū)或擬建用酸裝置的硫酸貯罐。開車用母酸由成品酸泵送入干吸工段酸循環(huán)槽。 轉(zhuǎn)化工段干燥后的SO2 氣體經(jīng)SO2 鼓風機加壓后，依次經(jīng)第三換熱器殼程、第一換 熱器殼程預(yù)熱至420℃進入轉(zhuǎn)化器第一段催化劑層進行轉(zhuǎn)化，經(jīng)反應(yīng)后，溫度升至約584℃通過第一換熱器管程進行熱交換。冷卻后的反應(yīng)氣溫度降至460℃進入轉(zhuǎn)化器第二段催化劑層進行氧化反應(yīng)，溫度升高至約 515℃后，通過第二換熱器管程降溫至440℃，進入轉(zhuǎn)化器第三段催化劑層進行氧化反應(yīng)，溫度升高到約460℃后，依次通過第三換熱器管程和省煤器，溫度降至約170℃，送至第一吸收塔。第一吸收塔內(nèi)用 98％濃硫酸吸收其中 SO3，未被吸收的氣體通過塔頂?shù)睦w維除沫器，再依次經(jīng)第五、第四、第二換熱器殼程換熱，氣體被加熱至 430℃ 進入轉(zhuǎn)化器第四段催化劑層進行氧化反應(yīng)。溫度升至約 443℃通過第四換熱器管程，反應(yīng)氣被降溫至 420℃后進入轉(zhuǎn)化器第五段催化劑層進行氧化反應(yīng)。溫度升至約 422℃通過第五換熱器管程，反應(yīng)氣被降溫至約 165℃進入第二吸收塔，塔內(nèi)用 98％硫酸吸收爐氣中 SO3 后由尾氣煙囪放空。為了調(diào)節(jié)各段催化劑層氣體進口溫度，設(shè)置了必要的副線和閥門。為了開車時轉(zhuǎn)化