安鋼燒結(jié)機脫硫硫銨制備雙線工藝技術(shù)分析和優(yōu)化

劉文慧　高雷　賀志國　王志博　李昆

(1.安陽鋼鐵股份有限公司；　2.安陽市環(huán)境應(yīng)急投訴受理中心 )

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安鋼燒結(jié)機脫硫硫銨制備雙線工藝技術(shù)分析和優(yōu)化

劉文慧1高雷1賀志國1王志博2李昆2

(1.安陽鋼鐵股份有限公司；2.安陽市環(huán)境應(yīng)急投訴受理中心 )

安鋼2#、3#燒結(jié)機采用氨-硫酸銨生產(chǎn)工藝進行煙氣脫硫，是保障燒結(jié)機機頭煙氣達(dá)標(biāo)排放和降低地區(qū)霧霾影響的重要環(huán)保設(shè)施。自投運以來，由于原有設(shè)計兩條硫銨制備線采用雙線共用一座50 m3原料緩沖罐的模式，導(dǎo)致兩線生產(chǎn)相互制約影響。針對現(xiàn)狀，對兩條生產(chǎn)線進行分析改造，增設(shè)一座緩沖罐，對其配套工藝管線設(shè)計優(yōu)化，從而實現(xiàn)硫銨制備系統(tǒng)產(chǎn)能穩(wěn)步提高，確保2#、3#脫硫系統(tǒng)與燒結(jié)機同步運行。

煙氣脫硫硫銨制備雙線運行改造優(yōu)化

0　前言

安鋼煉鐵廠2#、3#燒結(jié)機配套環(huán)保脫硫設(shè)施，采用氨—硫酸銨生產(chǎn)工藝，相繼于2013年3月、2013年8月投產(chǎn)運行，凈化處理燒結(jié)機機頭煙氣量240萬m3/h、288萬m3/h(工況)，是保障燒結(jié)機機頭煙氣達(dá)標(biāo)排放，控制燒結(jié)系統(tǒng)二氧化硫排放量，改善豫北地區(qū)空氣質(zhì)量，降低地區(qū)霧霾影響的重要環(huán)保設(shè)施。該裝置主要包含脫硫吸收系統(tǒng)，除灰渣分離系統(tǒng)，脫硫磺系統(tǒng)及硫銨制備系統(tǒng)四個單元，其中硫銨制備系統(tǒng)能否將脫硫吸收系統(tǒng)單元的產(chǎn)出液及時轉(zhuǎn)化處理，獲取硫酸銨成品，是保障系統(tǒng)平衡生產(chǎn)的關(guān)鍵因素。目前兩條硫銨制備線共用一座緩沖罐，導(dǎo)致兩條生產(chǎn)線相互制約，硫銨產(chǎn)出不足，脫硫液無法及時轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)塔內(nèi)結(jié)晶堵塞現(xiàn)象，脫硫塔內(nèi)壁附件垮塌，脫硫系統(tǒng)被迫停機事故一系列問題。因此為了穩(wěn)定硫銨制備系統(tǒng)正常生產(chǎn)，保證脫硫系統(tǒng)同步運行率，實現(xiàn)降低成本，進一步對硫銨制備工藝進行改造優(yōu)化。

1　原工藝設(shè)備概況

2#、3#脫硫設(shè)施配套硫銨制備系統(tǒng)工藝設(shè)計為兩條生產(chǎn)線，采用雙線共用一座50 m3原料緩沖罐(規(guī)格尺寸為：Φ4000，H4800)的模式，日?？刂凭彌_罐有效液位高度為2000 mm～3000 mm，溶液循環(huán)量為40 m3/h。原工藝配置管網(wǎng)示意圖如圖1所示。

圖1　原工藝配置管網(wǎng)示意圖

2　問題分析

2.1單座緩沖罐對雙線運行的工藝影響

兩條生產(chǎn)線共用一座原料緩沖罐，當(dāng)有一條生產(chǎn)線在操作過程中存在原料雜質(zhì)帶入量增多，結(jié)晶生產(chǎn)條件惡化，結(jié)晶顆粒變小，富集離子增多現(xiàn)象，則會制約影響另外一條線的生產(chǎn)能力，導(dǎo)致雙線生產(chǎn)能力整體下降。單線蒸煮作業(yè)期間，在運行生產(chǎn)線各參數(shù)變化情況見表1。

表1　運行參數(shù)對比

由表1可以看出，在其中一條生產(chǎn)制備線進行周期性洗滌、蒸煮、置換作業(yè)過程中，另一條生產(chǎn)線受其影響，升膜、加熱器、結(jié)晶罐內(nèi)溫度降低，導(dǎo)致連續(xù)結(jié)晶狀況終止，出料時間加長，硫銨產(chǎn)量及質(zhì)量水平下降。硫銨產(chǎn)能不足，致使脫硫生產(chǎn)無法實現(xiàn)平衡，系統(tǒng)各溶池儲存液體量急劇上升，濃縮塔、脫硫塔內(nèi)溶液密度逐步上升，直接導(dǎo)致脫硫塔SO2吸收效率下降，出口污染物排放濃度超標(biāo)；吸收反應(yīng)過程控制困難，中間產(chǎn)物增多，影響溶液品質(zhì)；溶液成分組成產(chǎn)生變化，破壞影響硫銨制備系統(tǒng)結(jié)晶生成及成長條件，進一步消弱硫銨產(chǎn)能，導(dǎo)致惡性循環(huán)；與配套燒結(jié)機同步作業(yè)率無法保證。

2.2緩沖罐容留兩條生產(chǎn)線溢流結(jié)晶沉積物對設(shè)備系統(tǒng)的影響

由于雙線共用一座緩沖罐，承擔(dān)硫銨出料泵排出漿液沉淀分離任務(wù)的離心分離液槽設(shè)備，其溢流液中夾帶的固體結(jié)晶顆粒，同時匯集進入緩沖罐內(nèi)，短期即形成沉淀積留層，當(dāng)沉積高度超過進料泵入口管線接管標(biāo)高位置時，隨泵及壓出管道帶入后續(xù)預(yù)熱器、列管換熱器、升膜蒸發(fā)器，受流道阻力及管束壁面溫升影響，阻滯附著在列管內(nèi)壁，形成致密的結(jié)垢層，降低設(shè)備傳熱系數(shù)，導(dǎo)致溶液加熱升溫、溶劑蒸發(fā)能力不足，產(chǎn)能下降，嚴(yán)重時堵塞流道，形成局部高溫區(qū)，加劇材料的腐蝕泄漏，縮短設(shè)備使用周期。

3　改進措施

針對以上問題，必須對硫銨雙線制備線進行改造，有利于硫銨產(chǎn)量的穩(wěn)定生產(chǎn)和設(shè)備的運行。以當(dāng)前工藝配置路由現(xiàn)狀為突破口，結(jié)合現(xiàn)場條件，對工藝生產(chǎn)線和設(shè)備做進一步的改進優(yōu)化。

3.1增設(shè)一座原料緩沖罐

結(jié)合現(xiàn)場管網(wǎng)實際布局情況，增設(shè)一座50 m3原料緩沖罐，并增加配套輸送泵、進出液連接管道、動力電纜及儀表控制系統(tǒng)、中控室操作界面等輔助項目的技改措施。新增配套設(shè)備清單見表2。

表2　新增設(shè)備材料表

3.2工藝生產(chǎn)線的優(yōu)化

結(jié)合原系統(tǒng)在運行及檢修過程中存在的缺陷與不足，考慮對新增原料緩沖罐及附屬設(shè)施進行設(shè)計優(yōu)化。

(1)目前2條生產(chǎn)線離心分離液槽循環(huán)溢流液管道為三通交匯連接，且雙線以建筑中軸線對稱分布，通過配管改造可以實現(xiàn)分離排液。由原分離液槽雙線匯后排入單獨緩沖罐設(shè)計為截斷匯合。

(2)在綜合操作、檢修、系統(tǒng)優(yōu)化條件后，按現(xiàn)有緩沖罐設(shè)置的方位，將增設(shè)的一座緩沖罐和原緩沖罐設(shè)備為沿生產(chǎn)庫房對稱分布。消除了單個緩沖罐同時向2條制備線供料及接納雙線循環(huán)溶液帶來的不利影響。

(3)硫銨緩沖泵為雙泵并聯(lián)單管輸送，通過分拆截斷，增設(shè)輸送管道的方式，實現(xiàn)單泵獨立輸送作業(yè)。

(4)新增原料緩沖罐與離心分離液槽的距離應(yīng)實現(xiàn)最短化；基礎(chǔ)標(biāo)高應(yīng)高于300 mm；排空口孔徑應(yīng)大于DN100規(guī)格，并增加沖洗水裝置；新增底部排凈孔。

(5)連接新增原料緩沖罐與離心分離液槽的溢流管道應(yīng)盡量取直，沿液體流向保持∠5 °的傾斜度，90 °直角彎頭數(shù)量不得超過4處，溢流管道直徑應(yīng)大于DN100規(guī)格。

現(xiàn)工藝配置管網(wǎng)示意圖如圖2所示。

圖2　現(xiàn)工藝配置管網(wǎng)示意圖

4　改進效果

4.1工藝方面

分離硫銨雙線操作，避免兩條生產(chǎn)線溶液的相互摻混；抬高緩沖罐入輸送泵進口管道標(biāo)高，設(shè)置積料沉積分離段。原離心分離液槽雙線匯合排入單獨緩沖罐的路由設(shè)計改為截斷匯合位置，分別引流排入2座緩沖罐，新增緩沖罐進液管道采用45 °彎頭連接，減少流通阻力；原料補液緩沖泵雙泵并行改為單泵對單罐補液路線。

4.2設(shè)備方面

新增一座50 m3緩沖罐及配套管口、儀裝設(shè)施、PLC控制系統(tǒng)；新增2臺輸送泵及配套進出口管道；改造現(xiàn)有離心分離液槽溢流管道，實現(xiàn)溢流液的獨立配送。

5　結(jié)論

通過對硫銨雙線制備線的工藝設(shè)備改造優(yōu)化，克服了原有工藝設(shè)計、布局等方面的不合理難題，目前硫銨制備系統(tǒng)硫酸銨產(chǎn)能水平穩(wěn)步提高，實現(xiàn)了在確保2#、3#脫硫裝置與燒結(jié)機主體設(shè)施同步運行基礎(chǔ)上的平衡生產(chǎn)，同時也對降低脫硫設(shè)施運行成本，減少原料液氨消耗，為延長設(shè)備使用壽命提供了保障。

[1]張進華,樊小明,段付崗，等.氨法脫硫生產(chǎn)中硫酸銨結(jié)晶差的原因及工藝優(yōu)化措施[J].中氮肥,2015(5):27-30.

[2]王貴明.柳鋼2×83 m2燒結(jié)機頭煙氣氨法脫硫系統(tǒng)大氣污染物減排效果及脫硫副產(chǎn)物綜合利用價值[C]. 中國金屬學(xué)會2009年燒結(jié)工序節(jié)能減排技術(shù)研討會論文集.2009:107-109.

[3]付朝云,賀志國,齊向紅，等.安鋼2#燒結(jié)機煙氣脫硫運行實踐[J].河南冶金, 2014, 22(2):38-40.

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TECHNOLOGY OPTIMIZATION ON THE DOUBLE PROCESS OF PREPARATION FOR THE SINTERING DESULFURIZATION AMMONIUM SULFATE IN ANYANG STEEL

Liu Wenhui1Gao Lei1He Zhiguo1Wang ZhiBo2Li Kun2

(1.Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd；2.Anyang Environmental Emergency Complaint Handling Center)

The 2#, 3# sintering machine is used in the process of ammonia - ammonium sulfate production for flue gas desulfurization, it is an important environmental protection facility to protect the head of sintering machine flue gas emissions and reduce the impact of regional environmental. Since its operation, because of the original design that is use of a double line sharing a 50 m3raw material buffer tank mode of the two line preparation of ammonium sulfate, the two production lines restrict each other. In response to this situation, two production lines are analyzed, add a buffer tank and optimal design, the system capacity has been steadily improved, to ensure the 2#, 3# desulfurization system and the sintering machine synchronous operation.

flue gas desulfurization(FGD)preparation of ammonium sulfatedouble operation transform optimization

聯(lián)系人:劉文慧,助理工程師.河南.安陽(455004),安陽鋼鐵股份有限公司煉鐵廠；2016—2—11