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新型分酸器在硫鐵礦制酸裝置的應(yīng)用

2022-05-06 02:05汪勇平
硫酸工業(yè) 2022年2期
關(guān)鍵詞:硫酸負(fù)壓流量

汪勇平,熊 偉

[甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司甕?;す?,貴州福泉 550501]

甕福(集團(tuán))有限責(zé)任公司甕?;す荆ㄒ韵潞?jiǎn)稱甕?;ぃ┝蛩嵫b置由生產(chǎn)能力相同的2套硫鐵礦制酸及1套硫磺制酸系統(tǒng)組成,總設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1 000 kt/a。硫酸裝置由原料處理系統(tǒng)、硫酸主裝置、罐區(qū)、循環(huán)水和渣場(chǎng)等組成。硫鐵礦制酸系統(tǒng)以硫鐵礦為原料,采用流態(tài)化焙燒、干法除塵、稀硫酸凈化和二轉(zhuǎn)二吸接觸法制酸工藝,配套HRS低溫位熱回收系統(tǒng)。焙燒系統(tǒng)無(wú)旋風(fēng)除塵器,凈化、制酸系統(tǒng)均為塔槽一體,與傳統(tǒng)硫酸工藝比較,工藝簡(jiǎn)化,流程布置緊湊。在余熱利用和節(jié)能方面,采用省煤器加熱鍋爐給水,余熱鍋爐和冷卻盤(pán)管回收熱能,余熱回收產(chǎn)生中壓蒸汽供汽輪機(jī)驅(qū)動(dòng)SO2主風(fēng)機(jī)及送熱電廠發(fā)電,制酸工序使用低溫位熱能回收系統(tǒng)。采用空塔洗滌凈化和菊形環(huán)催化劑降低了系統(tǒng)壓力,減小電耗。該硫酸裝置技術(shù)先進(jìn)、可靠性高,大部分采用國(guó)外先進(jìn)機(jī)械設(shè)備。硫黃制酸系統(tǒng)以液硫?yàn)樵?,燃燒后直接采用“二轉(zhuǎn)二吸”接觸法制酸工藝。

1 現(xiàn)有裝置分酸器存在問(wèn)題

分酸器是干吸塔內(nèi)重要組件,其分酸效果直接影響到干燥、吸收的效率?,F(xiàn)裝置干燥塔直徑7 310 mm,設(shè)計(jì)酸流量593 m3/h,第二吸收塔直徑6 910 mm,設(shè)計(jì)酸流量695 m3/h,分酸器均為老式鑄鐵管式分酸器,在使用過(guò)程中存在以下問(wèn)題:

1)分酸器使用壽命短,使用2年后分酸孔徑均增大20%以上。由于管式分酸器是正壓分流,存在湍流分流的狀況,其流量分配誤差較大,造成分酸不均勻,需每?jī)赡旮鼡Q分酸支管。

2)分酸點(diǎn)少,點(diǎn)壓力(沖力)偏大,噴淋小孔密度在20個(gè)/m2,塔內(nèi)酸分布區(qū)大且流量不均,從而導(dǎo)致管內(nèi)壓力分布不均,中心區(qū)與邊區(qū)點(diǎn)流量差別較大,長(zhǎng)期使用后邊區(qū)易出現(xiàn)部分弱流或逐漸減流形成小孔阻塞。

3)小孔噴淋流量分配不均、盲區(qū)多,干燥后煙氣水分含量高,吸收塔吸收不充分尾氣排放易超標(biāo),造成環(huán)保問(wèn)題。

4)干燥煙氣水分嚴(yán)重超標(biāo),酸沫夾帶致使除沫器需每年更換,吸收塔吸收效率降低,硫酸霧及二氧化硫超標(biāo),造成后續(xù)管道腐蝕損壞。

2 新型分酸器的技術(shù)參數(shù)及特點(diǎn)

硫酸裝置對(duì)制酸工序干吸塔分酸器進(jìn)行了升級(jí)更換,采用云南化鑄科技有限責(zé)任公司研發(fā)的負(fù)壓穩(wěn)流均分新型分酸器,該分酸器為FD合金材質(zhì),具有較好的耐腐蝕性,造價(jià)相對(duì)較低。干燥塔和二吸塔分酸器技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 干燥塔和二吸塔分酸器技術(shù)參數(shù)

負(fù)壓穩(wěn)流均分新型分酸器特點(diǎn)如下:

1)設(shè)置了預(yù)分布系統(tǒng)、分流管、真空負(fù)壓吸附、過(guò)流管、盲區(qū)解決管,限制了分酸支管長(zhǎng)度,減短了酸液的流距,均衡了點(diǎn)的流速及流量,并在回酸位匹配了碎瓷環(huán)過(guò)濾器,徹底解決了邊區(qū)分酸點(diǎn)的弱流現(xiàn)象及碎瓷環(huán)造成的阻孔。

2)管底無(wú)渦流阻力,空隙率55%左右,管與管之間煙氣增速少,減少了酸霧夾帶。

3)分酸點(diǎn)出口采用聚四氟乙烯精細(xì)內(nèi)襯,不受沖刷腐蝕、不脫落、不結(jié)垢、不堵塞。

4)利用滿入、滿出酸量,帶出管內(nèi)酸泥和酸垢,免除檢修清理,提高了開(kāi)車率;管內(nèi)分酸平穩(wěn)不泛酸沫,無(wú)氣流卷氣帶飛酸沫,提高了泵體和管路的使用壽命。

5)分酸點(diǎn)為41個(gè)/m2,呈三角形均勻分布,布點(diǎn)向下成35°,無(wú)盲區(qū),消除了分酸死角和氣液接觸不良現(xiàn)象,有效降低了塔體高度、填料高度和工程造價(jià)。

6)管壁薄,具備焊接性能,運(yùn)行質(zhì)量輕,占位高度低,方便吊掛式或支撐式安裝。

7)均壓穩(wěn)流型分酸器統(tǒng)一用直徑圓形小孔布酸,流量誤差小。

3 分酸器的安裝

分酸器安裝便捷,由主管廠家完成部分安裝,極大縮短了安裝調(diào)試時(shí)間。分酸器安裝的注意事項(xiàng)如下:

1)安裝時(shí),按設(shè)計(jì)圖紙暫以套管中心延長(zhǎng)線作為基準(zhǔn),確定以塔體為中心的平面坐標(biāo)線和各安裝控制點(diǎn)。主管、預(yù)分布管需平行于套管中心延長(zhǎng)或垂直于該線,單管檢驗(yàn)以新配管的法蘭基面水平或垂直為宜。

2)在垂直于預(yù)分布管長(zhǎng)方向的中部區(qū)域,安裝找平和受力用的調(diào)整吊掛。預(yù)分布主管高低在節(jié)流位調(diào)整。

3)從第一個(gè)分流三通開(kāi)始,依次用水準(zhǔn)工具對(duì)各分流位的三通進(jìn)行水平校平安裝,要求左右高差小于3 mm,確保液體分流時(shí)左右流量一致。支管安裝以旋轉(zhuǎn)到其自身兩邊分酸點(diǎn)的水平為宜,或先用眼孔標(biāo)準(zhǔn)錐度銷對(duì)稱定位后再緊固對(duì)應(yīng)螺栓,然后退銷安裝錐度銷位置螺栓。螺栓間隙可用微調(diào),不宜事先緊固,待各關(guān)聯(lián)功能件或各連接處加墊子調(diào)整合格,再分段、統(tǒng)一緊固。

4)布酸點(diǎn)水平檢測(cè):用倒鉤勾住分酸點(diǎn)向上提拉,直線段局部固定標(biāo)尺,用水準(zhǔn)儀復(fù)核,調(diào)整至符合標(biāo)準(zhǔn)誤差后固定。

5)套管與進(jìn)酸主管法蘭的調(diào)整間隙設(shè)計(jì)為50 mm,采用同材質(zhì)的嵌環(huán)或軟四氟墊連接。

6)復(fù)查布酸器圓周離塔壁的距離,并微調(diào)到誤差±10 mm以內(nèi)。復(fù)查前后、左右支管最遠(yuǎn)點(diǎn)及中部支管點(diǎn)的水平,誤差±5 mm以內(nèi)。

分酸器結(jié)構(gòu)現(xiàn)場(chǎng)安裝見(jiàn)圖1,分酸器調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)見(jiàn)圖2。

圖1 分酸器結(jié)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)安裝

圖2 分酸器調(diào)試現(xiàn)場(chǎng)

4 分酸器運(yùn)行情況

硫酸裝置干燥塔及吸收塔的分酸器從2017年開(kāi)始已逐步更換成該新型分酸器,5套分酸器使用效果較好,具體情況如下:

1)安裝完畢后進(jìn)行負(fù)壓情況在線測(cè)試,壓力在-6.2 kPa~-2 kPa,達(dá)到設(shè)計(jì)的負(fù)壓分酸效果。

2)分酸點(diǎn)數(shù)較原分酸器增加2倍,噴淋流速在1.03 m/s左右且分酸均勻,干燥及吸收效果顯著,干燥塔出口ρ(H2O)<0.1 g/m3。分酸器更換前后1年內(nèi)干燥塔出口煙氣水分含量對(duì)比見(jiàn)圖3。

圖3 干燥塔出口煙氣水分含量對(duì)比

3)干燥塔出口硫酸霧 (ρ)由 15~25 mg/m3降至5~10 mg/m3,分酸器更換前后1年內(nèi)干燥塔出口硫酸霧含量對(duì)比見(jiàn)圖4。

圖4 干燥塔出口硫酸霧含量對(duì)比

4)二吸塔出口管道硫酸霧(ρ)從31~78 mg/m3降至11~28 mg/m3,滿足工藝硫酸霧(ρ)<30 mg/m3的指標(biāo)要求。分酸器更換前后1年內(nèi)二吸塔出口硫酸霧含量對(duì)比見(jiàn)圖5。

圖5 二吸塔出口酸霧含量對(duì)比

5)減少了維修工作量,僅需在檢修時(shí)對(duì)分酸器噴淋情況進(jìn)行檢查疏通。

5 結(jié)語(yǔ)

分酸器更換后,每套負(fù)壓穩(wěn)流均分新型分酸器在維護(hù)保養(yǎng)方面的費(fèi)用較老式鑄鐵分酸器降低一半以上,且該分酸器質(zhì)保期5年,使用壽命可達(dá)15~20年。更換分酸器后,煙氣水含量降低,減少了酸沫夾帶,減緩了除沫器的腐蝕損壞,降低了除沫器的更換頻率,從而節(jié)約了生產(chǎn)成本。分酸器呈微負(fù)壓狀態(tài),循環(huán)酸泵在流量相同的情況下電機(jī)電流降低,可節(jié)約電耗(用變頻器調(diào)轉(zhuǎn)速及流量)。負(fù)壓穩(wěn)流均分新型分酸器噴淋孔使用聚四氟乙烯材料鑲?cè)?,小孔直徑不?huì)被腐蝕變大,能夠保證分酸均勻,噴淋吸收效果好。

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