硫酸裝置節能降耗的應用實踐

鄭 明， 常海鋒

(河南豫光金鉛股份有限公司， 河南濟源 459000)

節能與余熱回收

硫酸裝置節能降耗的應用實踐

鄭 明， 常海鋒*

(河南豫光金鉛股份有限公司， 河南濟源 459000)

介紹了河南豫光金鉛股份有限公司熔煉廠硫酸裝置改造情況及產生的效益。技術人員對電除霧器冷風裝置、制酸尾氣脫硫工藝及高效洗滌器噴頭進行改造。改造后硫酸耗電指標由109.73 kWh/t降低到107.90 kWh/t，提高硫酸產品的利潤空間，提高了裝置節能降耗水平。

硫酸生產 節能 降耗 雙氧水法 脫硫 技術改造 電除霧器

河南豫光金鉛股份有限公司(以下簡稱豫光金鉛)熔煉廠現有2套70 kt/a鉛冶煉煙氣制酸裝置,處理φ(SO2)在7%～10%煙氣。當前國家對于環保生產高度重視，鉛冶煉企業生存面臨嚴峻考驗。豫光金鉛熔煉廠一直非常重視硫酸生產中的節能降耗。該廠通過一系列的設備創新改造，最終實現硫酸裝置平穩運行，水、電能耗及環保數據指標得到優化。

1 技改目標

根據硫酸裝置工藝及設備特點，確定以下改造目標：① 電除霧器冷風改造，節約電資源；② 硫酸尾氣綜合治理，達到尾氣達標排放；③ 硫酸高效洗滌器整體噴頭改造，實現成本節約。以創新增效、節能降耗為方法提升硫酸產品的利潤空間，增強硫酸產品的市場競爭力。

2 技改內容

2.1 電除霧器冷風裝置

查閱相關資料，技術人員發現電除霧器陰極吊掛箱干燥絕緣方式有新方法，對電除霧器陰極吊掛箱干燥絕緣方式進行技改。電除霧陰極吊掛箱干燥絕緣是為防止吊掛箱內潮濕接地，影響電除霧設備正常運行。該廠現使用電加熱絕緣方式。

2.1.1 電除霧器的工作原理

電除霧器工作原理是將50～55 kV的直流高壓電引入電除霧器內電暈極線上，使其產生電暈放電，維持一個足以使氣體電離的靜電場，把電極間部分氣體電離成正負離子，塵、霧等顆粒碰到離子而帶電。按照同性相斥、異性相吸的原理，帶電的塵、霧顆粒向電極性相反的電極移動，正離子向電暈極移動，而電子和負離子則移向沉淀電極。分散在氣體中的塵、霧與帶負電離子相碰而荷電，在電場的作用下，帶電的酸霧顆粒移向沉淀極內壁上，靠自重順壁而下，落入電除霧器的下封頭內，使SO2煙氣得到凈化[1]。

2.1.2 電除霧器絕緣方式改造

陰極吊掛絕緣箱的作用是吊掛陰極系統，將高壓陰極系統與設備本體(陽極系統)隔離開，起絕緣的作用。若絕緣效果達不到要求，電除霧設備就會出現電壓低或接地故障，影響設備的正常運行，目前電除霧器的絕緣式應用方式有以下三種：

1) 電加熱絕緣方式。這是在每個絕緣箱內部安裝一組電加熱器進行加熱，然后通過溫度自控系統，控制絕緣子溫度保持在110～150 ℃，使其不結露，從而保證了高壓電能順利進入電場，此方式在國內被廣泛應用。

2) 熱風清掃裝置。這是在每個絕緣箱內部安裝風道，由外部提供干燥的熱風(一般是由空氣加熱箱和鼓風機組成)，由熱風吹掃絕緣子表面，控制溫度及風量，使其不結露，以此來達到高壓絕緣的目的。

3) 冷風封閉裝置[2]。這是通過高壓電場推動潮濕氣流的上升從而起到封閉的作用，另外冷風風幕保證石英管不結露，實現絕緣的目的。

基于北方干燥氣候的特點和生產效益，豫光金鉛熔煉廠選擇使用“冷風封閉裝置”替代原“電加熱絕緣方式”。冷風封閉裝置與電加熱絕緣方式相比

具有以下優點：

1) 節能。1臺電除霧器有4臺絕緣箱，每個絕緣箱的功率為6.0 kW，1臺電霧器配備功率為24 kW。按年工作時間330 d，每天工作時間70%計算，電加熱絕緣需耗電1.33×105kWh。

2) 該裝置無維修費用。免去了每年對電加熱箱，加熱管，溫度自控系統的維修保養。

3) 保持了電除霧器的除霧效率。原電加熱絕緣方式電加熱管損壞后，絕緣降低，除霧效率下降。

4) 該裝置無需保溫。

2.2 雙氧水煙氣脫硫

原制酸尾氣用堿液吸收，該裝置存在以下問題：① 運行費用高，尾氣吸收后污水需進一步處理；② 管道及吸收塔內吸收液易結晶，噴頭管易堵塞，噴淋效果差，影響排放尾氣指標；③ 每次檢修需進入吸收塔內進行清理，費時費力。該廠技術人員決定采用雙氧水法對制酸尾氣進行脫硫。

2.2.1 雙氧水尾氣脫硫優點

雙氧水法煙氣脫硫工藝的優點：① SO2吸收效率高，可達到 97%，脫硫后尾氣中SO2質量濃度小于 20 mg/m3;② 副產物為稀硫酸，可以作為干吸工序的補充水回收;③ 沒有新的“三廢”、 CO2排放，屬于典型的清潔生產工藝技術;④ 系統阻力小，管道及吸收塔內沒有結晶堵塞現象[3]。

2.2.2 雙氧水煙氣脫硫改造

2015年6月，豫光金鉛熔煉廠硫酸尾氣雙氧水法脫硫裝置安裝調試成功，投入運行。經過近2年時間，尾氣脫硫裝置運行良好，排放指標達到環保要求。脫硫裝置改造前后對比見表1。

表1 脫硫裝置改造前后對比

2.3 高效洗滌器整體噴頭改造

硫酸系統凈化工序高溫SO2煙氣主要通過逆噴塔內四氟噴頭噴淋進行降溫除塵凈化。由于高效洗滌器四氟噴頭處在w(H2SO4)30%的稀硫酸環境中，經常出現噴頭固定螺絲腐蝕、噴頭脫落等情況，影響整個制酸系統正常運行。噴頭固定螺絲先后嘗試襯塑螺栓、316L、2205、哈氏合金及鈦合金等材質，效果均不理想，改造前使用的鈦螺栓使用壽命在45 d左右。

技術人員改變噴頭固定結構，制作整體噴頭固定在洗滌器的外殼上，使噴頭固定螺栓與高效洗滌器內的酸性環境相隔離。考慮到長1 100 mm的噴頭支管易被腐蝕，技術人員采用鋼管做骨架、內襯PO、外糊玻璃鋼做噴頭支管，制作F4噴頭與噴頭支管進行裱糊，12 mm厚的玻璃鋼將兩者裱糊包裹制作成一體式結構，于2016年裝置大修期間對其進行改造。該噴頭及支管改造后使用效果良好，徹底解決其腐蝕脫落的問題，保證硫酸生產的正常進行。

3 效益分析

3.1 直接經濟效益

3.1.1 電除霧器冷風改造效益

2套硫酸系統4臺電除霧器冷風改造年節約用電532 224 kWh，電單價按0.57元/kWh計算。原電除霧器陰極吊掛絕緣裝置每年備件、儀表等維修維護費用約8 000元。則改造后年節約費用31.14萬元。

硫酸耗電指標由改造前109.73 kWh/t降低到改造后107.90 kWh/t，噸酸電耗降低了1.83 kWh。

3.1.2 雙氧水煙氣脫硫改造效益

1) 改造前每月消耗費用。2015年1—5月裝置使用堿液折合純堿，平均每月消耗44.41 t，除去煙化爐尾氣消耗9 t左右，硫酸尾氣每月消耗堿液35 t左右。純堿不含稅價2 460元/t，則每月消耗堿液86 100元。尾氣每月補充水量按850 m3計算，每月需消耗水費5 100元。每月產生140 t污水處理費用6 860元。改造前，除去動力消耗費用外，每月需消耗9.81萬元。

2) 改造后每月消耗費用。2015年6月10日投產至今，目前雙氧水使用量每月在40 t左右，尾氣補充水量在500 m3。每月產生w(H2SO4)98%酸(折算后)30 t，產生150 m3溶液作為干吸槽補水使用。除動力消耗外，改造后實際費用為4.24萬元。

年節約成本約64.06萬元，該改造項目投資28萬元，即6個月左右就可收回全部成本。

3.1.3 高效洗滌器整體噴頭改造效益

每個高效洗滌器上下兩層6個噴頭，每個噴頭有8條固定螺栓，鈦合金螺栓使用壽命按45 d，單價按200元/套，則兩套硫酸高效洗滌器年耗螺栓費用15.36萬元。對噴頭及支管改造后可節約該費用，同時可減少噴頭螺栓腐蝕后脫落對洗滌器內部造成的撞擊傷損，及噴頭脫落后其他噴頭水壓過大導致的洗滌器內襯防腐層燒損現象。

3.2 間接效益

尾氣脫硫改造前，排放尾氣ρ(SO2)基本控制在150～200 mg/m3，ρ(NOx)基本控制在200～220 mg/m3。改造后，排放尾氣ρ(SO2)基本控制在50 mg/m3以下，ρ(NOx)基本控制在50～130 mg/m3。尾氣指標較原來有了較大提升，且設計200 L/h雙氧水泵流量開啟僅為50 L/h，為底吹爐增產提供了較大空間。

4 結語

硫酸系統節能降耗技術已得到充分的利用和發展，對豫光金鉛經濟效益的提高產生了不可忽視的作用。整個改造項目投資少，工期短，技術創新改造分期進行，沒有影響整個系統的正常生產。該改造項目為豫光金鉛今后的各類設備進行經濟、可行的改造，提供了可借鑒的寶貴經驗。豫光金鉛熔煉廠硫酸裝置水耗、電耗及成本指標均走在同行業的前列。此次技術創新改造的成功，在同行業中具有一定的推廣價值。

[1] 張元慶.高效電除霧器的研制和應用[J].硫酸工業，2006(1)：14-17.

[2] 曾培輝，黃可龍，余國珍.管式電除霧器的改造實踐[J].中國有色冶金，2005，34(3)：42-44.

[3] 張恒昌，尚小科.雙氧水法硫酸尾氣脫硫實踐[J].硫酸工業，2016(2)：36-39.

Applicationpracticeofsavingenergyandreducingconsumptionofsulphuricacidplant

ZHENGMing,CHANGHaifeng

(Henan Yuguang Gold and Lead Co., Ltd.， Jiyuan Henan， 459000, China)

Sulphuric acid plant transformation and the benefits achieved in Henan Yuguang Gold and Lead Co., Ltd. are described. Technical staff transformed the cold air device of electric mist eliminator, acid tail gas desulphurization process amd efficient scrubber nozzle. After transformation, the power consumption index of sulphuric acid reduced from 109.73 kWh to 107.90 kWh by producing one tonne sulphuric acid, increasing the profit margin of the sulphuric acid product and realizing the energy saving and consumption reduction of the plant.

sulphuric acid; energy saving; consumption reduction; hydrogen peroxide method; desulphurization; technical transformation; electrostatic precipitator

2017-08-24。

鄭明，男，河南豫光金鉛股份有限公司熔煉廠設備主管，長期從事設備管理工作。

*通訊聯系人： 常海鋒。電話:13949693756;E-mail:changhf1977@126.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)11-0015-03

司爾特公司250kt/a硫鐵礦制硫酸項目試產2017年10月9日，司爾特公司250 kt/a硫鐵礦制硫酸項目一次性試車成功，進入試生產階段。250 kt/a硫鐵礦制硫酸項目依托皖南區域盛產硫鐵礦、硫金砂的優勢及原已建成投產硫酸裝置的原料儲存干燥、成品硫酸的儲存設施，新建硫酸主裝置、配套余熱發電裝置、循環水站等，硫酸工藝采用沸騰焙燒、煙氣稀酸封閉循環洗滌、“3+1”二轉二吸轉化的經典制酸流程。余熱回收方面，在裝置中設置了強制循環余熱鍋爐、熱管鍋爐、省煤器等，分別回收了高溫、中溫和低溫熱能，副產中壓過熱蒸汽用于發電，發電后的低壓蒸汽送各肥料生產車間使用。尾氣脫硫系統采用有機胺離子液脫硫工藝，脫硫率可達 90%，并能回收尾氣中的二氧化硫。

(http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2017/10/11/366324.shtml)