硫酸装置节能降耗的应用实践

郑 明， 常海锋

(河南豫光金铅股份有限公司， 河南济源 459000)

节能与余热回收

硫酸装置节能降耗的应用实践

郑 明， 常海锋*

(河南豫光金铅股份有限公司， 河南济源 459000)

介绍了河南豫光金铅股份有限公司熔炼厂硫酸装置改造情况及产生的效益。技术人员对电除雾器冷风装置、制酸尾气脱硫工艺及高效洗涤器喷头进行改造。改造后硫酸耗电指标由109.73 kWh/t降低到107.90 kWh/t，提高硫酸产品的利润空间，提高了装置节能降耗水平。

硫酸生产 节能 降耗 双氧水法 脱硫 技术改造 电除雾器

河南豫光金铅股份有限公司(以下简称豫光金铅)熔炼厂现有2套70 kt/a铅冶炼烟气制酸装置,处理φ(SO2)在7%～10%烟气。当前国家对于环保生产高度重视，铅冶炼企业生存面临严峻考验。豫光金铅熔炼厂一直非常重视硫酸生产中的节能降耗。该厂通过一系列的设备创新改造，最终实现硫酸装置平稳运行，水、电能耗及环保数据指标得到优化。

1 技改目标

根据硫酸装置工艺及设备特点，确定以下改造目标：① 电除雾器冷风改造，节约电资源；② 硫酸尾气综合治理，达到尾气达标排放；③ 硫酸高效洗涤器整体喷头改造，实现成本节约。以创新增效、节能降耗为方法提升硫酸产品的利润空间，增强硫酸产品的市场竞争力。

2 技改内容

2.1 电除雾器冷风装置

查阅相关资料，技术人员发现电除雾器阴极吊挂箱干燥绝缘方式有新方法，对电除雾器阴极吊挂箱干燥绝缘方式进行技改。电除雾阴极吊挂箱干燥绝缘是为防止吊挂箱内潮湿接地，影响电除雾设备正常运行。该厂现使用电加热绝缘方式。

2.1.1 电除雾器的工作原理

电除雾器工作原理是将50～55 kV的直流高压电引入电除雾器内电晕极线上，使其产生电晕放电，维持一个足以使气体电离的静电场，把电极间部分气体电离成正负离子，尘、雾等颗粒碰到离子而带电。按照同性相斥、异性相吸的原理，带电的尘、雾颗粒向电极性相反的电极移动，正离子向电晕极移动，而电子和负离子则移向沉淀电极。分散在气体中的尘、雾与带负电离子相碰而荷电，在电场的作用下，带电的酸雾颗粒移向沉淀极内壁上，靠自重顺壁而下，落入电除雾器的下封头内，使SO2烟气得到净化[1]。

2.1.2 电除雾器绝缘方式改造

阴极吊挂绝缘箱的作用是吊挂阴极系统，将高压阴极系统与设备本体(阳极系统)隔离开，起绝缘的作用。若绝缘效果达不到要求，电除雾设备就会出现电压低或接地故障，影响设备的正常运行，目前电除雾器的绝缘式应用方式有以下三种：

1) 电加热绝缘方式。这是在每个绝缘箱内部安装一组电加热器进行加热，然后通过温度自控系统，控制绝缘子温度保持在110～150 ℃，使其不结露，从而保证了高压电能顺利进入电场，此方式在国内被广泛应用。

2) 热风清扫装置。这是在每个绝缘箱内部安装风道，由外部提供干燥的热风(一般是由空气加热箱和鼓风机组成)，由热风吹扫绝缘子表面，控制温度及风量，使其不结露，以此来达到高压绝缘的目的。

3) 冷风封闭装置[2]。这是通过高压电场推动潮湿气流的上升从而起到封闭的作用，另外冷风风幕保证石英管不结露，实现绝缘的目的。

基于北方干燥气候的特点和生产效益，豫光金铅熔炼厂选择使用“冷风封闭装置”替代原“电加热绝缘方式”。冷风封闭装置与电加热绝缘方式相比

具有以下优点：

1) 节能。1台电除雾器有4台绝缘箱，每个绝缘箱的功率为6.0 kW，1台电雾器配备功率为24 kW。按年工作时间330 d，每天工作时间70%计算，电加热绝缘需耗电1.33×105kWh。

2) 该装置无维修费用。免去了每年对电加热箱，加热管，温度自控系统的维修保养。

3) 保持了电除雾器的除雾效率。原电加热绝缘方式电加热管损坏后，绝缘降低，除雾效率下降。

4) 该装置无需保温。

2.2 双氧水烟气脱硫

原制酸尾气用碱液吸收，该装置存在以下问题：① 运行费用高，尾气吸收后污水需进一步处理；② 管道及吸收塔内吸收液易结晶，喷头管易堵塞，喷淋效果差，影响排放尾气指标；③ 每次检修需进入吸收塔内进行清理，费时费力。该厂技术人员决定采用双氧水法对制酸尾气进行脱硫。

2.2.1 双氧水尾气脱硫优点

双氧水法烟气脱硫工艺的优点：① SO2吸收效率高，可达到 97%，脱硫后尾气中SO2质量浓度小于 20 mg/m3;② 副产物为稀硫酸，可以作为干吸工序的补充水回收;③ 没有新的“三废”、 CO2排放，属于典型的清洁生产工艺技术;④ 系统阻力小，管道及吸收塔内没有结晶堵塞现象[3]。

2.2.2 双氧水烟气脱硫改造

2015年6月，豫光金铅熔炼厂硫酸尾气双氧水法脱硫装置安装调试成功，投入运行。经过近2年时间，尾气脱硫装置运行良好，排放指标达到环保要求。脱硫装置改造前后对比见表1。

表1 脱硫装置改造前后对比

2.3 高效洗涤器整体喷头改造

硫酸系统净化工序高温SO2烟气主要通过逆喷塔内四氟喷头喷淋进行降温除尘净化。由于高效洗涤器四氟喷头处在w(H2SO4)30%的稀硫酸环境中，经常出现喷头固定螺丝腐蚀、喷头脱落等情况，影响整个制酸系统正常运行。喷头固定螺丝先后尝试衬塑螺栓、316L、2205、哈氏合金及钛合金等材质，效果均不理想，改造前使用的钛螺栓使用寿命在45 d左右。

技术人员改变喷头固定结构，制作整体喷头固定在洗涤器的外壳上，使喷头固定螺栓与高效洗涤器内的酸性环境相隔离。考虑到长1 100 mm的喷头支管易被腐蚀，技术人员采用钢管做骨架、内衬PO、外糊玻璃钢做喷头支管，制作F4喷头与喷头支管进行裱糊，12 mm厚的玻璃钢将两者裱糊包裹制作成一体式结构，于2016年装置大修期间对其进行改造。该喷头及支管改造后使用效果良好，彻底解决其腐蚀脱落的问题，保证硫酸生产的正常进行。

3 效益分析

3.1 直接经济效益

3.1.1 电除雾器冷风改造效益

2套硫酸系统4台电除雾器冷风改造年节约用电532 224 kWh，电单价按0.57元/kWh计算。原电除雾器阴极吊挂绝缘装置每年备件、仪表等维修维护费用约8 000元。则改造后年节约费用31.14万元。

硫酸耗电指标由改造前109.73 kWh/t降低到改造后107.90 kWh/t，吨酸电耗降低了1.83 kWh。

3.1.2 双氧水烟气脱硫改造效益

1) 改造前每月消耗费用。2015年1—5月装置使用碱液折合纯碱，平均每月消耗44.41 t，除去烟化炉尾气消耗9 t左右，硫酸尾气每月消耗碱液35 t左右。纯碱不含税价2 460元/t，则每月消耗碱液86 100元。尾气每月补充水量按850 m3计算，每月需消耗水费5 100元。每月产生140 t污水处理费用6 860元。改造前，除去动力消耗费用外，每月需消耗9.81万元。

2) 改造后每月消耗费用。2015年6月10日投产至今，目前双氧水使用量每月在40 t左右，尾气补充水量在500 m3。每月产生w(H2SO4)98%酸(折算后)30 t，产生150 m3溶液作为干吸槽补水使用。除动力消耗外，改造后实际费用为4.24万元。

年节约成本约64.06万元，该改造项目投资28万元，即6个月左右就可收回全部成本。

3.1.3 高效洗涤器整体喷头改造效益

每个高效洗涤器上下两层6个喷头，每个喷头有8条固定螺栓，钛合金螺栓使用寿命按45 d，单价按200元/套，则两套硫酸高效洗涤器年耗螺栓费用15.36万元。对喷头及支管改造后可节约该费用，同时可减少喷头螺栓腐蚀后脱落对洗涤器内部造成的撞击伤损，及喷头脱落后其他喷头水压过大导致的洗涤器内衬防腐层烧损现象。

3.2 间接效益

尾气脱硫改造前，排放尾气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，排放尾气ρ(SO2)基本控制在50 mg/m3以下，ρ(NOx)基本控制在50～130 mg/m3。尾气指标较原来有了较大提升，且设计200 L/h双氧水泵流量开启仅为50 L/h，为底吹炉增产提供了较大空间。

4 结语

硫酸系统节能降耗技术已得到充分的利用和发展，对豫光金铅经济效益的提高产生了不可忽视的作用。整个改造项目投资少，工期短，技术创新改造分期进行，没有影响整个系统的正常生产。该改造项目为豫光金铅今后的各类设备进行经济、可行的改造，提供了可借鉴的宝贵经验。豫光金铅熔炼厂硫酸装置水耗、电耗及成本指标均走在同行业的前列。此次技术创新改造的成功，在同行业中具有一定的推广价值。

[1] 张元庆.高效电除雾器的研制和应用[J].硫酸工业，2006(1)：14-17.

[2] 曾培辉，黄可龙，余国珍.管式电除雾器的改造实践[J].中国有色冶金，2005，34(3)：42-44.

[3] 张恒昌，尚小科.双氧水法硫酸尾气脱硫实践[J].硫酸工业，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。

郑明，男，河南豫光金铅股份有限公司熔炼厂设备主管，长期从事设备管理工作。

*通讯联系人： 常海锋。电话:13949693756;E-mail:changhf1977@126.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)11-0015-03

司尔特公司250kt/a硫铁矿制硫酸项目试产2017年10月9日，司尔特公司250 kt/a硫铁矿制硫酸项目一次性试车成功，进入试生产阶段。250 kt/a硫铁矿制硫酸项目依托皖南区域盛产硫铁矿、硫金砂的优势及原已建成投产硫酸装置的原料储存干燥、成品硫酸的储存设施，新建硫酸主装置、配套余热发电装置、循环水站等，硫酸工艺采用沸腾焙烧、烟气稀酸封闭循环洗涤、“3+1”二转二吸转化的经典制酸流程。余热回收方面，在装置中设置了强制循环余热锅炉、热管锅炉、省煤器等，分别回收了高温、中温和低温热能，副产中压过热蒸汽用于发电，发电后的低压蒸汽送各肥料生产车间使用。尾气脱硫系统采用有机胺离子液脱硫工艺，脱硫率可达 90%，并能回收尾气中的二氧化硫。

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