硫酸换热器（HRS装置）

HRS装置增加酸酸换热器提高蒸汽产能技术方案

一、方案背景

随着硫磺制酸配套低温余热回收技术的成熟，绝大部分硫磺制酸装置已经配套建设了低温余热回收系统，然而对于硫铁矿和冶炼烟气制酸配套的低温余热回收系统，由于受到水平衡和产汽压力的影响，与硫磺制酸相比较其产汽会有所下降。但是如果能将低温余热回收系统向外串酸的热量充分利用，硫铁矿和冶炼烟气制酸配套的低温余热回收系统的总和热能回收率还是非常可观的，具有很好的经济效益。

二、增加HRS酸酸换热器的必要性

例举某冶炼厂有限责任公司制酸装置HRS是2014年承建的，目前HRS系统每小时产低温蒸汽约为70余吨，经过现场了解。HRS系统并未完全负荷运行且蒸发器、预热器等关键设备均有较大的余量，目前HRS向干吸工段串出酸温度120℃左右且酸量较大约450m³/h，同时为了维持HRS系统酸浓稳定，需要向HRS系统串入160 m³/h浓度为95%左右的硫酸，酸温为75℃。如果能够将HRS串出酸的热量进行回收返回进入HRS系统，那么HRS系统在其他工艺参数不变的情况下将会产出更多的低压蒸汽。基于此，我们有必要设置一台酸酸换热器，利用串入酸与串出酸进行换热，将串出酸的热量回收返回进入HRS系统，从而提高HRS蒸汽产量，达到节能降耗的目的。

1、回收热量分析

目前HRS向干吸工段串出酸温度120℃左右，流量大约450 m³/h，同时为了维持HRS系统酸浓稳定需向HRS系统串入约160 m³/h浓度为95%左右的硫酸，酸温约为75℃。为了能尽可能多回收热量，要求串出酸的热量尽可能多的传递给串入酸，我们增加一台酸酸换热器后，拟将串入酸从75℃加热到100℃以上，根据热平衡，串出酸将从119℃降低至110℃一下，酸酸换热器详细设计数据如表格1所示，考虑到系统及管路的热量损失，设回收的这部分热量为酸酸换热器换热量的95%。

增加一台酸酸换热器后，HRS稀释器串入的干燥酸温度会升高，忽略进塔酸温升高对HRS吸塔的影响，并保持蒸发器出酸温度改造前后不变，则理论回收的热量即为将160 m³/h串入酸从75℃加热到103℃的湿热：

3492.6Kw×3600s/h=12,573,360KJ/h

考虑5%的热损失，实际回收热量ΔQ：12,573,360KJ/h×0.95=11,944,692KJ/h

0.8Mpa饱和蒸汽的焓值为2768KJ/kg，则ΔQ折合成0.8Mpa蒸汽的量为：

11,944,692KJ/÷2768KJ/h=4,315KJ/h

表1 HRS酸酸换热器数据表

2、HRS酸酸换热器的经济效益

添加一台酸酸换热器后，可以多回收低压蒸汽约为4.3t/h（热量折合成0.8Mpa低压蒸汽），从而减少现有燃煤锅锅炉的碳排放，具有显著的经济效益和社会意义。仅以100元/吨蒸汽单价计算，每年可多产蒸汽3.44万吨，价值300多万元，HRS酸酸换热器的投资可在1年左右回收。

三、HRS酸酸换热器合金材料的腐蚀速度数据（单位：mm/年）

四、工程范围

1、HRS酸酸换热器1台

该换热器采用宣达特种高硅合金材料制作，由宣达公司供货，其适应浓硫酸在高温下工作，可将93%~98%的硫酸加热到120℃以上。

2、HRS酸酸换热器连接用合金管道、阀门等

五、安装方案

分别在现有的HRS串如酸和串出酸管道上增加旁路预留酸酸换热器连接接口，并设置旁路切换阀门，HRS酸酸换热器可随时安装使用。

六、质保

设备投入使用起质保 2 年。

七、工程估算及技术经济指标

1、投资预估

       1）1台HRS预热器：300万

       2）3只HRS串出酸侧DN350、PN10衬氟阀门：2万元

       3）3只HRS串入酸侧DN250、PN10衬氟阀门：1万元

       4）冷酸侧、热酸侧管道：37万元

       5）仪表：3万元

       6）施工及其它：10万元

       以上合计预计总投资约为353万元。

2、受益：每年多产蒸汽3.44万吨，换成价值344万元，投资回收周期13个月左右。