硫酸系统提升生产效率的改造实践.pdf

硫酸工业Sulphuric Acid Industry第 3 期2023 年 6 月No.3Jun.2023硫酸系统提升生产效率的改造实践李辰寅，杨幼明，贺佳丽（河南豫光金铅股份有限公司，河南济源 456000）摘要：某铅冶炼生产系统投料结构的调整和处理能力的提升使进入硫酸系统的烟尘量增加，造成净化工序酸泥量增加、喷头堵塞频次增加、板式换热器清淤困难等问题，熔炼系统频繁停机检修。通过对静电除尘器进行技术改造，增加高效洗涤器循环酸中酸泥开路系统以及提高自动化控制水平，因硫酸装置故障引起的停机时长由 6.5 h/月降至 2.0 h/月，有效提升了硫酸系统生产效率。关键词：硫酸生产静电除尘器净化工序生产效率改造实践中图分类号：TQ111.16 文献标志码：B 文章编号：1002-1507(2023)03-0011-03Reform practice of improving production efficiency in sulphuric acid systemLI Chenyin,YANG Youming,HE Jiali(Henan Yuguang Gold&Lead Co.,Ltd.,Jiyuan,Henan,456000,China)Abstract:The adjustment of the feeding structure and improvement of the processing capacity of a certain lead smelting production system have led to the increase in the amount of dust entering the sulphuric acid system,resulting in the increase in the amount of acid sludge in the purification process,the increase in the frequency of nozzle blockage,and difficulties in cleaning the plate heat exchanger.The smelting system is frequently shut down for maintenance.Through technological transformation of the electrostatic precipitator,the addition of the efficient scrubber circulating acid sludge open circuit system and the improvement of automation control level,the monthly average downtime caused by the sulphuric acid system has been reduced from 6.5 hours per month to 2.0 hours per month,effectively improving the production efficiency of the sulphuric acid system.Key words:sulphuric acid production;electrostatic precipitator;purification process;production efficiency;transformation practice某铅锌冶炼厂现有 3 条采用富氧底吹工艺的炼铅生产线，生产 w(H2SO4)98%硫酸 236 kt/a，处理含有 Zn、Au、Ag、Cu、Sb、Bi 等有价元素的各类含铅物料 510 kt/a 左右。该厂近年来着力发展循环经济，扩大再生铅产业，目前可稳定回收铅酸蓄电池中的铅膏 150 kt/a1-2。另外，该厂锌冶炼系统及铅熔炼深加工系统每月返回到原料工序参与重新配料的各类中间物料在 5 kt 以上。2022 年以来，伴随着公司生产经营形势的变化，效益化生产成为主线，由此带来的物料变化对之前稳定的生产状态造成了一定的冲击。在此过程中，物料投料量增加带来制酸烟气温度升高的问题，同时物料结构的变化使整体烟尘率也较之前有明显上升3-4，直收稿日期：2022-11-30。作者简介：李辰寅，男，河南豫光金铅股份有限公司工程师，主要从事铅熔炼、精炼工艺的管理和研究。电话：[phone]；E-mail：。接导致进入硫酸净化工序的烟尘量也同步增加，对硫酸系统的正常稳定生产和尾气达标排放造成了不利影响，增加了异常停机概率，出现了净化系统酸泥量增加、喷头堵塞频次增加、板式换热器清淤困难等现象，很大程度上影响了硫酸系统的作业效率。为解决上述问题，提升硫酸系统生产效率，同时减少检修过程中的职工劳动强度，该厂通过认真生产实践硫酸工业122023 年第 3 期分析筹划，有针对性地开展技术攻关，取得了良好的效果。1降低进入静电除尘器的烟气温度2022 年以来，由于物料结构的大幅调整，整体入炉物料 w(S)由 15%提升至 18%左右，物料硫含量的升高使该铅冶炼系统的烟尘率也由 8%提升至 15%左右，导致制酸烟气温度升高，极易造成熔炼系统的静电除尘器内部高温结焦，导致除尘效率下降甚至停机，部分烟尘进入硫酸系统净化工序对下游工序造成不利影响。物料结构调整后，余热锅炉出口烟气温度约为480，余热锅炉出口至静电除尘器入口约 13 m，静电除尘器前设置沉降斗，烟气经沉降斗后降温幅度在 2040，无法满足静电除尘器入口烟气温度低于 380 的要求。进入静电除尘器的烟气温度过高，易造成内部构件变形，输送电压下降，除尘效率降低，严重时送不上电。另外碳钢在高温条件下机械性能大幅下降，影响设备长期安全运行。为降低进入静电除尘器的烟气温度，提高除尘效率，该厂拆除原沉降斗，增加 3 列管束表冷器。在不影响烟气负压的条件下，对锅炉出口烟气进行二次降温，以满足静电除尘器的工作要求。改造完成后，进入静电除尘器的烟气温度明显下降，在不同烟气处理量条件下，新增表冷器的降温效果见表1。表1不同烟气处理量条件下表冷器降温效果烟气处理量/(th-1)表冷器入口烟气温度/表冷器出口烟气温度/36410342384213454042835842453363由表 1 可见，改造后，在烟气处理量逐步提高的情况下，经表冷器降温后的烟气温度始终保持在380 以下，完成了既定改造目标，为保证电除尘设备的稳定运行奠定了基础。2提升硫酸系统净化工序的设备运行效率2.1增大高效洗涤器喷头口径随着投料中矿粉和渣类物料比例的提高，烟尘量大幅上升，为保证生产的顺利进行，同时兼顾作业率，降低岗位员工清除高效洗涤器喷头堵塞的劳动强度，该厂对高效洗涤器的喷头实施优化改造。通过数据分析并结合设备生产厂家的建议，该厂对净化工序高效喷头的口径选型做了具体的优化，将喷头口径由 40 mm 增至 50 mm。通过增大喷头口径，有效降低喷头堵塞的频次，处理喷头堵塞的周期由平均 7 天提高到 20 天以上，基本满足正常生产需要。2.2新增酸泥开路设施冶炼系统烟尘量的增加也使硫酸系统净化工序的酸泥量随之增加，在一定程度上对系统的稳定运行造成了不良影响，主要表现在：循环水密度增加，循环水泵电机做功增大，极端情况下工作电流超过额定电流，导致系统停机；部分酸泥进入填料塔，导致填料塔内压差增大，影响系统的负压。为解决上述问题，根据现场勘查的设备布局情况，该厂通过新增管道和压滤机将部分酸泥开路排出系统。在高效洗涤器的排污口处增加排污泵，在排污泵上方加装平台放置 1 台新增的压滤机，利用排污泵将高效洗涤器循环槽底部沉淀的污泥抽出，经压滤机过滤后滤液重新返回循环槽，收集的滤渣进入公司危废仓库储存，最终实现酸泥开路排出。技改完成后，该厂在不停机检修的情况下，每月可开路排出酸泥 50100 t，有效降低了高效洗涤器循环液的酸泥含量，减少了停机检修时间，降低了员工劳动强度。3设备自动化改造3.1净化工序阀门自动化改造硫酸系统净化工序有 2 台阀门因工艺要求需要人员频繁操作。一台位于净化工序高位槽底部的管道出口，其主要目的是保证高位槽常流水至溢流堰形成水膜，保护净化工序的玻璃钢烟气管道，避免高温烟气损伤管道。该阀门位于高效洗涤器第五层，按照工艺要求每班至少需要调节 3 次，员工操作不便。另一台位于高效洗涤器循环泵出口的上酸管处，该阀门主要控制净化工序各个循环槽的液位稳定，若操作不当造成循环槽液位过高或过低，均可能影响正常生产。根据工艺操作要求，该阀门每班至少需要人工调节 5 次，增加了岗位操作人员的负担。为此，该厂将两台阀门改为智能电动调节阀，并将其连入 DCS 控制系统，实现了远程智能13调控，有效降低了操作人员的劳动强度，提升了系统的自动化水平。阀门自动化改造前后现场对比见图1。图1阀门自动化改造前后的现场对比3.2硫酸放酸阀自动化改造该厂成品库在进行外售酸作业时，每辆车装酸时都需要操作人员到现场手动开关放酸阀门，操作频繁，且作业面管道多、空间小，不利于安全操作。为此，该厂将放酸阀改为电动阀，实现远程控制，保证操作的安全性，避免可能产生的安全隐患。4结语该铅锌冶炼厂利用系统大修机会，对影响硫酸系统作业效率的问题进行了重点攻关。新增的表冷器及高效洗涤器循环酸中酸泥开路系统的运行，有效降低了硫酸装置的停机故障率，每月因硫酸装置故障引起的平均停机时长由 6.5 h 下降至 2 h，为保证铅冶炼系统的稳定运行奠定了基础。对关键部位阀门的自动化改造提升，有效降低了岗位操作人员的劳动强度，同时也充分保证了各项工艺参数调整的及时性和准确性。通过改造项目的实施，炼铅系统投料量由 36 t/h 提升至 42 t/h，矿粉和渣类物料投用比例较改造前分别提升了 15%和 21%，完成了预期目标，取得了良好的效果。参考文献：1 李卫锋,张晓国,郭学益,等.我国铅冶炼的技术现状及进展J.中国有色冶金,2010(2):29-33.2 张振国,王卡卡,皮忠斌,等.铅冶炼烟气制酸装置节能改造与应用J.有色冶金设计与研究,2021,42(3):21-24.3 王志霞.不溶性硫磺的生产技术与发展状况J.现代化工,2004(2):19-20.4 童成业,胡凤杰,王艳波.铅锌冶炼烟气三氧化硫的分布及污酸减量化研究J.硫酸工业,2019(3):26-27.由图 1 可见：2017 年全球电子级硫酸市场收入为 2.43 亿美元，2021 年为 2.77 亿美元，2022年为 2.93 亿美元，2023 年将突破 3 亿美元。预计2028 年以前，电子级硫酸市场仍将处于大幅增长趋势。据 GIR 数据统计，2021 年我国电子级硫酸市场收入约为 0.79 亿美元，2022 年市场收入约为 0.86亿美元，但全球占比仍不足 30%；预计 2028 年我国电子级硫酸市场收入将达到 1.27 亿美元，全球占比可达到 33%。4结语我国硫酸产能较大，尽管陆续有落后产能退出，但新建产能较多，产能过剩现象仍未得到明显改善，市场竞争日益激烈。作为电子信息产业的上游行业，高纯度电子级硫酸供不应求，在该发展趋势下，我国硫酸行业应重点发展高纯度电子级硫酸产品，加大对高纯度电子级硫酸生产工艺技术的研发投入，提高我国电子级硫酸的品质和市场竞争力，促进我国电子级硫酸工业更快地发展。参考文献：1 赵怡,孙同乐.电子级硫酸的工艺开发和研究J.江西化工,2022,38(5):117-121.2 梁锋,纪罗军,陈延浩.电子级硫酸的生产与发展现状J.硫酸工业,2022(7):1-9.3 曹攀,李天祥,朱静.电子级硫酸制备工艺及发展现状J.无机盐工业,2012,44(3):8-11.4 汪家铭.浙江嘉化能源化工建设电子级硫酸生产装置J.合成技术及应用,2015,30(1):31.5 张庆莉.安阳岷山:烟气制取电子级硫酸,助推电子级材料国产化J.中国有色金属,2020(6):21-22.（上接第3页）李辰寅等.硫酸系统提升生产效率的改造实践