板式换热器在焙烧烟气制酸中的应用

点击：1925 日期：[ 2014-04-26 22:00:52 ]

板式换热器在焙烧烟气制酸中的应用韩向军　王立新　林海英　 (招远市黄金冶炼集团公司　265406) 摘要：介绍选用稀、浓酸板式换热器的原因、应用情况及存在问题。关键词：板式换热器　净化　干吸　换代产品　投资低廉 1　概述招远市黄金冶炼集团公司共有三套焙烧烟气制酸系统。自1986年投产50t/d焙烧氰化系统以来,该套生产系统经过了由干法给料到湿法给料、一转一吸到两转两吸等多次改造,目前已达到处理能力100t/d,产硫酸30kt/a。板式换热器于1997年10月投入使用, 1996年7月集团公司开始筹建40kt/a硫酸厂, 1997年5月投产运行, 1998年3月扩建为60kt/a,并同时选用了板式换热器; 1998年10月集团公司着手筹建了一套150t/d的焙烧烟气制酸系统,其规模是年产硫酸 40kt/a,在其净化工段的稀酸冷却及干吸工段的浓酸冷却中均选用了板式换热器。 2　增设板式换热器的原因焙烧烟气制酸系统自1986年投产运行后, 随着由干法改为湿法给料,给料方式的改造,造成了系统中气量的增加。同时由于投矿量的加大,原来老系统中两台250m2的铅间冷器已经远远不能满足下步生产工艺的要求,致使电雾出口气温超标、干燥酸浓难以控制,甚至导致尾气烟囱冒白烟,造成环境污染。为了满足生产需要, 同时为了节省占地面积,减少投资,在1997年焙烧烟气制酸系统扩为100t/d后,在Φ2100洗涤塔上酸管路上增设了一台板式换热器。 1997年5月投入运行的40kt/a硫酸厂在 1998年4月份扩建为60kt/a硫酸生产能力后, 由于投矿量增加,生产的烟气量及热量同时相应地增大,原设计40kt/a硫酸的工艺布置结构紧凑,已无法布置相应的铅间冷器,但电雾入口的温度降不下来,生产将无法正常运行。生产实践也证明了这一点, 1998年4月份扩建结束投入运行后一个多月的时间内硫酸产量不达产,一直按40kt/a生产控制指标操作运行,直到1998年 6月板式换热器投入使用后,才逐步走向正常, 实现达产达标。由于在前两套生产系统中板式换热器应用比较成功,并且具有成熟的操作经验,在1999年5月投产的150t/d焙烧氰化工艺的制酸系统中, 选用了5组板式换热器,分别安装在填料塔的上酸管路及干吸塔的回酸管路中,经过一个多月的运行,效果良好,由此也可以断定,板式换热器已成为烟气制酸中传统的铅间冷器、排管冷却器等设备的换代产品。 3　板式换热器的应用 3·1　在净化工段中的应用净化工段应用板式换热器的目的,是通过降低填料塔循环槽中稀硫酸的温度,进而降低填料塔出口烟气的温度,确保进入电除雾器的烟气温度控制在合理的范围,使电除雾的除雾效率最高, 效果最好。要达到这一目的,光靠板式换热器是不够的,还需要有稀酸循环泵、过滤器、清水泵、冷却塔等配套设备,同时还要有板式换热器进出口的酸温、水温测量仪表以及洗涤塔出口气温测量仪表。有了上述的设备和仪表,通过正确的操作,板式换热器的作用就能充分发挥出来。我集团公司30kt/a硫酸系统1997年10月扩建以前,填料塔循环酸温高达74~78℃,填料塔的出口气温75~80℃。到了夏季这些温度也将随环境温度而升高,致使电除雾出口温度在44~ 48℃,往往导致尾气烟囱冒白烟,整个车间生产无法正常进行。使用板式换热器后:填料塔出口烟气温度为68~72℃,远比使用前低,说明板式换热器大大降低了填料塔的循环酸温,电除雾出口温度也在38~42℃之间,整个生产系统得到了很好地控制。板式换热器及外围设备详见表1。 60kt/a硫酸厂用的板式换热器入口水温 26·5℃,出口酸温39·5℃,出口酸温46·5℃,入口酸温51℃,这样在确保填料塔入口温度59℃ 的前提下,使出口温度达46·5℃。在使用板式换热器前,填料塔的降温效果并不明显,仅降4 ~5℃左右,使用板式换热器后,最高降温效果可达19·5℃,在高温季节也能使酸温下降10℃ 左右。这样,填料塔出口的烟气再经两台250m2 的铅间冷器到达电除雾,能够满足生产的正常需要,板式换热器及配套设备详见表2。板式换热器用于年产40kt硫酸的150t/d焙烧氰化系统,设计填料塔上酸温度55℃,出口酸温 35℃,板式换热器进口水温32℃,出口水温40℃, 传热面积70·06m2。通过冷却填料塔内的稀酸,达到冷却填料塔内通过烟气的目的,冷却后的烟气, 直接进入电除雾,从运行一个多月的现场操作数据看,基本上达到了板式换热器的使用目的。尽管中间出现了或多或少的问题,通过调整与它配套的其它设备的操作参数,同样满足了工艺的要求。与板式换热器配套的设备详见表3。 3·2　在干吸工段中的应用浓硫酸在干燥二氧化硫及吸收三氧化硫的过程中均放出一定的热量,导致酸温的升高。把这部分热量带走,将酸温降下来,传统的设备采用铸铁冷却排管,后来为管壳式酸冷器(阳极保护);铸铁排管冷却器占地面积大,投资高,检修极为不便,水的浪费比较严重,所以后来部分厂家选用了管壳式酸冷器,但该设备的应用对水质要求较高,比如说水中的Cl-含量,杂质含量等制约了它的发展。 150t/d焙烧制酸的干吸工段,选用了板式换热器作为酸冷设备,干燥塔酸冷却器酸的进口温度为57·5℃和45℃,进水温度32℃,出水温度 39℃,一吸进口酸温75℃,出口酸温55℃,进水温度32℃,出水温度39℃;二吸进口酸温 65℃,出口酸温54·5℃,进口水温32℃,出口水温39℃。以上设计数据经过一个多月的生产实践,证明与实际操作基本吻合,说明选用的板式换热器能够满足生产的正常需要。与板式换热器配套的设备详见表4。 4　存在问题及解决办法任何事物都是一分为二的,板式换热器再好,也有它的局限性,从近几年使用情况来看先进的设备必须有与之相适应的配套设施,才能极大地发挥其自身的特长。在稀酸冷却过程中,由于循环过程中吸收的矿尘颗粒足以造成板片上酸泥沉积和进出口的堵塞,需定期打开清理(板式换热器可多次拆装不会泄漏)。新建或再建工程结束,因工艺管道中的残留杂物经过板片时同样可能造成堵塞而影响换热效果,注意:开车前需吹扫管道。因为制造安装或其它不明的原因致使稀酸或冷却介质(水)发生短路后不能实现换热的目的。冷却介质水中含有的泥砂容易堵塞板式换热器的进出口。同时,水中的Cl-,以及其它悬浮物,浮游生物都极易富集在板片表面,影响板片的导热系数,降低产品的性能。而板式换热器用的冷却水量很大,目前还没找到既经济实用又能满足板式换热器水量要求的水处理装置。不得已的情况下只好根据使用情况定期对板片的富集杂物进行清理。清理方法可用化学药剂循环清洗或打开板块,人工清洗。 5　结束语虽然板式换热器还存在配套设施中的诸多问题,但由于其换热效果好,占地面积小,便于安装,投资低廉等优点,还是赢得了广大用户的信赖和好评,可以肯定,在稀酸冷却的净化工段,它将是传统的铅间冷器、石墨间冷器等换热器的换代产品;勿庸置疑,在制酸系统的干吸工段,它是铸铁排管冷却器的换代产品,同时,又是阳极保护酸冷设备的有力竞争者。另外,板式换热器的冷却介质经过板式换热器后,带走大量的热能,可以用做生活取暖,在工业生产中可以用于肥料生产所需的能源等,为能源的综合利用打下了良好的基础。

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