【正文】 主要工藝設(shè)備 主要新增工藝設(shè)備詳見表 36。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。 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)），將三氧化硫吸收過程中的熱量加以回收生產(chǎn)低壓蒸汽。擬采用美國路易斯公司生產(chǎn)的路密特合金 材質(zhì)離心泵。 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。 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。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)。 ② SO3爐氣熱量回收系統(tǒng)工藝：來自省煤器 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。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)） 萬噸 壓力 溫度 175℃ 2 蒸汽（降耗） 萬噸 壓力 溫度 160℃ 3 電（節(jié)約） 864 萬 kwh 電壓 . 頻率 50HZ 4 水（節(jié)約） 110 萬噸 壓力 5 循環(huán)水（節(jié)約） 3680 萬噸 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 萬噸 工藝流程說明 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)過硫磺噴槍霧化后的液硫，與氣體 壓縮機(jī)輸送來的空氣進(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。 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。 6）循環(huán)水量由 4600 萬噸減少到 920 萬噸，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 萬噸減少到 6 萬噸，減少廢水排放量 24 萬噸。 1）每噸硫酸多回收約 噸低壓蒸汽，即 60 萬噸硫酸裝置每小時(shí)產(chǎn)生， 175℃的低壓蒸汽 34噸，年可產(chǎn)汽 萬噸； 2）通過 HRS預(yù)熱器和 HRS加熱器內(nèi)循環(huán)酸的熱能來加熱鍋爐給水，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^循環(huán)冷卻水來吸收以冷卻物料，循環(huán)冷卻水量為 (5750t/h)，改造后 80%的低溫?zé)崮鼙焕?，因而循環(huán)冷卻水量也減少 (1150t/h)，年循環(huán)水量由 4600 萬噸減少到 920 萬噸，年減少循環(huán)水量達(dá) 3680 萬噸； 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 萬噸，年可節(jié)約循環(huán)水補(bǔ)充水 110 萬噸。 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表 32。采取四班三運(yùn)轉(zhuǎn)制。 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(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 萬噸 /年； 2）除氧器降耗 蒸汽 萬噸 /年； 3）循環(huán)水降耗 3680 萬噸 /年； 4）循環(huán)水補(bǔ)充水降耗 110 萬噸 /年； 5）電力降耗 864萬 kWh/年； 6）廢水減排 24萬噸 /年。 目前已在全世界取得了實(shí)際運(yùn)行系統(tǒng)的豐富經(jīng)驗(yàn)，江蘇雙獅集團(tuán)也成為國內(nèi)第一家應(yīng)用該技術(shù)的公司，采用 Monsanto 公司 先進(jìn)的 HRS 工藝技術(shù)改造現(xiàn)有大型硫磺制酸裝置具有成功的借鑒經(jīng)驗(yàn)。 HRS 系統(tǒng)操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定。 ② 投資太高 , 如 1000t/d 硫酸裝置 HRS 投資約為 300 萬美元，約占整個(gè) 裝置投資的 30%，這是一般投資者較難接受的，特別是對(duì)于我們這樣一個(gè)發(fā)展中國家。（傳統(tǒng)硫磺制酸與帶 HRS 系統(tǒng)的硫磺制酸熱能回收利用情況對(duì)比見表 31。帶 HRS 技術(shù)的硫磺制酸可以回收低溫位余熱，同時(shí)產(chǎn)生低壓蒸汽。但低溫位熱能尚沒有回收利用，熱能利用率不高。設(shè)置 94t/h 高壓廢熱鍋爐、蒸汽過熱器和省煤器，回收焚硫轉(zhuǎn)化的高、中位熱能，產(chǎn)生 482℃， 的高壓過熱蒸汽，將回收的過熱蒸汽用于發(fā)電。 公司硫磺制酸現(xiàn)狀 宜化肥業(yè)年產(chǎn) 60 萬噸（ 1800t/d）硫磺制酸裝置全套采用美國孟山都公司技術(shù)，硫酸全部用于濕法磷酸的生產(chǎn)原料。 以上幾種低溫余熱回收的方式在我國都有成功運(yùn)行的實(shí)例 , 但總的來講我國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 21 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 硫酸裝置的低溫余熱回收仍處于起步階段，回收利用的裝置很少，絕大部分裝置的低溫余熱仍然是通過循環(huán)冷卻水散發(fā)到環(huán)境中。如山東某廠利用吸收酸熱產(chǎn)生 70℃左右的熱水用于全廠采暖，采暖面積約為 15000m2。 ② 生產(chǎn)熱水用于其它裝置，如用于磷酸濃縮和氨蒸發(fā)等 , 但這種方法必須是硫酸和磷酸或合成氨等裝置的聯(lián)合化工企業(yè)。如河南某化肥廠利用 16萬噸 /年硫酸裝置的干吸酸熱將動(dòng)力分廠的脫鹽水從常溫加熱到 80℃，水量為： 100t/h，利用的熱量約占低溫余熱總量的 22%。近年來國內(nèi)已有一些硫酸裝置回收利用了部分低溫余熱，回收和利用的方法主要有以下幾種： ① 加熱脫鹽水，提高進(jìn)除氧器的水溫，從而減少除氧器蒸汽消耗。 硫酸裝置的低溫余熱由于品位較低，同時(shí)又是被硫酸所攜帶，回收利用技術(shù)上較困難。該工藝用 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)，產(chǎn)生 ～ 的低壓蒸汽。在這一領(lǐng)域，美國 Monsanto 公司開發(fā)的硫酸熱回收系統(tǒng)（ HRS）處于世界領(lǐng)先地位。就數(shù)量而言，在硫磺制酸廠產(chǎn)生的總熱量中 ，它可占到近 30%。硫磺制酸每產(chǎn) 1噸硫酸（ 100%H2SO4）可產(chǎn)生 噸左右的高、中壓蒸汽。因此，人們長期的實(shí)踐是，把調(diào)節(jié)硫酸廠工藝氣體溫度的方法與回收能量方法結(jié)合在一起。 在硫 磺制酸生產(chǎn)過程中，會(huì)產(chǎn)生大量的高溫位余熱。第二種方法和國外的第二種方法一樣采用普通碳鋼省煤器，正常運(yùn)行時(shí)既使結(jié)露一般也不會(huì)發(fā)生腐蝕，而開停車發(fā)生的露點(diǎn)腐蝕對(duì)整個(gè)腐蝕過程的影響并不大。我國目前也有兩種做法，第一種做法是采用熱管省煤器，利用熱管技術(shù)一方面使與爐氣接觸的金屬壁溫在正常運(yùn)行時(shí)高于露點(diǎn)溫度，從而 不會(huì)結(jié)露和發(fā)生露點(diǎn)腐蝕。而在開停車及前面的熱力設(shè)備發(fā)生泄漏時(shí)，露點(diǎn)溫度將會(huì)升高，結(jié)露形成的冷凝酸的溫度也會(huì)升高，而且結(jié)露形成硫酸的濃度范圍較大，在這種情況下只有鑄鐵能耐腐蝕。當(dāng)省煤器金屬的壁溫小于露點(diǎn)溫度時(shí)酸霧就會(huì)在管外壁結(jié)露形成冷凝酸，當(dāng)然形成冷凝酸后不一定就發(fā)生腐蝕，這還要看冷凝酸的濃度和溫度。無論是采用火管鍋爐還是水管鍋爐，必須從設(shè)計(jì)、制造、安裝和運(yùn)行管理等環(huán)節(jié)對(duì)鍋爐加以高度重視，只有這樣才能保證鍋爐安全運(yùn)行。所以焚硫爐出口的鍋爐應(yīng)首選火管鍋爐，尤其 是中小型裝置。而水管鍋爐在這些方面與火管鍋爐比有先天不足，再加上中小型硫磺制酸裝置的水管鍋爐比火管鍋爐投資高，所以近幾年來火管鍋爐在硫磺制酸裝置上應(yīng)用較多，故障率明顯比水管鍋爐少，很多裝置從未因火管鍋爐故障而停車。另外，硫磺制酸爐氣是正壓。水管鍋爐在硫鐵礦制酸裝置上的應(yīng)用較早，產(chǎn)品也較成熟，故 90年代中期我國再次掀起硫磺制酸建設(shè)高潮時(shí)，國產(chǎn)裝置因受硫鐵礦制酸裝置的影響基本都是采用的水管鍋爐，但使用后很多鍋爐（主要是自然循環(huán)水管鍋爐）發(fā)生了爐氣外漏和爐水內(nèi)漏的事故，嚴(yán)重影響了制酸裝置的正常生產(chǎn)，這主要是由于人們對(duì)硫磺制酸的認(rèn)識(shí)不夠。 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 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 省煤器1低溫過熱器至終吸塔3421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中壓鍋爐給水轉(zhuǎn)化器高溫過熱器中壓過熱蒸汽 圖 33 余熱回收流程之三 （三） 高中溫余熱回收主要設(shè)備 高中溫?zé)峄厥赵O(shè)備種類很多，其中最主要的也是最容易發(fā)生故障的設(shè)備是焚硫爐出口的鍋爐和吸收塔前面的省煤器。 ③ 熱回率高，每噸酸可產(chǎn)中壓過熱蒸汽 。該熱回收系統(tǒng)適用于大中型裝置，優(yōu)點(diǎn)是： ① 所有的高中溫余熱全產(chǎn)中壓蒸汽，從有效能的角度而言比較合理，因?yàn)閾碛型瑯佣酂崃康闹袎赫魵獗鹊蛪赫羝龉δ芰?qiáng)，具體表現(xiàn)為可以多發(fā)電。 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 )，典型流程見圖 33。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。而且必須有飽和蒸汽用戶。 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)） , 流程見圖 31。 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 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 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。 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。 （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。 二十世紀(jì)六十年代，我國硫酸裝置開始使用中壓余熱鍋爐。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)， 2 800kt/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。如德國魯奇（ Lurqi）、美國孟山都（ Monsanto）、加拿大開米蒂克斯（ 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、閥門等，使世界上主要的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備在國內(nèi)都有了樣板。其中，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 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 硫磺制酸流 程簡單，操作簡便，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。目前，我國硫酸產(chǎn)量約占世界總產(chǎn)量的 20%，超過美國，居世界第一位。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。除裝置散熱﹑排氣等損失外，其余熱量理論上均可回收利用。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 萬噸 /年； 2）除氧器降耗 蒸汽 萬噸 /年； 3）循環(huán)水降耗 3680 萬噸 /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 12 湖北省化學(xué)工業(yè)研究設(shè)計(jì)院 4）循環(huán)水補(bǔ)充水降耗 110 萬噸 /年； 5）電力降耗 864萬 kWh/年； 6）廢水減排 24萬噸 /年。 根據(jù)國內(nèi)外的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀