现行工业制取硫酸工艺冷却水系统节能探讨

傅俊峰　张建康　肖飞　杨永利　周健

摘要：目前现行冶金行业制取硫酸过程中能耗普遍偏高，特别是吨酸电耗普遍高于新国标，文章探讨了一种制取硫酸过程中冷却水系统的节能方法，该方法从工业硫酸生产工艺入手，分析造成冷却水系统耗电高的原因，并通过技术手段进行节能改造，消除高电耗产生的原因，达到标本兼治的目的。

关键词：现代工业；制取硫酸工艺；冷却水系统；高电耗原因；节能技术 文献标识码：A

中图分类号：S210 文章编号：1009-2374（2016）23-0088-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.23.042

1 概述

硫酸的制取方法分为亚硝基法和接触法。亚硝基法又分为铅室法和塔室法，亚硝基法最基本的特征是借助于氮氧化物完成SO2氧化成酸的反应。目前制取硫酸主要是用接触法。接触法的基本原理是应用固体催化剂，以空气中的氧直接氧化SO2。其产生过程主要包括以下五个方面：原料气的制备；烟气的净化和干燥；SO2转化；SO2的吸收；尾气回收和污水处理。

二氧化硫的制备：2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2

二氧化硫的转化：2SO2+O2=2SO3

二氧化硫的吸收：SO3+H2O=H2SO4

可以发现，在硫酸的整个生产过程中伴随着大量化学热的产生，并且烟气的净化和干燥阶段会使用电除雾器，也会产生大量的发热，这些热量通常通过冷却水系统带走并向环境中排放。

2 某8万吨制酸系统

以某8万吨制酸系统为例，该系统配备了三套循环冷却水系统，主要用电设备集中放置在循环水泵站，设备参数及系统示意图如图1所示：

2.1 水泵、电机参数

2.2 系统示意图

在系统中安装高精度压力表及在线能耗统计系统，对系统运行数据详细记录，经过一个月时间统计，系统实际运行状况如下（平均值）：

净化系统：1台净化循环水泵+2台板式换热器+2台冷却塔

干燥系统：1台干吸循环泵+1台阳极保护换热器+1台冷却塔

吸收系统：2台吸收循环泵+2台吸收换热器+1台冷却塔

总运行时间：350天/年，24小时/天

3 节能设计

根据设计产能负荷及系统配置模式，循环冷却水系统运行工况根据系统实际需要及水泵、管路特性进行调节确定，从管理上能够达到一定的系统节能目的，但从系统整体耗能情况分析，认为该系统仍存在“低效率、高能耗”现象，主要表现在以下方面：（1）水泵的实际运行效率较低，一方面由于汽蚀条件对长期运行泵的影响，使性能与效率都在衰减，另一方面和水泵与系统匹配有关，水泵偏离设计工况运行，偏离高效区，使其实际运行效率低于出厂额定效率，处于不经济运行状态；（2）当前运行的循环水系统的管网特性与泵本身的性能不相匹配，在流体输送过程中存在闭阀调节阻力，由此将增加了流体输送过程中的无效能耗，并传递至水泵使其能量的利用效率不高；（3）由于系统运行工况不是最佳状态，整个系统的能量平衡效应不高，需量身制定合理工况，通过调试并配置优化，最终消除无效能耗，使系统处在优良状态下运行。

目前运行情况及能耗分析认为，该系统可从系统运行流量、管路阻抗、水泵运行效率三方面都造成了能耗偏高，解决方案如下：（1）对系统运行流量进行调试，在车间工艺技术人员的配合下，对每条用水线路都进行了细致调试，最终测试出了最满意的用水流量范围；（2）对系统中阻力偏高的阀门，换热设备及水处理设备进行了更换，将系统阻力降低到了合理范围；（3）根据合理的流量范围和阻力范围，选择高效率的水泵进行替换原有水泵，一方面该水泵在设计区工作平滑噪音小，另一方面水泵在设计区效率达到最高。

经过这三方面的节能改造后，三套循环水系统的能耗都降低了30%以上，利用先前所装的同一套能耗统计系统，在不改变原有硫酸产量的情况下，统计数据如下：

按该生产系统年运行360天，每天24小时计：

年节约用电（59.5+55.6+88.1+109.4）×360×24=2700864度

该8万吨制酸系统吨酸耗电可以降低2700864÷80000=33.7kW，该系统吨酸耗电也由原来的近170kW/t降低到了约140kW/t，生产车间对效果十分满意，准备在全厂推广该节能技术。

参考文献

[1] 刘少武，高庆华.硫酸工业节能测算与技术改造[M].北京：化学工业出版社，2013.

作者简介：傅俊峰（1982-），男，浙江金华人，供职于浙江科维节能技术股份有限公司，研究方向：工业系统综合节能。

（责任编辑：王 波）