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硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項(xiàng)目可行性研究報(bào)告(編輯修改稿)

2025-06-09 18:47 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。環(huán)保工程與工藝裝置同步設(shè)計(jì)、同步施工和同步投產(chǎn)。 項(xiàng)目建設(shè)的有利條件(1)項(xiàng)目工業(yè)化技術(shù)來(lái)源于美國(guó)孟山都環(huán)境化學(xué)公司(MECS)的硫酸低位熱能回收的成熟專(zhuān)利技術(shù)(HRS) 。裝置性能穩(wěn)定,為項(xiàng)目建成和盡快發(fā)揮效益提硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 6 供可靠技術(shù)保障。(2)建設(shè)單位擁有一批具有豐富生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)的高級(jí)人才,為本項(xiàng)目裝置建成投產(chǎn)和正常運(yùn)行提供可靠的組織、管理保障。(3)建設(shè)單位具有較強(qiáng)的資金籌措能力、抗風(fēng)險(xiǎn)能力和資金還貸能力。(4)建設(shè)單位擁有較雄厚技術(shù)力量?jī)?chǔ)備,在化肥領(lǐng)域具有較強(qiáng)的研發(fā)能力。 可行性研究報(bào)告研究范圍(1)硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項(xiàng)目工藝技術(shù)方案;(2)與工藝裝置配套的公用工程及輔助設(shè)施方案;(3)項(xiàng)目的環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)安全和衛(wèi)生評(píng)估;(4)投資估算與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià);(5)招標(biāo)方案 項(xiàng)目可行性研究結(jié)論 研究的簡(jiǎn)要結(jié)論(1)本項(xiàng)目的建設(shè)、實(shí)施是必要的和必需的;(2)產(chǎn)品市場(chǎng)銷(xiāo)售前景廣闊,生產(chǎn)規(guī)模合適;(3)采用成熟的生產(chǎn)工藝,技術(shù)可靠,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定; (4)本項(xiàng)目的“三廢”易于治理,并有可靠的技術(shù)和方案;(5)研究結(jié)果表明,本項(xiàng)目具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,建議盡快實(shí)施。 存在的主要問(wèn)題和建議硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 7 建議建設(shè)單位盡快完成與美國(guó)孟山都環(huán)境化學(xué)公司(MECS)完成合作談判,進(jìn)入建設(shè)階段,使項(xiàng)目早日建成投產(chǎn)創(chuàng)造效益。 附表 11: 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表表 11 主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表項(xiàng) 目 名 稱(chēng) 單 位 數(shù) 量 備 注一 改造規(guī)模硫磺制酸 萬(wàn)噸/年 60二 生產(chǎn)方案1 蒸汽(副產(chǎn)) 萬(wàn)噸/年 2 蒸汽(節(jié)約) 萬(wàn)噸/年 3 循環(huán)水(節(jié)約) 萬(wàn)噸/年 36804 新鮮水(節(jié)約) 萬(wàn)噸/年 1105 電(節(jié)約) 萬(wàn) kWh/年 864三 年操作日 天 330四 公用動(dòng)力消耗量1 軟水 萬(wàn)噸/年 五 裝置總定員 人 12硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 8 六 工程項(xiàng)目投入總資金 萬(wàn)元 8226流動(dòng)資金 萬(wàn)元 0七 年均節(jié)約成本 萬(wàn)元 1776八 成本和費(fèi)用年均總成本費(fèi)用 萬(wàn)元 2498九 年均利潤(rùn)總額 萬(wàn)元 1409十 年均銷(xiāo)售稅金 萬(wàn)元 367十一 財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)指標(biāo)1 投資利潤(rùn)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(wàn)元萬(wàn)元40252157ic=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(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 9 硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 10 2 產(chǎn)品方案及生產(chǎn)規(guī)模 政策符合性能源是人類(lèi)賴(lài)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(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要課題之一。我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)受到了國(guó)際社會(huì)的高度關(guān)注。隨著人口的增加和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,我國(guó)資源相對(duì)不足的矛盾將日益突出。回收利用工業(yè)余熱是節(jié)約能源、保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境的重要措施,從70年代中開(kāi)始,就受到國(guó)家重視。開(kāi)展資源綜合利用,是我國(guó)一項(xiàng)重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策,也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略方針,對(duì)于節(jié)約資源,改善環(huán)境,提高經(jīng)濟(jì)效益,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式由粗放型向集約型轉(zhuǎn)變,實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化配置和可持續(xù)發(fā)展都具有重要的意義。為推動(dòng)全社會(huì)大力節(jié)能降耗,提高能源利用效率,加快建設(shè)節(jié)能型社會(huì),我國(guó)制定和發(fā)布的第一個(gè)節(jié)能中長(zhǎng)期專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃,提出了十一?五乃至今后一個(gè)時(shí)期我國(guó)的節(jié)能指導(dǎo)思想原則和目標(biāo)、節(jié)能的重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)工程及保障措施。規(guī)劃提出 2022 年到 2022 年,年均節(jié)能率為 %,形成的節(jié)能能力為 4 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,2022 年到 2020 年年均節(jié)能率為 3%,形成的節(jié)能能力為 14 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,主要產(chǎn)品單位能耗指標(biāo) 2022 年總體達(dá)到或接近 20 世紀(jì) 90 年代初國(guó)際先進(jìn)水平,其中大中型企業(yè)達(dá)到本世紀(jì)初國(guó)際先進(jìn)水平;2020 年達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平,主要耗能設(shè)備能效指標(biāo) 2022 年新增主要耗能設(shè)備能源效率達(dá)到或接近國(guó)際先進(jìn)水平,硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 11 十一?五期間在工業(yè)節(jié)能方面重點(diǎn)推進(jìn)電力、煤炭、有色金屬、石化、化工建材等高耗能行業(yè)節(jié)能,通過(guò)結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)改造加強(qiáng)管理,提高能源利用效率,并建成一批符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求的資源節(jié)約型、環(huán)境友好型先進(jìn)企業(yè)和化工園區(qū)。國(guó)家鼓勵(lì)化工行業(yè)進(jìn)行節(jié)能和環(huán)保改造。而且企業(yè)要生存和發(fā)展也必須充分運(yùn)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(shì),也不能完全依賴(lài)資源消耗來(lái)支撐經(jīng)濟(jì)的長(zhǎng)期快速增長(zhǎng)。要充分、高效利用有限的資源,搞好資源節(jié)約和綜合利用,加強(qiáng)節(jié)能降耗,降低生產(chǎn)成本,提高競(jìng)爭(zhēng)力,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),使有限的資源發(fā)揮出最大的效用。本項(xiàng)目為硫磺制酸生產(chǎn)低溫位熱能的回收與利用。針對(duì)建設(shè)單位生產(chǎn)中一方面要求外部供熱,另一方面又浪費(fèi)自身熱能的現(xiàn)狀,擬建設(shè) HRS 裝置回收余熱。這樣,不僅做到生產(chǎn)系統(tǒng)內(nèi)的熱量平衡,減少耗用外供的蒸汽,供裝置使用,節(jié)省鍋爐燃煤,充分利用能源,又節(jié)約了煤資源與水資源,還可以減少對(duì)環(huán)境的污染,符合黨中央國(guó)務(wù)院提出的用高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),走節(jié)約能源,節(jié)約資源,保護(hù)環(huán)境相協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展道路的產(chǎn)業(yè)政策,具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益,擬建項(xiàng)目符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策和行業(yè)發(fā)展規(guī)劃要求。 生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品方案作為年產(chǎn) 60 萬(wàn)噸磷銨及 NPK 復(fù)合肥的配套工程,某公司建設(shè)了年產(chǎn) 60 萬(wàn)噸硫磺制酸項(xiàng)目,其所產(chǎn)硫酸作為磷肥生產(chǎn)的中間產(chǎn)品。該裝置以進(jìn)口固體硫磺為原料,采用帶攪拌器的快速熔硫,粗硫經(jīng)過(guò)過(guò)濾器過(guò)濾,液體硫磺用泵加壓機(jī)械霧化焚燒, “3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝,轉(zhuǎn)化率達(dá) %。設(shè)置 94t/h 高壓廢熱鍋爐、硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 12 蒸汽過(guò)熱器和省煤器,回收焚硫轉(zhuǎn)化的高、中位熱能,產(chǎn)生 482℃, 的高壓過(guò)熱蒸汽,將回收的過(guò)熱蒸汽用于發(fā)電。配套設(shè)計(jì)有一臺(tái) 12MW 抽背機(jī)組,將硫磺制酸余熱鍋爐產(chǎn)蒸汽接入抽背發(fā)電機(jī)組,并與電廠主蒸汽母管連通,通過(guò)供熱管道給磷酸二銨、NPK 等生產(chǎn)裝置供汽。硫磺制酸反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的高、中、低溫余熱,僅對(duì)高溫?zé)崮苓M(jìn)行了回收利用,對(duì)大部分中低溫余熱沒(méi)有充分利用,熱能利用率只有 70%,熱能利用率不高,然而為滿足生產(chǎn)需要大量生產(chǎn)低壓蒸汽,消耗大量的鍋爐煤,造成了一面大量浪費(fèi),一面又大量需求的局面。因此,進(jìn)一步提高該項(xiàng)目中低位熱能的利用率是非常必要的。Monsanto 公司于 1987 年首次開(kāi)發(fā)出 HRS 系統(tǒng)并獲得專(zhuān)利,該工藝處于世界領(lǐng)先地位,是硫酸系統(tǒng)最大限度回收熱能的一次優(yōu)化。用 HRS 吸收塔、HRS 鍋爐、HRS 加熱器、HRS 稀釋器代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中間吸收塔及其循環(huán)系統(tǒng),可生產(chǎn),175℃的低壓蒸汽,每噸酸可多產(chǎn) 噸低壓蒸汽,熱能回收率由過(guò)去的 70%,提高至 95%。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,中國(guó)硫酸工業(yè)協(xié)會(huì)也推薦首選孟山都公司的HRS 技術(shù),本項(xiàng)目擬采用該技術(shù)以進(jìn)一步提高熱能利用效率。本項(xiàng)目采用美國(guó)孟山都環(huán)境化學(xué)公司(MECS)的硫酸低位熱能回收專(zhuān)利技術(shù)(HRS)和設(shè)備,建設(shè) 1800t/d(噸/天)硫磺制酸低位熱能回收裝置和配套設(shè)施。建成投產(chǎn)后,在保持原有硫酸產(chǎn)量不變的情況下,項(xiàng)目比原裝置節(jié)能降耗減排情況如下:1)HRS 多產(chǎn) 蒸汽 萬(wàn)噸/年;2)除氧器降耗 蒸汽 萬(wàn)噸/年;硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 13 3)循環(huán)水降耗 3680 萬(wàn)噸/年;4)循環(huán)水補(bǔ)充水降耗 110 萬(wàn)噸/年;5)電力降耗 864 萬(wàn) kWh/年;6)廢水減排 24 萬(wàn)噸/年。硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 14 3 工藝技術(shù) 工藝技術(shù)方案選擇 國(guó)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(guò)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。除裝置散熱﹑排氣等損失外,其余熱量理論上均可回收利用。可回收的熱量中焚硫和轉(zhuǎn)化部分的高中溫余熱約占 70%,干吸部分的低溫余熱約占 30%。如何安全可靠充分合理地回收利用這些熱量,不僅標(biāo)志制酸裝置的技術(shù)水平,而且還決定著制酸裝置經(jīng)濟(jì)上的生存能力。 高中溫余熱回收我國(guó)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(jī)。目前,我國(guó)硫酸產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的 20%,超過(guò)美國(guó),居世界第一位。硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 15 硫酸生產(chǎn)根據(jù)原料不同,有硫磺制酸、硫鐵礦制酸及冶煉煙氣制酸等。其中,硫磺制酸流程簡(jiǎn)單,操作簡(jiǎn)便,工藝穩(wěn)定,容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制,具有大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)我國(guó)硫酸工業(yè)技術(shù)和裝備有了較大進(jìn)步,并引進(jìn)了國(guó)外一些技術(shù)裝置。如德國(guó)魯奇(Lurqi)、美國(guó)孟山都(Monsanto)、加拿大開(kāi)米蒂克斯(Chemetics)、瑞典波利頓(Boliden)、日本三菱重工(MHI)等公司的成套硫酸裝置、技術(shù)、設(shè)備儀表、閥門(mén)等,使世界上主要的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備在國(guó)內(nèi)都有了樣板。為我國(guó)硫酸裝置大型化、提高硫酸生產(chǎn)技術(shù)及達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平起到了重要作用。硫磺制酸裝置的規(guī)模也在向大型化發(fā)展,云磷單系列 600kt/a 已建成投產(chǎn),2800kt/a 正在設(shè)計(jì),云南富瑞單系列 800kt/a 也建成投產(chǎn),目前國(guó)內(nèi)已建成的規(guī)模最大的硫磺制酸裝置為江蘇張家港雙獅集團(tuán) 1000kt/a 硫磺制酸。隨著我國(guó)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。二十世紀(jì)六十年代,我國(guó)硫酸裝置開(kāi)始使用中壓余熱鍋爐。進(jìn)入八十年代,我國(guó)硫酸廠在余熱利用方面進(jìn)展較快,目前規(guī)模在 40kt/a 以上的硫酸廠大部分已較好地利用高溫位余熱產(chǎn)汽發(fā)電,取得了顯著的效益。(一)可回收的高中溫余熱:硫磺焚燒及二氧化硫催化氧化為三氧化硫所釋放的熱量,除了爐氣在兩個(gè)吸收塔中所損失的熱量外,其余的熱量均為余熱必須移出。對(duì)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。 ②一段轉(zhuǎn)化出口 600℃左右的爐氣冷卻到 440℃左右進(jìn)入二段轉(zhuǎn)化。 ③三段轉(zhuǎn)化出口冷熱換熱器后 240℃左右的爐氣冷卻到 180℃左右進(jìn)入中間硫 磺 制 酸 低 位 熱 能 回 收 節(jié) 能 改 造 項(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 16 吸收塔。④四段轉(zhuǎn)化出口 430℃左右的爐氣冷卻到 160℃左右進(jìn)入最終吸收塔。(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(jī)組合在一起產(chǎn)生蒸汽,不同的廠有不同的做法,最常見(jiàn)的有以下三種熱回收系統(tǒng)。1.余熱回收系統(tǒng)一焚硫爐出口和一段轉(zhuǎn)化出口分別設(shè)一臺(tái)低壓鍋爐 1 和 2,三段轉(zhuǎn)化冷熱換熱器后設(shè)省煤器 2(有時(shí)也可采用空氣預(yù)熱器預(yù)熱燃燒空氣) ,四段轉(zhuǎn)化出口設(shè)低壓鍋爐 3 和省煤器 1(小裝置省煤器 1 也可以不設(shè)), 流程見(jiàn)圖 31。此熱回收系統(tǒng)適用于中小型裝置,優(yōu)點(diǎn)是:投資省見(jiàn)效快,缺點(diǎn)是:鍋爐數(shù)量多運(yùn)行管理難度大。而且必須有飽和蒸汽用戶(hù)。 低 壓 飽 和 蒸 汽中 壓 過(guò) 熱 蒸 汽過(guò) 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(lái)自中間吸收塔鍋 爐 1高溫爐氣來(lái)自焚硫爐 飽 和 蒸 汽省 煤 器熱 熱 換 熱 器冷 熱 換 熱 器 433421冷 熱 換 熱 器熱 熱 換 熱 器省 煤 器 2飽 和 蒸 汽高溫爐氣來(lái)自焚硫爐 鍋 爐來(lái)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 爐鍋 爐圖 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(xiàng) 目 可 行 性 研 究 報(bào) 告 17 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(guò)熱器,其余同熱回收系統(tǒng)一,流程見(jiàn)圖 32。這種熱回收系統(tǒng)也適用于中小型裝置,優(yōu)點(diǎn)是:產(chǎn)生的中壓或次中壓蒸汽可以用于發(fā)電或熱電聯(lián)產(chǎn),四段轉(zhuǎn)化出口鍋爐 2 產(chǎn)生的低壓蒸汽用于熔硫保溫和除氧。缺點(diǎn)是:鍋爐的數(shù)量仍然較多,運(yùn)行管理難度較大。3. 余熱回收系統(tǒng)三這一熱回收系統(tǒng)是將各部分的熱量有機(jī)組合在一起產(chǎn)一個(gè)壓力等級(jí)的蒸汽(一般是中溫中壓蒸汽),典型流程見(jiàn)圖 33。焚硫爐出口設(shè)中
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