江銅貴冶硫酸二系統產酸方式改造總結

羅 曄

（江西銅業集團公司貴溪冶煉廠，江西鷹潭 335400）

江西銅業集團公司貴溪冶煉廠是我國最大的現代化銅冶煉廠，也是國家第一座閃速煉銅廠。為配合300 kt/a銅冶煉工程，2008年新建硫酸二系統，設計生產能力約為950 kt/a。干吸工序采用二轉二吸的工藝技術對凈化后的煙氣進行干燥及轉化后的SO3進行吸收，制取硫酸產品。采用一級干燥、二級吸收、循環酸泵后冷卻工藝與二次轉化工藝相對應[1]。干吸工序中設成品酸板式濃酸冷卻器、成品酸中間貯槽及成品酸輸送泵，成品酸泵槽設有加水閥用以調節成品酸濃度[2]。

1 改造前產酸狀況及存在的問題

1.1 改造前硫酸二系統產酸方式

制酸二系統產酸2 600～2 700 t/d，其中四系列產酸700～800 t/d，產酸方式如圖1所示。由于四系列未設成品酸槽，成品酸經板式冷卻器冷卻后送至三系列成品酸槽，由三系列成品酸泵輸送至酸庫。改造前硫酸二系統產酸方式見圖1。

圖1 改造前硫酸二系統產酸方式

1.2 產酸方式改造前存在的問題

1.2.1 成品酸泵頻繁啟停

受熔煉系統作業方式影響，二系統生產工況波動較大。二系統采用單臺轉爐送風，一系統采用2臺轉爐交替送風。當轉爐吹S期時（造渣期），由于煙氣中二氧化硫濃度較低，干燥塔入口稀釋閥需相應關小，系統風量降低，導致系統產酸量也隨之下降。由于成品酸泵不是變頻泵，不能隨系統產酸量變化動態調整系統串出酸量，導致三系列各泵槽液位較難控制，且成品酸泵需要根據泵槽液位變化頻繁啟停。貴冶硫酸系統生產工況見表1。

表1 貴冶硫酸系統生產工況

1.2.2 成品酸溫度及濃度波動大

由于三系列成品酸泵前冷卻器冷卻效果差且阻力大，當三系列生產負荷較大、產酸量較高時，生產班組需現場打開冷卻器手動旁路閥控制2AT泵槽液位。由于旁路不經過冷卻器冷卻，導致成品酸泵前酸溫度偏高。當三系列負荷較小時，班組需現場關閉冷卻器旁路手動閥。由于酸流量不足，進入混酸器的D50管道會處于無酸狀態，導致混酸器插入管附近混酸不均勻，成品酸濃度波動大，成品酸w(H2SO4)下限常低于97.5%，且每月會出現1～2次酸濃度重新取樣分析的情況。該酸濃度調節方式對成品酸質量的穩定性極為不利。改造前硫酸三系列酸濃度調節方式見圖2。

圖2 改造前硫酸三系列酸濃度調節方式

1.2.3 換熱器數量多換熱效果差

原有3臺冷卻器總體換熱能力偏小，成品酸冷卻效果較差，導致成品酸溫度偏高。成品酸泵出口酸冷卻器換熱面積小且阻力較大，導致成品酸泵能耗損失高，出口酸壓力大，產生了一定的漏酸風險。成品酸冷卻器數量多，現場閥組較多且走向雜亂，排進酸時操作繁瑣。

2 干吸產酸方式優化改造

2.1 成品酸泵改造

由于三系列成品酸泵不能隨系統產酸量變化動態調整系統串出酸量，且成品酸泵需要根據泵槽液位變化頻繁啟停，故將三系列成品酸泵換為變頻泵。變頻器具有調壓、調頻、穩壓、調速等基本功能，可以在不改變電壓的情況下調整頻率，也可以在頻率不改變的情況下改變電壓，根據負載需要調整轉速，使用簡單。變頻器輸出頻率與成品酸槽液位聯鎖[3-5]，當產酸量較小時，成品酸泵采用變頻調速使其轉速降低；當產酸量較大時，成品酸泵采用變頻調速使其轉速升高。通過分析生產數據發現，成品酸泵采用變頻調速后可節電15%左右。

2.2 成品酸混酸方式改進

將三系列原板式冷卻器出口至混酸器的DN50管道改為板式冷卻器出口直接進混酸器的DN150管道。混酸量大，避免了局部濃度過低的情況[6]。改造后硫酸三系列酸濃度調節方式見圖3。

圖3 改造后硫酸三系列酸濃度調節方式

2.3 四系列成品酸串酸方式改進

考慮到四系列成品酸串至三系列成品酸槽會加大三系列成品酸濃度調整壓力，混酸時產生的酸霧也會在一定程度上增加，而三系列2AT泵槽酸濃度調節能力還有較大富余空間，技術人員決定將四系列成品酸串至三系列2AT入塔酸管處。

2.4 對干吸工序3臺板式冷卻器進行改進

通過核算換熱面積，將三、四系列3臺小板式冷卻器更換為1臺大板式冷卻器，滿足生產需求，降低安全風險，且在一定程度上節約備品備件成本。

改造后二系統流程見圖4。

3 干吸產酸方式改造后效果

改造完成后，經過一段時間的試運行，改造取得了較好的效果。

圖4 改造后二系統流程

1）成品酸泵出口板式冷卻器取消后，泵出口管道阻力降低，輸送能力更強，成品酸泵運行頻率上限由50 Hz降低至42 Hz，泵運行功率降低，節約了能耗。成品酸泵運行功率90 kW，經測算大約可節約15%的電能，可節用電量約130 000 kWh/a。

2）解決了成品酸濃度頻繁大范圍波動的問題，w(H2SO4)穩定在98.40%左右，改造后化驗室分析超范圍次數為零，成品酸品質得到了很好的保障。

3）更換板式冷卻器后降低了成品酸溫度，降低了管道熱應力造成法蘭漏酸的風險。改造前后成品酸溫度對比見表2。

4）簡化了三、四系列成品酸冷卻器配置，現場干凈整潔，操作簡單，符合現場管理要求。

4 結語

成品酸濃度是硫酸生產的一項關鍵技術指標，江銅貴冶結合生產經驗對產酸方式進行改進，使成品酸濃度穩定達標，并且消除了一些生產隱患，同時也降低了生產成本、控制了備品備件費用。改造后員工的勞動強度也得到明顯下降，具有良好的經濟效益和社會效益。

表2 改造前后成品酸溫對比