千文建，李書楷

（廣西南國銅業(yè)有限責任公司，廣西崇左532100）

廣西南國銅業(yè)有限責任公司（以下簡稱南國銅業(yè)）一期銅冶煉項目采用側吹熔煉、多槍頂吹吹煉、回轉式陽極爐精煉、雙向平行流電解以及非衡態(tài)高濃度SO2制酸工藝，配套的單系列1 200 kt/a冶煉煙氣制酸裝置由中國瑞林工程技術有限公司設計并于2019年4月投入生產運行，其中低溫位熱回收裝置由南京海陸化工科技有限公司以EPC的形式總包，全部采用國產化裝備。經(jīng)過近三年的實際生產運行，裝備運行穩(wěn)定，各項技術經(jīng)濟指標均達到或超過設計值。

1 設計參數(shù)

硫酸裝置產能 1 200 kt/a，w(H2SO4)98%，運行時間8 000 h/a，凈化工序出口煙氣參數(shù)見表1。

表1 凈化出口煙氣設計參數(shù)

2 工藝簡介

2.1 工藝流程

低溫位熱回收裝置工藝流程見圖1。

圖1 低溫位熱回收工藝流程

2.1.1 工藝氣系統(tǒng)

來自轉化工序的含SO3一次轉化煙氣，先進入蒸汽混合器，在混合煙道中與噴入的低壓蒸汽混合。部分SO3與水蒸氣反應生成氣態(tài)硫酸，煙氣溫度升高。出混合煙道后，工藝氣體進入熱回收塔，在熱回收塔中先用w(H2SO4)99%的硫酸進行一級吸收，再用約60 ℃的w(H2SO4)98.5%硫酸進行二級吸收，低溫段硫酸來自二吸酸冷卻器出口，用于降低熱回收塔出口氣體的溫度和酸霧含量。經(jīng)過兩級吸收后工藝尾氣經(jīng)一吸塔頂除霧器去除酸霧后回轉化系統(tǒng)。

2.1.2 酸系統(tǒng)

在熱回收塔內含SO3氣體由下而上先后經(jīng)過兩級填料層。在第一級填料層內，工藝氣體中大部分的SO3被由上而下流經(jīng)填料的w(H2SO4)約99%的一級噴淋酸吸收后繼續(xù)向上流經(jīng)二級填料層，在二級填料層內氣體中剩余的少量SO3被二級噴淋酸全部吸收。

熱回收塔二級噴淋酸來自二吸上塔酸，溫度為60 ℃、w(H2SO4)98.5%，吸收SO3后的二級噴淋酸直接流入一級填料層。一級填料層噴淋的200℃、w(H2SO4)99%硫酸與二級吸收酸一起吸收SO3后流入熱回收塔底部，進入高溫循環(huán)槽，被設在槽內的高溫酸循環(huán)泵送入蒸發(fā)器換熱，產低壓蒸汽0.8 MPa，酸溫降至約195 ℃后再經(jīng)混合器稀釋到w(H2SO4)約99%后進入熱回收塔一級填料層噴淋。多余的高溫濃硫酸從蒸發(fā)器出口依次經(jīng)低壓給水預熱器、低壓冷凝水加熱器、中壓冷凝水加熱器冷卻后串入干吸酸循環(huán)槽[1]。

2.1.3 汽水系統(tǒng)

利用高溫循環(huán)酸的熱量產生0.8 MPa的低壓蒸汽，并利用高溫吸收循環(huán)系統(tǒng)外送硫酸加熱蒸發(fā)器給水和低壓冷凝水。

為保證系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，設計中考慮了蒸發(fā)器液位自動調整裝置。蒸發(fā)器內高溫循環(huán)濃硫酸通過換熱管束加熱蒸發(fā)器給水并使其汽化，硫酸被冷卻到195 ℃左右，產生0.8 MPa的低壓飽和蒸汽，少部分蒸汽送混合煙道與工藝氣體混合，大部分送入低壓蒸汽管網(wǎng)，一部分供電解、凈液等低壓用戶使用，剩余蒸汽全部進入SO2風機房，拖動SO2風機。SO2風機采用“汽輪機+離合器+電機+風機”汽電雙拖的驅動方式，其中純電驅動配套的電機功率為5 800 kW。送入蒸發(fā)器的給水量經(jīng)過給水調節(jié)閥通過汽包液位來調節(jié)，以保持汽包液位的穩(wěn)定。

2.2 主要設備

低溫位熱回收裝置主要設備見表2。

表2 低溫位熱回收裝置主要設備

3 生產運行

該系統(tǒng)自2019年4月投入運行以來，在試產期間曾出現(xiàn)一些小問題，在短期內解決后，一直運行平穩(wěn)，關鍵設備如高溫吸收塔、高溫酸循環(huán)泵、蒸發(fā)器、除氧器、水加熱器等未出現(xiàn)故障或泄漏。在2021年8月全廠停機檢修時，僅有高溫酸循環(huán)泵葉片發(fā)生了局部腐蝕或點蝕，為穩(wěn)妥起見，更換備用泵，對原高溫酸循環(huán)泵葉片進行修復作為備用。熱回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，既保障了生產，又利用了系統(tǒng)產出的蒸汽直接拖動SO2風機，產生了較好的經(jīng)濟效益[2]。

3.1 試產期間出現(xiàn)的問題

3.1.1 高溫酸循環(huán)泵出口回流管腐蝕

試產前期曾出現(xiàn)過高溫酸循環(huán)泵出口回流管腐蝕，腐蝕部位在循環(huán)槽蓋板以上部位。檢查發(fā)現(xiàn)節(jié)流孔板安裝的水平度未滿足要求，酸液經(jīng)節(jié)流孔板后以一定的速度斜向下并對管壁造成沖刷腐蝕，后經(jīng)調整節(jié)流孔板水平度至設計值并更換回流管，未再出現(xiàn)類似問題。

3.1.2 蒸發(fā)器汽水側墊片泄漏

蒸發(fā)器汽水側墊片泄漏主要原因為熱負荷投運后，螺栓緊固不到位，設備熱膨脹引起泄漏，現(xiàn)場停機后對螺栓進行了熱緊固，之后再未發(fā)生泄漏。

3.1.3 取樣閥盤根泄漏及取樣桶腐蝕

取樣閥盤根泄漏及取樣桶出現(xiàn)腐蝕，經(jīng)更換取樣閥，并對取樣桶出酸管進行了改進，增設酸封管道，杜絕空氣漏入，徹底解決了腐蝕問題。

3.1.4 低溫位熱回收裝置串至干燥塔的酸管堵塞

工程建設期間為降低投資，低溫位熱回收裝置串至干燥塔部分管道采用了鋼襯聚四氟乙烯管道，生產開停車過程中因負壓造成鋼襯聚四氟乙烯管道被抽癟堵塞管道，影響串酸量。檢修期間將該部分管道全部更換為合金管，運行至今，未發(fā)生被抽癟或泄漏的情況。

3.1.5 低壓給水泵出口至蒸發(fā)器水管路三通泄漏

低壓給水泵出口至蒸發(fā)器水管路三通發(fā)生泄漏，此處為施工質量問題，重新進行焊接后問題得以解決。

3.1.6 低壓冷凝水加熱器封頭酸側連接法蘭墊片滲漏

低壓冷凝水加熱器封頭酸側連接法蘭墊片發(fā)生滲漏，主要原因為使用耐酸石棉墊，被熱酸沖刷腐蝕產生滲漏。檢修期間將墊片更換為聚四氟乙烯金屬纏繞墊片，之后再未發(fā)生泄漏。

3.2 主要技術指標

3.2.1 設計指標

低溫位熱回收裝置的設計指標見表3。

表3 設計指標

3.2.2 實際運行指標

低溫位熱回收裝置的實際運行指標見表4。

表4 實際運行指標

3.3 蒸汽利用

低溫位熱回收裝置和轉化工序2臺熱管鍋爐共產0.8 MPa飽和蒸汽110 t/h，并入蒸汽管網(wǎng)后，一部分蒸汽(40～50 t/h)用于生產，一部分蒸汽(約40 t/h)直接用于汽輪機拖動SO2風機，剩余部分蒸汽(15～30 t/h)送到動力中心額定功率為 6 000 kW 的汽輪發(fā)電機組用于余熱發(fā)電，做到了余熱的最大化利用。

4 結語

該套低溫熱回收裝置建設時期為首套全部采用國產化設備的裝置，經(jīng)過近三年的生產實踐表明：裝置運行率高，主要技術指標達到或超過設計值，取得了較好的經(jīng)濟效益。該裝置的長期穩(wěn)定運行，對以后的工程建設具有一定的借鑒和參考意義。與國外同類裝置相比，不但能大幅度降低投資費用，而且工程的建設周期較引進國外裝置縮短2～3個月，施工服務、技術服務、后期生產備品配件的采購也較國外方便快捷。