Плавильный агрегат имеет несколько штуцеров для слива жидкой серы в сборник. В нижней части корпусов плавильных агрегатов (на конусах) смонтированы дополнительные трубопроводы для опорожнения плавильных агрегатов от жидкой серы минуя фильтр и штуцера для удаления шламовых накоплений. Периодически по мере накопления загрязнений плавильные агрегаты освобождаются от них через нижний люк, отходы (серный кек) вывозится на шламонакопитель огарка № 2.
Из сборника сера перекачивается насосами по серопроводу в отделение фильтрации, а часть серы для интенсификации процесса плавления насосами возвращается в плавильный агрегат в виде ретура. Уровень жидкой серы в сборнике регулируется с помощью частотного преобразователя. Для плавления серы в плавильных агрегатах, обогрева серопроводов, фильтров грубой очистки, сборника грязной жидкой серы применяется насыщенный пар из РОУ.
Грязная сера из отделения плавления поступает в отделение фильтрации. Отделение фильтрации предназначено для очистки серы от зольных и частично от органических примесей в фильтрах, передачи чистой серы в хранилища жидкой серы и печные отделения систем СК 600-1,2,3 и СК-714.
Фильтрация серы осуществляется через два последовательно подключенных фильтра, которые снабжены фильтрующими перегородками из нержавеющей сетки, по схеме: сера из сборника перекачивается насосами в фильтр, затем в сборник, из него насосом подается через фильтр в сборник. Схемой предусмотрена работа 4-х фильтров из расчета 2 фильтра в работе, 2 фильтра в резерве.
Фильтр представляет собой горизонтальный цилиндрический сосуд, закрытый с одной стороны выпуклым днищем, с другой - крышкой при помощи байонетного затвора. Внутри фильтра на общем коллекторе установлены рамки с натянутой на две стороны стальной фильтрующей сеткой. Подвижная фильтрационная система состоит из 30 сеток, выдвигается и задвигается механическим приводом, состоящим из электропривода, зубчатого редуктора и цепной передачи. Открытие и закрытие байонетного затвора производится с помощью маслосистемы, работающей при давлении масла до 10,0 МПа (100 кгс/см2). В предельных положениях механизмы открытия и закрытия байонетного затвора, передвижения фильтрующей системы выключаются автоматически с помощью концевых выключателей. Фильтр обогревается с внешней стороны паровой рубашкой. Для выпуска воздуха при заполнении емкости фильтра жидкой серой, в верхней части корпуса фильтра предусмотрен "воздушник".
Площадь фильтрации одного фильтра - 60 м2. Объём фильтра - 7 м3.
Сера в фильтре проходит через сетки, собирается в коллекторе и самотёком сливается в воронку серопровода, идущего в сборник чистой серы.
Отфильтрованная сера с остаточной зольностью не более 0,005% собирается в промежуточный сборник чистой серы, а затем погружными насосами перекачивается в хранилища чистой серы или сразу по магистральным серопроводам в приемные сборники жидкой серы объемом 500 м3 печных отделений технологических систем СК 600-1,2,3 и СК-714.
Передача жидкой серы из хранилищ чистой серы в приемный сборник расходного склада и далее на сжигание серы осуществляется следующим образом:
сера из хранилища по одному из серопроводов самотеком поступает в сборник, откуда насосами 4 перекачивается в приемные сборники жидкой серы отделений обжига СК 600-1,2,3 и СК-714;
сера из хранилища по одному из серопроводов самотеком поступает в сборник, откуда насосами перекачивается в приемные сборники отделений обжига СК 600-1,2,3 и СК-714 по кольцевому серопроводу.
От линий передача серы в отделения обжига имеется трубопровод подачи жидкой серы в отделение плавления для заполнения плавилок перед началом процесса.
Все аппараты, оборудование, серопроводы оснащены паровым обогревом, покрыты теплоизоляционным материалом.
Температура жидкой серы в фильтрах, серопроводах и сборниках отделения поддерживается греющим паром при давлении до 0,6 МПа (6 кгс/см2) в пределах 135-145 0С.
В процессе работы фильтрующие сетки фильтров загрязняются, это приводит к увеличению давления серы в фильтре и уменьшению производительности фильтра. При достижении давления порядка 4,0 кгс/см2 фильтр останавливают, т.е. прекращают подачу грязной серы, сливают оставшуюся серу из фильтра в сборник грязной серы. При падении давления внутри фильтра до нуля фильтр открывают и выдвигают фильтровальную систему для очистки сеток. Фильтровальные сетки очищают вручную деревянными лопатками.
После очистки система осматривается на отсутствие механических повреждений, если их нет, система задвигается в фильтр и после закрытия крышки начинается новый цикл фильтрации.
Фильтр может быть остановлен и при более низком давлении, если анализы
серы на зольность будут неудовлетворительными. Кек сбрасывается через воронку в
автосамосвальный прицеп и вывозится на шламонакопитель огарка №2.
1.5 Сжигание серы в атмосфере сухого воздуха и утилизация тепла с получением энергетического пара
Чистая сера поступает по обогреваемому трубопроводу с эстакады в сборник. Источником поступления жидкой серы в отделение обжига могут являться как узел плавления и фильтрации комовой серы, так и узел слива и складирования жидкой серы из железнодорожных цистерн. Из сборника через промежуточный сборник вместимостью 32 м3 насосом по кольцевому серопроводу сера подается в котлопечной агрегат на сжигание в потоке осушенного воздуха.
При сгорании серы образуется диоксид серы по реакции:
(жид.) + О2(газ.) = SО2(газ) + 362,4 кДж.
Данная реакция протекает с выделением тепла.
Процесс горения жидкой серы в атмосфере воздуха зависит от условий обжига (температуры, скорости газового потока), от физико-химических свойств (наличия в ней зольных и битумных примесей и др.) и состоит из отдельных последовательных стадий:
· смешение капель жидкой серы с воздухом;
· прогрев и испарение капель;
· образование газовой фазы и воспламенение газовой серы;
· горение паров в газовой фазе.
Перечисленные стадии неотделимы друг от друга и протекают одновременно и параллельно. Происходит процесс диффузионного горения серы с образованием диоксида серы, небольшое количество диоксида серы окисляется до триоксида. При сжигании серы с повышением температуры газа растет концентрация SО2, пропорционально температуре. При сжигании серы также образуются оксиды азота, загрязняющие продукционную кислоту и являющиеся загрязняющими вредными выхлопами. Количество образующихся оксидов азота зависит от режима сжигания серы, избытка воздуха и температуры ведения процесса. С ростом температуры количество образующихся оксидов азота повышается. С ростом коэффициента избытка воздуха количество образующихся оксидов азота возрастает, достигая максимума при коэффициенте избытка воздуха от 1,20 до 1,25, затем падает.
Процесс сжигания серы проводят при расчетной температуре не более 1200єС с избытком подачи воздуха в циклонные топки.
При сжигании жидкой серы образуется незначительное количество SO3. Суммарная объемная доля диоксида и триоксида серы в технологическом газе после котла составляет до 12,8%.
За счет поддува холодного осушенного воздуха в газоход перед контактным аппаратом производится доохлаждение и разбавление технологического газа до эксплуатационных норм (суммарная объемная доля диоксида и триоксида серы не более 11,0%, температура от 390оС до 420оС).
Жидкая сера подается на форсунки циклонных топок агрегата для сжигания двумя погружными насосами, один из которых резервный.
Осушенный в сушильной башне воздух нагнетателем (один - рабочий, один - резервный) подается в агрегат на сжигание серы и разбавление газа до эксплуатационных норм.
Сжигание жидкой серы в количестве от 5 до 15 м3/ч (от 9 до 27 т/ч) производится в 2-х циклонных топках, расположенных друг относительно друга под углом 110 град. и соединенных с котлом соединительной камерой.
На сжигание поступает жидкая фильтрованная сера с температурой от 135оС до 145оС. Каждая топка имеет по 4 форсунки для серы с паровой рубашкой и по одной пусковой газовой горелке.
Регулирование температуры газа на выходе из энерготехнологического котла производится дроссельной заслонкой на горячем байпасе, которая пропускает газ из камеры догорания циклонных топок, а также холодным байпасом, перепускающим часть воздуха мимо котлопечного агрегата в газоход после котла.
Энерготехнологический агрегат водотрубный с естественной циркуляцией, одноходовой по газу предназначен для охлаждения сернистых газов при сжигании жидкой серы и выработки перегретого пара с температурой от 420оС до 440°С при давлении от 3,5 до 3,9 МПа.
Энерготехнологический агрегат состоит из следующих основных узлов: барабана с внутрибарабанным устройством, испарительного устройства с конвективным пучком, трубчатого охлаждаемого каркаса, топки, состоящей из двух циклонов и переходной камеры, портала, каркаса под барабан. Пароперегреватель 1-ой ступени и экономайзер 1-ой ступени объединены в один выносной блок, пароперегреватель 2-ой ступени, и экономайзер 2-ой ступени размещены в отдельных выносных блоках.
Температура газа после топок перед испарительным блоком повышается до
1170оС. В испарительной части котла происходит охлаждение технологического
газа от 450оС до 480оС, после холодного байпаса
температура газа снижается от 390оС до 420оС. Охлажденный
технологический газ, направляется на последующую стадию производства серной
кислоты - окисление диоксида серы до триоксида серы в контактном аппарате.
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 102оС 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 105оС до 120°С последовательно поступает в трубки экономайзера 1-ой ступени для утилизации тепла технологического газа и нагревается от 180оС до 195оС, после чего вода поступает в экономайзер после 3-го слоя катализатора, где нагревается от 210оС до 245оС и поступает в барабан-сепаратор котла. В пароперегревателе 1-ой ступени происходит перегрев насыщенного пара с температуры от 250оС до 258оС до температуры от 275оС до 310оС, после чего перегретый пар поступает в пароперегреватель 2-ой ступени после первого слоя катализатора и нагревается до температуры от 430оС до 480оС.
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.
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;
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.