【正文】 團(tuán) 40 萬噸 /年硫磺制酸裝置等，我國硫酸裝置的大型化已取得長足的發(fā)展。 為了降低原料消耗和減輕尾氣對環(huán)境的污染，國內(nèi)外已普遍采用兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收制酸工藝，使二氧化硫的轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %以上，放空尾氣中二氧化硫含量控制在 330PPm以下。提高總轉(zhuǎn)化率的方法，國外主要是使用了起燃溫度低、低溫活性高的催化劑。 我國六十年代以來開發(fā)的兩轉(zhuǎn)兩吸技術(shù)，采用國產(chǎn)催化劑， 能使總轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %，排放尾氣中 SO2濃度小于 500PPm，基本滿足環(huán)保的要求。 技術(shù)和裝備水平不斷提高 硫酸工業(yè)作為基礎(chǔ)工業(yè)行業(yè)，加之它所處理介質(zhì)的高溫、強(qiáng)腐蝕性等特點(diǎn)，被科技界、工業(yè)界廣泛關(guān)注。如低溫余熱回收工藝的不斷更新， SX 材料不帶陽極保護(hù)的管殼式濃酸冷卻器、 管式分酸器的采用等。但近十年來，國內(nèi)硫酸技術(shù)已有很大的提高，隨著引進(jìn)的幾套硫酸裝置，通過技術(shù)考察、購買基礎(chǔ)設(shè)計、參加中間試驗(yàn)、設(shè)計返包、購買關(guān)鍵設(shè)備或關(guān)鍵部件等形式，以及“八五”國家重大技術(shù)裝備科技攻關(guān)項(xiàng)目─年產(chǎn) 20 萬噸硫酸裝置攻關(guān)課題的進(jìn)行，使我國的硫酸工業(yè)技術(shù)和裝備水平都有了長足的發(fā)展，大型硫酸的國產(chǎn)化水平不斷提高。 工藝技術(shù)方案的選擇 工藝技術(shù)選擇原則 （ 1） 充分體現(xiàn)和代表本行業(yè)的先進(jìn)性、可靠性； （ 2） 降低工程投資，減少環(huán)境污染。充分考慮到原料雜質(zhì)多、氟含量高的特點(diǎn)，認(rèn)真研究國內(nèi)硫酸裝置在設(shè)計與運(yùn)行中的成功經(jīng)驗(yàn)和失敗的教訓(xùn)，力爭使該裝置技術(shù)先進(jìn)穩(wěn)妥、性能可靠、操作方便，并控制建設(shè)投資。主要特點(diǎn)如下： （ 1） 采用沸騰爐氧化焙燒技術(shù)，提高硫的燒出率。 （ 3） 采用“ 3＋ 2” 五 段轉(zhuǎn)化，使 SO2總轉(zhuǎn)化率大于 %。 工藝流程及消耗定額 工藝流程 12 萬噸 /年 硫鐵礦制酸項(xiàng)目工藝部分由以下五個工段組成：原料工段、焙燒工段、凈化工 段、轉(zhuǎn)化工段、干吸及成品工段。 原料工段 根據(jù)當(dāng)?shù)氐倪\(yùn)輸條件和裝置布置要求及氣候條件，硫精礦庫的面積按 30179。 進(jìn)廠的硫鐵礦，可堆放在倉庫內(nèi)，用裝載機(jī)進(jìn)行搬運(yùn)。 焙燒工段 含硫 32%、含水 7%的硫鐵礦由焙燒爐的加料斗，通過皮帶給料機(jī)連續(xù)均勻地送至沸騰爐，采用氧表控制沸騰爐出口氧含量，根據(jù)其氧含量對沸騰爐的加礦量進(jìn)行自調(diào)。該爐氣經(jīng)余熱鍋爐后，溫度降至 ~400℃，余熱鍋爐產(chǎn)生的中壓過熱蒸 汽，供抽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 焙燒排渣系統(tǒng)：本設(shè)計中擬采用冷卻滾筒（浸沒式） +埋刮板輸送機(jī) +帶式輸送機(jī)的排渣方案。來自沸騰爐的高溫礦渣會同來自余熱鍋爐、旋風(fēng)除塵器、電除塵器的高溫礦塵分別通過卸灰閥進(jìn)入埋刮板輸送機(jī)，再進(jìn)入冷卻滾筒降溫，冷卻后的礦渣通過帶式輸送機(jī)送至渣倉，直 接通過汽車倒運(yùn)至鐵精砂堆場。在排渣工藝的設(shè)備選型中，其設(shè)備能力主要不體現(xiàn)在礦渣的輸送能力，而是體現(xiàn)在移走礦渣熱量的能力，經(jīng)過熱平衡計算，排渣我們選用φ900mm 的浸沒式冷卻滾筒一臺，該設(shè)備的特點(diǎn)是分高溫段和低溫段，高溫段密閉冷卻，低溫段噴淋冷卻。 凈化工段 由電除塵器來的爐氣，溫度約 350℃，進(jìn)入第一文氏管，用濃度約 10%的稀硫酸除去一部分礦塵，然后進(jìn)入洗滌塔，進(jìn)一步除去礦塵、砷、氟等有害物質(zhì)。經(jīng)凈化后的氣體進(jìn)入干吸工段，在干燥塔前設(shè)有安全封。文氏管淋灑酸經(jīng)斜管沉降器沉降，清液回文氏管的循環(huán)槽，進(jìn)入文氏管循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用，一部分循環(huán)液通過文氏管循環(huán)泵打入脫氣塔，經(jīng)脫吸后的清液通過脫氣塔循環(huán)泵送入稀酸貯槽，作為稀酸副產(chǎn)品外賣或用石灰中和處理。 洗滌塔為塔、槽一體結(jié)構(gòu)，淋灑酸從洗滌塔塔底循環(huán) 槽流出，通過冷卻塔循環(huán)泵打入冷卻塔循環(huán)使用。 在生產(chǎn)中，考慮到因突然停電造成高溫爐氣影響凈化設(shè)備，本項(xiàng)目設(shè)計中在文氏管上方設(shè)置了高位水箱，通過文氏管出口氣溫與文氏管高位水箱出水閥聯(lián)鎖來保護(hù)下游設(shè)備和管道。氣體經(jīng)干燥后含水份 ，吸入二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)。塔內(nèi)用 93%硫酸淋灑，吸 水稀釋后自塔底流入干燥塔循環(huán)槽，槽內(nèi)配入由吸收塔酸冷卻器出口串來的 98%硫酸，以維持循環(huán)酸的濃度。增多的 93%酸全部通過干燥塔循環(huán)泵串入一吸塔。 經(jīng)二次轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化氣，溫度大約為 156℃，進(jìn)入二吸塔，吸收其中的 SO3，經(jīng)塔頂?shù)慕饘俳z網(wǎng)除霧器除霧后，通過 60m 煙囪達(dá)標(biāo)排放。增多的 98%硫酸，一部分串入干燥塔循環(huán)槽，一部分作為成品酸經(jīng)過成品酸冷卻器冷卻后直接輸入成品酸貯罐。第一次轉(zhuǎn)化分別經(jīng)一、二、三段催化劑層反應(yīng)和 Ⅰ 、 Ⅱ 、 Ⅲ 換熱器換熱，轉(zhuǎn)化率達(dá)到 92%，反應(yīng) 換熱后的爐氣降溫至 180℃，進(jìn)入第一吸收塔吸收 SO3后，再分別經(jīng)過第 Ⅴ 、第 Ⅳ 和第 Ⅱ 換熱器換熱后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四和五段進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化，總轉(zhuǎn)化率達(dá)到 %以上，二次轉(zhuǎn)化氣經(jīng)第 Ⅴ 換熱器換熱后，溫度降至 156℃進(jìn)入第二吸收塔吸收 SO3。為了系統(tǒng)的升溫預(yù)熱方便，在轉(zhuǎn)化器一段和四段進(jìn)口設(shè)置了兩臺電爐。 105 礦山自產(chǎn) 2. 電 度 145 2175 179。 107 裝置自供 4. 直流水 噸 7 105 179。 105 裝置自供 6. 釩催化劑 公斤 179。 104 開車用 8. 石灰 (CaO70%) 公斤 100 179。 105 干基 干吸，轉(zhuǎn)化工段 凈化工段 15 2. 稀硫酸 噸 179。 107 三 主產(chǎn)品 1. 98%硫酸 噸 179。工藝物料主要為硫鐵礦、高溫爐氣、硫酸、蒸汽以及水。 以集中控制為主 ,整個生產(chǎn)過程的操作及主要動設(shè)備的狀態(tài)顯示、停止操作均可在控制室內(nèi)完成。 根據(jù)工藝操作需要，在焙燒工段設(shè)置一個操作室，面積約為 30平方米；在發(fā)電廠房內(nèi)設(shè)置一個操作室，面積約為 30 平方米。 主要關(guān)鍵儀表選擇 溫度儀表：需要集中檢測的工藝參數(shù)的溫度傳感器主要使用 熱電阻和 K 分度號的熱電偶。 壓力儀表：硫酸等腐蝕性介質(zhì)的壓力測量，就地指示采用隔膜壓力表，集中指示采用隔膜壓力變送器。 流量儀表：氣體流量的測量采用托巴管流量計或阿紐巴流量計。蒸汽流量的 測量采用阿紐巴流量計。 物位儀表：硫酸的液位測量采用雷達(dá)液位變送器。 分析儀表：酸濃檢測采用電導(dǎo)式酸濃分析儀。 儀表電源的要求和用量 儀表電源：來自電氣專業(yè)，通過不間斷電源提供儀表所需的 220VAC 電源。 交流輸入： 380VAC177。 5% 交流輸出： 380VAC177。 220VAC177。 16 交流輸出： 24VDC177。 主要設(shè)備的選擇 概述 12 萬噸 /年 硫鐵礦制酸裝置非標(biāo)設(shè)備的設(shè)計，將在該 公司已設(shè)計投產(chǎn)的多套硫鐵礦制酸裝置的基礎(chǔ)上，吸收國內(nèi)外硫鐵礦制酸的先進(jìn)技術(shù)，立足于國產(chǎn)化，根據(jù)國內(nèi)的制造條件和標(biāo)準(zhǔn)，在穩(wěn)妥可靠的前提下進(jìn)行改進(jìn)和提高，優(yōu)化設(shè)備設(shè)計。 b、設(shè)備設(shè)計條件在工藝數(shù)據(jù)表和結(jié)構(gòu)簡圖中已有明確規(guī)定的，必須以設(shè)計條件的內(nèi)容為準(zhǔn)。 d、設(shè)備法蘭按設(shè)計條件選用靠近壓力等級或高一等級標(biāo)準(zhǔn)法蘭；無標(biāo)準(zhǔn)直接選用時，才允許進(jìn)行設(shè)計；對既能選用板材也能使用鍛件加工時，優(yōu)先選用板材加工。 （ 2） 一般技術(shù)規(guī)定 a、自然條件參數(shù)：按業(yè)主提供的數(shù)據(jù)。 c、設(shè)計溫度：設(shè)備設(shè)計溫度在工藝數(shù)據(jù)表有明確規(guī)定時，以數(shù)據(jù)表規(guī)定為準(zhǔn)；當(dāng)工藝數(shù)據(jù)表沒有明確規(guī)定時，必須考慮在工作過程中可能遇到的工作溫度和相應(yīng)工作壓力兩者結(jié)合中各種苛刻條件下的最高工作溫度。 e、腐蝕裕量：容器的腐蝕裕量在工藝數(shù)據(jù)表有明確規(guī)定時，以數(shù)據(jù)表規(guī)定為準(zhǔn)；當(dāng)工藝數(shù)據(jù)表沒有明確規(guī)定時，按以下規(guī)定選取： 碳鋼容器：取 C2=3mm(當(dāng)采取內(nèi)部防腐措施時取 C2=1mm) 17 不銹鋼容器：取 C2=0mm f、材料許用應(yīng)力：材料的許用應(yīng)力按 JB/T4735 確定和選取。爐子的最下部是風(fēng)室，設(shè)有空氣進(jìn)口管，其上部是空氣分布板，空氣 分布板上是耐火澆注料爐床，爐床上埋設(shè)有許多側(cè)向開小孔風(fēng)帽。沸騰床中裝有冷卻管束，以移走沸騰床的余熱，它們與鍋爐汽包聯(lián)結(jié)，是余熱鍋爐蒸發(fā)受熱面的一部分。為防止 SO3露點(diǎn)腐蝕，沸騰爐殼體外部設(shè)有外保溫。其優(yōu)點(diǎn)是便于大型化、氣體壓降小、操作彈性大、性能穩(wěn)定、可靠性較高。噴淋 5%的稀酸。 (4) 干吸塔：干吸塔是指干燥塔、第一吸收塔和第二吸收塔。吸收塔的作用是將在轉(zhuǎn)化器內(nèi)產(chǎn)生的 SO3氣體用濃硫酸吸收產(chǎn)出成品酸。在保證大開孔率的前提下，塔內(nèi)填料支承既可采用高鋁瓷條梁，也可采用耐酸瓷球拱。填料上部為分酸裝置。殼側(cè)設(shè)有人孔和視鏡，以便除沫器的安裝、檢修和觀察。具有結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，制造、安裝及維修較方便等優(yōu)點(diǎn)，單位面積分酸點(diǎn)數(shù)達(dá) 2027/ m2。 (5) 轉(zhuǎn)化器： SO2轉(zhuǎn)化器的作用是將經(jīng)過換熱后達(dá)到轉(zhuǎn)化器內(nèi)催化劑的反應(yīng)溫度的氣體 18 在催化劑的催化作用下與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成 SO3氣體。隔板為不銹鋼，隔板上鋪硅酸鋁纖維磚磚以保證每段間相互隔熱。轉(zhuǎn)化器殼體外表面、頂蓋及底座下面設(shè)有外保溫。 2500 硫鐵礦生產(chǎn)量： 17t/h 1臺 2 浸沒式冷卻滾筒 φ 900179。空塔氣速如下： 11 干燥塔酸循環(huán)槽 Φ 內(nèi) 4800 1臺，鋼襯耐酸磚 12 吸收塔循環(huán)槽 Φ 內(nèi) 4800 2臺，鋼襯耐酸磚 13 轉(zhuǎn)化器 Φ 內(nèi) 6000 H=18500 催化劑量 :63m3 截面氣速 : 1臺，鋼襯耐火磚 14 空氣鼓風(fēng)機(jī) D500， N=280kW Q=500m3/min， Δ P=2020mmH2O 1臺，離心 式 轉(zhuǎn)速： 2970r/min 15 SO2鼓風(fēng)機(jī) D800, N=700kW Q=800m3/min Δ P=3200mmH2O 1臺，離心式 轉(zhuǎn)速： 2970r/min 19 16 第 Ⅰ 換熱器 S=390m2 17 第 Ⅱ 換熱器 S=420m2 18 第 Ⅲ 換熱器 S=1650 m2 19 第 Ⅳ 換熱器 S=55m2 20 第Ⅴ 換熱器 S=1830m2 5 原材料、輔助材料及燃料和動力的供應(yīng) 原材料及燃料和動力的供應(yīng) 原料的成分 本項(xiàng)目所用硫鐵礦均為賀州地區(qū) 所 屬礦山所產(chǎn)的硫鐵礦，具體成分如下： 生產(chǎn)原料為硫鐵礦，粒度≤ 120 目，主要成份為： 鋅硫精砂 S 32%、 Fe51%、 F ≤ %、 As≤ %、 H2O 12% 硫鐵礦年消耗量 本硫酸裝置的公稱規(guī)模為 12萬噸 /年 硫酸（以 100%H2SO4計），按實(shí)際硫酸產(chǎn)量 360噸 /天（以 100%H2SO4計）進(jìn)行物料平衡計算，本裝置實(shí)物硫精礦的年消耗總量為 萬噸（干基，含硫 32%）。 輔助材料供應(yīng) 本項(xiàng)目所需主要輔助材料為國產(chǎn)釩催化劑。 燃料供應(yīng) 本項(xiàng)目所需燃料為輕柴油，用于硫酸生產(chǎn)的開車，本裝置年總用量為 78噸。 E） （ 20℃） 密度 840mg/m3 閃點(diǎn) 65℃ 熱值 46055kJ/kg（ 11000kcal/kg） 20 燃料油年用量不多，在當(dāng)?shù)丶纯刹少彙? 氣象條件 氣象條件：廠址所在地屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，冬短夏長，干濕明顯，春季及初夏多陰雨，秋冬多晴天。年降水日 174 天，年平均降雨量 ， 最大降雨量 2200 mm， 常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，夏季主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)，靜風(fēng)頻率為 60%,平均風(fēng)速 ，最大風(fēng)速 12m/s。地震烈度 6度。 新建廠址區(qū)域水源充足，水質(zhì)良好，符合新項(xiàng)目生產(chǎn)補(bǔ)水、循環(huán)用水。 廠址方案 本工程場地約 占 30畝，原料、成品、設(shè)備進(jìn)出道路暢通，計量方便。結(jié)合開發(fā)區(qū)總體規(guī)劃要求，節(jié)約用地，充分考慮到工廠的遠(yuǎn)期發(fā)展。 （ 2）焙燒工段：包括沸騰爐、余熱鍋爐、旋風(fēng)除塵、電除塵和排渣系統(tǒng)等。 21 （ 4）轉(zhuǎn)化工段：包括轉(zhuǎn)化器、換熱器及鼓風(fēng)機(jī)房等。 （ 6）輔助設(shè)施：包括發(fā)電廠房、脫鹽水廠房、循環(huán)水站、綜合樓及污水處理站等。由北向南依此為：原料運(yùn)輸區(qū)；主裝置區(qū)；包括焙燒、凈化、轉(zhuǎn)化、干吸及成品工段；輔助裝置區(qū)：包括污水處理站、發(fā)電廠房、脫鹽水廠房、循環(huán)水站及綜合樓。工藝流程合理，節(jié)約用地。 裝置運(yùn)輸 單位 :噸 主要年運(yùn)輸量表位 表 72 序號 物料名稱 運(yùn) 量 狀態(tài) 運(yùn)輸方式 來源或去向 一 運(yùn) 入 1 硫鐵礦 萬 固 汽車 內(nèi)部調(diào)撥 2 石灰 600 固 汽車 外購 3 輕柴油 78 固 汽車 外購 4 催化劑 固 汽車 外購 二 運(yùn) 出 22 1 98%硫酸 萬 液體 槽車 外運(yùn) 2 礦渣 (鐵精粉 ) 萬 固 汽車 倒運(yùn)至選場 3 稀硫 酸 萬 液體 槽車 綜合利用 本裝置年運(yùn)輸量約 萬噸