Утилизация тепла горения серы с получением энергетического пара

В технологической схеме получения серной кислоты из серы для утилизации тепла сернистых газов предусмотрена установка котла энерготехнологического парового стационарного.

Энерготехнологический котел - водотрубный, с естественной циркуляцией, газоплотный, рассчитан на работу с "наддувом". Котел состоит из испарительных устройств 1-ой и 2-ой ступени, экономайзеров 1-ой и 2-ой ступени, пароперегревателей 1-ой и 2-ой ступени, барабана, каркаса трубчатого, пароохладителя смешивающего типа, конденсатора, топки сжигания серы, портала, трубопроводов в пределах котла, запорной регулирующей и предохранительной арматуры.

Питательная вода поступает от питательных насосов, установленных на ТЭЦ, по двум питательным коллекторам и проходит через узел питания, где установлены регулирующие устройства, позволяющие регулировать расход воды, а затем поступает в конденсатор установленный в экономайзере 1-ой ступени.

Из входного коллектора экономайзера 1-ой ступени питательная вода с температурой от 102^оС до 105°С направляется в нижние секции водяных камер, затем в трубную систему конденсатора для охлаждения насыщенного пара с целью получения конденсата для регулирования температуры перегретого пара после второй ступени пароперегревателя, далее питательная вода с температурой от 105^оС до 120°С последовательно поступает в трубки экономайзера 1-ой ступени для утилизации тепла технологического газа и нагревается от 180^оС до 195^оС, после чего вода поступает в экономайзер после 3-го слоя катализатора, где нагревается от 210^оС до 245^оС и поступает в барабан-сепаратор котла. В пароперегревателе 1-ой ступени происходит перегрев насыщенного пара с температуры от 250^оС до 258^оС до температуры от 275^оС до 310^оС, после чего перегретый пар поступает в пароперегреватель 2-ой ступени после первого слоя катализатора и нагревается до температуры от 430^оС до 480^оС.

Вода из чистого отсека барабана котла по опускным трубам поступает в нижний кольцевой коллектор трубчатого каркаса, из которого по радиально расположенным трубам диаметром 108х6 мм поступает в нижний коллектор испарительного блока 1-ой ступени, и, нагреваясь, пароводяная смесь поднимается по подъемным трубам в чистый отсек барабана. Из солевых отсеков барабана котла по опускным трубам диаметром 133х5 мм вода поступает в нижний коллектор испарительного блока 2-ой ступени и, нагреваясь в испарительном блоке, пароводяная смесь поднимается по подъемным трубам диаметром 159х7 мм в барабан котла. К подъемным трубам испарительного блока II ступени в солевом отсеке барабана подключены внутрибарабанные циклоны, на каждую подъемную трубу, т.е. по 4 внутрибарабанных циклона на каждый солевой отсек. Образовавшийся насыщенный пар, пройдя внутрибарабанные сепарационные устройства, поступает в коллектор насыщенного пара, а затем по трубопроводу диаметром 273х10 мм подается в выносной коллектор пароперегревателя I ступени.

Противоаварийные устройства - на трубопроводе насыщенного пара перед задвижкой с условным диаметром 250 (первый по ходу пара) установлена "свеча" (трубопровод с условным диаметром 100 с запорной арматурой, сообщающийся с атмосферой), необходимая при пуске и остановке котла, а также при проведении работ по регулировке предохранительных клапанов. Перед указанной задвижкой с условным диаметром 250 смонтирован вентиль с условным диаметром 50 с электроприводом и трубопровод насыщенного пара с условным диаметром 50, направленный в пароперегреватель 2-ой ступени, минуя первую ступень, который позволяет поддерживать температуру пара на выходе из котла, как во время пуска, так и во время останова, в пределах регламентных величин.

Далее, пар 4-мя трубами диаметром 133х5 подается в пароперегреватель 1-й ступени. Пройдя по трубам поверхности нагрева пароперегревателя, он 4-мя трубами диаметром 133х5 поступает в выходной коллектор, а затем по трубопроводу диаметром 273х10 подается во входной коллектор пароперегревателя 2-й ступени. Из входного коллектора пар 6-ю трубами диаметром 133х5 направляется в пароперегреватель 2-й ступени, откуда 6-ю трубами диаметром 133х11 поступает в выходной коллектор пароперегревателя 2-й ступени. Из выходного коллектора пароперегревателя 2-й ступени пар направляется в коллектор впрыска, где собственным конденсатом производится регулирование температуры перегретого пара (т.е. коллектор впрыска является пароохладителем смешивающего типа), а затем в коллектор перегретого пара, откуда пар направляется в ТЭЦ для выработки электроэнергии.

Сушильное отделение

Назначение отделения - осушка атмосферного воздуха от паров воды серной кислотой в сушильной башне.

В сушильной башне происходят следующие процессы:

осушка воздуха;

разогрев воздуха и кислоты;

снижение концентрации циркулирующей серной кислоты.

Атмосферный воздух от содержащейся в нем влаги подвергается тщательной осушке в сушильной башне серной кислотой с массовой долей от 92,5% до 96,0% H2SO4.

При поглощении паров воды серной кислотой выделяется большое количество тепла, вследствие чего кислота нагревается и частично испаряется. При нарушении технологического режима процесса осушки, пары кислоты, смешиваясь с более холодным воздухом, поступающим на осушку, конденсируются с образованием тумана. Присутствие тумана серной кислоты в технологическом газе недопустимо по причинам:

а) интенсивной коррозии теплообменной аппаратуры контактного узла за счет конденсации кислоты при охлаждении газа в данном оборудовании;

б) загрязнения атмосферы и потери продукции с выхлопными газами в связи с тем, что туман серной кислоты практически не улавливается в абсорбционных башнях.

Процесс поглощения влаги воздуха кислотой является абсорбционным, в котором участвуют две фазы: жидкая и газовая, и происходит переход вещества из газовой фазы в жидкую. Для объяснения процесса абсорбции предложена пленочная теория, согласно которой по обе стороны поверхности раздела фаз образуются неподвижные пленки газа и жидкости. Молекулы абсорбируемого компонента диффундируют из общей массы газа через газовую пленку к поверхности раздела фаз, затем от этой поверхности проходят через жидкостную пленку в основную массу жидкости.

Атмосферный воздух в количестве от 140 до 160 тыс. м³/ч при нормальных условиях после воздухозаборника поступает под насадку сушильной башни и проходит вверх в противоток орошающей кислоте. Сушильная башня имеет следующую схему орошения: сборник - насос - кожухотрубчатые холодильники - напорный бак - распределительное устройство сушильной башни - сборник.

В процессе осушки происходит разогрев воздуха и кислоты, снижение концентрации серной кислоты. Температура кислоты на входе в башню для обеспечения лучшей осушки и минимального выноса тумана должна составлять от 40^оС до 50^оС, а на выходе повышаться приблизительно на 5^оС. Для охлаждения кислоты в цикле установлены 2 кожухотрубчатых теплообменника с площадью поверхности 230 м² и 214 м² соответственно. Температура кислоты на орошение автоматически регулируется регулирующим клапаном путем изменения потока кислоты, подаваемой по трубопроводу, байпасирующему холодильники цикла сушильной башни. Для охлаждения применяется вода оборотного цикла.

В сборник сушильной башни поступает избыток моногидрата из объединенного цикла орошения первой и второй моногидратных башен с массовой долей (концентрацией) от 98,3% до 98,9% Н2SО4 в количестве до 90 м³/ч. Для гибкой регулировки температуры в сборнике объединенного цикла орошения первой и второй моногидратных башен туда постоянно возвращается от 40 до 50 м³/ч сушильной кислоты. Уровень кислоты в сборнике сушильной башни контролируется двумя уровнемерами и сигнализатором верхнего уровня. Избыток кислоты по уровню в сборнике из цикла сушильной башни в количестве до 50 м³/ч передается на склад готовой продукции с помощью регулирующего клапана. В зависимости от влагосодержания воздуха для поддержания концентрации кислоты от 92,5% до 96,0% с помощью регулирующего клапана в цикл сушильной башни подается вода в количестве от 2 до 6 м³/ч. Концентрация кислоты контролируется кондуктометром радиочастотным бесконтактным проточного типа "Краб".