Модернизация узла сжигания жидкой серы в печном отделении сернокислотного производства ОАО "Аммофос" - Дипломная работа

Среди минеральных кислот, производимых химической промышленностью, серная кислота по объему производства и потребления занимает первое место. В настоящее время серная кислота производится двумя способами: нитрозным, существующим более 200 лет, и контактным, освоенным в промышленности в конце ХIХ и начале ХХ века. Основным видом серосодержащего сырья для производства серной кислоты остается сера, доля которой постепенно будет увеличиваться с ожидающимся ростом производства самой серы и переводом колчеданных сернокислотных систем на серу. В настоящее время в России эксплуатируются сернокислотные установки на сере и пирите по схеме двойного и одинарного контактирования (последние с химической очисткой выхлопных газов), максимальная производительность которых 500-620 тыс. т/год на сере. Физический износ некоторых из них составляет 90 %, поэтому они характеризуются высокими энергетическими затратами в основном производстве [1]. С 1992 по 2002 гг. фактически в России не было пущено ни одной новой сернокислотной системы, а существующие системы имеют высокую степень износа оборудования [2]. Вместе с тем объемы вырабатываемой природной и газовой серы позволяют применять ее как сравнительно дешевое и высококачественное сырье. Поэтому переход сернокислотных систем на серу отвечает требованиям, предъявляемым к производству современным уровнем развития науки и техники. Для сернокислотных систем, работающих на сере, в НИУИФ разработан и внедрен новый котло-печной агрегат РКС 95/4,0-440, который в настоящее время функционирует на ОАО Аммофос и ООО Балаковкие минеральные удобрения. Особенностью данного агрегата является то, что сжигание серы и получение пара происходит в одном аппарате. Паропроизводительность составляет 95 т/ч [3, 4]. Опыт эксплуатации данных котлов показал, что основными недостатками их являются: пониженная паропроизводительность, усложнение схемы регулирования температуры газового потока на входе в контактный аппарат [4], неоптимальное конструктивное оформление газохода байпаса. Целью данной работы является определение направлений модернизации узла сжигания жидкой серы в печном отделении сернокислотного производства ОАО Аммофос, а также обоснование возможности и эффективности данной модернизации. Для реализации данных целей были поставлены следующие задачи: – выполнить аналитический обзор литературных данных; – определить направления возможной модернизации агрегата РКС; – рассчитать основное и вспомогательное оборудование; – разработка вопросов безопасности и охраны окружающей среды для проектируемого объекта; – обосновать экономическую эффективность предлагаемых решений. Анализ работы печных отделений СК-600/1,2, проведенный специалистами НИУИФ, показал следующие недостатки действующих агрегатов РКС [4]: 1) Снижение паропроизводительности до 90 т/ч, что может быть связано с понижением температуры воздуха, подаваемого в циклонные топки на сжигание серы; понижением температуры газа, поступающего в контактный узел после 1-го моногидратного абсорбера; пониженной концентраций SO2 в исходном газе; повышенным гидравлическим сопротивлением парового тракта от барабана-сепаратора котла до коллектора перегретого пара; возможностью утечки части питательной воды после экономайзера 1-ой ступени через запорную арматуру; неточностями замера температуры. 2) Неполное выгорание серы в пределах топки и догорание ее в испарителях котла, что влияет на снижение температуры топочных газов на входе в испарители. 3) Склонность к разрушению футеровки. Данные топки классифицируют по нескольким признакам: по типу установленных форсунок и их расположению в топке; по наличию (отсутствию) экранов внутри топочной камеры; по исполнению (горизонтальные и вертикальные); по расположению входных отверстий для подачи воздушного дутья; по устройствам для перемешивания потоков воздуха с парами серы; по оборудованию для использования тепла горения серы; по количеству камер [5]. Достоинства топок данной конструкции [5, 6]: тангенциальный ввод воздуха и серы обеспечивает равномерное сжигание серы в топке за счет лучшей турбулизации потоков; возможность получения концентрированного технологического газа (до 18 % об. SO2); высокое тепловое напряжение топочного пространства (4,6?106 Вт/м3); объем аппарата уменьшается в 30-40 раз по сравнению с объемом факельной форсуночной печи при такой же производительности; постоянная концентрация SO2; простое регулирование процесса горения серы и его автоматизация; малая затрата времени и горючего материала на разогрев и пуск топки после длительной остановки (5-6 ч); меньшее содержание оксидов азота после топки в технологическом газе, так как в топке газ имеет большую скорость и малое время пребывания в зоне высоких температур. Кроме того, при остановках возникают дополнительные температурные деформации, способствующие разрушению футеровки. При осевом расположении форсунок зона горения находится ближе к периферии, при тангенциальном - ближе к центру, благодаря чему уменьшается действие высоких температур на футе