大型硫铁矿制酸装置干法排渣的讨论

1、大型硫铁矿制酸装置干法排渣的讨论霍云飞湖北宜化集团楚星化工股份有限公司,湖北宜都443311摘要：介绍我国自己摸索出来的一套硫铁矿制酸干法排渣工艺及设备，重点阐述30万吨/年硫精矿制酸干法排渣的工艺及设备情况及特点，国内与国外装置对比，得出了符合我国实际情况大型装置干法排渣工艺及设备路线。关键词：硫铁矿制酸干排渣工艺及设备、浸没式干排冷却滚筒、新型增湿器。1引言我国硫酸工业随着技术水平，管理水平、制造水平的提高，硫酸装置也由小型化向大型化发展。单系列硫铁矿制酸装置最大规模为400kt/a（按沸腾炉比较），瓮福、大峪口、鹿寨、黄麦岭都为引进技术及装备。硫铁矿制酸中干法排渣系统也为引进项目，主要工

2、艺采用埋刮板输送机输送物料，再集中经过滚筒增湿器增湿、运走。我国硫铁矿制酸干法排渣经过多年探索、研究，已总结出自己的一套技术装置，既符合装备的经济性，又达到装备的可靠性，现讨论如下。2引进装置特点黄麦岭焙烧工段软件包采用瑞典波利顿磁性焙烧工艺。硫铁矿干法排渣工艺为：焙烧沸腾炉高位旋风氧化炉埋刮板输送机(较长、带冷却夹套，使矿渣及冷却到350滚筒增湿器渣仓电动颚式渣仓阀；废热锅炉埋刮板输送机旋转阀埋刮板输送机滚筒增湿器渣仓电动颚式渣仓阀；电除尘器埋刮板输送机旋转阀埋刮板输送机滚筒增湿器渣仓电动颚式渣仓阀；氧化沸腾炉、旋转阀后埋刮板输送机、增湿滚筒为同一台，集中处理矿渣增湿。焙烧沸腾炉排渣工艺为全

3、吹出式，矿渣经过高位旋风排至氧化炉进行磁性焙烧，由于工艺操作难度大，主要处理含砷矿，对于国内意义不大，后改为了冷却床，现主要是冷却矿渣用。高温埋刮板机采用芬兰制造设备，电除尘器采用韩国埋刮板机，旋转阀后埋刮板机输送设备、滚筒增湿器为国内制造。芬兰制造的废热锅炉高温部分埋刮板输送机刮板链条张紧选用张紧轮结构，运行稳定可靠。韩国及国产设备采用重锤张紧结构，张紧量控制不精确，巡检频率高，机械材质不稳定，设备运行故障率高。较长埋刮板输送机最大的缺点是传动件多，优点是环境密封性好，但从国内实际情况出发，选择埋刮板输送机不是最优、最佳选择。该流程还存在一个问题，就是集中处理的矿渣增湿，需要一台庞大的滚筒增

4、湿器。既增大了基建投入，又增大了日常维护。该设备处理矿渣增湿运行环境不是很好，可以说是红渣滚滚。据了解黄麦岭经过三年摸索整改才使装置运行正常。国内还有大型装置引进日本、韩国等国家埋刮板输送机及排渣工艺，运行都不是很稳定，故障率高，运行经济性不佳，而且配件需进口，花费大量外汇。有的厂只好在废热锅炉出料口旁增加并联一组出料口，再加一台备用埋刮板输送机，以备检修用，以提高硫酸系统的开车率。3.国内中小装置特点我国中小型硫酸装置干法排渣采用的流程：沸腾炉、废热锅炉（溢流螺旋输送机）冷却排渣滚筒埋刮板输送机滚筒增湿器（双轴增湿器）皮带输送机渣仓电动颚式渣仓阀；旋风除尘器（溢流螺旋输送机）、电除尘器（溢流

5、螺旋输送机）冷却排渣滚筒埋刮板输送机滚筒增湿器（双轴增湿器）皮带输送机渣仓电动颚式渣仓阀。该工艺流程特点是先把热的硫铁矿渣先经过冷却排渣滚筒冷却，再用埋刮板输送机送至滚筒增湿器增湿运走。虽然高温硫铁矿渣经过干排冷却滚筒冷却，但埋刮板输送机较长，还存在国内设备制造及材质达不到要求，机械故障较多，影响装置运行。还有双轴矿渣增湿器机械磨损严重，如果过分降低矿渣（灰）入口温度反而加剧腐蚀，缩短寿命，运行不可靠。滚筒增湿器体积大，还需内衬耐腐、耐磨材料，设备投资大，运行环境差。该流程国内中小型干法排渣都选用该流程，主要是基于国内技术及国内制造。有经济性，但可靠性不是十分理想。如果大型装置选用该流程可靠性

6、存在问题。4.符合国内大型装置特点我国目前大型硫铁矿制硫酸典型流程为：鲁奇型沸腾炉水平通道式废热锅炉旋风除尘器电除尘器沸腾炉排出的矿渣，温度为800850，废热锅炉排出的矿灰温度改为600650，旋风除尘器排出的矿灰温度为300350，电除尘器排出的矿灰温度改为300，均需增湿器增湿冷却到适于皮带输送机运输的程度80。矿渣及灰的冷却及输送根据不同要求选择较经济可靠的设备装置。对硫铁矿块矿要比硫精砂焙烧出来的渣干法排渣工艺操作要简单，而硫精砂工艺干排渣处理操作难度要大，举例说明。4.1 8万吨/年硫铁矿块矿制酸干法排渣系统流程沸腾炉、废热锅炉（溢流螺旋）630带新型增湿器不锈钢干排冷却滚筒（增湿

7、器带有自动振打装置及喷淋水膜除尘器）皮带输送机渣仓电动颚式渣仓阀旋风除尘器（溢流螺旋输送机）、 电除尘器（溢流螺旋）630带新型增湿器碳钢干排冷却滚筒（增湿器带有自动振打装置及喷淋水膜除尘器）皮带输送机渣仓电动颚式渣仓阀该装置沸腾炉、废热锅炉、旋风除尘器、电除尘器经过干排冷却滚筒、冷却增湿处理以后的矿渣温度小于80集中排放至皮带输送机一起输送至渣仓，在皮带输送机胶带选型中最好选用耐热胶带比较好。也可以选择这种流程：沸腾炉、废热锅炉（溢流螺旋）630不锈钢干排冷却滚筒720带新型增湿器（不锈钢）干排冷却滚筒（碳钢）皮带输送机渣仓电动颚渣仓阀。旋风除尘器（溢流螺旋输送机）、电除尘器（溢流螺旋输送机

8、）630干排冷却滚筒（碳钢）720带新型增湿器（不锈钢 ）干排冷却滚筒（碳钢）与沸腾炉、废热锅炉为同一台设备皮带输送机与沸腾炉、废热锅炉为同一条皮带输送机渣仓电动颚式渣仓阀。前一种流程虽然减少一条干排冷却滚筒，节约设备投资，但缺点是增加二个操作点。沸腾炉、废热锅炉排出的渣粒度较大3.8mm,只需增湿器增湿排放的尾气就为清透的水蒸汽，无需水膜除尘就达到要求。而旋风除尘器、电除尘器渣粒度细0.016 mm,用增湿器增湿效果不理想,不是稀,就是冒少许红尘,喷淋水膜除尘器除尘也不理想,说明处理少量细小的矿尘不是很理想。后一种流程虽然增加台带新型增湿器的干排冷却滚筒集中处理沸腾炉、废热锅炉、旋风除尘器、

9、电除尘器矿渣（尘），但效果比较好。主要是经过冷却以后的沸腾炉、废热锅炉、旋风除尘器、电除尘器矿渣（尘）在这台干排冷却滚筒混合达到传热混合矿渣（尘）的作用，有一定数量的矿渣（尘），细小的与大的矿渣充分混合填充，再经过新型增湿器增湿，增湿以后形成矿渣不经过喷淋水膜除尘器除尘，排气筒无乎是清透的水蒸汽。我认为后一种流程操作弹性大，控制点少，矿渣的冷却和增湿效果好，应选择后一种流程。在考虑设备漏风上应在溢流螺旋输送机后加旋转阀，增强其密封性。溢流螺旋输送机选型上应采用不锈钢材质，增强其材料抗氧性及耐热性，还应设置冷却夹套，中轴冷却水保证轴高温强度降低带来的挠性变形，影响其机械运转性能。新型增湿器将原流

10、程体积庞大的滚筒增湿器或运转周期短的双轴增湿器取代，新型增湿器与干排冷却滚筒用法兰联接为一体，减少约15-22KW的动力消耗，设备长度短，但增湿冷却效果最佳，维修及运行费用低。新型增湿器为整个流程打下了设备基础。4.2 30万吨/年硫精矿制酸干法排渣系统流程楚星30万吨/年硫精矿制酸焙烧工段设计是国内吸收鲁奇公司焙烧技术国内自行设计的装置，焙烧工段工艺流程为：F=70.9m2沸腾炉水平通道式废热锅炉二台并联旋风除尘器二台并联50m23电除尘器根据焙烧工段特点及经验结合国内制造水平的实际情况自行确定干法排渣工艺流程路线：沸腾炉、废热锅炉（热料埋刮板输送机）星形排渣机带新型增湿器1020浸没式干排

11、冷却滚筒皮带输送机渣仓电动颚式渣气阀 二台并联旋风除尘器（溢流螺旋输送机）二台并联带新型增湿器720干排冷却滚筒（与二台并联电除尘器同为二台干排冷却滚筒）皮带输送机（与沸腾炉、废热锅炉排渣同一台皮带输送机）渣仓电动颚式渣仓阀。二台并联电除尘器二台并联埋刮板输送机二台并联星形排渣机二台并联带新型增湿器720干排冷却滚筒皮带输送机（与沸腾炉、废热锅炉排渣同为一台皮带输送机）渣仓电动颚式渣仓阀。4.3 30万吨/年硫精矿制酸干排渣系统工艺设计及设备选型上考虑到以下几点：1、硫精砂制硫酸工艺焙烧工段渣尘排出比例是：沸腾炉30%、废热锅炉15%、旋风除尘器35%；电除尘器10%；净化工段5%。2、设计选

12、型上废热锅炉、电除尘器排放的硫铁矿渣尘还是采用埋刮板输送机加星形加料机，废热锅炉、电除尘器埋刮板输送机约定8米，但对废热锅炉热料埋刮板输送机选型上比较慎重。要求制造厂对黄麦岭装置进行实地考察，制定设备结构方案。传动结构上选用单排链结构，不采用双排链，采用重锤张紧结构，箱体用材上全部采用1Cr18Ni9Ti，刮板材料采用20MnTiB、链条、头轮为渗碳合金钢、尾轮为渗碳45#钢埋刮板输送机机械设计上放大2-3倍，旋风除尘器采用溢流螺旋密封，材质为1Cr18Ni9Ti。3、沸腾炉、废热锅炉排出的矿渣及尘集中到1920/10209000带新型增湿器浸湿式干排冷却滚筒冷却，材质为304，新型增湿器直径

13、为1220。浸设式干排冷却滚筒优点在于筒体浸没在水中，温度下降幅度大（750300）。浸没式干排冷却滚筒在处理高温沸腾炉及废热锅炉渣及尘作用大，取代了大型装置干排渣带冷却夹套较长的埋刮板输送机。浸没式冷却滚筒比埋刮板输送机传动件少，运行稳定，长度比干排输送机短，占地面积小，装置开车率高，浸没式干排冷却滚筒对大型硫铁矿制酸装置起到设备基础作用。4、经过新型增湿器增湿的矿渣及尘温度小于80，含水量1-2%使其不飞扬为最佳。经过增湿器增湿的矿渣及尘经过皮带输送机送至渣仓，渣仓下锥面必须设置振动器，防止矿渣尘太潮时物料休止角大，下渣困难。渣仓的开关选用电动颚式渣仓阀实现自动放料。30万吨/年硫精矿制酸

14、干排渣设备1、浸没式冷却滚筒 1920/102019000 1台 45万元2、热料埋刮板输送机 RMS400 1台 18万元3、电除尘埋刮板输送机 B500 2台 4万元4、普通型冷却滚筒 72010160 2台 30万元5、热料埋刮板输送机星形排灰机 Y400400 1台 3万元6、电除尘埋刮板输送机星形排灰机 Y400400 2台 3万元7、旋风除尘器配套溢流螺旋机 200 2台 5万元8、矿渣皮带机 TD75 B800 4台 20万元9、渣仓 150m3 3台 30万元10、电动颚式渣仓 1200600 6台 7.8万元4.4 30万吨/年硫精矿制酸2004年8月开车出现了下列问题1、废

15、热锅炉热料埋刮板输送机下星形排灰机由于被卡死故障停机，堆积矿渣负荷大造成热料埋刮板输送机尾座拉坏,全系统停车。还由于废热锅炉振打效果不理想，尘时大时小，波动大容易造成热料埋刮板输送机跳闸停车。2、电除尘器埋刮板输送输送由于电机烧，单台机停车，未影响系统停车。3、废热锅炉、沸腾炉下料管安装角度及排放管偏小使系统停车,排渣管直径改为304SS273管道。4、废热锅炉土建平台与电除尘土建平台之间距离短，造成皮带机安装空间窄，使设备检修不方便，皮带机安装不合适造成系统停车。5、浸没式干排冷却滚筒，干排冷却滚筒冷却效果及机械运行稳定，但喷淋式除尘器效果不佳，开车以后几乎是红尘滚滚。主要原因是硫精矿尘很细

16、为0.065-0.16mm,又是三台新型增湿器增湿矿渣（尘）处理不稳定,新型增湿器调节增湿频率高。实际生产中无乎不可能完全实现稳定增湿。喷淋式除尘器对0.065-0.16mm尘的处理降尘的效率不高造成环境污染。4.5采取以下措施1、要求操作工加强巡检次数，认真观察热料埋刮板输送机运行情况，根据链条热膨胀情况，增加减少重锤重量，发现问题及时处理。2、电除尘器因为有二台，一台有故障停车检修，另一台运行，保证开车率，加强设备巡检力度。3、浸没、普通式干排冷却滚筒喷淋式除尘器除尘效率低的情况，更改系统及除尘工艺，采用三台设备一套除尘设备，即为采用空塔喷淋除尘器，空塔后加一台风机。除尘风机必须放在除尘器

17、后，放在除尘器前矿渣及尘容易粘在叶轮上，影响风机使用寿命，根据工艺系统风机压头能克服空塔及管道阻力即可。压头太大，容易扬尘，空塔负荷加大，影响新型增湿器运行，气速也不宜太高，根据尘的特性决定风速。经过改造可以说一线青烟。目前整个干排渣系统运行十分正常，每天产硫酸量为1030吨/天标酸，装置达到最佳效益，整个干排渣系统投资约165.8万元。矿渣市场价80元/吨。4.6总结笔者认为对于大型硫铁矿制酸干排渣最优的方案应是采用浸没式冷却排渣滚筒冷却沸腾炉、废热锅炉排出的高温矿渣及尘，废热锅炉至浸没式冷却排渣滚筒采用不锈钢溢流螺旋加旋转阀直接进入浸没式冷却排渣滚筒受料箱。电除尘器也采用与废热锅炉至冷却排渣滚筒受料方式