【導(dǎo)讀】硫磺制酸低位熱能回收節(jié)能改造項(xiàng)目。某某某研究設(shè)計(jì)院。資格證號(hào)：工咨甲20212XXXXX. 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院

　　

【正文】 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 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)也推薦首選采用孟山都公司的 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。 工藝流程和消耗定額 工藝流程概述 裝置規(guī)模和年操作時(shí)數(shù) 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利技術(shù)（ HRS）和設(shè)備，建設(shè) 1800t/d（ 60萬(wàn)噸 /年）硫磺制酸系統(tǒng)的低位熱能回收裝置，項(xiàng)目實(shí)施后， 保持原有硫酸產(chǎn)量不變時(shí)，項(xiàng)目可比原裝置節(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； 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。 年操作日 330 天，每天 24小時(shí)，年生產(chǎn) 8000 小時(shí)。采取四班三運(yùn)轉(zhuǎn)制。 裝置組成 該熱回收系統(tǒng)包括一個(gè)兩級(jí)熱回收填料塔、一臺(tái) HRS 臥式蒸汽鍋爐、一臺(tái) HRS加熱器、 一臺(tái) HRS 預(yù)熱器、一臺(tái)稀釋器、一臺(tái)酸循環(huán)泵（位于在單個(gè)泵槽內(nèi)）以及一臺(tái)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。 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 24 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 原材料、輔助材料、燃料和動(dòng)力 硫磺制酸低位熱能回收改造前后主要原材料消耗見(jiàn)表 32。 表 3－ 2 改造前后產(chǎn)品消耗定額（以噸 100%H2SO4計(jì)） 序 號(hào) 名 稱 及 規(guī) 格 單 位 改造前單耗 改造后單耗 一 原輔料及動(dòng)力 1 硫磺 噸 2 催化劑 kg 3 工藝水 噸 4 循環(huán)冷卻水Δ t=10℃ 噸 5 脫鹽水 噸 6 蒸汽 噸 7 電 （ 380V， 50HZ） kWh 86 8 儀表空氣 m3 9 輕柴油 kg 二 副產(chǎn) 蒸汽（ ,175℃） 噸 0 蒸汽（ ,482℃） 噸 產(chǎn)品、副產(chǎn)品及主要中間產(chǎn)品 由表 32 可知，采用 HRS 裝置副產(chǎn)蒸汽后 ，回收了低溫位熱能，循環(huán)冷卻水量由 減少到了 ；用熱量回收塔（ HRS 塔）代替?zhèn)鹘y(tǒng)的中間吸收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 25 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 塔，用 HRS 鍋爐回收 SO3吸收熱，比原裝置每噸硫酸多回收 噸低壓蒸汽。 1）每噸硫酸多回收約 噸低壓蒸汽，即 60 萬(wàn)噸硫酸裝置每小時(shí)產(chǎn)生， 175℃的低壓蒸汽 34噸，年可產(chǎn)汽 萬(wàn)噸； 2）通過(guò) HRS預(yù)熱器和 HRS加熱器內(nèi)循環(huán)酸的熱能來(lái)加熱鍋爐給水，使得除氧器的耗汽（ ， 160℃）量降低 噸 /噸硫酸，即每小時(shí)降低 8 噸，年可減少蒸汽消耗 64000 噸； 3）改 造前未被利用的低溫?zé)崮芏际峭ㄟ^(guò)循環(huán)冷卻水來(lái)吸收以冷卻物料，循環(huán)冷卻水量為 (5750t/h)，改造后 80%的低溫?zé)崮鼙焕茫蚨h(huán)冷卻水量也減少 (1150t/h)，年循環(huán)水量由 4600 萬(wàn)噸減少到 920 萬(wàn)噸，年減少循環(huán)水量達(dá) 3680 萬(wàn)噸； 4）宜化肥業(yè)循環(huán)水新鮮水補(bǔ)充系數(shù)為 3%，循環(huán)冷卻水量減少 3680 萬(wàn)噸，年可節(jié)約循環(huán)水補(bǔ)充水 110 萬(wàn)噸。 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(wàn) kwh；即每噸硫酸耗電量降低 。 6）循環(huán)水量由 4600 萬(wàn)噸減少到 920 萬(wàn)噸，宜化肥業(yè)循環(huán)水濃水排放系數(shù)為%，因此循環(huán)水濃水年排放量也相應(yīng)由 30 萬(wàn)噸減少到 6 萬(wàn)噸，減少?gòu)U水排放量 24 萬(wàn)噸。廢氣和廢渣的產(chǎn)生量及污染物排放均不發(fā)生變化。 總之，項(xiàng)目建設(shè)是在轉(zhuǎn)化三段與四段之間新增加入 HRS 系統(tǒng)，同時(shí)改造、優(yōu)化現(xiàn)有工藝，因改造而新增的 HRS 系統(tǒng)僅與原硫磺制酸裝置發(fā)生能量的傳遞，不改變硫酸產(chǎn)量及基本原料消耗。 HRS系統(tǒng)回收利用低溫位熱能副產(chǎn)蒸汽，同時(shí)節(jié)約蒸汽、節(jié)電、節(jié)水。項(xiàng)目實(shí)施產(chǎn)生的產(chǎn)品、副產(chǎn)品 及主要中間產(chǎn)品如下： 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 26 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 1 蒸汽（回收低位熱能副產(chǎn)） 萬(wàn)噸 壓力 溫度 175℃ 2 蒸汽（降耗） 萬(wàn)噸 壓力 溫度 160℃ 3 電（節(jié)約） 864 萬(wàn) kwh 電壓 . 頻率 50HZ 4 水（節(jié)約） 110 萬(wàn)噸 壓力 5 循環(huán)水（節(jié)約） 3680 萬(wàn)噸 上水壓力 上水溫度 ≤ 32℃ 下水溫度 ≤ 42℃ 懸浮物 ＜ 20ppm 固體可溶物 ≤ 500ppm PH 79 6 循環(huán)水濃水（減排） 24 萬(wàn)噸 工藝流程說(shuō)明 硫磺制酸低溫位熱能回收系統(tǒng)（ HRS 系統(tǒng)）主要包括 SO3爐氣熱量回收系統(tǒng)、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 27 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 HRS 蒸汽鍋爐系統(tǒng)、酸循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng)； SO3爐氣熱量回收系統(tǒng) ① SO3 爐氣來(lái)源 ：精制液磺從精硫大貯槽流至精硫地下槽，由高壓硫磺進(jìn)料泵連續(xù)送入焚硫爐，經(jīng)過(guò)硫磺噴槍霧化后的液硫，與氣體 壓縮機(jī)輸送來(lái)的空氣進(jìn)行燃燒反應(yīng)產(chǎn)生高溫的 SO2爐氣，爐氣經(jīng)廢熱鍋爐回收熱量降至 420℃溫度后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器，在催化劑的作用下轉(zhuǎn)化成 SO3 氣體。 S03 爐氣經(jīng)過(guò) MONPLEX 冷熱換熱器、MONPLEX 熱熱換熱器換熱后進(jìn)入 省煤器 3B。 ② SO3爐氣熱量回收系統(tǒng)工藝：來(lái)自省煤器 3B的三氧化硫爐氣進(jìn)入 HRS 塔的第一級(jí)，在此級(jí)中 SO3自下而上經(jīng)過(guò)填料與自上而下的 99%HRS 循環(huán)酸（由分酸器均勻分布在塔中）相接觸， SO3被吸收。剩余的煙道氣進(jìn)入 HRS 塔的第二級(jí)，剩余的SO3基本上都被循環(huán)酸（ %）所吸收，經(jīng)過(guò)塔頂?shù)母咝?除霧器，除去酸霧后的爐氣至冷換工段。在第二級(jí)中形成的酸直接流入第一級(jí)的填料兩級(jí)間設(shè)有氣體分布器和液體儲(chǔ)槽；第一級(jí)生成的酸流入 HRS 塔底，經(jīng)位于 HRS 塔泵槽內(nèi)的酸泵進(jìn)行酸循環(huán)。在 SO3爐氣熱量回收系統(tǒng)中， SO3氣體與濃硫酸接觸， SO3氣體與酸中的水分反應(yīng)生成硫酸并放出熱量，由于吸收了 SO3的硫酸濃度上升會(huì)產(chǎn)生濃縮熱，以上兩部分熱量都留在循環(huán)酸中。 HRS 蒸汽鍋爐系統(tǒng) HRS 塔底的高溫硫酸先由 HRS 酸循環(huán)泵送至臥式的 HRS 鍋爐，鍋爐中的酸與水進(jìn)行換熱，副產(chǎn) 飽和蒸汽至外管。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(jí)，剩余部分酸進(jìn)入 HRS 加熱器與 IP 給水泵送來(lái)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(xiàng)目可行性研究報(bào)告 28 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)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)。 酸循環(huán)動(dòng)力系統(tǒng) 為了保證系統(tǒng)生產(chǎn)的連續(xù)性，需要給循環(huán)酸提供動(dòng)力 —— 泵。本工程主要新增各類泵包括 HRS 循環(huán)泵、干燥循環(huán)泵、二吸酸循環(huán)泵、 HRS 排酸泵。擬采用美國(guó)路易斯公司生產(chǎn)的路密特合金 材質(zhì)離心泵。 在酸循環(huán)系統(tǒng)中多個(gè)點(diǎn)上設(shè)置分析儀和腐蝕速率監(jiān)測(cè)器，當(dāng)由于酸濃度失控導(dǎo)致腐蝕速率提高時(shí)，可以適時(shí)報(bào)警并自動(dòng)緊急停車。 工藝流程方框圖 在現(xiàn)有硫酸裝置中新增低溫位熱能回收系統(tǒng)（ HRS 系統(tǒng)），將三氧化硫吸收過(guò)程中的熱量加以回收生產(chǎn)低壓蒸汽。其流程如圖 41所示： 除 氧 器脫鹽水去串酸冷脫鹽水HRS 塔二級(jí)酸HRS 循環(huán)酸泵轉(zhuǎn)化三段來(lái)爐氣爐氣去轉(zhuǎn)化四段HRS 鍋 爐低壓蒸汽 HRS 稀 釋 器HRS 加 熱 器HRS 預(yù) 熱 器脫鹽水一級(jí)酸 圖 41 HRS 低位熱能回收裝置工藝流程方框圖 蒸汽平衡 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 29 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 宜化公司熱電車間現(xiàn)有 4臺(tái) 75t/h、 1 臺(tái) 130t/h 的次高壓循環(huán)流化床鍋爐和 1臺(tái) 94t/h 硫磺制酸鍋爐，配總裝機(jī)容量為 81MW 的抽背式和抽凝式發(fā)電機(jī)組（抽背式 6MW、 12MW 各 1 套，抽凝式 12MW、 23MW、 28MW 各 1套），供熱能力見(jiàn)表 35。本項(xiàng)目改造后，可減少熱電車間供汽 42t/h，可充分滿足宜化公司現(xiàn)有裝置滿負(fù)荷生產(chǎn)的供汽需求。 表 33 改造前宜化生產(chǎn)裝置滿負(fù)荷運(yùn)行蒸汽消耗表 序號(hào) 壓力等級(jí) 股份 12 股份 3 有機(jī) /氯堿 肥業(yè)磷銨 合計(jì) 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(yùn)行蒸汽消耗表 序號(hào) 壓力等級(jí) 股份 12 股份 3 有機(jī) /氯堿 肥業(yè)磷銨 合計(jì) 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(xiàng)目可行性研究報(bào)告 30 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 6 MPa 79t/h 79t/h 表 35 改造前后宜化蒸汽產(chǎn)量對(duì)比表 改造前產(chǎn)蒸汽 壓力等級(jí) 股份 12 股份 3 熱電供汽 肥業(yè)硫酸 合計(jì) 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(jí) 股份 12 股份 3 熱電供汽 肥業(yè)硫酸 合計(jì) 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(xiàng)目可行性研究報(bào)告 31 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)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(yùn)行，參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，項(xiàng)目裝置采用美國(guó) Monsanto 公司開(kāi)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。 主要工藝設(shè)備 主要新增工藝設(shè)備詳見(jiàn)表 36。 表 36新增主要工藝設(shè)備一覽表 序號(hào) 設(shè)備名稱 數(shù)量 規(guī)格型號(hào) 備注 1 HRS鍋爐 1 Q＝ 32t/h,Kettle,碳鋼鍋殼 ,310M不銹鋼管 2 HRS酸稀釋器 1 碳鋼襯特富龍 ,與 HRS鍋爐配套 3 HRS加熱器 1 管殼式熱交換器 ,與 HRS鍋爐配套 4 HRS預(yù)熱器 1 管殼式熱交換器 ,與 HRS鍋爐配套 6 干燥塔酸循環(huán)泵 1 MSH2458 Q=663m3/h， h=23m,P=160kW 7 二吸塔循環(huán)酸泵 1 MSH2288 Q=544m3/h， h=23m,P=160kW 8 HRS酸循環(huán)泵 1 HSH38612 Q=1358m3/h， H=20m,P=220kW 9 HRS排酸泵 2 HRMT2084 Q=58m3/h， H=18m,P=75kW 10 HRS塔 1 Φ 6200x22470 Zecor－ 310M 11 HRS一級(jí)分酸器 1 1212m3/h 310SS 12 HRS二級(jí)分酸器 1 81m3/h 310SS 13 HRS塔除霧器 44 VS132－ 003 44/ES212,Bed18 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 32 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 14 HRS酸取樣罐 1 襯特富龍不銹鋼罐， 400*400*500 15 洗眼器 8 不銹鋼復(fù)式洗眼器