Серная кислота

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Анализ состояния вопроса. Цели и задачи дипломного проекта

1.1 Технология производства серной кислоты и продуктов на ее основе

1.2 Технологическая схема котла

1.3 Цели и задачи проекта

2. Разработка конструкции узлов котла утилизатора. Модернизация котла утилизатора

2.1 Разработка конструкции узлов котла утилизатора

2.1.1 Питательный тракт

2.1.2 Жидкая сера

2.1.3 Обмуровка и изоляция

2.1.4 Испарительное устройство

2.1.5 Барабан котла

2.1.6 Уровень в барабане котла

2.1.7 Давление в барабане котла

2.1.8 Температура стенки барабана котла

2.1.9 Конденсатор

2.1.10 Воздушный тракт

2.1.11 Газовый тракт

2.1.12 Пароперегреватель

2.1.13 Водяной экономайзер

2.1.14 Вспомогательное оборудование

2.2 Модернизация котла-утилизатора

2.3 Механизация обслуживания и ремонтных работ участка котла-утилизатора

3. Разработка технологического процесса изготовления «барабана канатного». Разработка конструкции прорезного резца для станков с ЧПУ с механическим креплением пластины из твердого сплава

3.1 Разработка технологического процесса изготовления «барабана канатного»

3.1.1 Описание конструкции детали

3.1.2 Технологический контроль чертежа детали

3.1.3 Анализ технологичности конструкции детали

3.1.4 Выбор метода получения заготовки

3.1.5 Проектирование отливки

3.1.6 Аналитический расчет припуска на обработку

3.1.7 Выбор структуры и плана обработки

3.1.8 Предварительное нормирование времени операций

3.1.9 Выбор типа и формы производства

3.1.10 Выбор оборудования и приспособлений

3.1.11 Выбор режущих инструментов

3.1.12 Выбор средств измерения и контроля

3.1.13 Выбор режимов резания

3.1.14 Уточненное нормирование времени операции

3.1.15 Разработка управляющей программы для станка с ЧПУ

3.2 Разработка конструкции прорезного резца для станков с ЧПУ с механическим креплением пластины из твердого сплава

Заключение

Список использованных источников

Приложения

Введение

Серная кислота - важнейший продукт химической промышленности. В основном серная кислота используется для получения фосфорных и азотных удобрений: простого суперфосфата, двойного суперфосфата, преципитата и сернокислого аммония. Достаточно указать, что при производстве 1 т. суперфосфата из фторапатита, не содержащего гигроскопической воды, расходуется 600 кг 65% серной кислоты. Суперфосфат представляет собой одно из наиболее распространенных удобрений, и он производится в количестве нескольких миллионов тонн [17].

Все больший удельный вес приобретают концентрированные фосфорные удобрения: двойной суперфосфат и преципитат. Для их производства требуется фосфорная кислота, на получение которой также нужна серная кислота. В качестве удобрения все в больших количествах начинает применяться сернокислый аммоний. Это хорошо усвояемое растениями и наиболее дешевое азотное удобрение. При его производстве тоже используется серная кислота. Необходимо отметить, что серная кислота используется при производстве удобрений не только потому, что дешевле всех остальных кислот. Благодаря своим свойствам она наиболее удобна для этой цели.

В металлургии при прокате стали, на металле иногда образуются трещины, которые пронизывают толщу металла и появляются на поверхности металла в виде так называемых "волосовин" - тончайших трещин. Механические свойства металла вследствие этого резко снижаются. Для обнаружения трещин применяют 25-30-процентную серную кислоту. Образцы проката помещают в свинцовую ванну и травят, т.е. подвергают воздействию серной кислоты. При этом происходит растворение окалины и тонкого поверхностного слоя металла. Затем образцы промывают в воде и внимательно рассматривают - трещины, выходящие на поверхность, видны глазом.

На металлообрабатывающих заводах серную кислоту используют в цехах гальванопокрытий. Как известно, перед нанесением на металлические изделия электрическим методом никеля, хрома, меди их нужно тщательно очистить, протереть, обезжирить и, наконец, выдержать непродолжительное время в ванне с раствором серной кислоты. При этом она растворяет тончайший слой металла и с ним удаляются следы загрязнений. В то же время поверхность металла становится более шершаво: на ней появляются микроскопические углубления и выступы. Электролитические покрытия к такой поверхности лучше пристают и более прочно сцеплены с металлом.

При переработке руд редких металлов большое значение имеет кислотный способ их расщепления. Обычно для этой цели используют наиболее дешевую нелетучую серную кислоту. Измельченную руду смешивают в определенной пропорции с серной кислотой и нагревают. Полученный раствор и осадок дальше перерабатывают химическим путем, исходя из химических свойств того элемента, который нужно выделить из раствора. На химическую переработку руд редких элементов расходуют тысячи тонн серной кислоты.

Значительные количества серной кислоты потребляет нефтеперерабатывающая промышленность. Как известно, нефть и ее отдельные фракции, например керосин, подвергают очистке.

Широкое применение серная кислота находит в органическом синтезе, в производстве красок, пластмасс, взрывчатых веществ, различных медицинских препаратов. По мере расширения производства химических продуктов увеличивается производство серной кислоты [18].

На рисунке 1 представлено применение серной кислоты в народном хозяйстве. К слову, серная кислота одна из самых активных неорганических кислот. Она реагирует почти со всеми металлами и их окислами, вступает в реакции обменного разложения, обладает окислительными свойствами.

Высокая активность серной кислоты обуславливает и широкое применение в различных отраслях - в химической, нефтяной, пищевой промышленности, в цветной металлургии, машиностроении и др. Основной областью применения серной кислоты производимой по настоящему регламенту является производство минеральных удобрений.

Рисунок 1. Применение серной кислоты

Высокая активность серной кислоты в сочетании со сравнительно небольшой стоимостью производства предопределили громадные масштабы и чрезвычайное разнообразие ее применения. Трудно найти такую отрасль народного хозяйства, в которой не потреблялась бы в тех или иных количествах серная кислота или произведенные из нее продукты. Среди минеральных кислот серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. Мировое производство ее за последние 25 лет выросло более чем в три раза, составляя в настоящее время более 160 млн. т в год.

Области применения серной кислоты и олеума весьма разнообразны. Значительная часть ее используется в производстве минеральных удобрений (от 30 до 60%), а также в производстве красителей (от 2 до 16%), химических волокон (от 5 до 15%) и металлургии (от 2 до 3%) [18].

Разбавленные растворы серной кислоты и ее соли применяют в производстве искусственного шелка, в текстильной промышленности для обработки волокна или тканей перед их крашением, а также в других отраслях легкой промышленности. В пищевой промышленности серная кислота применяется при получении крахмала, патоки и ряда других продуктов. Транспорт использует свинцовые сернокислотные аккумуляторы. Наконец, серную кислоту применяют в процессах нитрования и при производстве большей части взрывчатых веществ.

1. Анализ состояния вопроса. Цели и задачи дипломного проекта

серный кислота станок заготовка

1.1 Технология производства серной кислоты и продуктов на ее основе

Серную кислоту следует рассматривать как соединение одной молекулы триоксида серы SО₃ с одной молекулой воды Н₂О. В технике под серной кислотой подразумевают любые смеси триоксида серы с водой. Смеси, в которых на 1 моль SО₃ приходится больше 1 моля воды, являются водными растворами серной кислоты. Смеси, в которых на 1 моль SО₃ приходится меньше 1 моля воды, называются олеумом, они содержат свободный триоксид серы. С повышением концентрации растворов серной кислоты их теплоемкость уменьшается и достигает минимума для безводной серной кислоты 1,42 Дж/(г^.град). С повышением температуры теплоемкость водных растворов серной кислоты несколько возрастает.

Котел-утилизатор РКС-95/4,0-440 предназначен для охлаждения сернистых газов при сжигании чистой элементарной серы и выработки перегретого пара давлением 40кг\см, используемого для технологических нужд. Вместе с котлом поставляются отдельно стоящие пароперегреватели и водяные экономайзеры 1-й и 2-й ступеней. По согласованию с заводом-изготовителем допускается установка котла, пароперегревателей и экономайзеров в открытой компоновке. Климатическое исполнение котла-УХЛ, категория размещения-2 по ГОСТ 15150-69. Район сейсмической активности до 6 баллов по шкале МСК-64.Эксплуатация котла возможна при колебаниях нагрузок 60-110 от номинальной.

В серных топках котло-печного агрегата сжигается 24870 кг/ч жидкой серы в топке 142000-148000 нм³/ч воздуха с температурой на входе в топки 90-100 ^оС. При сжигании образуется газ с содержанием диоксида серы 11,5-12,0 % об, который после охлаждения в котле-утилизаторе до 390-410^оС направляется на конверсию SO₂ в контактный узел.Для производства серной кислоты используются чистая элементарная сера, которая сжигается в циклонных топках котла-утилизатора РКС-95/4,0-440.

В начале из плавильного отделения жидкая сера по трубопроводу поступает в емкость для складирования жидкой серы. Оттуда по серопроводам сера подается на паромеханические форсунки по четыре на каждую топку. Через форсунки сера распыляется в топку, где окисляется с кислородом и превращается в технологический газ SO₂ , выделяя при этом температуру 1140 ⁰С. С такой температурой газ поступает в первое испарительное устройство. Проходя через него, газ отдает часть своей теплоты испарительным поверхностям, приблизительно 650 ⁰С и поступает во второе испарительное устройство. Во втором испарительном устройстве газ охлаждается на 200 ⁰С за счет нагрева конвективных поверхностей второго испарителя и на выходе из котла его температура составляет 450 ⁰С. При такой температуре газ невозможно подавать на контактный аппарат, в котором происходит превращение окиси серы SO₂ в SO_3. Превращение происходит вследствие химической реакции технологического газа SO₂ и катализатора V₂O₅, который находится в камерах контактного аппарата. При температуре газа 450 ⁰С происходит выжигание катализатора, что ведет за собой его разрушение. Из за этого данный катализатор выходит из строя намного раньше положенного времени, что влечет за собой большие издержки денежные, вследсвии закупки нового катализатора и остановки котла вне плана и остановкой турбины ТЭЦ из-за отсутствия перегретого пара. Чтобы этого избежать технологический газ на выходе из котла охлаждают до температуры 400 ⁰С подачей сжатого воздуха. 15 тыс. м³ воздуха подается за 1 час работы.

В разработанном мной дипломном проекте будет рассматриваться модернизация котла-утилизатора РКС-95/4,0-440, суть которой заключается в увеличении конвективной поверхности второго испарителя котла за счет приваривания ребер. Данная реконструкция позволит получать газ на выходе из котла с температурой 390-400⁰С, что обеспечивает требования технологических норм. После монтажа ребер на конвективных поверхностей второго испарителя, подача сжатого воздуха становится ненужной, что существенно приведет к уменьшению себестоимости 1 тонны серной кислоты и уменьшению энергозатрат.

1.2 Технологическая схема котла

Котел РКС - 95/4,0 - 440 предназначен для охлаждения технологического газа, образующегося при сжигании жидкой серы в топочных циклонах, перед поступлением его на первый слой контактного аппарата и выработки утилизационного перегретого пара для турбинного цеха ТЭЦ. Котел рассчитан на работу с «наддувом».

Предлагаемый Котел РКС - 95/4,0 - 440 вертикальной компоновки с одноходовым движением технологических газов, установлен на открытой площадке с шатровым укрытием барабана.

На рисунке 2 представлена схема котла.

Энерготехнологический котел РКС-95-4.0-440 включает следующие основные узлы:

- энерготехнологический котел (барабан с сепарационным устройством, испарительное устройство двухступенчатого типа; топка, состоящая из циклонов и переходной камеры);

- первая ступень пароперегревателя (в межтрубное пространство поступает технологический газ после пятого слоя контактного аппарата);

- вторая ступень пароперегревателя (в межтрубное пространство поступает технологический газ после первого слоя контактного аппарата);

- первая ступень водяного экономайзера (в межтрубное пространство поступает технологический газ после первой ступени пароперегревателя);

- вторая ступень водяного экономайзера (в межтрубное пространство поступает технологический газ после третьего слоя контактного аппарата и теплообменника);

- трубы перепускные, трубы и арматура в пределах испарителя, экономайзера, пароперегревателя;

- каркас трубчатый охлаждаемый;

- каркас под барабан;

- под ступени пароперегревателя и экономайзера;

- узел питания;

- контрольно-измерительные приборы;

- площадки обслуживания.

Котел РКС-95-4.0-440 является:

- по назначению - энерготехнологический;

- по конструктивному исполнению - водотрубный;

- по конструкции водотрубных котлов - радиационно-конвективный;

Рисунок 2. Котел РКС - 95/4,0 - 440

- по конструкции водотрубных котлов - радиационно-конвективный;

- по принципу циркуляции воды - с естественной циркуляцией;

- по виду сжигаемого и охлаждаемого газа - для охлаждения технологического газа с температурой до 1200^оС после сгорания жидкой серы в циклонной топке;

Блок-схема материального баланса представлена в Приложении 1.

Технические характеристики котла-утилизатора РКС-95/440-4.0 представлены в Приложении 2.

В таблице 1 представлены характеристики предлагаемого котла РКС-95/440-4.0

Таблица 1. Характеристика энерготехнологического котла РКС-95/440-4.0

Наименование характеристики, параметра	Единица измерения	Величина
Паропроизводительность котла	т/ч	95
Давление в барабане котла	кгс/см2	44,00
Давление перегретого пара	кгс/см2	39,00
Температура перегретого пара	С	440
Температура питательной воды	С	105
Водяной объем испарителей I, IIой ступени при максимально допустимом уровне воды в барабане	м3	35,00
Водяной объем водяного экономайзера Iой ступени при максимально допустимом уровне воды в барабане	м3	2,10
Водяной объем водяного экономайзера IIой ступени при максимально допустимом уровне воды в барабане	м3	1,40
Паровой объем барабана при максимально допустимом уровне воды в барабане	м3	9,76
Паровой объем пароперегревателя Iой ступени при максимально допустимом уровне воды в барабане	м3	1,60
Паровой объем пароперегревателя IIой ступени при максимально допустимом уровне воды в барабане	м3	2,15
Поверхность нагрева испарителей I, IIой ступени	м2	1200
Поверхность нагрева пароперегревателей I, IIой ступени	м2	2130
Поверхность нагрева водяных экономайзеров I, IIой ступени	м2	2390

В таблице 2 представлены соотношения давления и температур для предлагаемого котла РКС-95/440-4.0.

Таблица 2. Соотношение давления и температур насыщения

Давление, кгссм2	5	10	15	20	25	30	35	40	44
Температура насыщения, 0С	151,0	179,0	197,4	211,4	222,0	232,8	241,4	249,2	255,0

1.3 Цели и задачи проекта

Вхождение ОАО «Аммофос» в 2001 году в компанию «ФосАгро» значительно расширило и укрепило связи с партнерами по бизнесу, дало мощный толчок к развитию основных фондов, увеличению объемов выпускаемой продукции и повышению ее качества. В настоящее время успешно реализуется инвестиционная программа, разработанная специалистами предприятия и утвержденная компанией «ФосАгро». Окончание масштабной реконструкции позволит предприятию ОАО «Аммофос» занять одно из центральных мест в компании по генерируемой прибыли и укрепить свои позиции на внутреннем и внешнем рынках минеральных удобрений.

Снижение затрат на производство удобрений немаловажная цель работников компании, так как снижение себестоимости продукции позволит копании продвинутся на шаг вперед к достижению поставленных задач.

В условиях свободной конкуренции цена продукции, произведенной предприятиями (фирмами), выравнивается автоматически. На нее воздействуют законы рыночного ценообразования. В то же время каждый предприниматель стремится к получению максимально возможной прибыли. И здесь помимо факторов увеличения объема производства продукции, продвижения ее на незаполненные рынки возникает проблема снижения затрат на производство и реализацию этой продукции, снижения издержек производства. Целью дипломного проекта является снижение себестоимости охлаждения сернистых газов при сжигании чистой элементарной серы и выработки перегретого пара на участке котла утилизатора.

Исходя из поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

проанализировать конструкцию котла-утилизатора на предмет возможности модернизации;

разработать новую систему отвода тепла при охлаждении сернистых газов без использования дорогостоящего сжатого воздуха;

рассмотреть возможность механизации обслуживания и проведения ремонтных работ на котле-утилизаторе;

предложить способ механизации обслуживания оборудования на верхней площадке котла-утилизатора;

провести технико-экономическое обоснование реконструкции;

выполнить анализ условий труда и разработать меры по обеспечению безопасных и здоровых условий труда;

рассмотреть меры по охране окружающей среды.

Реализация этого проекта позволит, без значительных инвестиций, данный проект внедрить в производство.

2. Разработка конструкции узлов котла утилизатора. Модернизация котла утилизатора

2.1 Разработка конструкции узлов котла утилизатора

2.1.1 Питательный тракт

Водно-химический режим должен обеспечивать работу энерготехнологического котла и питательного тракта без повреждения их элементов вследствие отложений накипи и шлама. Объем контроля водно-химического режима этапа приготовления воды для питания энерготехнологического котла осуществляется лабораторией ТЭЦ АЦ в соответствии с графиком аналитического контроля. Подогретая до 102- 105°С питательная вода из коллекторов ПЭНов ТЭЦ предприятия по двум трубопроводам диаметром 150 мм эстакадной прокладки поступает на узел питания энерготехнологического котла через камерную диафрагму и заглушку поворотную. Узел питания энерготехнологического котла состоит из двух основных линий питания диаметром 150 мм (рабочая и резервная) и растопочной (байпасной) линии диаметром 50 мм.

Резервная линия узла питания состоит из:

- задвижки с электроприводом до регулирующего клапана;

- регулирующего клапана ;

- задвижки после регулирующего клапана;

- КИП и А.

Рабочая линия узла питания состоит из:

- задвижки с электроприводом до регулирующего клапана;

- регулирующего клапана;

- задвижки после регулирующего клапана;

- КИП и А.

Растопочная (байпасная) линия узла питания состоит из:

- вентиля с электроприводом до регулирующего клапана;

- регулирующего клапана;

- вентиля после регулирующего клапана;

- КИП и А. На трубопроводе после узла питания установлены обратный клапан и задвижка, после которой выполнен отбор питательной воды на охладитель проб для аналитического контроля показателей качества принимаемой из ТЭЦ питательной воды. Требуемый расход питательной воды через охладитель обеспечивается игольчатым вентилем. Для охлаждения используется речная вода с эстакады межцеховых коммуникаций, врезка - в трубопровод на расхолаживание потоков расширителя периодической продувки. Из охладителя проб стоки поступают в сборник.

2.1.2 Жидкая сера

Жидкая сера поступает в котло-печное отделение СК-600 из железнодорожных цистерн с узла приема и складирования жидкой серы или из отделения плавления и фильтрации по двум трубопроводам жидкой серы (рабочий и резервный), объединяющимся в один перед сборником. Трубопровод с наружной паровой рубашкой состоит из плетей, к каждой из которых подводится насыщенный пар после охладительной установки ОУ(РОУ).Сборник оборудован внутренними нагревательными элементами (паровыми регистрами), установленными на днище сборника и внутренней стороне крышки.

Уровень серы в сборнике должен поддерживаться в автоматическом режиме.

Серопроводы, находящиеся в горячем резерве, непрерывно обогреваются насыщенным паром от ОУ(РОУ) для сохранения вязкости серы в рабочем диапазоне. Из сборника жидкая сера по двум серопроводам (рабочий и резервный) самотеком поступает в расходный сборник, уровень в котором автоматически поддерживается клапаном регулирующим типа Camflex фирмы Мазонейлан.

Контроль температуры серы в сборниках и осуществляется из нескольких зон.

Из расходного сборника по обогреваемому серопроводу жидкая сера подается на форсунки циклонной топки котла для сжигания погружными насосами. Регулирование расхода (по концентрации диоксида серы) осуществляется клапаном на серопроводе. Напорный серопровод к форсункам имеет линию возврата жидкой серы (рециркудяции) в сборник с регулирующим клапаном. Конденсат из системы обогрева серопроводов, сборников, форсунок, серных насосов непрерывно отводится в ПЛК.

2.1.3 Обмуровка и изоляция

Внутренняя поверхность топки футерована муллитокорундовым кирпичом марки МКС-72 толщиной 250 мм. Места сложных соединений, например сопла ввода воздуха в топку, для надежности работы агрегата выполнены с использованием фасонных муллитокорундовых изделий.

Тепловое ограждение собственно котла выполнено матами из минеральной ваты марки М-125 толщиной 140 мм типа М2, пароперегревателя и водяного экономайзера - толщиной 200 мм. Теплостойкость мат до 700 С. Маты крепятся на штырях, приваренных к обшивочным листам. Изоляция покрывается обшивочными листами из алюминия.

2.1.4 Испарительное устройство

Устройство состоит из двух ступеней. Ступень выполнена из четырех транспортабельных блоков, каждый из которых является автономным циркуляционным контуром и собирается в период монтажа котла. Первая ступень испарителя включена в чистый отсек барабана, вторая ступень - в солевые отсеки. Верхний и нижний коллекторы испарительного устройства первой ступени соединены между собой панелями (8 шт), сваренными из труб диаметром 38х5 мм с шагом 60 мм и четырьмя рециркуляционными трубами диаметром 89х4 мм.

В панелях одного из блоков имеются разводки для доступа к трубам конвективного пучка. Конвективная поверхность образована змеевиками из труб диаметром 38 х 3 мм, которые образуют ширмы. Сходящиеся к центру ширмы образуют пространство, в котором устанавливается устройство для регулирования температуры технологического газа за испарительным устройством, образуя байпас, представляющий собой газоход диаметром 800 мм. Верхний и нижний коллекторы испарительных устройств обоих ступеней, соединены между собой газоплотными плавниковыми панелями, сваренными из труб диаметром 38x5. Внутри газохода установлены V-образные змеевики 38x4 (256 штук) из труб аналогичного сортамента. Температура уходящих газов, их проходящее количество, достигается за счет положений шиберов, установленных на выходе из котла.

2.1.5 Барабан котла

Барабан внутренним диаметром 1518 мм с толщиной стенки 36 мм предназначен для равномерного распределения питательной воды по циркуляционной системе, разделения пароводяной смеси на насыщенный пар и котловую воду, отвода насыщенного пара в пароперегреватель. Барабан цельносварной, его обечайка выполнена из стали 20К-18 (20К - РКС 1) (ГОСТ 5520), днища эллиптические, толщиной 45 мм, приварные встык, выполнены из стали марки 09Г2С-17 (ГОСТ5520), оборудован двумя лазами, с размерами в свету 325x400 мм. Барабан, помещен в укрытие во избежание воздействия атмосферных осадков, замерзания приборов безопасности и трубопроводов обвязки в зимний период работы. Барабан и укрытие, опираются на отдельно установленный каркас, выполненный из профильных металлоконструкций.

Котел имеет две ступени испарения, поэтому барабан разделен перегородками на чистый и два солевых отсека. В испарительных контурах происходит естественная циркуляция котловой воды с образованием пароводяной смеси, из которой после двухступенчатой сепарации получается насыщенный пар требуемых параметров и качества. Отвод всего количества насыщенного пара для дальнейшего перегрева осуществляется из чистого отсека барабана; упаривание котловой воды чистого отсека в испарителе второй ступени с повышением массовой концентрации солей до определенного в процессе испытаний значения позволяет увеличить паропроизводительность котла без снижения показателей качества пара к турбогенераторам ТЭЦ. В качестве первичного сепарационного устройства чистого отсека барабана используются жалюзийно-дроссельные стенки, расположенные с двух сторон; вторичным сепарационным устройством являются потолочные жалюзийные сепараторы и дырчатые листы с диаметром отверстий 6 мм.. В солевых отсеках для разделения пароводяной смеси на пар и котловую воду установлены по 4 внутрибарабанных циклона в каждом. На барабане котла установлены:

- водоуказательные приборы прямого действия (ВУК) - 3шт;

- сосуды постоянного уровня для КИП и А - 3 шт.;

- запорная арматура пробоотборных, импульсных линий, трубопроводов непрерывной продувки, аварийного слива и подачи пара на разогрев, бобышки для термопар контроля температуры стенки;

- реперы (2 шт.) тепловых перемещений.

- манометр с отключающим вентилем и трехходовым краном.

Максимальное давление насыщенного пара в барабане (избыточное), 4.4 МПа; для защиты от превышения разрешенного давления на барабане установлены три предохранительных пружинных клапана.

Аминированная питательная вода из деаэрационно-питательной установки ТЭЦ по двум трубопроводам, Ду 150 мм, эстакадной прокладки подводится к узлу питания котла. Питательная вода через узел питания, конденсатор, первую ступень водяного экономайзера поз. А 2, вторую ступень экономайзера поз. А 3 поступает в коллектор, расположенный над барабаном, из которого по 4-м трубам Ду 80 мм подается в распределительную перфорированную трубу чистого отсека барабана. Смесь котловой и питательной воды из чистого отсека барабана по 16-и опускным трубам Ду 100 мм (вварены заподлицо в днище в два ряда) поступает в коллекторы трубчатого каркаса и первой ступени испарителя. Пароводяная смесь из циркуляционных контуров испарителя 1 ступени по 16-и подъемным трубам Ду 125 мм поступает в чистый отсек барабана котла для сепарирования. В качестве первичного сепарационного устройства чистого отсека используются жалюзийно-дроссельные стенки, расположенные с двух сторон барабана, в солевых отсеках - внутрибарабанные циклоны. Вторичным сепарационным устройством являются потолочные жалюзийные сепараторы и дырчатые листы в верхней части барабана.

Солевые отсеки отделены от чистого глухими перегородками и сообщаются с ним через водоперепускные трубы Ду 200 мм, вваренные в нижнюю их часть. Испарители первой и второй ступени работают в автономном режиме.

Питательной водой для солевых отсеков барабана и испарителя второй ступени котла является котловая вода из чистого отсека, поступающая в них по вышеуказанным трубам Ду 200 мм. Котловая вода из каждого солевого отсека (смесь воды чистого отсека и циркулирующей по контурам второго испарителя котловой воды) по 4-м опускным трубам Ду 125 мм поступает в испаритель второй ступени. Пароводяная смесь из циркуляционных контуров по 4-м подъемным трубам Ду 150 мм отводится на внутрибарабанные циклоны (4 шт) для разделения: котловая вода возвращается в контур циркуляции, сепарированный пар из солевого отсека после первой ступени сепарации смешивается с паром чистого отсека и через вторую ступень сепарации барабана (потолочные жалюзийные сепараторы и дырчатые листы) отводится в коллектор насыщенного пара РКС. Общая производительность котла складывается из паропроизводительности чистого и солевых отсеков. Пароотводящие трубы из чистого отсека приварены к обечайке барабана - по 8 труб Ду 100 мм к каждому паросборному коллектору.

Значения уровня котловой воды в барабане входят в перечень систем автоматического регулирования, сигнализации и блокировок. Средний уровень (0 мм), установленный заводом - изготовителем, на 100 мм ниже геометрической оси барабана котла. Для защиты от превышения уровня в барабан врезан трубопровод аварийного слива Ду 50 мм, на котором расположен вентиль с электроприводом, включенный в систему блокировок.

Для поддержания массовой концентрации солей котловой воды в требуемом диапазоне производится отвод части ее из солевых отсеков второй ступени испарения по трубопроводам непрерывной продувки Ду 20 мм (вентиль с электроприводом из левого отсека, из правого отсека) в сепаратор непрерывной продувки.

Уровень котловой воды в барабане поддерживается автоматически регулированием подачи питательной воды клапаном резервной и основной линий узла питания. Средний уровень, установленный заводом-изготовителем, на 100 мм ниже геометрической оси барабана.

Барабан имеет трубопровод аварийного слива Ду 50, на котором расположен вентиль с электроприводом, включенный в систему противоаварийной защиты котла. При уровне котловой воды плюс 75 мм от среднего уровня происходит автоматическое открытие вентиля и сброс котловой воды с температурой 250-259 С в расширитель периодической продувки. В автоматическом режиме вентиль закрывается при среднем уровне 0 мм.

На трубопроводе насыщенного пара установлена отключающая задвижка с растопочной «свечой» перед нею. Задвижка служит для отключения испарительной части котла от пароперегревателя во время пуска и для проведения настройки предохранительных клапанов. При возможном повышении уровня котловой воды в барабане более плюс 150 мм от среднего система противоаварийной защиты отключает электродвигатель нагнетателя. При понижении уровня котловой воды в барабане менее минус 150 мм от среднего система противоаварийной защиты отключает электродвигатель серного насоса и через 5 сек электродвигатель нагнетателя.

Требуемый объем аналитического контроля показателей водно-химического режима котла обеспечивается отборными устройствами из опускных труб левого, правого и чистого отсеков барабана, паропроводов насыщенного и перегретого пара. Проектом предусмотрен автоматический контроль показателей качества.

Барабан снабжен указателями уровня прямого действия, дистанционными указателями уровня на дисплее компьютера в ДПУ, термопарами для контроля температуры стенки барабана при пусковых операциях.

2.1.6 Уровень в барабане котла

Средний уровень - на 100 мм ниже геометрической оси барабана (0 мм);

Верхний допустимый уровень - плюс 50 мм от среднего уровня;

Нижний допустимый уровень - минус 50 мм от среднего уровня;

Верхний предельный уровень - плюс 150 мм от среднего уровня;

Нижний предельный уровень - минус 150 мм от среднего уровня.

При повышении уровня до плюс 75 мм от среднего уровня срабатывает противоаварийная защита с открытием вентиля с электроприводом на трубопроводе аварийного слива из чистого отсека барабана в расширитель периодической продувки.

При повышении уровня более плюс 150 мм от среднего уровня по противоаварийной защите прекращается подача серы к форсункам топочных циклонов, останавливается электродвигатель нагнетателя для предотвращения заброса котловой воды в трубную систему пароперегревателя и паропровода.

При понижении уровня менее минус 150 мм от среднего уровня действием противоаварийной защиты прекращается подача серы к форсункам циклонной топки, останавливается электродвигатель нагнетателя для предотвращения упуска воды, опрокидывания циркуляции в контуре.

По указателю уровня прямого действия всегда должен просматриваться уровень котловой воды, слегка колеблющийся.

Нормативное положение - 0 мм, т.е. средний уровень с отклонением в пределах от плюс 5 мм до минус 5 мм.

2.1.7 Давление в барабане котла

Давление насыщенного пара в барабане, поддерживается в диапазоне 3,9-4,4 Мпа (избыточное). Отклонения от вышеуказанных значений фиксирует система световой и звуковой сигнализации. Давление в барабане является нерегулируемой позицией. Кратковременное повышение давления пара более максимального значения допускается в пределах 10 %, при этом должны быть приняты меры по выявлению и устранению причины повышения давления. Если давление пара продолжает расти, открывается один из предохранительных клапанов на барабане котла.

При давлении пара более 4,8 МПа, действием противоаварийной защиты прекращается подача серы к форсункам циклонов топки, останавливается электродвигатель нагнетателя.

Значение максимального давления насыщенного пара в барабане котла ограничивается расчетом элементов котла на прочность. Температура насыщенного пара зависит от его давления в барабане котла и определяется термодинамическими свойствами воды и пара.

2.1.8 Температура стенки барабана котла

Максимальная разность температуры стенки между двумя точками не должна превышать 40°С. Номинальная температура стенки 255 °С, (по расчету на прочность).

2.1.9 Конденсатор

Из входного коллектора экономайзера питательная вода 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. Конденсатор, через трубную систему которого проходит вся питательная вода, подаваемая от узла питания в первую ступень экономайзера, представляет собой пароводяной подогреватель (для питательной воды).

Параметры работы конденсатора:

1) Трубная система:

Вход - температура питательной воды 102 - 105 °С;

давление питательной воды 5.0 МПА;

Выход - температура питательной воды 103 - 120 °С;

2) Межтрубное пространство:

Вход - температура насыщенного пара из коллектора 250-255 С;

давление 3.9 - 4.4 МПа;

Выход - температура парового конденсата 90 - 120С.

Конденсатор работает в режиме авторегулирования: при отсутствии расхода конденсата его корпус заполнен конденсатом, изолирующим трубную систему от соприкосновения с паром; при расходе конденсата к коллектору впрыска насыщенный пар контактирует с поверхностью змеевиков, конденсируется, увеличивая уровень.

Насыщенный пар к паровому коллектору конденсатора подается из паропровода к первой ступени пароперегревателя по трубопроводу через задвижку с электроприводом из коллектора по 4-м трубам поступает в межтрубное пространство для конденсации.

Конденсат через задвижку диаметром 100 мм и задвижку с электроприводом подается в коллектор впрыска. Регулирование расхода осуществляется контроллером Simatic S7-300 (Simatic S7-400) в зависимости от требуемой температуры перегретого пара, клапан регулирующий.

Движение конденсата обеспечивается за счет перепада давления на входе в первую ступень и выходе из второй ступени пароперегревателя с учетом располагаемого гидростатического напора, получаемого как разность отметок установки конденсатора и коллектора впрыска.

2.1.10 Воздушный тракт

Очищенный воздушный поток направляется в нижнюю часть сушильной башни навстречу потоку концентрированной серной кислоты для удаления влаги. Процесс поглощения влаги из воздуха кислотой является абсорбционным, и его интенсивность зависит от поверхности соприкосновения и скорости. При поглощении паров воды серной кислотой выделяется большое количество теплоты, вследствие чего температура воздуха к циклонам топки находится в диапазоне 40-110С. Пары кислоты, образующиеся вследствие реакции гидратации, конденсируются с образованием тумана. Для удаления брызг кислоты из воздушного потока над системой орошения сушильной башни имеется демистер, включающий каркасы сегментной формы, обтянутые влагопоглощающим материалом. Очищенный и осушенный воздух поступает на всас нагнетателя и с расходом 140000-160000 м3/ч подается в кольцевое пространство топочных циклонов, завихрение воздушного потока достигается тангенциальным вводом через сопла циклонов. Количество воздуха для сгорания серы регулируется заслонками с электроприводами, установленными на каждом воздушном сопле, электроприводы включены в схему автоматизации котла. Полнота сгорания жидкой серы контролируется по цвету пламени в топочных циклонах через чистые поверхности гляделок и по массовой концентрации диоксида серы к контактному аппарату.

2.1.11 Газовый тракт

Топка предназначена для сжигания до 650 т жидкой серы в сутки Топка энерготехнологического котла РКС состоит из двух циклонов, расположенных относительно друг друга под углом 110° и камеры смещения. Каждый циклон представляет собой конструкцию из двух соосно расположенных цилиндрических корпусов. Внутренний корпус диаметром 2600 мм свободно опирается на опоры, приваренные к внешнему корпусу диаметром 3000 мм, и имеет возможность свободного температурного перемещения. Наружный корпус опирается на катковые пружинные опоры. В кольцевое пространство, образованное внутренним и внешним корпусами, вводится воздух, который затем через сопла поступает в камеру сгорания.

Жидкая сера серным насосом подается на 8 серных форсунок (по 4 на каждом топочном циклоне). Сгорание серы происходит в закрученном воздушном потоке. Газовое оборудование циклонной топки предназначено для разогрева футеровки циклонов топочными газами и подъема давления в энерготехнологическом котле до 2.5-3.0 МПа перед переводом топки на сжигание жидкой серы.

Топка оборудована газомазутными горелками по одной на каждом циклоне, типа ГМ-10 с тепловой мощностью 10 Гкал/ч.

Внутренняя поверхность топки футерована муллитокорундовым кирпичом марки МКС-72 толщиной 250 мм.

Места сложных соединений (сопла ввода воздуха в топку) обмурованы шамотобетоном на жаростойкой арматуре.

Переходная камера предназначена для направления газового потока из горизонтальных циклонов в вертикальный газоход испарительного устройства и выравнивания поля скоростей продуктов сгорания (при сжигании природного газа) или технологического газа (при сжигании жидкой серы).

Технологический газ, образующийся при сгорании жидкой серы в циклонах топки, с температурой 900-1170 ^оС поступает в переходную камеру и направляется в вертикальный газоход испарителя. После утилизации теплоты в циркуляционном контуре первой и второй ступеней испарителя технологический газ с содержанием до 11,9 % объемных диоксида серы и температурой 450 С поступает на первый слой контактного аппарата.

За счет утилизации теплоты технологического газа получают пар промежуточного перегрева после с температурой 275-310 С и питательную воду после с температурой 180-195 С.

2.1.12 Пароперегреватель

Пароперегреватель двухступенчатый, ступени установлены отдельно от котла на порталах. Блок первой ступени пароперегревателя и блок первой ступени водяного экономайзера смонтированы на одном портале.

Поверхность нагрева составляет 2130 м2.

Паровой объем пароперегревателя и при максимальном допустимом уровне воды в барабане 1,6 м3 и 2,15 м3 соответственно.

Поверхность нагрева первой ступени пароперегревателя выполнена из спиральнооребренных труб диаметром 38 х 4 мм, пропущенных через трубные доски, при этом к одной трубной доске, со стороны коллекторов, трубы развальцованы и приварены угловым швом, а через другую проходят свободно. Трубные доски и боковые листы толщиной 20 мм образуют герметичный газоход размером 3986 х 1990 мм.

Для обеспечения большей надежности все сварные швы на змеевиках и коллекторах вынесены за пределы газохода. Змеевики, входной и выходной коллектора пароперегреватеоя первой ступени выполнены из стали 20 ГОСТ 5520, обшивка и трубные доски - из стали 12ХМ ГОСТ 5520.Насыщенный пар из коллектора насыщенного пара с температурой 250 - 258С и давлением 4,0-4,4 МПа по трубопроводу диаметром 273х10 мм подается во входной коллектор первой ступени пароперегревателя. Утилизируя теплоту технологического газа, поступающего в газовое пространство пароперегревателя после пятого слоя контактного аппарата получают перегретый пар промежуточного перегрева в диапазоне заданных параметров.

На входном коллекторе первой ступени пароперегревателя установлены два предохранительных клапана, из нижней точки смонтирован дренаж Ду 20 мм с двумя запорными вентилями. Из входного коллектора насыщенный пар по четырем трубам диаметром 133х5 мм подается в трубную систему пароперегревателя, перегревается до температуры 275-310 С и четырьмя трубами диаметром 133х5 мм отводится в выходной коллектор, к которому подведен пар на разогрев из сети. Коллектор оборудован КИП и А, дренажем Ду 20 мм с двумя запорными вентилями.

Из выходного коллектора пар промежуточного перегрева отводится в трубную систему блока второй ступени пароперегревателя для утилизации теплоты технологического газа после первого слоя контактного аппарата. Пар с температурой 450-490 ^oС по шести трубам диаметром 133 х 11 мм поступает в выходной коллектор второй ступени для регулирования температуры перед главным паровым коллектором, которое осуществляется изменением подачи расхоложенного конденсата насыщенного пара из конденсатора регулирующим клапаном с отводом избыточного конденсата в расширитель.

Поверхность нагрева второй ступени пароперегревателя конструктивно аналогична первой ступени.

Змеевики, трубные доски, обшивка и выходной коллектор пароперегревателя выполнены из стали 12Х1МФ ГОСТ 5520, входной коллектор - из стали 20 ГОСТ 1050. Коллектор перегретого пара выполнен из стали 15ГС ТУ 108.1268. Расположение труб в пароперегревателе - шахматное. Движение греющего технологического газа и нагреваемого пара - противоточное.

Перегретый пар с требуемыми параметрами поступает в главный паровой коллектор. На коллекторе установлены два предохранительных клапана, «свеча» аварийного сброса пара, КИП и А. Из сети предприятия подведен пар к выходному коллектору для разогрева трубной поверхности. Входной и выходной коллектора соединены байпасной линией с регулирующим клапаном с отключающими задвижками.

2.1.13 Водяной экономайзер

Водяной экономайзер двухступенчатый. Блок ступени экономайзера представляет собой поверхность нагрева с обшивкой и каркасом. Обшивка и каркас изготовлены из стали марки Ст. 3.

Трубная поверхность каждой ступени выполнена из труб диаметром 28х3 мм со спиральным оребрением (материал - сталь 20) пропущенных через трубные доски, при этом к одной трубной доске трубы приварены, а через другую проходят свободно. Расположение труб в экономайзере - шахматное. Движение газовой и водной сред - противоточное. Поперечный шаг труб - 66 мм. Трубные доски и боковые листы толщиной 20 мм образуют герметичный газоход размером 3960х1950 мм. Для обеспечения большей надежности все сварные швы на змеевиках и коллекторах вынесены за пределы газохода.

Первая ступень экономайзера и первая ступень пароперегревателя смонтированы на одном портале с объединенным газоходом, в который подается технологический газ после пятого слоя контактного аппарата.

Вторая ступень водяного экономайзера смонтирована отдельно.

Каркас трубчатый охлаждаемый. В качестве каркаса испарительного устройства используются 16 вертикальных оребренных труб диаметром 108 х 6 мм, соединенных между собой горизонтальными поясами из гнутых оребренных труб диаметром 89 х 6 мм и включенных в нижний и верхний кольцевые коллекторы диаметром 219 мм. Котловая вода из чистого отсека барабана по 16-ти опускным трубам поступает в верхний кольцевой коллектор каркаса

2.1.14 Вспомогательное оборудование

1) Сепаратор непрерывной продувки

Через тангенциальный вход сепаратора поступает котловая вода из левого солевого отсека барабана по трубопроводу непрерывной продувки Ду20 через вентиль. Продувочная вода может быть подана в расширитель периодической продувки, минуя сепаратор по байпасному трубопроводу через вентиль. Сепарированный пар отводится в объединенный паропровод к ТЭЦ. Сепарированная продувочная вода через регулирующий клапан поступает в расширитель периодической продувки.

В верхней части корпуса сепаратора установлен предохранительный клапан, дренаж выхлопной линии выведен в сборник сливов без запорной арматуры.

2) Пусковой сепаратор

В сепаратор поступают:

- питательная вода из выходного коллектора второй ступени экономайзера по трубопроводу рециркуляции через обратный клапан, вентиль с электроприводом и вентиль перед сепаратором;

- питательная вода из выходного коллектора первой ступени экономайзера по трубопроводу рециркуляции через обратный клапан, вентиль с электроприводом и вентиль перед сепаратором.

Сепарированный пар отводится в объединенный паропровод с рабочими параметрами Р=0,3МПа, Т=130°С для подачи в ТЭЦ. Сепарированная вода через регулирующий клапан поступает в расширитель периодической продувки.

3) Расширитель периодической продувки

Расширитель предназначен для сбора продувочных, дренажных вод котла и расхолаживания их речной водой перед выводом в промливневую канализацию предприятия или в сборник с последующей подачей в водооборотный цикл.

К расширителю подводятся:

сепарированная продувочная вода из сепараторов непрерывной продувки и продувочная вода из левого и правого солевых отсеков (байпас сепараторов);

- сепарированная вода из пускового сепаратора;

- напорный дренаж коллектора перегретого пара, выходного коллектора второй ступени пароперегревателя;

- напорные дренажи испарителя первой ступени и напорные дренажи испарителя второй ступени ;

- трубопровод аварийного слива из чистого отсека барабана котла.

- напорные дренажи с выносных коллекторов водяных экономайзеров I,II ступени

- напорные дренажи с выносных коллекторов пароперегревателей I,II ступени

4) Сепаратор на линии конденсата

В сепаратор отводится конденсат из паровых рубашек серопроводов, серных форсунок, серных насосов и сборников жидкой серы, через вентиля.

Сепарированный пар отводится в объединенный паропровод к ТЭЦ, сепарированный конденсат через регулирующий клапан и вентиль сливается в сборник конденсата. В верхней части корпуса сепаратора установлен предохранительный клапан. Дренаж выхлопной линии выведен в сборник сливов без запорной арматуры.

5) Сборник конденсата

Сборник предназначен для сбора конденсата из паровых рубашек серопроводов и из системы обогрева сборников жидкой серы и после сепаратора на линии конденсата.

Конденсат подается в верхнюю образующую обечайки сборника, сюда же подведен дренаж паропровола собственных нужд после ОУ.

В сборнике поддерживается уровень конденсата включением электродвигателя насоса при достижении максимального уровня и отключением электродвигателя насоса при минимально допустимом уровне в сборнике в автоматическом режиме.

Откачка конденсата Р =0, 5 МПа и с температурой 70 єС производится по трубопроводу эстакадной прокладки на станцию нейтрализации фосфатосодержащих стоков. Переливная труба сборника выведена в дренажный приямок. Сборник снабжен гидрозатвором, для заливки которого подведена артезианская вода. При срабатывании гидрозатвора опорожнение происходит в дренажный приямок.

6) Насос серный

К форсункам циклонов топки жидкая сера подается насосом типа АХПО 45/54-2,5-К-Щ-У2. Серный насос - вертикальный, полупогружной, обогреваемый с опорами в перекачиваемой жидкости. Серный насос смонтирован на опорной плите и установлен на расходном сборнике жидкой серы. Для обогрева насоса конструкцией предусмотрена рубашка, в которую по трубопроводу подается насыщенный пар после ОУ(РОУ).Рабочее колесо - открытое. Направление вращения ротора - против часовой стрелки, если смотреть со стороны электродвигателя.

7) Сборник продувочных вод, сливов и дренажей

Сборник предназначен для накопления стоков из расширителя периодической продувки, сбора сливов от предохранительных клапанов сепараторов, от охладителей проб пара и воды, от предохранительных клапанов барабана.

В сборнике поддерживается уровень стоков включением электродвигателя насоса при достижении максимального уровня и отключением электродвигателя насоса при минимально допустимом уровне в сборнике в автоматическом режиме с откачкой в водооборотный цикл СКП.

Для защиты сборника от переполнения смонтирована переливная труба, выведенная в дренажный приямок. Опорожнение сборника производится по дренажному трубопроводу в ПЛК.

8) Охладители проб пара и воды

Химический контроль качества воды и пара должен обеспечивать надежную и экономичную эксплуатацию котла и вспомогательного оборудования. Химический контроль должен давать четкое количественное представление о составе поступающей на узел питания питательной воды и динамике этого состава в питательном тракте. Основное назначение водно-химического режима - обеспечение работы котла и вспомогательного оборудования без повреждений их элементов из-за различных видов коррозии, коррозионно-эрозионного износа и перегрева металла вследствие образования на его внутренних поверхностях отложений в виде накипи и шлама. Особую опасность для целостности металла представляет комбинированное воздействие нарушений циркуляции воды и местного перегрева металла в сочетании с неблагоприятным составом воды.

Охладители проб двухточечные, для расхолаживания проб используется речная вода из трубопровода к расширителю периодической продувки, стоки (речная вода + непрерывно вытекающая проба) отводятся в сборник с последующей откачкой в водооборотный цикл CКП.

Пробоотборные линии выполнены из нержавеющей стали для устранения коррозии и возможного мешающего влияния на представительность аналитического контроля отбираемых проб. Подвод перегретого пара из главного парового коллектора энерготехнологического котла производится по пробоотборной линии через вентиль на входе в пробоотборник, регулирование расхода пара осуществляется игольчатым вентилем на выходе из охладителя.

Подвод насыщенного пара из коллектора котла производится по пробоотборной линии через вентиль на входе в пробоотборник, регулирование расхода пара осуществляется игольчатым вентилем на выходе из охладителя.

Подвод питательной воды с отбором из трубопровода после узла питания энерготехнологического котла осуществляется через вентиль перед охладителем, регулирование расхода воды осуществляется игольчатым вентилем на выходе из охладителя.

Подвод котловой воды из трубопровода непрерывной продувки левого солевого отсека энерготехнологического котла осуществляется через вентиль (коренной) и вентиль на входе в охладитель, регулирование расхода производится игольчатым вентилем на выходе из пробоотборника. Охлажденная проба котловой воды с температурой 25єС при стабильной работе охладителя подается на блок проточного кондуктометра.

...