硬石膏制硫酸聯產混凝土膨脹劑裝置的設計與生產實踐

韓繼明， 袁寧衛， 龍明強， 蒲志華

(1. 重慶三圣實業股份有限公司， 重慶 400718； 2. 江蘇慶峰國際環保工程有限公司， 江蘇揚州 225115)

設備與自動化

硬石膏制硫酸聯產混凝土膨脹劑裝置的設計與生產實踐

韓繼明1， 袁寧衛2， 龍明強1， 蒲志華1

(1. 重慶三圣實業股份有限公司， 重慶 400718； 2. 江蘇慶峰國際環保工程有限公司， 江蘇揚州 225115)

介紹了150 kt/a硬石膏制硫酸聯產150 kt/a混凝土膨脹劑裝置設計規模、工藝原理、生產流程及運行情況。裝置采用硬石膏在回轉窯分解出SO2氣體制硫酸聯產水泥熟料或膨脹劑(簡稱高鈣料)。燒成工序采用國內成熟的回轉窯分解+4級懸浮預熱器方法，硫酸生產工序采用“3+1”、ⅣⅠ-ⅢⅡ二轉二吸加2級尾氣吸收處理工藝流程。詳述主要設備選型、經濟技術運行指標，并分析經濟效益。該裝置運行時間超過半年，各項工藝指標均達到設計要求。

硬石膏 回轉窯 膨脹劑 工藝流程 設計 生產實踐

重慶三圣實業有限公司(以下簡稱重慶三圣)目前擁有1套150 kt/a硬石膏制硫酸聯產200 kt/a水泥裝置和1套150 kt/a硬石膏制硫酸聯產150 kt/a混凝土膨脹劑裝置。硫酸裝置由江蘇慶峰國際環保工程有限公司總承包，重慶三圣根據一期裝置生產經驗，對二期裝置的設備、工藝、技術參數進行優化設計，保證了整個裝置一次開車成功并達標達產。

1 裝置設計規模

重慶三圣二期項目設計規模為150 kt/aw(H2SO4)100%硫酸裝置，150 kt/aw(CaO)60%的游離氧化鈣膨脹劑裝置，可根據市場需求隨時調整水泥熟料和混凝土膨脹劑(簡稱高鈣料)。按1年開工8 000 h計，生產能力達450 t/d。一期項目中的污水處理、石膏原料破碎、儲存與預均化、原料調配、生料制備均化、熟料調配和粉磨站在設計中均已考慮到二期項目，因此二期項目不再新建。

2 工藝原理及生產流程

2.1 工藝原理

硬石膏(CaSO4)分解生產硫酸和水泥膨脹劑的基本原理是以焦炭為還原劑，在高溫下將硬石膏分解成熟料(CaO)和二氧化硫氣體。在生料中摻入頁巖(SiO2)、黃砂(Al2O3)和鐵粉(Fe2O3)反應生成水泥熟料，通過調配生料成分，控制燒成條件，若生產的熟料游離氧化鈣w(CaO)≥60%時可作為膨脹劑熟料，而SO2氣體則通過窯尾4級懸浮預熱器預熱后，經余熱鍋爐換熱后通過高溫風機，依次進入電除塵器除塵、硫酸生產洗滌、干燥、轉化和吸收工序制成硫酸，再經2級堿液吸收尾氣達標排放。CaO熟料在篦冷機急速冷卻，通過拉鏈機排入熟料庫中儲存，再去粉磨站磨制成混凝土膨脹劑，熱量由窯頭水加熱器吸收后進入余熱鍋爐，產生的蒸汽供各用戶單位使用。

2.1.1 硬石膏還原分解反應

850～1 000 ℃時，硬石膏分解成中間產物硫化鈣：

(1)

1 000～1 250 ℃時，中間產物CaS與硬石膏反應生成CaO和SO2氣體：

(2)

總反應式為：

(3)

2.1.2 水泥熟料和混凝土膨脹劑生成機理

硬石膏分解生成CaO熟料與摻入生料中的頁巖、黃砂和鐵粉等主要氧化物進行多級固相礦化反應生成水泥熟料。通過控制頁巖、黃砂、鐵粉摻入量來控制熟料中游離CaO含量，當w(CaO)≥60%時，即可作為膨脹劑生產原料。其性能優于硫鋁酸鈣類、氧化鎂類和金屬類等膨脹劑，其優勢在于膨脹系數大、用量少、成本及價格低。氧化鈣類膨脹劑的膨脹機理主要是氧化鈣晶體水化形成氫氧化鈣晶體，體積增大而導致的。

2.1.3 硫酸生產原理

SO2在釩催化劑作用下生成SO3，同時放出大量熱以保證系統熱量平衡，多余的熱量可移走，再用w(H2SO4)98.3%硫酸吸收。

2.2 生產流程

硬石膏制硫酸聯產混凝土膨脹劑生產工藝流程可分為3個部分：生料制備、熟料燒成和窯氣制酸，而這3部分又以熟料燒成為中心，工藝流程如圖1所示。

圖1 硬石膏制硫酸聯產混凝土膨脹劑工藝流程

2.2.1 生料制備

石膏礦場送來的硬石膏塊度小于200 mm，通過板式輸送機送至錘式破碎機，破碎后粒度小于50 mm，由帶式輸送機和提升機送入碎石膏預均化庫，進行均化庫存。外購焦粉、鐵粉和頁巖、黃砂其他輔助原料入庫待用。由庫底計算機系統DCS控制的帶式配料按工藝要求設定的質量配比搭配計量后，通過帶式輸送機送至立式生料磨。利用熱風爐送來的熱空氣烘干粉磨，熱空氣進口溫度控制在200 ℃以下，出磨生料細度控制在80 μm，篩余率為13%，其中水的質量分數低于1.5%。硬石膏化學成分見表1。

表1 硬石膏化學成分

外購來的粒度小于40 mm、w(H2O)≤10%原煤經帶式輸送機、給煤機送入立式煤磨與來自窯頭的熱風混合烘干煤粉。出磨煤粉經粗細分離后進入煤粉倉儲存待用。出磨煤粉細度控制在80 μm，篩余率為10%。原煤工業分析指標見表2，焦粉工業分析指標見表3。

表2 原煤工業分析指標

表3 焦粉工業分析指標

為使窯氣中φ(SO2)≥9%，熟料礦物中組成C2S+C3A質量分數需接近70%，且熟料中低熔礦物C4AF盡量減少，以利于CaSO4分解。生料配比的關鍵在于準確分析各種摻和物料的成分，根據熟料分析結果，隨時對生料配比進行調整。

水泥生料配比為：硬石膏(w)85%～89%,頁巖(w)0.3%～1.5%，黃砂(w)3%～5%，鐵粉(w)0.8%～1.2%，焦粉(w)5%～6%。生料控制指標為：細度11%～15%，碳硫比m(C)/m(SO3)0.65～0.67，w(SO2)41%～43%,w(H2O)≤1.5%，石灰飽和系數KH 1.15～1.17。生料(水泥)化學成分見表4。

表4 生料(水泥)化學成分 w，%

膨脹劑(高鈣料)生料配比為：硬石膏(w)90%～93%,焦炭(w)5.5%～7%,鐵粉(w)1%～2.5%。膨脹劑(高鈣料)生料控制指標為：細度11%～15%,碳硫比m(C)/m(SO3)0.65～0.67，w(SO2)46%～49%，w(H2O)≤1.5%。膨脹劑(高鈣料)生料化學成分見表5。

表5 膨脹劑(高鈣料)生料化學成分 w，%

2.2.2 熟料燒成

硬石膏分解及熟料燒成均在回轉窯完成，回轉窯的操作控制是整條生產線是否正常的關鍵。稍有不慎就有可能引起窯內結圈、紅窯、掉窯皮以及產生升華硫、氮氧化物超標、硫酸酸霧超標、篦冷機易“堆雪人”等一系列現象，嚴重影響正常生產。這不僅影響窯內硬石膏分解程度，而且影響出窯氣體SO2濃度及熟料質量。重慶三圣將一期項目所積累的生產經驗應用在二期項目。純石膏(CaSO4)在空氣中要達到1 470 ℃才能分解，分解熱值為265 kJ/mol，而石灰石(CaCO3)分解溫度僅為700～800 ℃，分解熱值只有159 kJ/mol，由此可見石膏比石灰石難分解，分解溫度越高，吸收的熱量就越大，產品能耗就越高，而且分解機理復雜，過程難以控制。石膏生料在窯內分解溫度必須達到650 ℃才能進行，且以焦炭為還原劑，并產生中間產物硫化鈣，因此生料需預熱到800 ℃才能分解，直到1 450 ℃才分解結束。由于分解溫度高，生料必須預熱。窯氣成分工業分析指標見表6。

表6 窯氣成分工業分析指標 φ，%

水泥熟料控制指標：w(CaO)≤2.5%，w(CaS)≤1.0%，w(SO3)≤2.0%；3 d后水泥強度大于或等于26 MPa；28 d后水泥強度大于或等于52.5 MPa；石灰飽和系數KH 0.94～0.98。膨脹劑(高鈣料)熟料控制指標為：w(CaO)≥65%，密度大于或等于1 400 g/L。回轉窯正常操作控制指標為：轉速為0.39～3.9 r/min，窯尾氣溫為780～850 ℃，窯頭壓力為-20～-5 Pa，窯尾壓力為-150～-50 Pa，φ(SO2)為9%～11%，φ(O2)0.8%～1.5%，φ(CO)≤0.1%。

重慶三圣二期項目在一期項目生產經驗上進行了總結，對部分設備進行了優化設計。回轉窯的規格為φ4.0 m×85 m，仍然采用先進成熟的4級旋風預熱器，利用回轉窯出來的大量顯熱、溫度約800 ℃窯氣對石膏生料預熱。生料經計量后由鋼絲膠帶提升機、空氣斜槽送入2級(C2)旋風筒氣體出口管道，生料在氣流作用下立即分散、懸浮在上升氣流中一并進入一級(C1/C2)旋風筒。氣、固分離且經初步預熱后，通過自動翻板閥進入三級(C3)旋風筒氣體出口管道，并隨氣流進入二級(C2)旋風筒。這樣反復經過3次熱交換后，生料得到充分預熱并隨氣流進入四級旋風筒，氣、固再次分離后進入窯內。正常情況下，預熱系統阻力降為1.2～1.5 kPa，總分離效率可達90%以上，出一級旋風筒含塵量約為80 mg/m3，窯氣溫度為360～420 ℃，入窯生料溫度由常溫預熱到650 ℃以上。

來自生料均化庫的生料由鋼絲膠帶提升機，經空氣斜槽一次進入各級旋風預熱器，將生料預熱至650 ℃由窯尾煙室進入窯內，在窯內經過預熱帶、分解帶、燒成帶和冷卻帶，硬石膏CaSO4在還原劑作用下分解成CaO和SO2氣體，CaO與生料中的Al2O3、Fe2O3和SiO2進行反應生成水泥膨脹劑熟料進入篦冷機急速冷卻至150 ℃以下，然后由鏈式輸送機送入熟料庫儲存備用，最后進入粉磨站配入輔料磨細合格后成為產品外賣。來自熟料冷卻后的熱空氣分2路：一路去煤磨給原煤加熱烘干；一路給窯頭水加熱器加熱后進入余熱鍋爐，氣溫降至180 ℃左右經窯頭袋式收塵器處理后經煙囪達標排放，塵質量濃度低于15 mg/m3。經分解后的氣體φ(SO2)為8%～10%，經旋風預熱器換熱后的SO2氣體在360 ℃時進入窯尾余熱鍋爐，經余熱鍋爐換熱后將蒸汽加熱到175 ℃左右的飽和蒸汽，氣溫降至200 ℃左右進入電除塵器收集后進入硫酸系統。

2.2.3 窯氣制酸

2.2.3.1 凈化工序

來自電除塵器的塵質量濃度低于100 mg/m3，溫度低于200 ℃的窯氣進入制酸裝置凈化工序。該工序采用適合煙氣制酸的絕熱蒸發封閉酸洗凈化工藝，主要設備配置是逆噴高效洗滌器、填料塔、2級電除霧器、稀酸板式換熱器、稀酸過濾器、脫吸塔及稀酸泵等。

流程為：電除塵器來的煙氣首先進入逆噴洗滌器上部與從逆噴洗滌器下部噴射出的w(H2SO4)5%稀硫酸接觸，稀硫酸中的水分被絕熱蒸發，煙氣中的熱量由顯熱轉變為潛熱，煙氣溫度由300 ℃降低到70 ℃并除去大部分塵、三氧化硫等雜質。經過逆噴洗滌器的煙氣再進入填料洗滌塔下部與填料洗滌塔上部淋降下來w(H2SO4)3%稀硫酸逆向接觸，進一步除去煙氣中的雜質，煙氣溫度由70 ℃降至38 ℃。煙氣中的水蒸氣被冷凝成水，煙氣中的熱量隨冷凝過程留在稀硫酸中使稀硫酸溫度升高。稀硫酸中的熱量由板式換熱器換熱經循環水移出。出填料塔煙氣再進入2級串聯電除霧器，除去殘余的酸霧等雜質后再進入干燥塔。

將逆噴洗滌器循環槽的稀硫酸經循環泵出口送到過濾器進行固-液分離，清液返回逆噴洗滌器循環使用。約0.5 t/h左右的稀硫酸濁液經脫吸塔脫除溶解的SO2后，稀硫酸濁液送入污水處理站處理后達標排放。

將填料洗滌塔底部流出的w(H2SO4)3%稀硫酸用循環泵打入板式換熱器與循環水間接冷卻后，溫度控制在36 ℃以下，進入填料洗滌塔頂部循環洗滌降溫爐氣。

整個凈化工序的地坪沖洗水、設備沖洗水等收集后送到原污水處理站處理。因進入逆噴洗滌器的煙氣溫度較高，配置應急高位水槽防止逆噴器燒壞。

2.2.3.2 干吸成品工序

干吸工序采用塔—槽—泵—器—塔的流程，即3塔(干燥塔、一吸塔、二吸塔)、2槽(臥式干燥、一吸酸循環槽、臥式二吸酸循環槽)、3泵(干燥酸循環泵、一吸酸循環泵、二吸酸循環泵)、3器(干燥酸冷卻器、一吸酸冷卻器、二吸酸冷卻器)配置。

流程為：經凈化工序電除霧器除霧后煙氣進入干燥塔下部與塔頂噴淋的w(H2SO4)93%硫酸逆向接觸，吸收煙氣中的水分[ρ(H2O)≤0.1 g/m3]，經塔頂金屬絲網除霧器除去酸霧后由二氧化硫鼓風機加壓送入轉化工序。

一次轉化氣進入一吸塔下部，與塔上部下來的酸溫約70 ℃、w(H2SO4)98%硫酸逆向接觸吸收煙氣中的SO3后，經塔頂纖維除霧器除去酸霧，送入轉化器四段轉化后(總轉化率大于或等于99.85%)的二次轉化氣進入二吸塔下部與塔上部下來的酸溫約70 ℃、w(H2SO4)98%硫酸逆向接觸吸收煙氣中的SO3，經塔頂纖維除霧器除去酸霧送尾氣處理裝置。

干燥、吸收過后升溫的濃硫酸用酸冷卻器移去熱量。各循環槽的酸濃、液位通過串酸、加水和產出成品酸來維持。循環槽內酸濃采用自動調節加水平衡酸濃。成品酸由上塔酸引出，經成品酸冷卻器降溫后自流到成品酸地下槽，后用成品酸泵送成品酸大儲罐。酸冷卻器和上塔酸管道采用陽極保護合金管。濃硫酸循環槽之間用管道連通，減少或防止溢酸。

2.2.3.3 轉化工序

轉化工序為“3+1”ⅣⅠ-ⅢⅡ 2次轉化換熱流程。

流程為：來自SO2鼓風機的氣體依次經過Ⅳ換熱器及Ⅰ換熱器殼程，與轉化器四段、一段出口的高溫轉化氣換熱后進入轉化器一段；出一段SO3高溫煙氣進入Ⅰ換熱器管程與Ⅳ換熱器殼程出來的SO2氣體換熱后進入轉化器二段；出轉化器二段SO3高溫煙氣進入Ⅱ換熱器管程與出Ⅲ換熱器殼程SO2煙氣換熱后進入轉化器三段；出轉化器三段的SO3高溫煙氣進Ⅲ換熱器管程與中間吸收塔來的SO2煙氣換熱降溫，后進一吸塔底部。經一吸塔吸收SO3后，SO2煙氣再經Ⅲ、Ⅱ換熱器殼程與三段、二段出口的高溫煙氣換熱升溫后進入轉化器四段進行二次轉化；出轉化器四段的SO3高溫煙氣進入Ⅳ換熱器管程與SO2鼓風機來的SO2煙氣換熱降溫后進入二吸塔底部。

裝置開車時的轉化系統需升溫，在轉化器一段和四段進口設置電爐，直接加熱SO2煙氣進行轉化系統的升溫。為調節各段反應溫度，轉化工序設置副線和閥門，轉化器一、四段進口溫度采用自調控制。為適應煙氣波動特點，SO2鼓風機采用變頻調速增減風量，并全部進入DCS系統控制。

2.2.3.4 尾氣處理工序

尾氣處理工序采用鈉堿法2級尾氣吸收處理。來自二吸塔的φ(SO2)約0.01%和含少量酸霧的煙氣進入一級尾氣吸收塔下部與塔上部噴淋下來的堿液逆向接觸反應，除去煙氣中的部分SO2和酸霧后，經塔頂進入二級尾氣吸收塔下部；在二級尾氣吸收塔與塔上部噴淋下來的堿液逆向接觸反應后，排放的尾氣中ρ(SO2)≤50 mg/m3，酸霧質量濃度小于或等于30 mg/m3，低于國家環保新標準，再經75 m煙囪排空。尾氣處理的母液含亞硫酸鈉，送焦亞硫酸鈉裝置使用。

3 主要設備選型

主要設備選型見表7。

表7 主要設備選型

裝置開車半年多以來，各項經濟技術指標都達到設計要求，各工藝參數已趨于穩定。目前硫酸產量基本保持在450 t/d。而且這套裝置通過調整工藝參數，能夠實現2種產品自由轉換。

3.1 回轉窯

二期回轉窯φ4 m，L=85 m，液壓擋輪，單邊齒輪傳動，4擋托輪，斜度3.5%，轉速為0.396～3.96 r/min。內襯有磷酸鹽復合磚、硅鈣板和復合硅酸鋁保溫材料。這種磷酸鹽復合磚是將耐火耐磨工作層和輕質隔熱層融為一體的新型材料，其特點是砌筑方便、抗剝落、耐侵蝕、易掛窯皮、保溫性能好，具有良好的隔熱性能，節能效果顯著。

3.2 4級懸浮預熱器

預熱器系統中，因各級旋風筒按所在位置不同，其功能和作用也有所不同，它們分別采用不同的高徑比和內部結構。一級旋風筒采用高柱長內筒形式可提高氣-固分離效果，減少窯氣帶走的灰量。各級旋風筒均采用蝸殼進口方式，減小旋風筒直徑，使其進入旋風筒氣流通道逐漸變窄，有利于減少顆粒向筒壁移動的距離，這樣可將內筒縮短并加粗，以降低阻力損失。各級旋風筒之間連接風管均設計為方接圓形式，以增加局部渦流，使氣-固能夠得到充分的混合和熱交換。4級懸浮預熱器內設保溫層，從內到外復合硅酸鋁保溫材料、硅鈣板、耐酸耐腐蝕、抗結皮保溫材料。內筒采用高溫陶瓷掛片，該掛片具有強度高、高抗折、抗腐蝕、維修更換方便和密封性好等特點，使用壽命較耐熱鋼提高了2～3倍，降低了水泥生產成本。

3.3 余熱鍋爐

經過4級預熱器后，窯氣溫度為360～420 ℃，利用好這部分熱量能進一步降低生產成本。采用熱管余熱鍋爐投資小，熱效率高、更換方便，即使熱管泄漏，也不會對生產系統有任何影響。熱管是一種具有高導熱性能的傳熱元件，通過密閉真空管殼內工作介質，依靠相變潛熱來傳遞熱量，其傳熱性能類似于超導體導電性能。熱管是在密閉的管內先抽成(1～2)×10-4Pa真空，在該狀態下充入少量工質，在熱管下端加熱，工質吸收熱量汽化為蒸汽，在微小的壓差下，上升到熱管上端，并向外界放熱，且凝結成液體，冷凝液在重力作用下，沿熱管內壁返回到加熱段，并再次受熱汽化，如此循環往復，連續不斷地將熱量由一端傳向另一端。由于熱管呈單向導熱性，熱量傳輸只能由工藝氣傳至水中，而不會由水、汽傳到工藝氣中，可方便地控制壁溫，有效控制露點腐蝕。

由于相變傳熱管內熱阻極小，所以能以較小的溫差獲得較大的傳熱率，且結構簡單，具有單向導熱的特點，特別是熱管特有機理，使冷熱流體間的熱交換均在管外進行，可以方便地進行強化傳熱。熱管加熱段采用高頻焊翅片管強化傳熱，使整套設備傳熱效率高，設備結構緊湊和工藝氣體流動阻力小；工藝氣熱量由熱管傳給水套內的飽和水，使其汽化，所產蒸汽(汽、水混合物)經蒸汽上升管達到汽包經集中分離以后再送往用戶，套管內的水損耗則由下降管將汽包內的水導入水套進行補充，汽包內的水耗由工序的100～104 ℃脫鹽水直接供給，或由熱管省煤器預熱后的水供給。這樣由于熱管不斷將熱量輸入水套，通過外部水-汽管道的上升及下降完成基本的汽-水循環，達到熱工藝氣降溫，并轉化為蒸汽。

3.4 激波吹灰器

由于余熱鍋爐由多根熱管組成，呈三角形布置，高頻焊翅片螺旋纏繞在每根熱管上，帶有粉塵的氣體經過時易集聚在翅片上，若不及時清理，會導致系統阻力增加，嚴重時需停車清理。因此，激波吹灰器的作用就非常明顯，余熱鍋爐運行是否正常與激波吹灰器密切相關。超音速激波是一種劇烈的壓縮波，在空氣(介質)中傳播產生劇烈擾動。空氣在經過激波后受到急劇壓縮，對積灰產生先壓后拉的作用，使積灰面上的灰垢因沖擊而破碎；導入積灰層的折射波會在基底與灰層零界面處反射，與入射波相互作用產生剪力，使積灰與基底產生分離，達到徹底清灰的效果。

空氣型連續干涉激波場清灰技術是根據以上原理，將壓縮空氣勢能轉化為一次高速射流，通過2次加速并瞬時同頻釋放，產生2道同頻、同相、同向連續壓縮波或壓縮波，采用干涉裝置產生強度倍增的干涉激波。干涉激波通過加強管輸送至鍋爐積灰空間內，激波發生器1 s產生46道干涉激波，激波在有限空間內折射、反射、疊加、形成模糊等效激波場。在有效激波場內，清除灰垢不留死角死區。從目前運行狀況來看，各換熱段阻力降都在設計范圍內，效果非常不錯，這種激波吹灰器解決了翅片管易集灰的難題，適用于各種鍋爐、省煤器、除塵器等，自動化程度高，運行成本低。

3.5 離心式SO2風機

離心式SO2鼓風機是硫酸工序的主要運行設備，Q=1 900 m3/min、總升壓Δp=40 kPa、電機功率N=1 600 kW、變頻調節、采用雙吸雙支撐結構。運行半年多，風機運行穩定，滿足了生產要求，未出現任何設備事故。

3.6 轉化器及換熱器

轉化器采用防漏氣、防銹、防熱變的最新設計，形式為立柱式，φi7 500 mm×18 900 mm，2次轉化，“3+1”式4層催化劑。整臺設備全部采用304不銹鋼，隔板用304合金簿板制作并襯輕質保溫磚；每層氣體進口設合金分布板，各段氣體進出口設置不銹鋼波紋膨脹節，使管道不與轉化器直接焊接。換熱器采用高效、低阻力的新型縮放管換熱器。

換熱管采用10#鋼管，為防止冷凝酸對換熱器腐蝕，其中Ⅲa、Ⅳa換熱管下部2 m采用316L合金鋼，氣體進出口采取擴大分布、加膨脹節。催化劑采用巴斯夫04-110和04-111 2種型號，總轉化率超過99.85%，滿足了設計要求。

3.7 高效逆噴洗滌器

高效逆噴洗滌器的原理是充分有效地利用氣相能量，利用液相能量形成泡沫接觸界面。在達到高效捕集細粒效果的同時，也達到傳熱傳質的目的。

由于洗滌液噴嘴的孔徑較大，循環液可在較高含固量下運行而噴嘴不會被堵塞，因而稀硫酸排放量相應減少，減輕了廢酸處理負荷，降低投資，同時降低水耗和生產成本。噴嘴孔徑大的另一大優點是噴出的液體不霧化，因此氣體中含有較少使氣液難以分離的細小液滴，減小了電除霧器負荷。

高效逆噴洗滌器對煙氣波動適應性較強，氣量變化范圍在50%～110%時，煙氣均保持較高的凈化率。且該設備外形小巧、制作簡單、配置靈活，同時由于采用落地式塔槽一體結構，減少了凈化土建占地和投資，并降低了稀酸循環系統的動力消耗。

由于高效逆噴洗滌器設備內部沒有任何活動部件，煙氣暢通無阻，操作維護簡單，運轉周期長。凈化效率高，尤其對脫除亞微粒子更為有效。

3.8 冷卻塔

冷卻塔容量為2×1 500 m3/h，配置3臺流量為1 250 m3/h、揚程為32 m循環水泵。為節約能耗，冷卻塔利用循環水回水壓力(p≥0.05 MPa)來驅動水輪機葉片，帶動風扇旋轉，以達到降溫的目的。從運行效果來看，節能效果顯著。

4 硫酸系統操作控制指標

裝置開車半年多以來，各項經濟技術指標都達到設計要求，目前各項工藝參數趨于穩定。目前硫酸產量保持在450 t/d。而且這套裝置通過調整工藝參數，能夠實現2種產品自動轉換。

硫酸系統的轉化率大于或等于99.85%，吸收率大于或等于99.99%，ρ(H2O)≤0.1 g/m3，排放尾氣酸霧質量濃度小于或等于30 mg/m3，ρ(SO2)≤100 mg/m3。

5 經濟效益分析

二期項目中普通(水泥)生料成本構成見表8，普通(水泥)燒成成本構成見表9，硫酸生產成本構成見表10。

表8 普通(水泥)生料成本構成

表9 普通(水泥)燒成成本構成

表10 硫酸生產成本構成

由表8～10可見：生產1 t熟料的成本為267.48元，再配成水泥需加上25%左右的摻和材，價格約在250元/m3左右，利潤約50元/m3左右。硫酸生產成本為248.35元/t，目前硫酸市場價格約為350元/t，利潤約為100元/t。經濟效益十分可觀。雖然石膏制酸經濟效益不如其他行業，但作為一個資源綜合利用和環境治理的循環經濟項目，社會效益不可低估。不管是磷石膏、鈦石膏、氟石膏和脫硫石膏等含硫石膏，石膏制酸聯產水泥熟料或膨脹劑仍是解決這一堆放帶來的環境污染、占用土地資源的最好辦法。

6 結語

生產實踐證明：這套150 kt/a硬石膏制硫酸聯產150 kt/a混凝土膨脹劑裝置從設計到運行都較為成功，經濟效益十分顯著，而且該套裝置技術已獲得國家發明專利授權。

[1] 寧愛民，劉珍如. 用硬石膏生產硫酸和高貝利特水泥工藝探析[J].硫磷設計與粉體工程，2013(6)：1-4.

[2] 丁竑廣，丁汝斌，楊興志.重慶三圣石膏制硫酸聯產水泥裝置的設計與生產實踐[J].硫酸工業，2011(3):7-12.

Designandproductionpracticeofco-productionofsulphricacidandconcreteswellingagentbyanhydrite

HANJiming1，YUANNingwei2，LONGMingqiang1，PUZhihua1

(1. Chongqing Sansheng Industrial Co., Ltd., Chongqing， 400718, China； 2. Jiangsu Qingfeng International Environmental Protection Engineering Co., Ltd., Yangzhou, Jiangsu, 225115, China)

Design scale, technology principal, production flow and operational aspect of co-production of 150 kt/a sulphric acid and 150 kt/a concrete swelling agent by gypsum are introduced. Sulphur dioxide decomposed in rotary kiln with anhydrite were utilized to co-produce sulphric acid and cement clinker or swelling agent. Firing process adopted matured technology rotary kiln decomposition plus four-grade suspension preheater, and sulphuric acid production process adopted “3+1”、ⅣⅠ-ⅢⅡ double absorption process plus two-grade tail gas absorption. Main equipment selection and economic and technical operation indicators are described in detail, and economic benefit are analyzed. The plant has run for more than half a year, each operation index reached design value.

anhydrite； rotary kiln； swelling agent； process flow； design； production practice

2017-08-21。

韓繼明，男，重慶三圣實業股份有限公司工程師，主要從事磷銨、硫鐵礦制酸、硫磺制酸、硬石膏制酸、液體二氧化硫、焦亞硫酸鈉及硫系列延伸產品的生產、研發和技改工作。電話：18725702688；E-mail：527803858@qq.com 。

TQ111.16; TQ111.3

B

1002-1507(2017)10-0041-08