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第五章 余热发电 5.1 概 述 随着国内硫酸工业的持续发展和对环境保护要求的提高，硫磺制酸以其工艺简单、污染轻和废热回收率高等特点得到了迅猛发展，安全可靠充分合理地回收利用硫磺制酸工艺产生的热量，不仅标志制酸装置的技术水平，而且还决定着制酸装置经济上的生存能力。 铜仁地区(松桃)锰系列产品精深加工及配套项目（一期）工程设计规模为160kt/a电解锰以及320kt/a硫磺制酸装置。电解锰生产工艺流程中没有高品质热能可利用，而硫磺制酸装置生产中：焚硫工段有大量的～1015℃高温余热和转化工段有～410℃中温余热可以利用,如采用先进的余热发电技术，充分利用现有的余热资源，实现能源梯级利用，增加企业自发电量，有利于节能降耗和提升企业整体经济运行质量，而且带来了可观的节能效益、环境效益和社会效益，有利于企业的可持续发展。 为满足制酸装置生产需要和充分合理地梯级利用硫磺制酸工艺产生的热量，余热发电系统配套建设有余热锅炉、余热发电机房和化学处理水站。 5.2 设计依据和设计原则 5.2.1设计依据 1、《工程咨询合同书》（2011）长咨字第06号； 2、《小型火力发电厂设计规范》（GB50049-94）； 3、《锅炉房设计规范》（GB50041－2008）； 4、《火力发电厂化学设计技术规程》（DL/T5068-2006）； 5、《建筑设计防火规范》（GB50016-2006）； 6、《余热锅炉设计与运行》； 7、院内相关专业提供的设计基础条件。 5.2.2 设计原则 1、硫酸是连续生产，介质腐蚀性强，为了适应硫磺制酸工艺烟气量及烟气温度的变化，采用技术成熟、可靠，且经过其它大型制酸企业多年生产实践证明先进的工艺流程，确保高的开车率，且各项能耗、环保指标达到国内先进水平。 2、烟气余热梯级利用，选择稳妥、可靠、效率高且自动化水平先进可靠的设备。 3、严格执行国家的环保标准和相关政策法规，坚持清洁生产和污染治理以防为主、防治结合的方针，搞好废气、废水、粉尘、噪音的治理与达标排放，做到生产发展与环境保护相和谐。 5.3 余热回收方案 硫磺制酸装置采用的“3+1”流程，硫磺焚烧及二氧化硫催化氧化为三氧化硫所释放的热量，除了炉气在两个吸收塔中所损失的热量外，其余的热量均为余热必须移出，可回收的余热包括以下几部分： 1、焚硫炉出口～1015℃高温炉气冷却到～410℃进入一段转化。 2、一段转化出口～607℃炉气冷却到～460℃进入二段转化。 3、冷热换热器出口～254℃炉气冷却到～180℃进入一吸收塔。 4、四段转化出口～441℃炉气冷却到～160℃进入二吸收塔。 该工程硫磺制酸装置设计采用两条系列,160kt/a(～530t/d)单系列制酸装置额定工况设计回收的余热量～78000MJ/h。根据制酸装置生产的特点，设计流程见下图： 拟在焚硫炉出口设余热锅炉,一段转化出口设高温过热器,冷热换热器后设省煤器II，四段转化出口设低温过热器及省煤器I。该热回收系统设计为1套锅炉系统，两只过热器和两只省煤器只是锅炉的部件，该方式不仅热回率高，而且便于运行和管理。原则性热力系统图详见：C2187SQ2-R-01。 5.4 余热锅炉的选型 在余热锅炉系统的参数选择上，目前国内主要是产3.82MPa、450℃中温中压过热蒸汽，其次有产6.3MPa、485℃次高压过热蒸汽。虽采用次高压过热蒸汽参数发电，蒸汽循环热功效率提高，单位发电用汽量可减少～7%，但考虑到该系统的产汽规模不大，且从设备和管件投资，以及运营和管理等角度综合经济性分析，设计余热锅炉系统采用产3.82MPa、450℃中温中压过热蒸汽参数较合理。 在焚硫炉出口余热锅炉的选型上有两种型式，一种是水管锅炉，另一种是火管锅炉。水管锅炉在硫铁矿制酸装置上的应用较早，产品也较成熟，但硫磺制酸不同于硫铁矿制酸，硫磺制酸无净化工段，炉气含尘量较少，焚硫炉后就进转化器，余热锅炉一旦漏水，将使转化变为湿转化，大量的水蒸汽一方面使三氧化硫吸收过程恶化，另一方面炉气的露点将会大大的提高，结露生成的硫酸的浓度大大的降低，从而加快了设备和管道的腐蚀；另焚硫炉烟气设计是～38KPa运行，要求硫磺制酸装置的锅炉不能漏水，同时又具有较高的承压能力。 设计采用火管锅炉并有如下特点： 1、在火管锅炉中烟气流速变化引起传热系数呈线性变化，即硫酸生产负荷变化锅炉出口烟气温度不变或波动很小，火管锅炉有极好的负荷适应性和运行可靠性。 2、火管锅炉有较好的气密性。 3、火管锅炉较水管锅炉结构简单，气体滞留区较少，故可防止酸冷凝。 4、火管锅炉的设计、制造、安装和运行各个环节都比水管锅炉简单、便捷，且便于检修和开停车。 综上所述：每套160kt/a单系列制酸装置设计配置1套3.82MPa、450℃中温中压余热锅炉系统，额定工况产汽量～2