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巨化硫酸厂:产能源的绿色工厂

行业上下游中国仪表网2012年06月21日 14:56人气:7479

  不了解硫酸生产企业的人可能不知道,现在的硫酸厂主要盈利来源已经不再是各种硫酸产品,而是一个生产生活不可或缺又日渐昂贵的产品——能源。在全国工业企业大兴节能之举的当下,国内大多数硫酸企业在能源消耗方面已经做到了转正为负,并将省出来的能源当作产品来卖。看上去,这些硫酸企业已经有些“不务正业”了。
  
  而在这些“不务正业”的硫酸企业中,巨化集团硫酸厂的作为更是突出。“随着这几年的发展,我们的倾向是,今后不仅做一个输出硫酸的企业,还要发展一个能源工厂。”巨化集团硫酸厂副厂长戴如康告诉记者,今年一季度,巨化硫酸产品的能效指标已经达到-135.32千克标准煤/吨,而全国同类企业大概维持在-110千克标准煤/吨的水平。
  
  巨化硫酸厂的冷水塔装置,未来将在塔内安装高压静电水处理器,提高热交换效率。  
  -135.32千克标准煤/吨,意味着巨化硫酸厂每生产1吨标准酸,就可以额外输出135千克标准煤的能量。高效的能量利用水平使得巨化硫酸厂当之无愧入选行业能效领跑者。
  
  巨化硫酸厂是如何做到能耗转正为负?又是如何成为行业能效领跑者?他们的经验对其他企业有何借鉴意义?能效指标在日后还有没有进步空间?通过记者在巨化硫酸厂的走访,这些谜底一个个被揭开。
  
  指标 令人惊叹
  
  硫酸厂的办公大楼,明显有着上世纪末的时代气息。上楼时,记者不禁被每个台阶上都刻着的精秀小字吸引住了——1995巨化硫酸厂。这些字让记者更加好奇,一个上世纪末的工厂,怎样脱胎换骨成为新世纪的能效领跑者?
  
  汽机工段工人正在对1号汽轮机进行每小时一次的巡检。
  
  来到办公楼3层的厂长办公室,从生产一线回来的副厂长戴如康刚刚坐定。几句寒暄之后,戴如康开始毫无保留地向记者介绍起了自家经验。
  
  “硫酸生产过程有很多环节放热,比如焙烧硫铁矿、SO2转化为SO3阶段等。如何把这些余热最大程度地利用起来,转化成蒸汽、电,是我们近年来一直在花心思做的事情。”戴如康说,像国家的“十二五”规划一样,硫酸厂每5年也有自己的节能规划。总体来说,节能工作主要从两方面展开:一是将以前浪费掉的热能尽量多地回收起来,二是提高热交换的效率。
  
  根据原料的划分,硫酸生产方式主要有3种:硫铁矿制酸、硫黄制酸和冶炼尾气制酸。巨化硫酸厂采用的是硫铁矿制酸法。据戴如康介绍,国外硫酸产品的能耗较低,但国外多数是用硫黄制酸,比矿制酸少了一个焙烧的原料处理过程,没有可比性。而国内的矿制酸企业水平参差不齐,平均能耗为-110千克标准煤/吨。矿制酸很多都是老企业,规模比较小,在热能回收上就做得差一些。而巨化硫酸厂现在的能耗基本可以稳定在-135千克标准煤/吨。
  
  听到这一数字,记者不禁发出赞叹之声,戴如康却谦虚地说:“去年还达不到这个水平。受开停车影响,我们的能耗平均在-130千克标准煤/吨。”戴如康告诉记者,近年来,硫酸厂进行的大大小小改造十几项,如矿渣余热利用、锅炉中温余热回收、背压式汽轮机发电、SO2透平机和给水泵透平机改造、省煤器改造、喷射式混合加热器改造等。2011年,硫酸生产过程中产生的高位热能利用率已经从建厂初期的23.09%提高到69.28%;中位热能利用率从0提高到43.86%。总体热能利用率从15.04%提高到了52.39%,单位产品综合能耗从1995年的17.66千克标准煤/吨降至今年一季度的-135.32千克标准煤/吨。
  
  挖潜 持之以恒
  
  在记者对巨化硫酸厂的节能系统了然于胸之后,戴如康又谈到了他们下一步的节能计划。“节能是无止境的。下一步,我们要在提高高位和中位热能利用率的基础上,开发低位热能的利用,将热能利用率从2010年的52.39%提高到55%,并加强能量梯级利用。”
  
  这台1600千瓦的SO2透平机可以用蒸汽驱动,使吨酸电耗降到80~90千瓦时。(章威摄)
  
  总师室主任袁纪文指着摊开的工艺流程图说:“焙烧部分热能回收已经有了,转化部分也有了,还有潜力的环节就是除尘和吸收。”
  
  据袁纪文介绍,电除尘器出口烟气温度为300℃~320℃,属中位热能。但由于电除尘器出口烟气含水量相对较高,且含有SO3,烟气露点温度高达200℃,易产生低温腐蚀,废热利用条件比较苛刻。经过对比,巨化硫酸厂拟采用分离套管式热管蒸汽发生器作为废热利用的设备,分别在5、6号炉电除尘器后安装,实施后每小时可产生2.5吨0.5兆帕的饱和蒸汽。
  
  此外,为了提高热交换的效率,巨化硫酸厂还将实施循环水系统水处理保持高效传热项目。在水管上或凉水塔内安装高压静电水处理器,在其产生的高压静电场中,可以阻止阴阳离子发生化学反应,从而起到阻止结垢的作用。经过处理后,水的换热效果提高,有望降低硫酸厂新鲜水用量45吨/时,节约循环水用量300吨/时。
  
  通过冷却滚筒装置进行完热交换的矿渣正在经传送带送往装车地点。(张艳燕摄)
  
  “干吸低温位热能回收只在硫黄制酸装置上有成功应用,矿制酸国内还没有可借鉴经验。我们考察了美国孟莫克公司的HRS系统,该系统在理论上吨酸可产生0.5吨蒸汽,可经我们测算只能产生0.2吨,经济效益不太明显。”袁纪文说,他们也对两家国内企业的系统进行了调研,依然没有达到预期效益。
  
  “低位热能回收是国家《工业节能‘十二五’规划》中对硫酸行业明确提出的,也是未来节能的潜力点之一,我们将会持续关注该领域的技术进展。”戴如康告诉记者。
  
  能效调查渐近尾声,说到自家经验,巨化人总是毫无保留。“我们正在开展矿制硫酸国家循环经济标准化试点工作,这其中包含了所有的节能工作。将来,我们的做法将会形成一套完整的标准体系,不仅可以供业界分享,还能复制给兄弟企业。未来,我们希望见到更多的绿色能源工厂!”戴如康说。
  
  改造 形成特色
  
  耳听为虚,眼见为实。听过戴如康的介绍后,对于巨化的节能设备改造,记者早想见见庐山真面目。戴上安全帽,记者走进了硫酸厂厂区。记者特意吸了吸鼻子,并没有闻到异味,相反,硫酸车间门前的两大块草坪倒让人心旷神怡。
  
  远远地,记者看到了5号沸腾炉。5号炉正在进行加装保温层施工,以避免热量的浪费。硫酸厂生产科科长毛志绍告诉记者,沸腾炉里进行的是矿制酸的第一个环节——硫铁矿焙烧。矿石在沸腾炉里充分燃烧后产生900℃左右的高温炉气,经锅炉一级余热回收以后,变为300℃左右的矿渣和含有SO2的炉气。
  
  “一级回收大家都有,不稀奇。但是我们在锅炉一级回收后又增加了一套冷却滚筒,专门针对矿渣进行热能的二级回收,这也是巨化硫酸厂的特色节能项目之一。能做到矿渣余热回收的企业全国最多3家。”毛志绍说,这套装置今年4月刚刚投入正常运行,能将矿渣冷却至100℃。冷却滚筒回收的热量用于给锅炉水进行预热,可以将40℃左右的脱盐水增温至60℃。待6号炉矿渣加热脱盐水热能回收项目完成后,脱盐水温度将进一步增高,届时将减少除氧器的脱盐水加热蒸汽量。如果按每年运行8000小时计算,每年可节约标煤2923吨。
  
  沸腾炉后面紧跟着旋风除尘、电除尘等设备,高温炉气经过一系列工序后要进入转化器,SO2在转化器中生成SO3。在转化反应过程中,又出现了巨化的一大亮点——中温锅炉。
  
  “中温锅炉的使用,将480℃的炉气降到430℃左右,每小时能产生2吨左右0.5兆帕的低压蒸汽。”毛志绍指着中温锅炉向记者介绍说,以前该环节降温依靠SO2换热,但热能利用效率不高,现在改用中温锅炉,可以直接将温度降下来。
  
  看完矿渣、炉气的热能回收,记者来到了利用回收蒸汽的汽轮机发电工段。工段长杨金水告诉记者,1号汽轮机是背压式发电机,发电后每小时还能产生17吨0.5兆帕低压蒸汽,随后并入公司管网外供。
  
  往厂房里面走,记者抬头看到了墙上“热能变电能,安全出效益”的条幅,可条幅下2号汽轮发电机却安静地躺着。不运转如何出效益?看着记者的疑惑神情,毛志绍笑了起来:“这台汽轮机是6000千瓦的冷凝式发电机,主要使用6号沸腾炉的蒸汽,但发电后副产的蒸汽需要冷凝成水,能耗很高。现在蒸汽价钱这么好,综合考虑,我们就安排它休息,蒸汽另作他用。这是出效益的最好方式。”
  
  随后,记者又来到了SO2风机房,这里同时安装着电机和透平机,用于将SO2气体从前一个工段抽到后一个工段。“刚才说的另作他用就是到这儿了。6号炉产生的中压蒸汽用来直接驱动SO2透平机。以前这一环节是单纯用电驱动的,致使全厂的吨酸综合电耗较高,每吨酸大概耗电130千瓦时。去年11月,我们安装了这台1600千瓦的SO2透平机。现在有蒸汽时就用蒸汽驱动,吨酸电耗已经降到80~90千瓦时。”毛志绍说。
  
  硫酸车间的副主任俞谢华还补充道:“SO2透平机使用完产生的低压蒸汽还有利用价值,进入给水系统的透平机,驱动给水系统。将蒸汽输入2号汽轮机发电改为驱动透平机,虽然每年减少发电量约1500万千瓦时,但可增加蒸汽外送量10.8万吨。”
  
  对于巨化硫酸厂的节能成绩,毛志绍还向记者坦言,不光是这些设备改造的功劳,也借用了集团这一生产联合体的优势。比如,硫酸厂购买的热电厂脱盐水、氟化厂冷凝水等,都是带有一定温度的,氟化厂冷凝水甚至高达80℃~90℃,这大大减少了输入锅炉前预热所需的能耗。此外,硫酸厂产生的低压蒸汽可以以不低于每吨150元的价格卖给电化厂、氟化厂,而其他企业是肯定达不到的。
  
  “我们的目标就是多产汽,且保证蒸汽一点儿都不浪费,因为跑冒滴漏的都是钱!”杨金水说。
  
  俞谢华也说:“为了保证能源的最大限度利用,我们将考核指标分配给每个工段、每个班组,并且通过经济杠杆调动员工的积极性,超额完成指标的员工还会得到厂里、集团的嘉奖。”
  
  听到这,记者不禁感慨,节能工作在巨化硫酸厂体现得真是面面俱到,不仅要多产蒸汽、多回收蒸汽,还要用对蒸汽,用好蒸汽。
  
  “我们就是要用这些余热养活自己的工厂。”毛志绍的话语中带着些许兴奋。
  
  不断探索节能新路
  
  巨化集团从上世纪70年代末开始就在为降低硫酸产品能耗进行试点,参与硫酸余热锅炉的首次设计,首个试用蒸汽透平带动SO2风机等。经过30多年的发展,硫酸行业的技术、装备水平不断提高,巨化硫酸厂始终坚持把节能降耗和走循环经济之路作为企业求生存谋发展的主要手段。通过在废热回收和降低能耗方面下功夫,巨化硫酸产品的能效水平已经到了一个新高度。
  
  在废热回收方面,巨化硫酸厂除启动中压余热锅炉外,还收集硫酸生产过程中的点滴余热,如利用沸腾炉排出的800℃热渣灰对脱盐水进行预加热;利用转化余热设置省煤器加热锅炉给水;通过收集余热转变为中压蒸汽,提高吨酸产汽量等。今年以来,巨化硫酸厂吨酸副产蒸汽量达到1170千克,已接近硫黄制酸的平均水平。
  
  在降低能耗方面,巨化硫酸厂通过技术改造将干吸塔塔底开孔率由原来的30%提高到50%,将干吸塔更换为规整填料,由此降低了干吸塔的填料高度,不仅降低了系统阻力,使硫酸年产量由18万吨扩产至如今36万吨,同时也满足了节能的需求;通过蒸汽透平驱动SO2风机,使中压蒸汽得到阶梯利用。该企业一季度综合电耗已降到101千瓦时/吨,基本达到《矿制硫酸单位产品综合能耗限额(送审稿)》的先进值100千瓦时/吨的水平。
  
  巨化硫酸厂节能降耗的很多措施为硫铁矿制酸企业进一步节能提供了一个良好的思路。而且,巨化硫酸厂始终秉持以科技创新带动企业发展的理念,加大与科研院所、大专院校开展联合科技攻关的力度,在企业自身发展的同时,也带动了整个行业的技术进步。
(本文来源:中国化工报 转载请注明出处
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