奥格利低温位余热回收介绍(终稿)20110506

1 低温位余热回收(DWHS)技术的应用和发展 上海奥格利环保工程有限公司 （2011年5月） [摘要] 奥格利公司近年来开发了各种适用于硫酸装置的低温位余热回收（DWHS）技术及耐高温浓硫酸的耐蚀合金系列，其工业化应用已经成熟。本文介绍DWHS技术的应用背景、技术特点及其在工业化装置中的各种实际应用，并对DWHS技术的发展前景进行了阐述。 [关键词] 低温位余热回收（DWHS） 应用 发展

1 DWHS技术应用背景 硫酸生产工艺包括含硫原料的燃烧、二氧化硫的氧化及三氧化硫的吸收三个过程，这些过程均伴有大量的化学能释放出来。硫磺制酸工艺三个过程的理论反应热分别约占总反应热的56%、19%和25％。大部分硫酸生产装置对含硫原料燃烧和二氧化硫氧化产生的高、中温位热能尽可能地进行了回收利用，而对于干燥和吸收系统中的低温位热能，长期以来除了少数生产企业用于加热工业用水和生活用水外，一般都是用循环冷却水移走而白白浪费。 传统的硫磺制酸装置，只回收了产生的总热量的60%～70%，而硫铁矿制酸装置，只回收了产生的总热量的50%～60%。低温位余热在硫酸生产过程中占有很大的比重，这里所称的低温位余热是指常规硫酸生产装置中经转化工序回收高、中温位热能后，降级转入干吸工序的热量，以及在干吸工序内产生的硫酸生成热、蒸汽冷凝热、硫酸稀释热的总和。除散热损失、产品酸和放空尾气带走少量热量以外，其它的低温位余热都要尽可能地考虑回收利用。现在硫酸生产中废热的回收利用程度已成为衡量硫酸工业技术的一项重要指标，将硫酸生产装置视为不排放二氧化碳的绿色能源工厂已成为一种共识。在高、中温位热能普遍得到回收利用的情况下，合理开发利用低温位余热，具有重大的现实意义。 在常规的硫酸生产中，由于耐腐蚀材料和技术的限制，干吸工段循环酸温度一般控制在110℃以下，热能品位低，不利于热能的回收利用。奥格利开发的DWHS技术就是设法提高循环吸收酸的温度来提高热能品位，使其能够生产低压饱和蒸汽，达到有效利用这些热能的目的。 2 DWHS技术简介 利用硫酸装置低温位热能产生蒸汽，是热能利用的理想方法，但必须提高吸收循环酸的 2

温度。在传统的吸收酸浓度范围内，硫酸的腐蚀性随着其温度的上升而加剧，现有的耐浓硫酸腐蚀的不锈钢和合金似乎都不能适应如此高的酸温。研究发现，当硫酸的w(H2SO4)接近100%时，某些合金的腐蚀能力便降低。因此，奥格利公司一方面加紧研发了耐高温硫酸腐蚀的XDS系列特种合金，另一方面对不同浓度和温度下的硫酸腐蚀特性进行了研究。研究表明，必须将整个循环酸系统中的硫酸严格控制在w(H2SO4)≥99%，并配合XDS特种合金材料，才能保证DWHS系统设备和管路的耐腐蚀性和长期稳定的运行。 由于过高的吸收酸浓度将严重影响SO3的吸收效率，亦即影响低温位热能回收系统的热回收效率，因此必须保证进DWHS吸收塔吸收酸的w(H2SO4)不宜过高。由于在高温、高吸收酸浓度条件下三氧化硫的吸收率相对下降，经过高温吸收后的工艺气体必须再用温度和浓度相对低一些的硫酸进一步吸收，以保证整个吸收过程的吸收效率。因此通常将该吸收过程分为高温吸收和低温吸收两部分。 高温吸收部分是通过提高循环酸温度，以蒸发器代替酸冷却器产低压蒸汽并在蒸汽发生器出口增设了浓硫酸稀释器、锅炉给水加热器和脱盐水加热器等，从而大幅度提高硫酸生产装置的热能回收率。DWHS系统采用约200℃，99%的高温高浓度硫酸作为循环吸收酸，采用适合该工况条件的特种合金材料制作相应的塔、槽、泵、换热器等设备及管道。从主装置吸收塔循环酸系统引来的w(H2SO4)98.5%的低温硫酸进入DWHS吸收塔上部的低温吸收部分，或经高温吸收的工艺气体迅速进入主装置一吸塔，以实现较高的吸收率并有效减少酸雾的形成。 自2000年初开始，宣达集团相继开发出主要应用于硫酸生产干吸工段的高温浓硫酸专用XDS系列特种合金板、带、丝、管等变形材，综合指标均达到国际先进水平。经过近十年来的使用实践证明，XDS系列特种合金材料以及制作的设备是可靠、先进和成功的。这为实现硫酸低温位余热回收装置国产化奠定了坚实的基础，实践证明，XDS系列特种合金中的XDS-8耐高温高浓硫酸合金在w（H2SO4）98.5%~99.9%、220℃条件下的腐蚀速率低于0.1mm/a，从而为低温位余热回收系统的正常运行提供了保障。 奥格利公司成立以来，始终坚持以技术为核心，不断发展和创新，在低温位余热回收技术上取得了长足进展。2008年通过浙江省级工业新技术鉴定、获得高温浓硫酸稀释器（实用新型专利号ZL200520043014.8）、分酸器（实用新型专利号ZL200520043257.1）、不锈钢干燥吸收塔（发明专利号ZL200410041192.7）和多塔式硫酸低温位热能回收方法及装置（实用新型专利ZL200720144132.7）等多项国家专利。 在硫磺制酸装置中采用奥格利公司DWHS技术，每吨硫酸增产的蒸汽量为0.43～0.48t， 3

从而使硫酸生产装置的余热回收率从传统的50%～70%提高到93%以上。 DWHS技术通过多次工业化实践验证，并经过不断完善，已经成熟，具有以下明显优势： （1）研发并实施了多种不同流程的低温位余热回收工艺技术，各种技术工艺流程各有其优势，可适用于不同客户的多种要求，适用于新建、老厂改造。 （2）采用XDS系列耐高温浓硫酸特种合金材料制作酸系统的设备及管道、泵、阀门，该材料腐蚀率指标和主要机械参数均达到世界先进水平，在低温回收装置投入使用时间已超过五年，保证了系统长周期稳定运行。 （3）奥格利公司集工艺设计、材料研发、设备制造为一体，减少建设过程中的中间环节，具有高效率、高质量的特点。 （4）DWHS系统内所有设备均是国内制作或加工的，系统运行操作更符合国内生产管理的习惯，技术服务便捷到位，价格更具市场竞争优势。 （5）奥格利公司采用EPC建设模式，DWHS装置可在6~7个月内建成投产。缩短建设周期，以减短客户投资回收时间，并减少财务费用。 （6）奥格利公司具有完善的售后服务体系。 3 DWHS技术的应用 自2007年第一套DWHS装置投产以来，奥格利公司设计和投产了十数套DWHS装置，以下是近年来奥格利公司DWHS在工业化装置上的实际应用： (1)浙江忠盛化工有限公司30万吨硫磺制酸项目含低温位余热回收装置。DWHS装置2007年9月投产。 (2)山东东佳集团改造8万吨、10万吨、16万吨硫磺制酸装置配套“三合一多套式”低温位余热回收装置。2009年11月投产。 (3)无锡东沃化能有限公司25万吨硫磺制酸改造项目配套低温位余热回收装置。2010年3月投产。 (4)山东建龙16万吨、18万吨硫磺制酸装置改造项目配套“二合一多套式”低温位余热回收装置。2010年4月投产。 (5)厦门厦化实业有限公司10万吨、14万吨硫磺制酸装置改造项目配套“二合一多套式”低温位余热回收装置。2010年12月投产。 (6)河南佰利联化学股份有限公司35万吨硫磺制酸改造项目配套低温位余热回收装置。2010年12月投产。 (7)四川吉龙化学建材有限公司新建20万吨硫磺制酸项目含低温位余热回收装置。调试中， 4

计划2011年05月投产。 (8)广西银亿科技化工有限公司新建40万吨硫磺制酸项目含低温位余热回收装置。调试中，计划2011年05月投产。 (9)河北旭隆化工有限公司新建25万吨硫磺制酸项目配套低温位余热回收装置。建设中，计划2011年7月投产。 (10)湖北丰利化工有限责任公司新建25万吨硫磺制酸配套低温位余热回收装置。建设中，计划2011年8月投产。 (11)河南百利联化学股份有限公司新建30万吨硫磺制酸配套低温位余热回收装置。设计中，计划2011年11月投产。 (12)山东金正大生态工程股份有限公司新建40万吨硫磺制酸项目含低温位余热回收装置。设计中，计划2011年12月投产。 (13)山东东巨化工股份有限公司700吨/天硫磺制酸项目含低温位余热回收装置。设计中，计划2012年02月投产。 (14)山东东佳集团新建40万吨硫磺制酸项目配套低温位余热回收装置。设计中，计划2011年12月投产。 奥格利公司在建设低温余热回收装置过程中以用户所需为出发点，不断总结和完善，研发并实施了多种不同工艺的低温位余热回收工艺技术，各种技术工艺流程各有其优势，可适用于不同客户的多种要求，分别阐述如下。 3.1一段式DWHS工艺 奥格利公司早期开发的DWHS工艺是一段式吸收工艺，即在一吸塔前增设一个仅有一段填料层的高温吸收塔，烟气先经过高温吸收后再进入主装置一吸塔进行再次吸收，以保证吸收率。除雾器设在一吸塔塔顶，高温回收塔出口至一吸塔气体管道采用XDS-12合金管道。这种工艺流程简单，操作方便，投资小，其缺点是高温回收塔产生的酸雾偏高，对一吸塔除雾器的要求很高。由于这种装置保留了原有一吸塔吸收系统，DWHS装置的故障对制酸主装置的影响小。 一段式吸收工艺还可以在高温吸收塔后增设一个空气预热器，即经过高温吸收塔吸收后的烟气在进入主装置一吸塔前先进入空气预热器降温，将进入焚硫炉的空气预热后再进入一吸塔。这种流程可充分利用高温吸收后的烟气热量，使中压余热锅炉蒸汽产量增加，热能回收率更高。 一段式DWHS工艺框图如下： 5

3.2两段式DWHS工艺 鉴于一段式DWHS工艺酸雾方面的局限性，奥格利公司又开发了两段式DWHS工艺技术。DWHS吸收塔的吸收分为两段，下部为高温吸收段，上部为低温吸收段。高温吸收段用w(H2SO4)为99%的硫酸喷淋，低温吸收段用w(H2SO4)为～98.5%的低温浓硫酸喷淋，喷淋酸汇集于塔底流入高温循环酸泵槽，由循环酸泵送入蒸汽发生器换热后，一部分经锅炉给水加热器和脱盐水预热器降温后进入干吸塔酸循环槽，另一部分经稀释器加水稀释至w(H2SO4)为99%后进入热量回收塔中部进行喷淋。这种情况下典型的带DWRHS干吸工艺流程如下图所示。