千文建，李書楷

（廣西南國(guó)銅業(yè)有限責(zé)任公司，廣西崇左532100）

廣西南國(guó)銅業(yè)有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱南國(guó)銅業(yè)）一期銅冶煉項(xiàng)目采用側(cè)吹熔煉、多槍頂吹吹煉、回轉(zhuǎn)式陽(yáng)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(guó)瑞林工程技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)并于2019年4月投入生產(chǎn)運(yùn)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(guó)產(chǎn)化裝備。經(jīng)過近三年的實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行，裝備運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)均達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值。

1 設(shè)計(jì)參數(shù)

硫酸裝置產(chǎn)能 1 200 kt/a，w(H2SO4)98%，運(yùn)行時(shí)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(shè)計(jì)參數(shù)

2 工藝簡(jiǎn)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(zhuǎn)化工序的含SO3一次轉(zhuǎn)化煙氣，先進(jìn)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(yīng)生成氣態(tài)硫酸，煙氣溫度升高。出混合煙道后，工藝氣體進(jìn)入熱回收塔，在熱回收塔中先用w(H2SO4)99%的硫酸進(jìn)行一級(jí)吸收，再用約60 ℃的w(H2SO4)98.5%硫酸進(jìn)行二級(jí)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(jí)吸收后工藝尾氣經(jīng)一吸塔頂除霧器去除酸霧后回轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。

2.1.2 酸系統(tǒng)

在熱回收塔內(nèi)含SO3氣體由下而上先后經(jīng)過兩級(jí)填料層。在第一級(jí)填料層內(nèi)，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(jí)噴淋酸吸收后繼續(xù)向上流經(jīng)二級(jí)填料層，在二級(jí)填料層內(nèi)氣體中剩余的少量SO3被二級(jí)噴淋酸全部吸收。

熱回收塔二級(jí)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(jí)噴淋酸直接流入一級(jí)填料層。一級(jí)填料層噴淋的200℃、w(H2SO4)99%硫酸與二級(jí)吸收酸一起吸收SO3后流入熱回收塔底部，進(jìn)入高溫循環(huán)槽，被設(shè)在槽內(nèi)的高溫酸循環(huán)泵送入蒸發(fā)器換熱，產(chǎn)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(jìn)入熱回收塔一級(jí)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(yù)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(chǎn)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(yùn)行，設(shè)計(jì)中考慮了蒸發(fā)器液位自動(dòng)調(diào)整裝置。蒸發(fā)器內(nèi)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(chǎn)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(jìn)入SO2風(fēng)機(jī)房，拖動(dòng)SO2風(fēng)機(jī)。SO2風(fēng)機(jī)采用“汽輪機(jī)+離合器+電機(jī)+風(fēng)機(jī)”汽電雙拖的驅(qū)動(dòng)方式，其中純電驅(qū)動(dòng)配套的電機(jī)功率為5 800 kW。送入蒸發(fā)器的給水量經(jīng)過給水調(diào)節(jié)閥通過汽包液位來調(diào)節(jié)，以保持汽包液位的穩(wěn)定。

2.2 主要設(shè)備

低溫位熱回收裝置主要設(shè)備見表2。

表2 低溫位熱回收裝置主要設(shè)備

3 生產(chǎn)運(yùn)行

該系統(tǒng)自2019年4月投入運(yùn)行以來，在試產(chǎn)期間曾出現(xiàn)一些小問題，在短期內(nèi)解決后，一直運(yùn)行平穩(wěn)，關(guān)鍵設(shè)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(jī)檢修時(shí)，僅有高溫酸循環(huán)泵葉片發(fā)生了局部腐蝕或點(diǎn)蝕，為穩(wěn)妥起見，更換備用泵，對(duì)原高溫酸循環(huán)泵葉片進(jìn)行修復(fù)作為備用。熱回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，既保障了生產(chǎn)，又利用了系統(tǒng)產(chǎn)出的蒸汽直接拖動(dòng)SO2風(fēng)機(jī)，產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

3.1 試產(chǎn)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(chǎn)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(duì)管壁造成沖刷腐蝕，后經(jīng)調(diào)整節(jié)流孔板水平度至設(shè)計(jì)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(cè)墊片泄漏

蒸發(fā)器汽水側(cè)墊片泄漏主要原因?yàn)闊嶝?fù)荷投運(yùn)后，螺栓緊固不到位，設(shè)備熱膨脹引起泄漏，現(xiàn)場(chǎng)停機(jī)后對(duì)螺栓進(jìn)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(duì)取樣桶出酸管進(jìn)行了改進(jìn)，增設(shè)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(shè)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(chǎn)開停車過程中因負(fù)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(yùn)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(zhì)量問題，重新進(jìn)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(cè)連接法蘭墊片滲漏

低壓冷凝水加熱器封頭酸側(cè)連接法蘭墊片發(fā)生滲漏，主要原因?yàn)槭褂媚退崾迚|，被熱酸沖刷腐蝕產(chǎn)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(shù)指標(biāo)

3.2.1 設(shè)計(jì)指標(biāo)

低溫位熱回收裝置的設(shè)計(jì)指標(biāo)見表3。

表3 設(shè)計(jì)指標(biāo)

3.2.2 實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)

低溫位熱回收裝置的實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)見表4。

表4 實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)

3.3 蒸汽利用

低溫位熱回收裝置和轉(zhuǎn)化工序2臺(tái)熱管鍋爐共產(chǎn)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(chǎn)，一部分蒸汽(約40 t/h)直接用于汽輪機(jī)拖動(dòng)SO2風(fēng)機(jī)，剩余部分蒸汽(15～30 t/h)送到動(dòng)力中心額定功率為 6 000 kW 的汽輪發(fā)電機(jī)組用于余熱發(fā)電，做到了余熱的最大化利用。

4 結(jié)語(yǔ)

該套低溫?zé)峄厥昭b置建設(shè)時(shí)期為首套全部采用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備的裝置，經(jīng)過近三年的生產(chǎn)實(shí)踐表明：裝置運(yùn)行率高，主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)值，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。該裝置的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)以后的工程建設(shè)具有一定的借鑒和參考意義。與國(guó)外同類裝置相比，不但能大幅度降低投資費(fèi)用，而且工程的建設(shè)周期較引進(jìn)國(guó)外裝置縮短2～3個(gè)月，施工服務(wù)、技術(shù)服務(wù)、后期生產(chǎn)備品配件的采購(gòu)也較國(guó)外方便快捷。