安钢烧结机脱硫硫铵制备双线工艺技术分析和优化

刘文慧　高雷　贺志国　王志博　李昆

(1.安阳钢铁股份有限公司；　2.安阳市环境应急投诉受理中心 )



安钢烧结机脱硫硫铵制备双线工艺技术分析和优化

刘文慧1高雷1贺志国1王志博2李昆2

(1.安阳钢铁股份有限公司；2.安阳市环境应急投诉受理中心 )

安钢2#、3#烧结机采用氨-硫酸铵生产工艺进行烟气脱硫，是保障烧结机机头烟气达标排放和降低地区雾霾影响的重要环保设施。自投运以来，由于原有设计两条硫铵制备线采用双线共用一座50 m3原料缓冲罐的模式，导致两线生产相互制约影响。针对现状，对两条生产线进行分析改造，增设一座缓冲罐，对其配套工艺管线设计优化，从而实现硫铵制备系统产能稳步提高，确保2#、3#脱硫系统与烧结机同步运行。

烟气脱硫硫铵制备双线运行改造优化

0　前言

安钢炼铁厂2#、3#烧结机配套环保脱硫设施，采用氨—硫酸铵生产工艺，相继于2013年3月、2013年8月投产运行，净化处理烧结机机头烟气量240万m3/h、288万m3/h(工况)，是保障烧结机机头烟气达标排放，控制烧结系统二氧化硫排放量，改善豫北地区空气质量，降低地区雾霾影响的重要环保设施。该装置主要包含脱硫吸收系统，除灰渣分离系统，脱硫磺系统及硫铵制备系统四个单元，其中硫铵制备系统能否将脱硫吸收系统单元的产出液及时转化处理，获取硫酸铵成品，是保障系统平衡生产的关键因素。目前两条硫铵制备线共用一座缓冲罐，导致两条生产线相互制约，硫铵产出不足，脱硫液无法及时转移，出现塔内结晶堵塞现象，脱硫塔内壁附件垮塌，脱硫系统被迫停机事故一系列问题。因此为了稳定硫铵制备系统正常生产，保证脱硫系统同步运行率，实现降低成本，进一步对硫铵制备工艺进行改造优化。

1　原工艺设备概况

2#、3#脱硫设施配套硫铵制备系统工艺设计为两条生产线，采用双线共用一座50 m3原料缓冲罐(规格尺寸为：Φ4000，H4800)的模式，日常控制缓冲罐有效液位高度为2000 mm～3000 mm，溶液循环量为40 m3/h。原工艺配置管网示意图如图1所示。

图1　原工艺配置管网示意图

2　问题分析

2.1单座缓冲罐对双线运行的工艺影响

两条生产线共用一座原料缓冲罐，当有一条生产线在操作过程中存在原料杂质带入量增多，结晶生产条件恶化，结晶颗粒变小，富集离子增多现象，则会制约影响另外一条线的生产能力，导致双线生产能力整体下降。单线蒸煮作业期间，在运行生产线各参数变化情况见表1。

表1　运行参数对比

由表1可以看出，在其中一条生产制备线进行周期性洗涤、蒸煮、置换作业过程中，另一条生产线受其影响，升膜、加热器、结晶罐内温度降低，导致连续结晶状况终止，出料时间加长，硫铵产量及质量水平下降。硫铵产能不足，致使脱硫生产无法实现平衡，系统各溶池储存液体量急剧上升，浓缩塔、脱硫塔内溶液密度逐步上升，直接导致脱硫塔SO2吸收效率下降，出口污染物排放浓度超标；吸收反应过程控制困难，中间产物增多，影响溶液品质；溶液成分组成产生变化，破坏影响硫铵制备系统结晶生成及成长条件，进一步消弱硫铵产能，导致恶性循环；与配套烧结机同步作业率无法保证。

2.2缓冲罐容留两条生产线溢流结晶沉积物对设备系统的影响

由于双线共用一座缓冲罐，承担硫铵出料泵排出浆液沉淀分离任务的离心分离液槽设备，其溢流液中夹带的固体结晶颗粒，同时汇集进入缓冲罐内，短期即形成沉淀积留层，当沉积高度超过进料泵入口管线接管标高位置时，随泵及压出管道带入后续预热器、列管换热器、升膜蒸发器，受流道阻力及管束壁面温升影响，阻滞附着在列管内壁，形成致密的结垢层，降低设备传热系数，导致溶液加热升温、溶剂蒸发能力不足，产能下降，严重时堵塞流道，形成局部高温区，加剧材料的腐蚀泄漏，缩短设备使用周期。

3　改进措施

针对以上问题，必须对硫铵双线制备线进行改造，有利于硫铵产量的稳定生产和设备的运行。以当前工艺配置路由现状为突破口，结合现场条件，对工艺生产线和设备做进一步的改进优化。

3.1增设一座原料缓冲罐

结合现场管网实际布局情况，增设一座50 m3原料缓冲罐，并增加配套输送泵、进出液连接管道、动力电缆及仪表控制系统、中控室操作界面等辅助项目的技改措施。新增配套设备清单见表2。

表2　新增设备材料表

3.2工艺生产线的优化

结合原系统在运行及检修过程中存在的缺陷与不足，考虑对新增原料缓冲罐及附属设施进行设计优化。

(1)目前2条生产线离心分离液槽循环溢流液管道为三通交汇连接，且双线以建筑中轴线对称分布，通过配管改造可以实现分离排液。由原分离液槽双线汇后排入单独缓冲罐设计为截断汇合。

(2)在综合操作、检修、系统优化条件后，按现有缓冲罐设置的方位，将增设的一座缓冲罐和原缓冲罐设备为沿生产库房对称分布。消除了单个缓冲罐同时向2条制备线供料及接纳双线循环溶液带来的不利影响。

(3)硫铵缓冲泵为双泵并联单管输送，通过分拆截断，增设输送管道的方式，实现单泵独立输送作业。

(4)新增原料缓冲罐与离心分离液槽的距离应实现最短化；基础标高应高于300 mm；排空口孔径应大于DN100规格，并增加冲洗水装置；新增底部排净孔。

(5)连接新增原料缓冲罐与离心分离液槽的溢流管道应尽量取直，沿液体流向保持∠5 °的倾斜度，90 °直角弯头数量不得超过4处，溢流管道直径应大于DN100规格。

现工艺配置管网示意图如图2所示。

图2　现工艺配置管网示意图

4　改进效果

4.1工艺方面

分离硫铵双线操作，避免两条生产线溶液的相互掺混；抬高缓冲罐入输送泵进口管道标高，设置积料沉积分离段。原离心分离液槽双线汇合排入单独缓冲罐的路由设计改为截断汇合位置，分别引流排入2座缓冲罐，新增缓冲罐进液管道采用45 °弯头连接，减少流通阻力；原料补液缓冲泵双泵并行改为单泵对单罐补液路线。

4.2设备方面

新增一座50 m3缓冲罐及配套管口、仪装设施、PLC控制系统；新增2台输送泵及配套进出口管道；改造现有离心分离液槽溢流管道，实现溢流液的独立配送。

5　结论

通过对硫铵双线制备线的工艺设备改造优化，克服了原有工艺设计、布局等方面的不合理难题，目前硫铵制备系统硫酸铵产能水平稳步提高，实现了在确保2#、3#脱硫装置与烧结机主体设施同步运行基础上的平衡生产，同时也对降低脱硫设施运行成本，减少原料液氨消耗，为延长设备使用寿命提供了保障。

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TECHNOLOGY OPTIMIZATION ON THE DOUBLE PROCESS OF PREPARATION FOR THE SINTERING DESULFURIZATION AMMONIUM SULFATE IN ANYANG STEEL

Liu Wenhui1Gao Lei1He Zhiguo1Wang ZhiBo2Li Kun2

(1.Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd；2.Anyang Environmental Emergency Complaint Handling Center)

The 2#, 3# sintering machine is used in the process of ammonia - ammonium sulfate production for flue gas desulfurization, it is an important environmental protection facility to protect the head of sintering machine flue gas emissions and reduce the impact of regional environmental. Since its operation, because of the original design that is use of a double line sharing a 50 m3raw material buffer tank mode of the two line preparation of ammonium sulfate, the two production lines restrict each other. In response to this situation, two production lines are analyzed, add a buffer tank and optimal design, the system capacity has been steadily improved, to ensure the 2#, 3# desulfurization system and the sintering machine synchronous operation.

flue gas desulfurization(FGD)preparation of ammonium sulfatedouble operation transform optimization

联系人:刘文慧,助理工程师.河南.安阳(455004),安阳钢铁股份有限公司炼铁厂；2016—2—11