硫酸生產(chǎn)中余熱回收與節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究

何 芳（鎮(zhèn)江萬特福化工有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212006）

硫酸生產(chǎn)中余熱回收與節(jié)能關(guān)鍵技術(shù)研究

何 芳
（鎮(zhèn)江萬特福化工有限公司，江蘇鎮(zhèn)江 212006）

大量實踐經(jīng)驗表明：硫酸生產(chǎn)過程中的熱能利用情況與節(jié)能技術(shù)應(yīng)用是衡量硫酸生產(chǎn)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。硫酸生產(chǎn)過程中對余熱回收利用的好，對節(jié)能技術(shù)利用的好，對于降低硫酸生產(chǎn)企業(yè)成本開支，提高市場競爭實力有重要意義。基于對硫酸生產(chǎn)中熱量產(chǎn)生問題的分析，詳細(xì)研究低溫位、中溫位、高溫位余熱回收利用技術(shù)以及節(jié)能要點，望能夠引起各方人員的關(guān)注與重視，以促進(jìn)硫酸生產(chǎn)整體效益水平的提升與改善。

硫酸；余熱回收；節(jié)能技術(shù)

1 硫酸生產(chǎn)中的熱量產(chǎn)生問題

化工領(lǐng)域中對熱能有嚴(yán)格的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，其中高溫位熱能是指溫度在500.0℃以上，中溫位熱能是指溫度在250.0～500.0℃區(qū)間，低溫位熱能是指溫度在250.0℃以下。在硫酸生產(chǎn)過程中，主要化學(xué)反應(yīng)包括硫磺焙燒、二氧化硫轉(zhuǎn)化、三氧化硫吸收這三個部分，上述化學(xué)反應(yīng)過程中均會同步產(chǎn)生一定比例的熱量。以1t硫酸生產(chǎn)為例，在以硫磺為原料的生產(chǎn)條件下所對應(yīng)的熱量分布關(guān)系如下表所示（見表1）。

表1 硫酸生產(chǎn)熱量分布關(guān)系示意

結(jié)合表1可見，以1t硫酸生產(chǎn)為單位，生產(chǎn)過程中可向外供熱能達(dá)到2 650.0～2 980.0MJ左右，折合標(biāo)準(zhǔn)煤為90.0～100.0kg。硫酸生產(chǎn)裝置實質(zhì)上是以硫酸為副產(chǎn)品的熱電站。由此可見，硫酸生產(chǎn)過程中加強對余熱回收技術(shù)的研究，同時采取有效手段進(jìn)行積極節(jié)能減排，已成為硫酸生產(chǎn)企業(yè)必須高度重視的一項課題。

2 余熱回收利用技術(shù)

2.1 高溫位熱能

硫酸生產(chǎn)過程中主要可通過蒸汽動力系統(tǒng)對高溫位熱能進(jìn)行利用。硫酸生產(chǎn)廠全廠余熱集中使用，產(chǎn)生高壓、高溫蒸汽，并帶動透平機以提供全廠動力支持。在此過程中抽取低壓蒸汽以及中壓蒸汽作為加熱介質(zhì)，僅在余熱不足的情況下用鍋爐裝置提供輔助動力支持。具體工藝實現(xiàn)過程為：10MPa過熱高壓蒸汽全部收集至高壓透平機中并產(chǎn)生動力，中間抽取4MPa中壓蒸汽為中壓透平機提供驅(qū)動（期間同時設(shè)置有凝汽式透平機，以最大限度發(fā)揮蒸汽做功能力）。通過蒸汽動力循環(huán)系統(tǒng)為硫酸生產(chǎn)過程提供動力、供熱、以及工藝蒸汽支持，以起到降低硫酸生產(chǎn)期間能耗水平的目的。

2.2 中溫位熱能

硫酸生產(chǎn)過程中，二氧化硫轉(zhuǎn)化反應(yīng)所對應(yīng)溫度期間為400.0～600.0℃，工藝流程中采用3段轉(zhuǎn)化～5段轉(zhuǎn)化裝置，轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程中反應(yīng)熱通過冷卻裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)移。為提高三氧化硫吸收率，同時降低吸收塔進(jìn)氣溫度，工藝流程中針對出口爐氣進(jìn)行冷卻處理。以往生產(chǎn)中并未針對轉(zhuǎn)換器反應(yīng)余熱進(jìn)行回收，多直接通過冷卻水或冷空氣進(jìn)行間接冷卻，除了導(dǎo)致電能消耗增加以及環(huán)境污染問題，還會造成巨大的能量損失。針對該問題，在硫酸生產(chǎn)期間可以采用低壓鍋爐替代三氧化硫冷卻器裝置，使三氧化硫轉(zhuǎn)換過程中的反應(yīng)熱進(jìn)行回收利用，在余熱回收過程中產(chǎn)生低壓蒸汽。具體工作流程如下圖所示（見圖1）。

圖1 中溫位熱能余熱回收工作流程示意圖

2.3 低溫位熱能

目前在硫酸生產(chǎn)過程中對低溫位熱能進(jìn)行回收利用可采取的技術(shù)手段包括以下三個方面：

（1）應(yīng)用200.0℃進(jìn)行高溫吸收處理，循環(huán)酸經(jīng)低壓蒸汽鍋爐處理直接產(chǎn)生蒸汽；

（2）利用低溫位熱能對城市用水、造紙廢液以及磷酸等需要低溫的物料進(jìn)行加熱處理；

（3）以低沸點物質(zhì)為載體，引導(dǎo)透平發(fā)電機組進(jìn)行發(fā)電。

3 節(jié)能技術(shù)

在硫酸生產(chǎn)過程中，為降低各個環(huán)節(jié)的能耗開支，提高硫酸生產(chǎn)效益，關(guān)鍵在于對節(jié)能技術(shù)的研究，具體實現(xiàn)方式包括以下幾個方面：第一，對保溫材料以及保溫結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理選擇。硫酸生產(chǎn)過程中余熱鍋爐、沸騰爐、轉(zhuǎn)化系統(tǒng)等高溫設(shè)備外壁保溫性能在很大程度上會對硫酸生產(chǎn)系統(tǒng)的節(jié)能效益產(chǎn)生影響。回收熱量與高溫設(shè)備表面溫度有反向關(guān)聯(lián)性，因此可通過降低高溫設(shè)備表面溫度的方式減少熱損失量，并實現(xiàn)對回收熱量的科學(xué)控制；第二，對系統(tǒng)阻力進(jìn)行科學(xué)控制。在硫酸生產(chǎn)工藝期間，轉(zhuǎn)化裝置以及吸收裝置是氣體阻力集中產(chǎn)生的環(huán)節(jié)。為實現(xiàn)良好的節(jié)能效益，降低觸媒阻力水平，可將傳統(tǒng)生產(chǎn)系統(tǒng)中的軸向轉(zhuǎn)換器調(diào)整為徑向轉(zhuǎn)換器，或通過引入新型環(huán)狀觸媒的方式改進(jìn)系統(tǒng)性能。

4 結(jié)束語

硫磺作為化學(xué)工業(yè)中非常重要的產(chǎn)品之一，可以說是化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域最為基礎(chǔ)的原材料，在冶金、輕工、紡織、有色金屬、石油、醫(yī)藥等領(lǐng)域中均有著廣泛的應(yīng)用價值。但在硫酸生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生余熱大，對企業(yè)生產(chǎn)效益的實現(xiàn)有不良影響。如何通過對余熱回收技術(shù)以及節(jié)能技術(shù)的研究，提高硫酸生產(chǎn)的效益，已成為各方人員高度重視的課題之一。本文以上分析中圍繞硫酸生產(chǎn)中的余熱回收技術(shù)以及節(jié)能技術(shù)要點進(jìn)行分析與總結(jié)，望能夠引起業(yè)內(nèi)人士的關(guān)注與重視。

[1] 蔡軍林，孫岱.韶冶二系統(tǒng)硫酸凈化工序熱工診斷與煙氣降溫研究[J].銅業(yè)工程，2010，（1）：55-57.

Study on the Key Technology of Waste Heat Recovery and Energy Saving in Sulfuric Acid Production

He Fang

A great deal of practical experience has shown that the utilization of heat energy and the application of energy-saving technology in the process of sulfuric acid production are one of the important symbols to measure the modernization level of sulfuric acid production.Sulfuric acid production process of recycling of waste heat is good，the use of energy-saving technology is good，for reducing the cost of sulfuric acid production enterprises，improve market competitiveness is important.Based on the analysis of heat generation in the production of sulfuric acid，detailed study of low temperature，medium temperature，high temperature waste heat recovery technology and energy-saving points，can cause the attention and attention of all parties to promote the overall efficiency of sulfuric acid production improve.

sulfuric acid；waste heat recovery；energy saving technology

TQ111.1

A

1003-6490（2016）12-0039-02

2016-11-12

何芳（1962—），女，江蘇鎮(zhèn)江人，工程師，主要從事化工設(shè)備管理工作。