硫磺转筒喷浆造粒工艺及其成套装置研制

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硫磺回收技术协作组第九届年会论文硫磺转筒喷浆造粒工艺及其成套装置研制张伟（摘要）本文通过对硫磺转筒喷浆造粒机理和工艺流程的简要介绍，通过与回转钢带滴落造粒机各方面的比较。最终说明在大产量硫磺装置上，硫磺转筒造粒机比钢带滴落造粒机有着非常明显的优势南京三普造粒装备有限公司 目前，随着保护环境呼声日益提高，为减少二氧化硫排放，全球每年有超过4亿吨硫磺作为石油、天然气的副产品以液态的形式被提炼出来，如果加上煤化工、冶炼和发电等行业脱硫所产生的硫磺，其产量将远远大于4亿吨。2008我国年硫磺生产能力为5000万吨。但是由于硫磺特殊的物化特性，必须将绝大部分液体硫磺转换成规则的固态颗粒，以便安全、可靠、环保地运输、仓储和使用。总之，由于硫磺颗粒具有特性稳定、流动性能优越、无粉尘及无环境污染等明显优势，颗粒硫磺已成为相关行业首选。硫磺造粒工艺主要有：回转钢带滴落造粒、塔式空气冷却造粒、水直接冷却造粒和转筒喷浆造粒四种。回转钢带滴落造粒对小产量5万吨/年以下硫磺比较适合，具有功耗小、颗粒均匀特点。但需要配套公用工程较多，维修维护较复杂，不适合露天生产。塔式空气冷却造粒空气造粒工艺不需要水，也没有太多的转动部件，操作性较可靠，适用于大批量生产20万吨以上。但一次性设备投资太大，且需要空气冷却，能耗相当高。水直接冷却造粒水造粒工艺需要水，产品硫磺直接与冷却水接触，能效高，对小批量和大批量生产都比较经济，且机械操作相当可靠，不易损坏。但生产过程中需要大量的冷却水；并且水受到硫磺中的硫化氢产生的酸腐蚀，设备损耗大，工艺水处理困难。同时产品中含水较高影响硫磺品质。转筒喷浆造粒机单台能够保证得到10~50吨/小时的颗粒硫磺产品。解决以往传统造粒过程中产量小、能耗高、投资大等的缺陷。该装置生产的硫磺为2~6毫米的球形颗粒，外形美观。具有大生产能力、占地面积小、投资省、降低生产成本等特点。目前转筒喷浆造粒工艺在世界上领先的公司是加拿大ENERSUL公司，该公司在六十年代就使用该工艺，目前在世界上硫磺造粒设备市场占有70%以上的份额。因此转筒喷浆造粒工艺目前是世界上较成熟应用广泛的工艺，代表硫磺造粒领先水平。 南京三普造粒装备有限公司经过三年开发研制的RDG型硫磺转筒喷浆造粒机，于2009年5月在连云港雅士硫磺有限公司一次试车成功。该项技术和装置填补了国内空白，同时取得了国家专利。这不仅为我国硫磺造粒成型技术提供了新的选择，同时为大规模生产装置提供了经济、合理、高效的工艺解决方案。硫磺转筒喷浆造粒装置的过程机理是：在一个旋转的圆筒内壁安装许多抄板，随着圆筒的旋转，不断将筒内的粉末或小颗粒硫磺抄起，并在圆筒内一侧形成物料幕帘。在另一侧，液体硫磺从喷头喷入筒内的物料幕帘上，经与硫磺粉粒混合、喷涂凝聚形成球形颗粒，落在圆筒的底部，并被筒内抄板重新抄起，液硫继续喷涂、颗粒进一步长大成球。当颗粒形成2-6mm的圆球后，通过转筒的一端落入皮带输送机进行包装。在液硫喷入圆筒内的同时，喷入高压雾化水，利用水的气化潜热使喷涂、包覆的液硫颗粒得以快速冷却固化，防止液硫粘连，同时水蒸汽由引风机排出造粒机回转滚筒外，排出的尾气经除尘后排空。由于整个过程通过检测造粒机内的物料温度，由计算机实时控制液硫或冷却水的流量，使物料既能快速冷却，又能有效防止物料含水量过大，避免造成水分超标。图1为颗粒产品 具体工艺流程见下图。（图2）见图2，来自脱硫工段的液硫首先流入液硫储罐中，由硫磺泵将硫磺直接打入旋转的硫磺转筒喷浆造粒机当中。为保证液硫压力均匀，喷出流量稳定，需在管线上设置一个带有调节阀的回流管线。当液硫由雾化喷嘴喷入转筒内后，同时启动高压水泵，将新鲜水也以雾化的状态喷入转筒内对液硫进行冷却固化。通过检测造粒机内的物料温度和气体温度来控制喷硫量和喷水量。因硫磺固化产生的汽化尾气由引风机抽出并送入水膜除尘器中进行湿法除尘，净化后的尾气直接排入大气中。水膜除尘器的除尘效率>98%，尾气气含湿量<6%，进口尾气气温度~110℃，排出的烟气温度40~60℃。达到了在大气环境中的排放标准。由转筒造粒机出来的硫磺颗粒经过一个筛分机进行筛分。大于2mm以上的颗粒直接进入包装工段进行包装；小于2mm颗粒由输送机重新送入转筒造粒机中再一次喷涂、造粒、长大。最终形成稳定的返料量，使造粒过程稳定进行。  目前，我国硫磺造粒成型设备大多数采用回转钢带滴落造粒机，无论国产还是进口设备都存在着产量低、辅助设备多、公用工程配套复杂和庞大、设备和基础工程投资高、维修维护成本高等不足，造成每吨硫磺生产成本大大增加。而转筒硫磺造粒机具有投资小、产量大、配套设备少、可露天放置等优点，大大降低了土建和安装成本。图3为设备外形图下面就两种造粒机进行比较。（单机）机型项目钢带滴落造粒机转筒硫磺造粒机备注硫磺生产能力∮3-∮5扁片状，堆比重：0.9-1.1，含湿量：≤0.3%∮2-∮6球状，堆比重：1.15-1.3，含湿量≤0.4%堆比重大，减少包装成本18%生产能力最大5T/h最小15T/h为钢带产量的3倍设备投资RMB：~100万RMB：~160万为钢带造价的1.6倍投资性价比20万/T10.6万/T吨成本投资减少50%公用工程电：7.5Kw（主机）+循环水泵7.5Kw+引风机3Kw=18Kw水：15m3/h（循环）；蒸汽：15Kg/h；脱模剂：0.1Kg/吨吨成本指数：7电：22Kw（主机）+高压水泵2.2Kw+引风机3Kw=27.2Kw；水：0.8m3/h；蒸汽：20Kg/h吨成本指数：2.47单位产品成本消耗降低64%土建工程按单层占地90m3造价指数：10(双层造价更高)无需厂房，露天摆放。只占60m3造价指数：1节省土建投资90%安装费用管路电气安装复杂节省安装费66% 成本指数：3控制柜集成在主机上，只需接液硫管、水管、仪表气管即可成本指数：1维护费用成本指数：5成本指数：1节省维护费80%运转可靠性低高操作简单通过以上对比，我们可以得出：在大规模硫磺造粒成型生产中，转筒喷浆造粒机比回转钢带滴落造粒机更具优势。在国外特别是在中东地区等硫磺产量大的国家，转筒喷浆造粒机占有70%。而钢带只占30%。因此，转筒喷浆造粒机在硫磺成型上有着明显巨大的优势，是大产量硫磺成型的理想选择。我国目前只有中石化集团普光气田采用了进口的硫磺转筒喷浆造粒机，单套售价超过了1000万元。目前南京三普造粒装备有限公司研制成功RDG-2000型硫磺喷浆转筒造粒工艺及其成套装置生产能力为15T/h，最大可达到20吨/h。生产能力采用液硫流量和转筒转速双调速控制。该机采用模块化结构设计，整套系统包括转筒造粒机、带有控制系统和喷雾系统的控制房间和湿式除尘系统。具有工艺简短、稳定，能耗低、产能高，安装便捷，投资省等明显的优势。选用原则：1、根据生产能力：建议在生产能力大于10万吨/年的情况下，建议用户使用硫磺转筒喷浆造粒工艺。2、根据生产工艺过程的需要：3、根据具体公用工程配套及操作环境4、根据客户要求5、根据设备投资参考资料：1、《硫磺造粒工艺浅析》陈刚2、《转筒硫磺造粒机试验报告》张伟