硫酸行業(yè)能耗專項(xiàng)監(jiān)察工作手冊 工業(yè)和信息化部2020年5月目錄77一、監(jiān)察對象和內(nèi)容 附件4：參閱材料參閱材料1.《工業(yè)和信息化部關(guān)于印發(fā)<2020年工業(yè)節(jié)能監(jiān)察重點(diǎn)工作計(jì)劃>的通知》（工信部節(jié)函〔2020〕1號）；2.《工業(yè)硫酸單位產(chǎn)品能源消耗限額》（GB29141-2012）；3.《用能單位能源計(jì)量器具配備和管理通則》（GB17167-2006）；4.《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄（2019年本）》；5.《綜合能耗計(jì)算通則》（GB/T2589-2008）；6.《高耗能落后機(jī)電設(shè)備（產(chǎn)品）淘汰目錄》（第一至四批）；7.《關(guān)于組織實(shí)施電機(jī)能效提升計(jì)劃（2013-2015年）的通知》（工信部聯(lián)節(jié)〔2013〕226號）；8.《關(guān)于印發(fā)配電變壓器能效提升計(jì)劃（2015-2017年）的通知》（工信部聯(lián)節(jié)〔2015〕269號）等。

附件5：工業(yè)硫酸生產(chǎn)工藝及用能特點(diǎn)工業(yè)硫酸生產(chǎn)工藝及用能特點(diǎn)（一）生產(chǎn)工藝流程硫酸被譽(yù)為“化學(xué)工業(yè)之母”，廣泛用于各個工業(yè)部門。硫酸的生產(chǎn)在早期采用硝化法，設(shè)備生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品濃度低。目前，硝化法逐漸被接觸法所取代。接觸法是冶煉煙氣制酸主要的生產(chǎn)方法，普遍采用釩觸媒做催化劑，由于釩觸媒對煙氣成分及有害雜質(zhì)有嚴(yán)格要求，所以原料不同，產(chǎn)生不同的接觸法制酸工藝，綜合起來，接觸法制酸的基本過程如下：原料處理——SO2爐氣制取——凈化——SO2轉(zhuǎn)化——SO3吸收——尾氣吸收

首先從含硫原料中制造出含有二氧化硫和氧氣的氣體，然后將含二氧化硫和氧氣的氣體接觸氧化成三氧化硫氣體（轉(zhuǎn)化過程），再將三氧化硫與水結(jié)合即生產(chǎn)出硫酸（吸收過程）。轉(zhuǎn)化過程必須采用觸媒催化，吸收過程采用濃硫酸吸收，三氧化硫與濃硫酸中的水分結(jié)合再補(bǔ)充適量水制成成品硫酸。硫酸的生產(chǎn)根據(jù)使用含硫原料的不同可以分為3大類：硫磺制酸、硫鐵礦制酸和煙氣制酸。1.硫磺制酸硫磺制酸主要工序包括熔硫工序、焚硫工序、轉(zhuǎn)化吸收工序。工藝上一般采用快速熔硫、液硫機(jī)械過濾、機(jī)械霧化焚硫技術(shù)，采用“3+1”或“3+2”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，并采用中壓鍋爐和省煤器回收焚硫和轉(zhuǎn)化工序的余熱，產(chǎn)生中壓過熱蒸汽。熔硫工序：外購硫磺經(jīng)皮帶輸送至快速熔硫槽，通過間接加熱、攪拌成為液體硫磺，溢流至粗硫槽后，經(jīng)粗硫泵打入經(jīng)過液硫過濾器過濾，過濾后的合格液硫進(jìn)入中間槽，經(jīng)中間槽泵打到液硫貯罐貯存以備焚硫工段使用。在熔硫過程中由低壓蒸汽提供熱源。圖1硫磺制酸工藝流程圖焚硫工序：來自熔硫工序的精制液硫，由液硫泵加壓后經(jīng)機(jī)械噴嘴噴入焚硫爐，焚硫所需的空氣經(jīng)空氣鼓風(fēng)機(jī)鼓入干燥塔，在干燥塔內(nèi)與98%濃硫酸逆向接觸，吸收空氣中的水分，然后進(jìn)入焚硫爐與硫蒸氣混合燃燒生成含SO212%左右、溫度在1000℃左右的的高溫爐氣，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量后，溫度降至430℃左右進(jìn)入轉(zhuǎn)化工序。轉(zhuǎn)化吸收工序：轉(zhuǎn)化吸收普遍使用兩轉(zhuǎn)兩吸工藝，以“3+1”兩轉(zhuǎn)兩吸工藝為例，經(jīng)余熱鍋爐回收熱量后的爐氣先進(jìn)入轉(zhuǎn)化器一段催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)，出口氣體溫度升至600℃左右，然后進(jìn)入高溫過熱器降溫再進(jìn)入轉(zhuǎn)化器二段催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)；二段出口氣體溫度升高后進(jìn)入換熱器換熱降溫，再進(jìn)入轉(zhuǎn)化器三段催化劑床層進(jìn)行反應(yīng)；三段出口氣體溫度升高后依次經(jīng)換熱器和省煤器Ⅱ換熱，溫度降至180℃左右進(jìn)入第一吸收塔，與98%的濃硫酸接觸吸收其中的三氧化硫，未被吸收的氣體通過塔頂?shù)某鞒テ渲械乃犰F后，依次通過冷、熱換熱器換熱，利用轉(zhuǎn)化二、三段的余熱升溫后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四段然后依次經(jīng)低溫過熱器和省煤器Ⅰ換熱，溫度降至170℃左右進(jìn)入第二吸收塔，與98%濃硫酸接觸吸收其中的三氧化硫，剩余尾氣經(jīng)脫硫洗滌后放空。2.硫鐵礦制酸硫鐵礦制酸主要流程包括焙燒、凈化、干燥、兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收等。焙燒工序：焙燒工序的主要流程為沸騰焙燒爐—余熱鍋爐—旋風(fēng)除塵器—電除塵器。含硫20~25%、含水5%左右的硫鐵礦經(jīng)熱風(fēng)爐熱風(fēng)干燥后，通過皮帶給料機(jī)連續(xù)均勻地送至沸騰爐焙燒。沸騰爐出口爐氣SO2濃度13%、溫度約950℃左右，該爐氣經(jīng)余熱鍋爐后，溫度降至400℃左右，然后通過旋風(fēng)除塵器、電除塵器除塵，進(jìn)入凈化工序。圖2硫鐵礦制酸工藝流程圖凈化工序：凈化工序采用稀酸洗凈化，煙氣凈化流程為焙燒工序出口煙氣—動力波洗滌器—填料冷卻塔—一級電除霧器—二級電除霧器。由電除塵器來的爐氣，進(jìn)入動力波洗滌器，用濃度約15%的稀硫酸除去一部分礦塵，然后進(jìn)入填料塔，進(jìn)一步除去礦塵、砷、氟等有害物質(zhì)再經(jīng)電除霧器除去酸霧，經(jīng)凈化后的氣體進(jìn)入干吸工序。凈化系統(tǒng)熱量由填料冷卻塔循環(huán)酸泵出口設(shè)置的稀酸板式換熱器移走。為防止煙塵在洗滌循環(huán)酸中的富集，而影響煙氣冷卻凈化效果，在動力波循環(huán)酸泵出口抽出部分循環(huán)酸進(jìn)入斜板管沉降器，進(jìn)行固液分離，上清液部分通過SO2脫吸后進(jìn)行稀酸蒸發(fā)，部分返回一級動力波洗滌器循環(huán)使用。干吸工序：自凈化工序來的含SO2爐氣，補(bǔ)充一定量空氣后進(jìn)入干燥塔。塔內(nèi)用93%硫酸淋灑，吸水稀釋后自塔底流入干燥塔循環(huán)槽，槽內(nèi)配入由吸收塔酸冷卻器出口串來的98%硫酸，以維持循環(huán)酸的濃度。增多的93%酸全部通過干燥塔循環(huán)泵串入一吸塔。氣體經(jīng)干燥后含水份0.1g/Nm3以下，由二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)送入轉(zhuǎn)化器。經(jīng)一次轉(zhuǎn)化后的氣體進(jìn)入一吸塔，吸收其中的SO3，經(jīng)塔頂?shù)睦w維除霧器除霧后，返回轉(zhuǎn)化系統(tǒng)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。經(jīng)二次轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)化氣進(jìn)入二吸塔吸收其中的SO3，經(jīng)塔頂?shù)慕饘俳z網(wǎng)除霧器除霧后，進(jìn)入尾吸塔進(jìn)行尾氣處理，最后通過煙囪達(dá)標(biāo)排放。第一吸收塔和第二吸收塔均為填料塔，共用一個酸循環(huán)槽，淋灑酸濃度為98%，吸收SO3后的酸自塔底流入吸收塔循環(huán)槽混合，加水調(diào)節(jié)酸濃至98%，然后經(jīng)吸收塔循環(huán)泵打入吸收塔酸冷卻器冷卻后，進(jìn)入吸收塔循環(huán)使用。增多的98%硫酸，一部分串入干燥塔循環(huán)槽，一部分作為成品酸經(jīng)過成品酸冷卻器冷卻后直接輸入成品酸貯罐。轉(zhuǎn)化工序：轉(zhuǎn)化反應(yīng)為放熱反應(yīng)，為提高轉(zhuǎn)化效率需要移除系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。以“ⅢⅠ—ⅣⅡ”換熱流程為例，經(jīng)干燥后的爐氣通過二氧化硫鼓風(fēng)機(jī)升壓，經(jīng)第Ⅲ換熱器和第Ⅰ換熱器換熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器。第一次轉(zhuǎn)化分別經(jīng)一、二、三段催化劑層反應(yīng)和Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ換熱器換熱，轉(zhuǎn)化率達(dá)到95.5%，反應(yīng)換熱后的爐氣經(jīng)降溫后進(jìn)入第一吸收塔吸收SO3，再分別經(jīng)過第Ⅳ和第Ⅱ換熱器換熱后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四段進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化，總轉(zhuǎn)化率能達(dá)到99.8%以上，二次轉(zhuǎn)化氣經(jīng)第Ⅳ換熱器換熱后進(jìn)入第二吸收塔吸收SO3。3.冶煉煙氣制酸煙氣制酸冶煉煙氣主要來自銅、鎳、鉛、鋅和黃金等5類金屬，是冶煉裝置附屬的生產(chǎn)系統(tǒng)。煙氣制酸中，干法凈化冷凝成酸工藝已被淘汰；稀酸洗凈化單接觸法工藝（一轉(zhuǎn)一吸）應(yīng)用較少；稀酸洗凈化雙接觸法工藝（兩轉(zhuǎn)兩吸），因硫利用率高、硫酸質(zhì)量好、SO2排放容易達(dá)標(biāo)而得到廣泛應(yīng)用；非穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)化法制酸工藝適用于低SO2濃度的冶煉煙氣，如SO2濃度＜3.5%的冶煉煙氣，在中小型鉛、銅等冶煉廠較為適用。我國有色金屬冶煉煙氣制酸主要采用兩轉(zhuǎn)兩吸法。稀酸洗凈化雙接觸法煙氣制酸是采用稀酸凈化、兩次轉(zhuǎn)化、兩次吸收的常壓接觸法制酸工藝。工序流程可分為：凈化工序、干吸工序、轉(zhuǎn)化工序。煙氣流程為煙氣—一級動力波—空氣冷卻塔—二級動力波—電除霧器—干燥塔—轉(zhuǎn)化器—一吸塔—轉(zhuǎn)化器—二吸塔—尾氣排空。凈化工序：由收塵系統(tǒng)排風(fēng)機(jī)出來的高溫冶煉煙氣（300℃左右）送入硫酸車間凈化工序。該煙氣首先在一級動力波洗滌器中冷卻和洗滌除雜質(zhì)，再進(jìn)入氣體冷卻塔進(jìn)行進(jìn)一步冷卻及除雜質(zhì)，然后又進(jìn)入二級動力波洗滌器再次凈化。此時煙氣中絕大部分煙塵、砷及氟等雜質(zhì)已被清除，同時煙氣溫度降至35℃左右,然后通過電除霧器除下酸霧，煙氣中夾帶的少量砷、氟、塵等雜質(zhì)也進(jìn)一步被清除。凈化后的煙氣送往干吸工序。圖3煙氣制酸工藝流程圖凈化工段中的第一級動力波洗滌器、氣體冷卻塔及第二級動力波洗滌器均有單獨(dú)的稀酸循環(huán)系統(tǒng)。氣體冷卻塔的循環(huán)酸通過板式換熱器進(jìn)行換熱。稀酸采取由稀向濃、由后向前的串酸方式。引出的廢酸由一級洗滌器循環(huán)槽中根據(jù)廢酸生成量和廢酸的含砷、含塵量抽出一定的量送至沉降槽沉降。沉降槽的底流送入壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，濾餅因含有價金屬可直接外售或返回熔煉系統(tǒng)，濾液及沉降槽的上清液進(jìn)入上清液貯槽，再用泵送至脫吸塔，脫吸塔脫吸后的氣體送入火法冶煉系統(tǒng)電除塵前煙氣管道，脫吸后的廢酸流入污酸處理工序。轉(zhuǎn)化工序：以四段“3+1”式雙接觸工藝、“ⅣⅠ—ⅢⅡ”換熱流程為例，由凈化工序通過SO2鼓風(fēng)機(jī)送來的冷SO2氣體，俗稱一次氣，利用第Ⅳ熱交換器和第Ⅰ熱交換器被第四段和第一段觸媒層出來的熱氣體加熱后進(jìn)入轉(zhuǎn)化器一段觸媒層經(jīng)第一、二、三段觸媒層催化氧化后轉(zhuǎn)化為SO2轉(zhuǎn)化率約為95%的SO3氣體，經(jīng)各自對應(yīng)的換熱器換熱后送往第一吸收塔吸收SO3制取硫酸。第一吸收塔出來的未反應(yīng)的冷SO2氣體，俗稱二次氣，利用第Ⅲ熱交換器和第Ⅱ熱交換被第三段、第二段觸媒出來的熱氣體加熱后，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器四段觸媒層進(jìn)行第二次轉(zhuǎn)化。經(jīng)催化轉(zhuǎn)化后，總轉(zhuǎn)化率≥99.8%的SO3氣體，經(jīng)第Ⅳ熱交換器換熱后送往第二吸收塔吸收SO3制取硫酸。干吸工序：干吸工序普遍采用一級干燥、二次吸收，循環(huán)酸泵后冷卻的流程與雙接觸轉(zhuǎn)化工藝相對應(yīng)。來自凈化工段經(jīng)二級電除霧器的煙氣在干燥塔入口加入空氣調(diào)節(jié)氧硫比后進(jìn)入干燥塔，在塔內(nèi)與塔頂噴淋下來的93%硫酸充分接觸，經(jīng)絲網(wǎng)捕沫器捕沫，使出口煙氣含水率≤0.1g/Nm3后進(jìn)入SO2鼓風(fēng)機(jī)。來自一次轉(zhuǎn)化的SO3煙氣進(jìn)入第一吸收塔，在塔內(nèi)與塔頂噴淋下來的約98%的濃硫酸充分接觸，吸收煙氣中的SO3生成硫酸，煙氣經(jīng)纖維除霧器后進(jìn)入轉(zhuǎn)化工段進(jìn)行二次轉(zhuǎn)化。經(jīng)二次轉(zhuǎn)化的SO3煙氣進(jìn)入第二吸收塔吸收煙氣中的SO3生成硫酸，尾氣經(jīng)治理后排空。干燥塔、第一吸收塔以及第二吸收塔均設(shè)有單獨(dú)的酸循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)方式均為塔—槽—泵—酸冷卻器—塔。干燥塔循環(huán)酸吸收煙氣中的水分后濃度有所降低，而第一吸收塔和第二吸收塔的循環(huán)酸吸收SO3后濃度有所提高，根據(jù)工藝操作要求各自需維持一定的酸濃度，為此采用干燥和吸收相互串酸和加水的方式進(jìn)行自動調(diào)節(jié)。系統(tǒng)中多余的98%酸或者93%酸可作成品酸產(chǎn)出。（二）用能特點(diǎn)1.用能種類在硫酸生產(chǎn)過程中，消耗的能源主要為電力和耗能工質(zhì)（新水、氧氣、壓縮空氣等），除此以外，硫鐵礦的干燥需要熱風(fēng)爐提供熱量，需要一部分燃料；系統(tǒng)開車時需要點(diǎn)火燃料（制酸系統(tǒng)開車時需要將觸媒在短時間內(nèi)預(yù)熱到工藝所需的溫度）；物料轉(zhuǎn)運(yùn)過程中需要消耗柴油、汽油等能源。2.余熱利用在硫酸生產(chǎn)過程中，硫磺焚燒、硫鐵礦焙燒、SO2氧化、SO3吸收、濃酸稀釋等過程都為放熱反應(yīng)，工藝過程中伴隨著著大量熱量的產(chǎn)生，這些熱量根據(jù)利用價值的高低可以分為高溫位熱能和中低溫位熱能，在液體硫磺燃燒和硫鐵礦焙燒過程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔獾挠酂釣楦邷匚粺崮?，轉(zhuǎn)化吸收、濃酸稀釋過程中產(chǎn)生的熱能以及沸騰爐爐渣顯熱等熱量為中低溫位熱能。在硫磺制酸工藝中，為盡量利用液體硫磺焚燒產(chǎn)生的高溫位熱能和二氧化硫轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的中溫位熱能，在焚硫爐后設(shè)置中壓火管余熱鍋爐，在轉(zhuǎn)化工序一段觸媒層后設(shè)置高溫過熱器，二段設(shè)置換熱器，三段設(shè)置換熱器和省煤器，四段設(shè)置低溫過熱器和省煤器。系統(tǒng)產(chǎn)生中壓過熱蒸汽并入蒸汽管網(wǎng)，可送至發(fā)電裝置。目前，隨著硫磺制酸配套低溫位熱能利用技術(shù)的推廣應(yīng)用，對硫磺制酸過程中余熱的利用比較充分。在硫鐵礦制酸工藝中，中高溫位熱能的利用也比較充分，在沸騰爐后設(shè)置余熱鍋爐吸收煙氣中的高溫位熱能產(chǎn)生中壓蒸汽，在轉(zhuǎn)化吸收過程中可以設(shè)置省煤器利用反應(yīng)產(chǎn)生