硫精砂制酸清潔開(kāi)車運(yùn)行實(shí)踐

王 軍

(湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司，湖北荊門448013)

生產(chǎn)實(shí)踐

硫精砂制酸清潔開(kāi)車運(yùn)行實(shí)踐

王 軍

(湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司，湖北荊門448013)

介紹了硫精砂制酸點(diǎn)火開(kāi)車技術(shù)的改進(jìn)與創(chuàng)新，采用礦渣鋪底料、通氣前投煤粉保溫、通氣時(shí)少量投礦及輔助投顆粒硫磺來(lái)控制爐溫和氣濃等措施，解決了開(kāi)車過(guò)程對(duì)環(huán)境污染大、生產(chǎn)事故風(fēng)險(xiǎn)高的難題,達(dá)到無(wú)污染、安全、一次性開(kāi)車成功的目的。對(duì)開(kāi)車的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作和操作要點(diǎn)、控制指標(biāo)均作了詳細(xì)描述。

硫酸生產(chǎn) 硫精砂 開(kāi)車 無(wú)污染 技術(shù)創(chuàng)新

湖北新洋豐肥業(yè)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱新洋豐)硫酸廠硫酸裝置采用硫精砂為原料，沸騰焙燒、封閉酸洗凈化、“3+1”二轉(zhuǎn)二吸工藝流程。在轉(zhuǎn)化器一、四段設(shè)有升溫電爐，二吸塔出口有氨法脫硫系統(tǒng)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能為200 kt/a，裝置2008年9月投產(chǎn)。原設(shè)計(jì)開(kāi)車采用w(S)13%～19%、w(H2O)<3%、細(xì)度小于4 mm的硫精砂升溫。升溫時(shí)采用柴油噴槍將柴油和壓縮空氣進(jìn)行霧化，用電子點(diǎn)火器點(diǎn)燃后對(duì)準(zhǔn)礦層燃燒，使礦層溫度達(dá)到400 ℃以上，再使用投礦裝置向沸騰爐內(nèi)投加生產(chǎn)用硫精砂，轉(zhuǎn)入正常生產(chǎn)。

1 傳統(tǒng)開(kāi)車升溫存在的問(wèn)題

傳統(tǒng)開(kāi)車升溫主要存在以下問(wèn)題[1-2]：

1)傳統(tǒng)硫精砂制酸開(kāi)車使用w(S) 13%～19%、w(H2O)<3%硫精砂，硫精砂粒徑小于4 mm，投入沸騰爐內(nèi)鋪好固定層，再用木材或者柴油加熱礦層，最后使礦層達(dá)到400 ℃以上的燃點(diǎn)。在加熱礦層時(shí)會(huì)有大量的SO2產(chǎn)生。SO2是一種劇毒氣體，對(duì)人體和動(dòng)植物都有較大毒性，這些有毒氣體通過(guò)沸騰爐頂部鐘罩排入大氣層，對(duì)環(huán)境污染很大。并且在升溫結(jié)束后正常投礦時(shí)，傳統(tǒng)方法易發(fā)生礦不起燃或者爆燃導(dǎo)致?tīng)t子高溫結(jié)疤情況，開(kāi)車失敗。

2)開(kāi)車難度大，技術(shù)不易掌握。開(kāi)車時(shí)技術(shù)人員、生產(chǎn)操作人員勞動(dòng)強(qiáng)度都較大，隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)工藝和設(shè)備上出現(xiàn)的各種問(wèn)題，順利開(kāi)車難度較大，安全和環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)較高。

2 開(kāi)車升溫方法改進(jìn)

1)改變升溫原料，采用低殘硫的礦渣，避免SO2的產(chǎn)生。通過(guò)試驗(yàn)將傳統(tǒng)原料改為殘硫w(S)<0.5%、w(H2O)<3%粒徑小于4 mm的礦渣作為沸騰爐開(kāi)車升溫固定層，鋪料高度600～700 mm。沸騰爐底壓力3～6 kPa ，料層升溫至600～700 ℃投料。

2)沸騰爐固定層加熱到400 ℃以上，準(zhǔn)備投料時(shí)采用投無(wú)煙煤粉保溫，煤粉粒徑小于4 mm。因煤粉的燃點(diǎn)在400 ℃左右，較細(xì)的煤粉末投入爐內(nèi)時(shí)，煤粉落到固定層里燃燒，起到了保溫作用。

3)投料時(shí)采用顆粒硫磺助燃，避免沸騰爐降溫熄滅。投料后采用向爐內(nèi)加入顆粒硫磺助燃，由于硫磺燃點(diǎn)240 ℃，硫磺投入后會(huì)立即燃燒，將礦一起帶燃。硫磺燃燒可以提高沸騰爐到轉(zhuǎn)化工序的氣濃，轉(zhuǎn)化工序催化劑達(dá)到工藝指標(biāo)溫度的進(jìn)程快。

3 改進(jìn)升溫方法的主要優(yōu)點(diǎn)

1)采用低殘硫的礦渣點(diǎn)火升溫，不會(huì)產(chǎn)生SO2毒氣，再搭配使用煤粉保溫，通氣時(shí)投少量的礦和顆粒硫磺提高沸騰爐的SO2氣濃，防止投高品位礦提高氣濃時(shí)爐子高溫結(jié)疤的風(fēng)險(xiǎn)，使得開(kāi)車過(guò)程簡(jiǎn)單、高效、無(wú)污染。

2)采用低殘硫的礦渣點(diǎn)火，可以使產(chǎn)出的礦渣不會(huì)污染硫鐵礦燒渣產(chǎn)品。如果采用砂子等其他材料，產(chǎn)出物會(huì)進(jìn)入硫鐵礦燒渣礦堆。新洋豐硫酸廠硫鐵礦燒渣w(Fe)控制波動(dòng)在1.5%以內(nèi)，超出即視為不合格產(chǎn)品，不合格硫鐵礦燒渣要進(jìn)入系統(tǒng)再次返燒，這樣就增加生產(chǎn)成本。而且低殘硫的礦渣易于取用。

3)有些廠為了環(huán)保，在升溫過(guò)程中用轉(zhuǎn)化系統(tǒng)主風(fēng)機(jī)將升溫?zé)煔獬槿雰艋⑥D(zhuǎn)化、干吸系統(tǒng)，達(dá)到了沸騰爐不冒煙，但因煙氣中有未完全燃燒的柴油煙氣、CO等易燃易爆氣體，這些易燃易爆煙氣進(jìn)入系統(tǒng)有很大的安全風(fēng)險(xiǎn)，在生產(chǎn)工藝上是不允許的。雖然電除塵器和電除霧器沒(méi)有送電，但轉(zhuǎn)化器正在帶電爐升溫，電爐溫度在430 ℃以上，有點(diǎn)燃?xì)怏w爆炸的危險(xiǎn)。煙氣中的塵含量和油煙、水含量大，會(huì)進(jìn)入干吸系統(tǒng)的干燥塔，導(dǎo)致干燥酸變臟，維持酸濃需要的換酸量增加。采用低殘硫的礦渣點(diǎn)火升溫，可以有效的規(guī)避以上問(wèn)題，生產(chǎn)系統(tǒng)安全可靠。

4)在抽插盲板準(zhǔn)備投料期間，因要將油槍熄滅拆除，沸騰爐固定層溫度會(huì)下降。抽插盲板如果進(jìn)行的順利，用時(shí)較短，其他崗位均正常時(shí)，沸騰爐固定層溫度下降不多，開(kāi)車影響不大。但如果遇到不順利時(shí)，沸騰爐固定層溫度隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，溫度下降會(huì)越來(lái)越大，導(dǎo)致投料時(shí)礦不燃燒，要再次升溫。而在抽插盲板準(zhǔn)備投料前，先投入煤粉保溫，煤燃燒的熱值較大，固定層的溫度會(huì)維持時(shí)間較長(zhǎng)；如果煤粉加多了，固定層溫度不僅不會(huì)下降，還會(huì)上升。為抽插盲板和處理故障留出了充裕的時(shí)間，開(kāi)車成功率大大提高。

5)投礦期間補(bǔ)充硫磺助燃，爐子不會(huì)熄火。硫磺的燃點(diǎn)為242 ℃，硫磺投入爐內(nèi)會(huì)馬上燃燒，不僅會(huì)提高爐子溫度和氣濃，而且會(huì)對(duì)投加的硫鐵礦起助燃作用。爐子CO2氣濃提高的快，使轉(zhuǎn)化器釩催化劑能早反應(yīng)釋放熱能，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)步入正常的時(shí)間縮短，電爐可以早點(diǎn)退出使用，節(jié)約用電，降低生產(chǎn)成本。

4 改進(jìn)升溫方法實(shí)踐

4.1 沸騰爐點(diǎn)火升溫

4.1.1 開(kāi)車前的準(zhǔn)備工作

1)焙燒崗位準(zhǔn)備不少于10 t柴油，沸騰爐檢修完畢，清理完雜物。爐前風(fēng)機(jī)調(diào)試正常，各閥門靈活可靠，油泵、點(diǎn)火裝置調(diào)試合格。原料崗位準(zhǔn)備沸騰爐鋪料所需的干料，以及煤粉和顆粒硫磺1 t左右。

2)大修后爐內(nèi)使用澆注料進(jìn)行維修，要先進(jìn)行烘爐，烘爐用木材烘爐，后期隨點(diǎn)火升溫一起烘爐。

3)檢查風(fēng)帽通暢情況和風(fēng)帽孔與澆注料之間的距離，耐火泥和風(fēng)帽小孔之間的距離在2～3 cm，檢查完畢后封好爐門(留一個(gè)不封，待冷沸騰結(jié)束后再封)。

4)鋪料。在沸騰爐底部鋪上600～700 mm厚烘干好的礦渣固定層，要求粒徑用3 mm篩子過(guò)篩，w(H2O)<4%。水分大了升溫時(shí)間長(zhǎng)，耗費(fèi)燃料，且冷沸騰不好，會(huì)造成堆積。先向沸騰爐進(jìn)料至下料口，再開(kāi)鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行冷沸騰鋪料，一直到所要求的高度為止。需檢查進(jìn)料口部位有沒(méi)有堆積，如果沸騰鋪料后固定層較穩(wěn)定和平整，再做冷沸騰試驗(yàn)。如果發(fā)現(xiàn)高低不平，則要進(jìn)行檢查并重新做冷沸騰試驗(yàn)，直至平整為止。如鋪的料較濕，則不要急于做冷沸騰試驗(yàn)，需等到升溫一段時(shí)間后，底料烘干了，再做冷沸騰試驗(yàn)。記錄微沸騰的爐底壓力和風(fēng)量，便于微沸騰升溫時(shí)確定風(fēng)壓。

4.1.2 升溫開(kāi)車

準(zhǔn)備好足量的柴油、壓縮空氣、細(xì)度較好的煤和烘干分篩較細(xì)的礦渣(以備投料后沸騰爐溫度高降溫時(shí)用)，爐頂放空頂蓋鐘罩打開(kāi)，爐內(nèi)呈負(fù)壓，點(diǎn)油槍前先試驗(yàn)槍頭霧化情況，可以用放空爐頂蓋開(kāi)啟度控制爐內(nèi)負(fù)壓大小。升溫的目的就是要把爐內(nèi)料層溫度達(dá)到燃點(diǎn)400 ℃以上。在轉(zhuǎn)化器一段溫度達(dá)到420 ℃、二段溫度達(dá)到370 ℃和四段催化劑層溫度達(dá)到410 ℃左右時(shí)，即在轉(zhuǎn)化升溫38 h后，沸騰爐開(kāi)始點(diǎn)火。用一支油槍向爐內(nèi)噴油并點(diǎn)燃油槍(大約8～10 h)，爐子剛開(kāi)始點(diǎn)燃時(shí)控制火焰呈亮色，不要直接對(duì)準(zhǔn)渣層，先把爐膛稍烤一下，點(diǎn)第一支油槍烘烤大約4 h后啟動(dòng)爐前風(fēng)機(jī)維持3 kPa左右的底壓，爐溫從常溫加熱到200 ℃左右。爐溫達(dá)到200 ℃后點(diǎn)第二支油槍，中途加風(fēng)從3 kPa至6 kPa，反復(fù)抄動(dòng)紅渣1～2次。爐溫到達(dá)480 ℃后，點(diǎn)第三支油槍,維持爐底壓，爐溫上升后對(duì)渣層進(jìn)行沸騰。爐底壓6～7 kPa左右，油槍直接噴到已沸騰較好的礦渣中升溫或火焰貼近礦料表面燒。當(dāng)溫度達(dá)到600～700 ℃，先關(guān)閉3支油槍，后將爐前風(fēng)機(jī)耦合器歸零，爐前風(fēng)機(jī)放空閥全開(kāi)，準(zhǔn)備通氣投料(為了保溫可適當(dāng)投一些磨碎的煤粉)。提前向一個(gè)成品料斗進(jìn)少量的礦，另一給料皮帶上人工均勻鋪上一層小顆粒硫磺，旋風(fēng)出口抽盲板后，駝背煙道蓋上蓋子，封電除霧器人孔門。轉(zhuǎn)化崗位加大風(fēng)量(約-3.5 kPa左右)，在爐子形成負(fù)壓時(shí)立即關(guān)閉爐頂蓋。增大爐底進(jìn)風(fēng)量(8～9 kPa)和投料量，使沸騰爐轉(zhuǎn)入正常操作。投礦后密切注意爐溫變化，緩慢提升爐溫，防止?fàn)t溫過(guò)快上漲，造成高溫結(jié)疤。

4.2 系統(tǒng)通氣

1)確認(rèn)凈化、干吸、尾氣脫硫、轉(zhuǎn)化及焙燒系統(tǒng)具備接氣條件(轉(zhuǎn)化器一、四段催化劑層溫度達(dá)到430 ℃以上)，拉開(kāi)電除塵器進(jìn)口閘板后，封電除霧器人孔，封動(dòng)力波人孔和封駝背煙道蓋。

2)慢慢關(guān)小補(bǔ)充空氣閥(保持閥門開(kāi)度在10%左右)，主風(fēng)機(jī)加負(fù)荷負(fù)壓為-3.5 kPa，至沸騰爐為微負(fù)壓。

3)空氣鼓風(fēng)機(jī)耦合器調(diào)零，打開(kāi)放空閥、出口閥。待可以通氣時(shí)，調(diào)節(jié)耦合器控制風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速2 300 r/min左右，關(guān)小風(fēng)機(jī)放空閥，當(dāng)沸騰爐爐底壓力達(dá)到6 kPa 以上時(shí)投料。投料時(shí)，根據(jù)沸騰爐各點(diǎn)溫度上升情況調(diào)節(jié)風(fēng)量及加料量，調(diào)節(jié)幅度要小。制酸調(diào)節(jié)SO2風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及補(bǔ)充空氣孔的開(kāi)度確保沸騰爐微負(fù)壓生產(chǎn)及SO2濃度，補(bǔ)充空氣孔電動(dòng)閥開(kāi)度每次調(diào)節(jié)幅度為5%～10%。

4)通氣15～20 min后根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況對(duì)電除霧器進(jìn)行噴淋送電。

5)為保證轉(zhuǎn)化器各段溫度，控制φ(SO2)在7.0%左右。

6)在通氣后立即將一段進(jìn)口溫度控制在420～430 ℃，根據(jù)氣濃大小調(diào)節(jié)空氣補(bǔ)充孔、電爐和副線閥，控制好一段進(jìn)口溫度。如一段進(jìn)口溫度偏低，可用開(kāi)大電爐來(lái)提高一段進(jìn)口溫度在正常范圍。在進(jìn)口溫度較高時(shí)，可通過(guò)一段副線閥調(diào)節(jié)，一段出口不超過(guò)600 ℃，催化劑下層不超過(guò)620 ℃。

7)通氣后根據(jù)各段進(jìn)口溫度情況，逐步停用各段電爐。

8)通氣后根據(jù)干燥、吸收酸濃，在保證一吸w(H2SO4)達(dá)到98%逐步打開(kāi)干燥、吸收串酸閥，保證干燥酸濃度不下降。在吸收酸濃度正常并微漲時(shí)，加大干吸串酸，控制干燥酸濃。當(dāng)吸收酸濃上漲時(shí)再通過(guò)加水控制吸收酸濃。

9)根據(jù)省煤器出口溫度調(diào)節(jié)給水旁路閥，盡量控制一吸塔入口氣溫在180～190 ℃。

10)通氣后根據(jù)情況再開(kāi)1臺(tái)循環(huán)水泵，待干燥酸濃、吸收酸濃正常后，可根據(jù)酸溫調(diào)節(jié)循環(huán)水壓力。

11)在電除塵器未送電前，大量灰塵進(jìn)入動(dòng)力波洗滌器循環(huán)稀酸中，應(yīng)加大動(dòng)力波洗滌器循環(huán)槽的排污量，以降低動(dòng)力波洗滌器稀酸中懸浮物含量。

5 存在問(wèn)題

1)用柴油升溫過(guò)程中，油槍易熄火或者燃燒不充分冒黑煙。爐溫與空氣量和噴油量存在一定關(guān)系，爐溫低時(shí)，噴油量要小些，否則柴油不能充分燃燒，沸騰爐鐘罩處容易冒黑煙?？梢酝ㄟ^(guò)減少油槍的數(shù)量或者使用小噴嘴，壓縮空氣與柴油合理配比使柴油充分霧化，提高燃燒效果。爐膛燃燒要明亮為佳，爐溫提高后可以增加油槍的數(shù)量。鐘罩開(kāi)度大小影響沸騰爐內(nèi)負(fù)壓大小，空氣量也隨之變化。負(fù)壓過(guò)大熱量被帶走，負(fù)壓過(guò)小，氧量不足，柴油燃燒補(bǔ)充分。因此調(diào)節(jié)為微負(fù)壓，不能過(guò)大或者過(guò)小。

2)保溫階段投煤粉時(shí)，投加煤粉過(guò)量導(dǎo)致?tīng)t溫迅速上漲。保溫階段如果操作不當(dāng)，投入煤粉過(guò)量時(shí)，固定層溫度不但不會(huì)下降，反而會(huì)迅速上漲。這時(shí)不能投礦，否則會(huì)導(dǎo)致超溫，應(yīng)繼續(xù)向爐內(nèi)補(bǔ)風(fēng)將過(guò)量的煤燃盡。當(dāng)煤燃盡固定層溫度開(kāi)始下降時(shí)才可投礦。

3)投礦用硫磺助燃時(shí)，礦含硫要偏低控制。礦含硫較高時(shí)發(fā)熱量大，再有硫磺助燃，爐溫會(huì)快速上漲，有高溫結(jié)疤的風(fēng)險(xiǎn)。因此要在沸騰爐穩(wěn)定燃燒后，先停止添加助燃的硫磺，再適量增加礦硫含量，使生產(chǎn)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。

6 沸騰爐升溫操作

沸騰爐做冷沸騰試驗(yàn)正常，確定好微沸騰的爐底壓力和風(fēng)量，轉(zhuǎn)化系統(tǒng)提前24 h開(kāi)始升溫。凈化、鍋爐、排渣、干吸、尾氣脫硫正常運(yùn)行，給料系統(tǒng)做好輸硫磺、煤粉和投礦用硫精砂的準(zhǔn)備。轉(zhuǎn)化器一、四段催化劑升溫24 h后沸騰爐開(kāi)始升溫開(kāi)車。具體過(guò)程如下：

1)點(diǎn)第一支油槍(孔徑3.5 mm)升溫8～10 h，爐溫常溫升到200 ℃左右，加熱4 h后，啟動(dòng)爐前風(fēng)機(jī)維持3 kPa的底壓，使固定層微沸騰。

2)點(diǎn)第二支油槍(孔徑3.5 mm)升溫3～4 h，爐溫200～468 ℃左右，中途加風(fēng)抄動(dòng)紅渣1～2次，加風(fēng)3～6 kPa。

3)點(diǎn)第三支油槍(孔徑3.8 mm)升溫3～4 h，爐溫468～768 ℃左右，升溫過(guò)程中保持爐底壓6 kPa左右。沸騰爐中部、上部和擴(kuò)大層各個(gè)溫度達(dá)到700 ℃以上后，準(zhǔn)備投礦。

4)準(zhǔn)備投礦，將爐前風(fēng)機(jī)放空閥全開(kāi)放空，耦合器歸零，爐前風(fēng)機(jī)底壓0.4 kPa，投煤粉保溫(凈化、焙燒進(jìn)行抽堵盲板工作)。

5)0.5 h后投料(半邊給料礦+硫磺)，爐前風(fēng)機(jī)加風(fēng)，沸騰爐底壓升至8.3 kPa左右。

6)1 h后加風(fēng)到9 kPa左右，控制爐溫緩慢上漲到800～900 ℃。再1 h后加風(fēng)到10 kPa。

7)2 h后加風(fēng)到11.3 kPa至沸騰爐正常生產(chǎn)。

7 結(jié)語(yǔ)

開(kāi)車升溫方法在傳統(tǒng)的硫精砂開(kāi)車生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)后，實(shí)際運(yùn)用效果明顯，達(dá)到方法簡(jiǎn)單、安全高效、無(wú)污染開(kāi)車的目的。

1)采用殘硫w(S)<0.5%的礦渣，搭配煤粉和顆粒硫磺開(kāi)車，比用柴油升溫時(shí)間短。升溫過(guò)程由于采用了礦渣，沒(méi)有SO2產(chǎn)生，不會(huì)污染環(huán)境。開(kāi)車升溫時(shí)在廠區(qū)及周邊地區(qū)檢測(cè)不到SO2。

2)開(kāi)車升溫結(jié)束后在通氣之前采用投煤粉保溫，穩(wěn)定固定層溫度，給抽插盲板等工作留出了足夠的時(shí)間。通氣時(shí)采用少量投礦，輔助投一部分顆粒硫磺來(lái)控制爐溫和氣濃，顆粒硫磺起到助燃作用同時(shí)能提高后續(xù)工段的氣濃，縮短轉(zhuǎn)化系統(tǒng)步入正常運(yùn)行的時(shí)間，整個(gè)開(kāi)車過(guò)程達(dá)到過(guò)程簡(jiǎn)單、高效、無(wú)污染。

[1] 朱明亞.硫酸車間無(wú)污染開(kāi)車的生產(chǎn)實(shí)踐[J]. 硫酸工業(yè)，2006(4)：35-38.

[2] 宋光輝. 硫鐵礦制硫酸焙燒爐低溫投料技術(shù)[J]. 磷肥與復(fù)肥，2014(4)：57-58.

Practice of pollution-free operation in sulphuric acid production based on pyrite concentrate

WANGJun

(Hubei Newyangfeng Fertilizer Co.,Ltd., Jingmen, Hubei, 448013,China)

The technology improvement and innovation in sulphuric acid production based on pyrite concentrate were introduced. The furnace temperature and gas concentration were controlled by taking several measures, such as using the slag as a laying material, loading the coal powder prior to gas purging to maintain temperature, loading small amount of ore during gas purging, and blending with granulated sulphur. These measures effectively solved the problems, such as heavy environmental pollution and high risks of accidents, during start-up operation, achieved one trial success with a safe operation and no environmental pollution. Preparation, key operation points, and control indicators were described in details.

sulphuric acid production; pyrite concentrate; operation; pollution-free; technology innovation

2016-12-01。

王軍 ，男，湖北新洋豐肥業(yè)硫酸廠生產(chǎn)技術(shù)科科長(zhǎng)、化工工藝工程師，主要負(fù)責(zé)硫酸生產(chǎn)工藝管理。電話：15972613490；E-mail：469056539@qq.com。

TQ111.16

B

1002-1507(2017)03-0029-04