年产20万吨硫铁矿制酸废渣回收利用及废热发电项目节能评估报告

年产20万吨硫铁矿制酸废渣回收利用及废热发电项目节能评估报告内容摘要：

地能源消费的影响 该项目建成后，项目年用电量 2200 万 kWh，矶山工业园区的供电设施能满足项目用电需求，项目本身耗电量较低，不会对矶山工业园区其它生活、工业用电产生影响。 该项目设计全年耗水量为 万 m3，矶山工业园区供水设施由自来水公司统一建设运营，目前供水能力为 3 万立方米 /天，远期规模将达到 5 万立方米 /天。 供水能力充足，能够满足项目生产、生活需要。 水源保障良好，水资源相对而言较丰富 ，项目本身用水量较少，因此在满足该项目供水的情况下，不会对其它生活、农业用水产生影响。 本装置柴油总用量约为 40t/a ，用量不多，不会对当地柴油资源造成压力。 第四章 项目建设方案节能评估 项目选址、总平面布置对能源消费的影响 址 项目所在地位于矶山工业园区。 该区域地势平坦，障碍物较少，交通运输、接入系统、水源条件较好。 从选址角度分析，可减少项目水源供给和供电等的能源消费。 布置 拟建项目厂址略长方形，东西长 440 米，南北宽 米，总面积为 100000平方米，合 150 亩。 厂区按功能不同划 分为厂前区、生产主装置区、储罐区、公用工程区 ,总建筑面积 21673 平方米。 根据项目特点和要求，结合厂址现有的具体情况，在满足防火、卫生、环保、交通运输和未来发展的前提下，力求减少占地，节约投资，有利生产。 从节能的角度分析，方案布置紧凑，人流、物流分设出口和通道，各种工艺管线较为短捷，占地小、能源消费相对较少，是合理的。 项目工艺流程、技术方案对能源消费的影响 该项目的生产工艺流程先进、合理，在工艺设计中充分考虑生产运行的连续性及运行负荷的均衡性。 项目选用先进的高效生产线，以达到用人少、效率高、产品质 量好和节能的目的。 程简述 工艺流程叙述 本项目 20 万吨 /年硫酸装置工艺部分主要由以下六个工段组成：原料工段、焙烧工段、净化工段、转化工段、干吸工段及成品工段。 工艺流程详见附图，各工段工艺过程叙述如下： 2. 原料工段说明 含水≤ 9%的硫精砂，由汽车外运至库内湿矿库区，利用库内的电动抓斗桥式起重机不断倒堆通过自然风干来达到工艺生产含水≤ 8%的要求，达到要求后的原料送往成品矿库区贮存。 成品矿库区内的原料由电动抓斗桥式起重机抓取到成品矿斗中，经圆盘给料机、胶带输送机转运至筛分厂房经振动筛进行筛分， 筛上物多为碎石，由手推车承接并外运，筛下≤ 3mm 的成品矿由胶带输送机输送至焙烧工段，由配有电动卸料器的胶带输送机分别卸入工艺焙烧炉两个加料贮斗中。 为防止原料中的含铁杂质混入打散机，胶带输送机上设有电磁除铁器。 焙烧工段 （ 1）焙烧工艺 由原料工段送入加料贮斗的的硫精矿通过加料皮带及星型给料机分别送入沸腾炉的两个加料口内，在沸腾炉内与来自空气鼓风机的空气混合沸腾焙烧。 焙烧所产生的含 SO2～ 12%、温度～ 900℃的高温烟气，经废热锅炉回收部分热能温度降至～ 350℃后，依次通过旋风除尘器和电除尘器，使炉气中 尘含量降至≤。 本工段为单系列。 排渣工艺 沸腾炉下来的热渣进入浸没式冷却输送滚筒一边输送一边冷却，热渣被送至埋刮板输送机。 废锅出来的尘先进入埋刮板输送机，并通过埋刮板输送机转运至冷却输送滚筒。 电除尘器和旋风除尘器的尘直接进入埋刮板输送机，埋刮板输送机采用带水夹套的热料型埋刮板输送机。 通过埋刮板输送机将渣尘送到冷却增湿滚筒中进行冷却增湿。 冷却增湿后的渣下到胶带输送机上，由其上的犁式卸料器将矿渣送到渣仓中。 本设计中采用 8个 60 立方米钢制贮斗，矿渣由汽车运出。 增湿过程中产生的蒸汽 中所夹带的尘由蒸汽洗涤器除去。 净化工段 来自焙烧工段的温度～ 330℃、含尘≤ ，增湿塔为空塔，塔内喷淋～ 15％的稀酸，使炉气冷却至～ 70℃进入冷却塔。 冷却塔为填料塔，使用温度为 38℃、浓度为 1～ 2％的稀酸洗涤冷却。 出冷却塔的温度 降至 40℃的炉气依次进入第一级和第二级电除雾器除去酸雾及其它杂质，出口气体酸雾含量≤。 增湿塔采用绝热蒸发冷却，循环酸系统不设酸冷却器。 部分下塔酸经斜板沉降器除去矿尘后返回循环酸系统。 净化产生的浓度～ 15％的稀酸经脱吸塔脱吸后送污水处理站处理后达标排放。 冷却塔下塔酸温度～ 57℃，经酸冷却器冷却至 38℃后上塔喷淋。 增多的循环酸串至增湿塔循环酸系统。 净化工段补充水由电除雾器集液槽加入。 由于净化工段为负压操作，为防止气体管道及设备抽坏，在第二级电除雾器后设置安全水封。 干吸及成品工段 干吸系统采用三塔三槽流程，即干燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔独立使用各自的循环槽。 干燥系统采用 95%硫酸干燥、吸收系统采用 98%硫酸吸收。 循 环槽采用卧式槽。 来自净化工段的炉气，经补充适量的空气，控制进转化工段 SO2 浓度为 %进入干燥塔。 干燥后气体含水分≤。 干燥塔内用浓度为 95%的硫酸喷淋，干燥酸吸收进入的空气中所含水分后自塔底排至循环槽，在槽内与从第一吸收塔串入的 98%硫酸混合，以维持循环酸浓，再经干燥塔酸循环 泵送出，经干燥塔酸冷却器冷却后进入干燥塔循环。 增多的 95%硫酸串入第一吸 收塔循环槽中。 由转化器第三段出来的转化气经换热冷却后，进入第一吸收塔，塔顶用浓度为 98%硫酸喷淋，吸收 SO3 后的酸自塔底流出进入一吸塔酸循环槽，出塔酸温约为 105℃，用工艺水调节循环槽浓度至 98%，再由一吸塔循环酸泵送入一吸塔酸冷却器，多余的 98%硫酸作为产品酸产出。 由转化器第五段出来的转化气经换热冷却后，进入第二吸收塔，塔顶用浓度为 98%硫酸喷淋，吸收 SO3 后的酸自塔底流出进入二吸塔酸循环槽，用工艺水调节循环槽浓度至 98%，再由二吸塔循环酸泵送入二吸塔酸冷却器，多余的 98%硫酸串入一吸塔酸循环槽。 干燥塔和吸收塔均为填料塔，干燥塔顶装有金属丝网除雾器，吸收塔装有纤维除雾器。 98%成品酸自一吸塔循环酸泵出口引出，经成品酸冷却器冷却至 40℃，输送到成品酸贮罐贮存，并由成品酸泵外送至老厂区或拟建用 酸装置的硫酸贮罐。 开车用母酸由成品酸泵送入干吸工段酸循环槽。 转化工段 干燥后的 SO2 气体经 SO2 鼓风机加压后，依次经第三换热器壳程、第一换 热器壳程预热至 420℃进入转化器第一段催化剂层进行转化，经反应后，温度升至约 584℃通过第一换热器管程进行热交换。 冷却后的反应气温度降至460℃进入转化器第二段催化剂层进行氧化反应，温度升高至约 515℃后，通过第二换热器管程降温至 440℃，进入转化器第三段催化剂层进行氧化反应，温度升高到约 460℃后，依次通过第三换热器管程和省煤器，温度降至约 170℃，送至 第一吸收塔。 第一吸收塔内用 98％浓硫酸吸收其中 SO3，未被吸收的气体通过塔顶的纤维除沫器，再依次经第五、第四、第二换热器壳程换热，气体被加热至 430℃ 进入转化器第四段催化剂层进行氧化反应。 温度升至约 443℃通过第四换热器管程，反应气被降温至 420℃后进入转化器第五段催化剂层进行氧化反应。 温度升至约 422℃通过第五换热器管程，反应气被降温至约 165℃进入第二吸收塔，塔内用 98％硫酸吸收炉气中 SO3 后由尾气烟囱放空。 为了调节各段催化剂层气体进口温度，设置了必要的副线和阀门。 为了开车时转化系统升温，设置了烧轻柴油的预热炉和预热器。 艺先进性 在工艺技术上，吸收已建及投产运行的多套大型硫铁矿制酸和硫磺制酸装置的成功经验，在消化、吸收引进的国外先进技术的基础上，尽可能采用稳妥可靠、先进适用、经济合理的技术，以实现节能降耗，达产达标。 综上所述，项目拟选生产工艺流程先进、合理。 项目设备及其能耗指标和能效水平 备选型原则 设备的选择，应兼顾可靠、先进、投资合理三要素，并能适应产品加工的技术要求。 选择 产量高、质量好，有利于提高劳动生产率的高效能设备。 设备结构简单耐用，噪声低、震动小，便于看管和维护，零部件具有互换性，以便减少机物料的备件数量。 设备占地面积小，有利于节约厂房面积和基建投资。 设备必须是技术上成熟，并经过定型及鉴定的。 备 沸腾炉 对于硫铁矿沸腾焙烧技术的开发和应用，国内已有几十年的经验，积累了大量的工业生产数据。 特别是八十年代以后的几套大型装置，从国外引进了沸腾焙烧基础设计，经过消化吸收，掌握和积累了国外先进的设计技术，在炉型结构、 风帽花板和风帽材料、球拱拱顶、出气口连 接结构上均形成自己的特点，为国产化大型沸腾焙烧装置的设计提供了可靠的保证。 20 万吨 /年硫酸装置单系列焙烧工艺是成熟的。 沸腾层内径Φ 8000mm，上部燃烧空间内径 12020mm，总高约 22800mm。 沸腾炉焙烧的硫铁矿含有效硫约 %，含水约 8%。 为保证进料均匀，每台沸腾炉设置两个加料口。 为保证矿料的充分焙烧和均匀沸腾，风帽应布置均匀，无死角，设计考虑采用正方形布置，炉壁附近处以同心圆补缺，设置风帽的花板结构则考虑采用矩形标准板和异形板组合而成。 风帽是沸腾炉中的关键部件之一，为保证风帽具有较强 的耐高温、抗硫氧化物腐蚀的能力，采用低碳高铬铸钢。 风帽的开孔的孔径与数量按计算所需气速以保证沸腾层的沸腾均匀。 炉壳由碳钢板材卷制而成，内衬耐火砖和隔热砖，钢壳外部设有外保温层。 炉气出口为长方形侧向出口，出气口直接与锅炉进口连接，炉顶设放空口。 沸腾层设有强制循环的冷却管，通过循环水控制沸腾层温度，同时回收热量。 在沸腾层上部设有开车用重油烧嘴，以及观察炉内沸腾状态的特殊结构的视镜，扩大段设二次风入口。 在沸腾层、扩大层和气体出口设有数个测温点，风室和气体出口设有测压点。 电除尘 电除尘器是酸洗流程中的重要设备 ，其可靠性和运行的好坏，直接关系到整个生产装置流程的通畅。 多年来，在认真总结国内科研成果和合理吸收国外先进经验的基础上，国内 在电除尘器研究、设计、制造、安装、调试、开车和应用方面，做了大量工作，已积累丰富生产实践经验。 电除尘器的主要结构为：具有 3 个由高压直流电源独立供电的串联的电场。 每个电场中有许多与气体流动方向平行的板式收尘电极。 收尘电极之间，悬挂等距分布的放电电极。 电除尘器壳体为钢板制作，外部保温，保持壳体温度高于气体的露点温度，以避免冷凝酸腐蚀。 收尘电极和放电电极都会积灰，故都设有振 打机构。 被捕集的矿灰落入除尘器下方的灰斗，通过连续运转的排灰拖链输送机和回转排灰阀排走。 增湿塔 增湿塔是作为净化工段第一级洗涤设备使用的，其工况条件的特点是温度高、腐蚀性强、气体带尘较多，如采用填料塔有堵塞的危险，所以采用空塔结构。 其优点是便于大型化、气体压降小、操作弹性大、性能稳定、可靠性较高，所以在大型装置中广泛采用。 空塔外壳用钢板卷制，内衬铅（或丁基橡胶）作为隔离层，再内衬耐酸砖。 由于原料中含氟较高，这些氟会带到炉气中对耐酸砖造成腐蚀，因此在耐酸砖外衬一层石墨砖加以防护。 塔顶部布置有若干个稀酸喷头，喷淋 稀酸对炉气进行洗涤以达到以及洗涤的目的。 冷却塔 冷却塔为净化工段第二级洗涤设备，采用整体玻璃钢制作，喷淋酸由塔顶的玻璃钢分酸器分布到填料上面。 喷淋稀酸。 由于炉气中还可能含有氟，因此应选用耐氟玻璃钢。 填料高度一般为 4~ 范围内，一般采用聚丙烯制大尺寸（如φ 76）的低阻力、抗污堵及具有自清洗性能的填料，如异鞍环、海尔环等。 干吸塔 本项目干燥塔直径为φ 5200mm ，一吸塔和二吸塔直径为φ 5000mm； 干吸塔的主要结构基本上是相似的，塔体为立式圆筒形内衬耐酸砖，塔内填料支承既可采用瓷球拱支承结构 ，也可采用大跨度、大开孔率的高铝瓷条梁，上部再铺格栅砖。 填料材质为耐酸瓷。 填料上部设分酸装置。 设备上部壳体采用不锈钢，设有除雾装置，以收集气体中的酸雾。 壳侧设有人孔和视镜，以便塔内件的安装、检修和观察。 为延长主鼓风机的寿命，干燥塔可采用低压降金属丝网除雾器。 第一吸收塔由于酸温高、雾量大、雾粒细，为保护后面的换热设备，采用纤维除雾器。 第二吸收塔为保证尾气排放的要求也采用纤维除雾器。 从生产使用的效果看，在保证 设定的工艺参数的前提下，其除雾沫效率是令人满意的。 过去，国内干吸塔的酸分布器大部分采用堰槽挂钩的形 式，该分酸器由分酸 槽和分酸爪组成，因加工制造、安装难以达到设计要求，生产中往往出现分酸不 均、酸沫夹带严重等问题。 且单位面积布酸点少、使用寿命短。 近几年来，国内 投产的大型硫酸装置多采用国产化的带阳极保护不锈钢槽管式酸分布器，它是由一根或两根分酸主管和多支分酸支槽组成，酸液由酸泵送入分酸主。