淺談大中型煙氣制酸系統(tǒng)轉(zhuǎn)化開工電爐的選擇及應(yīng)用

杜文青 李燕

摘 要：大中型煙氣制酸轉(zhuǎn)化工序，系統(tǒng)開車時，轉(zhuǎn)化器催化劑升溫加熱方式常用天然氣加熱爐加熱、直接電加熱爐加熱兩種方式。采用電加熱方式，操作簡便、升溫速度易控、故障率較低，能有效保證系統(tǒng)的正常啟運及現(xiàn)場污染源的治理。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)化器;催化劑 ;煙氣;電加熱爐; 操作簡便 ; 易控 ; 污染治理

大中型煙氣制酸煙氣制酸轉(zhuǎn)化工序采用了五段“3+2”或“3+1”雙接觸工藝，“Ⅲ、Ⅰ-Ⅴ、Ⅳ、Ⅱ”或““Ⅲ、Ⅰ-Ⅳ、Ⅱ”換熱流程。煙氣自冶煉系統(tǒng)經(jīng)凈化洗滌、電除霧處理干燥塔干燥吸收后，通過SO2風(fēng)機輸送至轉(zhuǎn)化系統(tǒng)。經(jīng)過換熱依次進入轉(zhuǎn)化器一段、二段、三段催化劑層，SO2在催化劑催化作用下94-95%轉(zhuǎn)化為SO3，至干吸工序的一吸塔吸收，煙氣與98%硫酸逆流接觸，SO3被濃硫酸吸收，未吸收的SO2氣體，再經(jīng)換熱進入轉(zhuǎn)化器的第四、五段或第四段催化劑進行第二次轉(zhuǎn)化，總轉(zhuǎn)化率達到99.8%以上。轉(zhuǎn)化后的SO3氣體，經(jīng)換熱后至二吸塔吸收，SO3被98%硫酸吸收，吸收后的尾氣經(jīng)脫硫裝置脫硫后達標(biāo)排放。在制酸系統(tǒng)新建后投運前或長時間停車后系統(tǒng)啟動時，需使用開工爐加熱設(shè)備對空氣加熱后，利用熱空氣對轉(zhuǎn)化器催化劑升溫，待催化劑達到轉(zhuǎn)化條件即催化劑溫度430℃左右時，通入SO2煙氣進行煙氣的轉(zhuǎn)化吸收。

轉(zhuǎn)化器催化劑開工常用加熱方式主要為天然氣加熱爐加熱、電加熱爐加熱兩種方式。1.天然氣加熱爐采用燃氣熱風(fēng)爐，提供熱風(fēng)給預(yù)熱器進行熱交換，所產(chǎn)生出口煙氣溫度為650-800℃（可調(diào)）通過熱風(fēng)爐與空氣熱交換后產(chǎn)生≥500℃熱空氣再進入轉(zhuǎn)化器內(nèi)升溫。為制酸生產(chǎn)轉(zhuǎn)化工段供轉(zhuǎn)化器開車所需提供熱空氣之用。控制系統(tǒng)采用熄火報警控制器、數(shù)字顯示溫度儀、及溫度傳感器、只須分別按下“啟動”按鈕，便可實現(xiàn)風(fēng)機啟動、自動點火，供氣、送風(fēng)、熄火立即發(fā)出熄火報警信號，并延時停風(fēng)。溫度可根據(jù)用戶需要，在所需范圍內(nèi)設(shè)定，且在設(shè)定值內(nèi)控制。熱風(fēng)爐燃燒所產(chǎn)生的火焰溫度在二次風(fēng)摻冷風(fēng)的均勻摻混下降到650℃—800℃可調(diào)的燃氣從出口吹出，進入預(yù)熱器進行熱交換。燃燒氣體通過熱風(fēng)爐系統(tǒng)燃燒后所產(chǎn)生的熱空氣從熱交換器下部進入空氣加熱器管程，與干燥初殼程內(nèi)空氣進行遞流熱交換，燃燒氣體從空氣加熱器的頂部煙囪排入大氣，殼程空氣經(jīng)過熱交換后進入轉(zhuǎn)化器內(nèi)加熱催化劑。2.電加熱爐一般為上開式、側(cè)開式兩種，可根據(jù)現(xiàn)場安裝位置及檢修進行確定。其殼體主材質(zhì)為Q235-B，電熱絲材質(zhì)0Gr25Al5 ，絕緣骨架采用高鋁鎂絕緣材料，密封件材料為硅橡膠材質(zhì)，白鋼石墨，保溫材質(zhì)為高鋁鎂輕質(zhì)保溫磚，爐體外壁平均溫度≤55℃。其控制單元可根據(jù)需要制做成80-240KW的范圍，可通過PLC根據(jù)轉(zhuǎn)化升溫期間溫度的需求，實現(xiàn)自動/手動投運電爐組數(shù)。其具有操作方便、升溫速度易控、故障率較低等優(yōu)點。

設(shè)備運行操作對比：1.天然氣加熱爐對轉(zhuǎn)化器自冷態(tài)或熱態(tài)升溫，均須按升溫曲線，對轉(zhuǎn)化器一段、四段催化劑逐步加熱至轉(zhuǎn)化溫度。天然氣加熱時，其熱風(fēng)爐、換熱器自冷態(tài)開始點爐升溫，初始升溫期溫度驟升，熱風(fēng)爐及換熱器殼體與耐火層材料膨脹系數(shù)差異，極易造成換熱器耐火層脫落，設(shè)備殼體、花板等易變形，甚至拉裂，在運行過程中產(chǎn)生煙氣泄漏易造成環(huán)境污染。2.電加熱爐安裝在煙氣管線上，直接對煙氣進行加熱，無需再次換熱，電加熱溫度與煙氣溫度同步上升，避免了溫度驟升或驟降造成設(shè)備殼體變形、拉裂等現(xiàn)象。

實際應(yīng)能效對比：1.天然氣加熱爐通過熱交換器換熱后加熱轉(zhuǎn)化器催化劑，在系統(tǒng)開車時，其操作、控制系統(tǒng)故障較為頻繁;另外，在轉(zhuǎn)化升溫至后期，轉(zhuǎn)化器一段催化劑加熱至410℃左右時，升溫速度緩慢，經(jīng)常會出現(xiàn)升溫時間延長，造成相應(yīng)配套煙氣制酸系統(tǒng)、冶煉系統(tǒng)設(shè)備處于負(fù)荷運行狀態(tài)。經(jīng)統(tǒng)計40萬噸硫酸生產(chǎn)線轉(zhuǎn)化催化劑升溫，平均每次消耗天然氣為49032Nm3，天然氣單價按1.9元Nm3計算，天然氣消耗費用93160元。2.采用電加熱方式升溫，消耗電量為215040KW.h，電單價按0.37元/KW.h計算，消耗費用為79564元，消耗費用略有降低。另外，生產(chǎn)系統(tǒng)的正常投運，總體生產(chǎn)成本將有很大的降低。

投運后環(huán)保方面對比：1.天然氣加熱系統(tǒng)，在接煙氣操作時，因轉(zhuǎn)化器催化劑溫度調(diào)整困難，經(jīng)轉(zhuǎn)化吸收煙氣SO2濃度偏高，造成后續(xù)尾氣脫硫系統(tǒng)長時間超狀態(tài)，甚至可能出現(xiàn)尾氣超標(biāo)現(xiàn)象。同時，換熱器殼體、花板等易變形、拉裂，造成煙氣泄漏，存在較大的環(huán)境污染風(fēng)險。2.電加熱方式升溫，電加熱爐溫度控制調(diào)整便捷、可控，能夠保證設(shè)備運行的穩(wěn)定，其專用的密封原件，避免了煙霧氣泄漏現(xiàn)象。同時，轉(zhuǎn)化一層、四層催化劑溫度可控，接煙氣時，能在短時間內(nèi)拉升轉(zhuǎn)化各段的催化劑溫度，減緩對尾氣脫硫系統(tǒng)時間超負(fù)荷現(xiàn)象，能有效降低環(huán)保風(fēng)險。

結(jié)束語：

煙氣制酸系統(tǒng)開工時轉(zhuǎn)化器催化劑采用電加熱方式，因早期技術(shù)不成熟配置功率較小，只在小規(guī)模制酸系統(tǒng)使用。隨著技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)開工電加熱功率配置不斷提升，在大規(guī)模制酸系統(tǒng)應(yīng)用較為廣泛。因此，采用電加熱方式對轉(zhuǎn)化系統(tǒng)開工時系統(tǒng)的啟運及現(xiàn)場污染源的治理具有深遠的意義。

參考文獻：

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[2]葉樹滋.對轉(zhuǎn)化器采用柴油直接升溫的看法. 硫酸工業(yè)，1975年03期.

作者簡介：

杜文青（1972.），男，副高級工程師，從事設(shè)備管理工作.

（青海銅業(yè)有限責(zé)任公司? 青海 西寧? 811600）