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文档简介

1、烟气制备硫酸生产工艺的多工位控制技术设计前言硫酸是一种重要的基本化工原料,广泛使用于各工业部门,硫酸的产量常常被用作衡量一个国家工业发展水平的标志。硫酸主要用干生产磷肥。合成纤维、涂料、洗涤剂,制冷剂、饲料添加剂、石油精炼、有色金属冶炼,钢铁、医药和化学工业等,也都离不开硫酸。随着我国高浓度磷复肥和有色金属工业的发展,我国的硫酸工业也得到了迅速发展。2003年达到创记录的3371万t,产量超过美国位居世界第一。2006年我国硫酸产量5044万t,同比增长90,其中硫磺制酸产量2233万t,同比增长131;冶炼烟气制酸产量l 163万t,同比增长186,硫铁矿制酸产量1 593万t,同比减产12

2、;其他原料制酸产量55万t,同比减少69。截止到2007年9月,全国硫酸累计产量3 957万t,同比增长102。第一章 硫酸生产概述1.1 工业制备硫酸的常用方法目前,工业上硫酸生产方法为接触法硫酸生产工艺,接触法硫酸生产工艺的核心是通过so2气体与v2o5,催化剂接触,使s02转化为so3。根据生产原料的不同,硫酸的生产方法有以下几种:硫磺制酸、硫铁矿制酸、冶炼烟气制酸和硫酸盐(磷石膏、硫酸亚铁)制酸等类型。在接触法硫酸工艺生产过程中,有三个基本的化学反应和与之相联系的工序:so2气体的制取;so2的转化;so3的吸收。1、硫铁矿制酸硫铁矿制酸经过原料工段处理过的硫铁矿原料,送入焙烧工序进行

3、硫铁矿的沸腾焙烧,气体经废热锅炉回收热量再经旋风除尘器和电除尘器送入气体净化工序,经净化工序的气体进入干燥塔对气体进行干燥后送入转化工段,进行so2的催化氧化,反应生成的so3气体送吸收塔吸收产出硫酸。图i典型硫铁矿制酸工艺流程图2、硫磺制酸硫磺制酸以固体硫磺为原料,采用快速熔硫、液硫过滤、液体硫磺燃烧、余热回收以及“3+1”两转两吸生产工艺(如图2所示)。为尽量利用液体硫磺焚烧产生的高温位热能和二氧化硫转化产生的中温位热能,在焚硫炉后设置中压火管废热锅炉,在转化工序一段触煤层后设置高温过热器,二段设置换热器,三段设置换热器和省煤器,四段设置低温过热器和省煤器。系统产生中压过热蒸汽并入蒸汽管网

4、,可送至发电装置;大型装置空气风机多用蒸汽透平驱动。图2典型硫磺制酸工艺流程图(1)so2气体的制取1)生产s02气体的最简单方法是燃烧熔融硫磺s+o2一s02+q,反应放出的高温位热能用于生产中高压蒸汽。2)so:的第二个来源是焙烧硫化物矿石产生的烟气(硫铁矿制酸或冶炼烟气制酸)2fes2+502+1302=23fe304+4s02+q或2fes2+502+1202=fe203+4s02+q,反应放出的高温位热能同样用于生产中高压蒸汽。3)磷石膏(石膏)焦炭还原煅烧反应2caso4+c=2cao+2s02+c02。4)硫化氢与空气燃烧反应:h2s+o2+l202=h20+s02+q。(2)s

5、o2的转化 2s02+o2=2s03+q,该反应是接触法硫酸生产工艺的核心,它是一个可逆放热反应,在v2o5,催化剂的存在下,高于起燃温度时,反应得以进行。然而,随着反应的进行,气体温度升高,平衡向反应式左移,即阻止生成so3。为了提高so2转化为so3的总转化率,必需使经过部分反应的气体通过数段催化剂床层,并且在气体从上一段床层流向下一段时进行中间冷却。(3)so3的吸收 转化工序生成的so3在填料吸收塔中被循环的浓硫酸(985)吸收,从气体中除去。反应式s03+h20h2s04+q。1.2 烟气制备硫酸在冶炼行业,冶炼产生了大量污染空气的尾气二氧化硫。制酸厂的任务就是把二氧化硫回收利用制成

6、硫酸,这既解决了环境污染物体,又能为工厂创造巨大的经济效益。1.2.1、烟气净化在有色金属冶炼过程中,产生的尾气中含有so2和其他杂质,因此需要进一步净化烟气,降低烟气含尘量,以防止烟尘沉淀而造成管道、设备、触媒层堵塞。烟气净化可采用干洗净化、水洗净化、稀酸洗涤、热浓酸洗涤等方法。 1.2.2、烟气干吸吸收塔的中心任务是用浓度为98%的酸吸收经转化后生成的so3烟气生产成品酸,吸收工段就是把so3加工成硫酸。在工业生产中不是用水来吸收so3气体,而是采用浓度为98%的浓硫酸作吸收剂,它吸收so3的效果最好,so3经浓硫酸吸收后成为高浓度硫酸,用干燥塔出来的稀硫酸稀释,得到浓度为98%的硫酸。冶

7、炼厂采用了两转两吸的工艺流程。干吸流程中有98酸生产和93酸生产,两种生产控制方法不同烟气制备硫酸生产过程的dcs控制。第二章 烟气制备硫酸的一般工艺与设备2.1 一般工艺流程一、原料预处理1、 硫铁矿的粉碎机理 硫铁矿的粉碎,是由于硫铁矿料受到机械力作用而发生的一种粉碎现象。综合起来,机械力的种类有:压力、弯曲力、剪切力、劈力、研磨力、打击与冲击力等。2、硫精砂的干燥 根据公司地域情况、气候等。采用自然晾晒或其他方法,晾晒后通过铲车或其他工具推入库房。3工艺流程 根据实际情况可采用两次粉碎流程。硫铁矿石经铲车、皮带机传送到pe400600鄂式破碎机,经鄂式破碎机破碎后由hl30015m提升机

8、提升到70m3的粗料库。然后由b50015m皮带机传送到pf1071000700反击式破碎机,经反击式破碎机破碎后由b50025m皮带机传送到30001500筛网的震动筛,经筛选后34mm的矿粉由hl30025m的提升机提升至200m3的细料库,以被下道工序使用。4、 控制标准工序 质量控制点 质量控制项目 控制标准原料预处理 硫矿石 矿含硫 28%矿含水 5%粉碎后粒度 34mm硫精砂 干燥后含水量 6%二、二氧化硫气体的制取1、原理硫铁矿经过沸腾炉的焙烧生产硫,然后氧化成二氧化硫。这个反映比较复杂,反映如下:2fes2=2fes+s2,s2+2o2=2so2,4fes+7o2=2fe2o3

9、+4so22、沸腾炉的开停车()开车前的准备、烤炉:一般来说新建炉第一次投产前要经过烤炉,还有刚经过大修重砌的炉,第一次开车前也要经过烤炉。其余情况没有必要进行。 烤炉的目的,主要是为了除去筑炉或修炉过程中耐火材料与缝隙中多余的水分。、铺料:一般对炉子铺料工作的要求是粒度细且均匀,矿料水分小与,含硫。另外,矿斗内要准备一些开车矿,对开车况的要求,一般是:、水、平均粒度要小于正常生产时的平均粒度约左右。()升温、开车首先,在清理好的炉膛内,有里向外,均匀的铺上左右高度的矿渣,然后再矿渣上堆放木柴。然后,盖好炉门,打开防空烟囱,料斗打进开车矿和点火用料。第三步,在转化一、二段和末段触媒温度达到左右

10、时,沸腾炉开始点火,炉温升高幅度用炉底进风量来调节,约半个小时左右,当炉温高达以上并有下降的趋势时,即通知转化岗位开始抽炉气,在炉子形成负压时立即防空烟囱、增大炉底进风量开始投料。最后,根据转化升温情况、逐步调节炉底进风量和投料量,使沸腾炉转入正常操作。()停车短期停炉时要注意这几点情况:炉内不要维持黑渣黑灰,使残硫不高;炉温不宜太高,不要到时停炉,宜在之间停下;炉底压力不易太低;不要让水进入炉内。计划大检修前停车,一般要做到:将炉子吹熄把炉温降下来;尽量设法大量排渣降低炉内矿层,以减少清理工作量;停车前尽可能使矿斗内料用完。如果是由于冷却设备大量漏水或锅炉泄漏,则应立即停止让其自行熄灭,否则

11、可能会产生蒸气爆炸将炉体或炉顶炸坏。3、工艺流程 来自原料工段的硫铁矿经b650皮带喂料机加入沸腾炉,焙烧产生的二氧化硫浓度约13%、温度900-950的炉气经炉气冷却器移热降温到380-420之间,进入旋风除尘器,经两级旋风除尘使尘含量降至15g/nm3,温度降至350左右进入净化工序。焙烧所需空气,由空气鼓风机从炉底送入。沸腾炉排出的矿渣,炉气冷却器和两级旋风除尘器除下的矿尘进入冷却滚筒,经增湿后进入胶带输送机送至渣场。三、炉气净化1、净化原因 从沸腾炉出来的炉气中含有矿尘及砷、硒等的化合物,这些矿尘和杂质会引起催化剂中毒,水蒸气会腐蚀设备。故进入接触室之前须对原料气进行净化处理。2、 炉

12、气净化的基本方法a、 利用机械力的作用,是炉气中的悬浮杂质沉降分离。b、 利用炉气通过液体层或用液体来喷洒气体,使炉气中的杂质得到分离。c、 利用炉气通过一种多孔的物质,使炉气中的悬浮杂质截流分离下来。3、 工艺流程我厂根据实际情况采用“文泡电”式封闭酸洗流程。来自焙烧工段的400的炉气进入内喷文式管,与喷淋10%的稀硫酸接触降温,除去大部分矿尘及其它杂质,然后进入泡沫塔,与12%的稀硫酸喷淋接触进一步除尘和其它杂质,使温度降至40,在经电除雾器除去酸雾,使酸雾降至0.03g/nm3后进入干燥塔,除去炉气中的水份。内喷文式管流出的稀酸温度约为6065,进入斜管沉降器,清液溢流到循环槽循环使用,

13、斜管沉降器排出的酸泥,与矿灰混在一起,卖给水泥厂。泡沫塔排出的1%2%的稀硫酸入泡沫塔循环槽,并经稀酸泵送至板式换热器换热,经冷却后的稀酸进入泡沫塔使用,增多的稀酸串入文式管循环槽。4、 控制标准工序 质量控制点 质量控制项目 控制标准炉气净化 水分 含量 0.1g/m3酸雾 含量 0.03g/m3尘 含量 0.005g/m3四、二氧化硫气体的转化1、 触媒转化过程a) 触媒表面的活性中心吸附氧分子,使氧分子中原子间的键断裂成为活泼的氧原子o;b) 触媒表面的活性中心吸附二氧化硫分子;c) 被吸附了的二氧化硫和氧原子之间进行电子的重新排列,化合成为三氧化硫分子:so2.o.触媒so3.触媒d)

14、 三氧化硫分子从触媒表面脱附下来,进入气相。2、 工艺流程 运用“3+2”两次转化换热。、换热方式,两次转化流程。经净化、干燥后的炉气so2浓度约8%,由so2风机来的约60洁净so2炉气,送入转化系统ab换热器(管外)依次与三段、一段出来的高温转化气(so)换热,余热至进入转化器一段,一段出来的高温转化器气(so)与换热器(so)换热冷却至进入二段,二段出来的高温转化器气(so)与换热器(so)换热冷却至进入三段,三段出来的高温转化器气(so)依次与b、aso换热冷却至进入第一吸收塔,so被硫酸吸收未被吸收的so和少量so从一吸塔出来依次进入、管外与五段、四段、二段、出来的高温转化气(so)

15、换热进入四段、五段进入第二次转化,五段出来的高温转化气(so)依次进入、(管内)最后进入第二吸收塔(160)被98.3%硫酸吸收,未被吸收的微量so2及so尾气经二吸塔金属丝网除沫器最后排入大气(60,300ppm)。 转化器开工升温,为了开车时转化器能快速达到催化剂起燃温度,分别在转化器一、四段气体进口处分别设置了电炉和电炉。3、 控制标准工序 质量控制点 质量控制项目 控制标准so2气体的转化 浓度 入口so2气体的浓度 8%温度 一段进口 420二段进口 460三段进口 440第一吸收塔进口 180第二吸收塔进口 160五、三氧化硫的吸收1、so3吸收过程和反应 使用硫酸来吸收转化后气体

16、中的三氧化硫。三氧化硫被吸收后于其中的水化合成硫酸。硫酸吸收so3气体的过程,大体按下述5个步骤进行:a)、气体中的三氧化硫从气体中向界面扩散。b)、穿过界面的三氧化硫在液相中向反映去扩散。c)、与三氧化硫起反应的水分,在液相主体中向反应区扩散。d)、三氧化硫和水在反应区进行化学反应。e)、生成的硫酸向液相主体扩散。2、 硫酸 硫酸为无色、吸水性粘稠液体,是强氧化剂,遇金属能产生可燃性氢气,溶于水中产生大量热,腐蚀眼睛、皮肤和呼吸道粘膜。对钢平台、混凝土基础及电气设备有腐蚀作用。3、 工艺流程 采用两次吸收法对so3进行吸收转化成硫酸。自净化工段来的炉气与脱吸气混合后二氧化硫浓度约8%进入干燥

17、塔,经喷淋93%硫酸干燥时水分降至0.1g/nm3 然后进入转化阶段。干燥塔内以93%硫酸喷淋,吸收水份后的硫酸流入干燥塔循环槽与一吸塔循环系统串入的98%硫酸相混合维持其93%的浓度,经干燥塔循环泵送入干燥塔酸冷却器降温后入二燥塔,多出的93%的硫酸,经计算后送成品酸贮罐。 来自转化工段的一次转化气进入第一吸收塔,吸收三氧化硫并经塔顶丝网除沫器除去酸沫后经第换热器、第换热器、第换热器后进入四段、五段进行二次转化。 第一吸收塔用98%硫酸喷淋,吸收三氧化硫后浓度升高的硫酸进入第一吸收塔循环槽,原串入93%相混合维持98%的浓度,经循环酸泵送入一吸收塔冷却器冷却降温后入一吸塔喷淋。增多的98%硫

18、酸一部分串入干燥塔循环槽,一部分作为成品酸经计量送入98%成品酸罐。来自转化工序的第二次转化气进入第二吸收塔,吸收三氧化硫并经塔顶丝网除沫器除去酸沫后由尾气烟囱放空。 第二吸收塔以98%硫酸喷淋,吸收三氧化硫后浓度升高的硫酸,流入第二吸收塔循环槽,加入清水调节其浓度为98%,经第二吸收塔循环酸泵,送入二吸塔酸冷却器,降温后入第二吸收它喷淋。增多的98%硫酸如一吸收循环槽,或作为成品酸经计量送入98%成品酸泵。4、 控制标准工序 质量控制点 质量控制项目 控制标准98(%)吸收塔 干燥塔三氧化硫的吸收 气温 进口 220250 3240出口 6065 3444酸温 进口 6070 3545出口

19、90110 4555酸浓度 浓度 98.198.5% 92.593.0%喷淋密度 1216m3/(m2.h) 1216m3/(m2.h)气速 0.80.2m/s 0.80.2m/s吸收率 99.95% 出气含水0.050.1g/m3六、“三废”处理1、废气处理 2、 废水处理 3、 废渣处理硫酸工艺流程2.2 工艺设备。硫酸生产中主要的设备2.2.1动设备1.风机硫酸装置风机主要有以硫铁矿为原料的焙烧炉炉底风机;冶炼烟气制酸和硫铁矿制酸so2鼓风机;硫磺制酸的空气风机等。大型装置中重点需要解决的是so2鼓风机。离心鼓风机冶炼烟气制酸中的鼓风机早期使用的烟气制酸工艺流程中的鼓风机主要为d4601

20、 1、d70013等低速直联型离心鼓风机。d460一1 1离心鼓风机为开式90。直叶片叶轮,其主要设计思想为防止酸泥在叶轮上沉积;d700一l 3离心鼓风机为闭式后弯型叶轮,比d460ll提高了效率。到了20世纪七八十年代,s100011单级高速离心鼓风机应用于冶炼烟气制酸工艺中,并相继开发出s60011、s80011、s120011、s 1 4001 1s 1 8001 1、s245卜11等系列,适用于年产3万25万t冶炼烟气制酸工艺流程。其机组的基本形式为:s型鼓风机+变速机+液力偶合器+主电动机,采用液力偶合器主要是为满足冶炼烟气制酸工艺流程中烟气不均,为节能而设置的。s型鼓风机基本结构

21、为:叶轮采用双进气闭式叶轮,其叶形为二元、后弯形叶形,叶轮运转线速度250ms左右,材质为高强度不锈钢,主轴为35grmo,叶轮与主轴的装配为过盈装配,转子设计为刚性轴转子,其工作转速低于一阶临界转速,机壳为水平中分式,除s245011外(其为型材焊接机壳),均为铸造机壳,气体密封形式为:叶轮17圈密封为梳齿式密封,轴端密封为梳齿式密封加充气密封;变速箱体为铸造箱体,齿轮为圆弧齿形齿轮,支撑轴承均为椭圆瓦轴承,采用强制润滑方式润滑,高位油箱用于事故停车;仪表除可配置一、二次仪表外,还可在鼓风机主轴上加设非接触式轴振动探头。2.泵1)高温浓硫酸泵高温浓硫酸泵适应大型硫酸的发展。泵的插入深度(泵底

22、座至叶轮出口中心线距离)由传统工艺的1 500mm增加至2100mm以上,循环酸温由传统工艺的80提高至100132,如果热回收技术(hrs)在硫酸生产中的推广,循环酸温度将达200220而导致腐蚀速率升高,对泵的可靠性设计提出了更高的要求,增加了泵设计的难度。昆明嘉和、大连长城在大型浓硫酸泵工业化应用做了很多工作。2)稀硫酸泵稀酸泵主要应用于硫铁矿制酸及冶炼烟气制酸工程中,需要使用泵的场合有:动力波酸循环泵(15h2so4,含矿尘67)、冷却塔酸循环泵(2h2so4、含矿尘、60)、污水污酸泵(515h2so4、最大含矿尘20、常温-55.6)等。3.电除尘器电除尘器为卧式、单室和三电场,每

23、个电场中有许多与气体流动方向平行的板式收尘电极。收尘电极之间,悬吊等距分布的放电电极。电除尘器进口处装设气流分布板,使气流均匀分布到整个截面。由于电场的作用,尘粒被充电并在收尘电极分离;粘附于收尘电极和放电电极的尘粒由电动振打装置周期性振打排至电除尘器底部的灰斗内,通过星形阀和灰尘输送机连续排出。40万ta硫铁矿制酸电除尘外形尺寸为254m x 102m x116m,通道面积96m2,总有效面积7 680m2,极板为400mm等间距布置。2.2.2静设备1换热器气体换热器是用来将温度较高的so气体和温度较低的so2气体进行换热以维持转化系统的热量平衡、促进转化与吸收的关键设备,工作特点是压力低

24、、温度高。换热器壳程介质为so2气体,管程介质为so、so2气体。目前多选用碟坏式带孔折流板换热器,在换热管正三角形中间布置iml,以增加轴向气流量,同时在折流板中心部分开设一定直径的泄流孔;部分气体将由管隙处及泄流孔短路而过,这必然使气体通过壳程的压降明显下降。由于泄流的影响,增加了气体的湍动程度,同时改变了原蝶环形板造成的死区,从而有利于传热系数的提高。华南理工大学邓先和等开发了空心环管壳式换热器,它是采用双面强化传热管与空气环网板间支撑而成,这种换热器传热性能好,流体阻力低。2. 干燥塔、吸收塔干燥塔与吸收塔是内装填料的设备。在干燥塔中,使用浓硫酸把以二氧化硫为主要成份的炉气中水份吸收掉

25、。使其通过转化工段触媒层时,能较容易地氧化为三氧化硫,并减少对设备的腐蚀。在吸收塔中,用硫酸吸收三氧化硫,生成浓硫酸,硫酸工艺采用了两转两吸流程。干燥塔、第一吸收塔、第二吸收塔内径均为。三塔均采用瓷质球拱作为填料支撑,设备底部均为碟形,分酸装置均采用美国孟山都的插管槽式分酸器。3热管省煤器以径向热管为传热元件组合而成的径向热管省煤器是我国自主开发研制的一种新型的换热设备(专利号zl002 194368),在国内硫酸的热能综合利用中得到广泛的应用,具有以下优点3。1)径向热管换热器内的热管管内是布有吸液芯的,流体回流是靠毛细泵力实现的,因此热管的工作位置和流体的流动不受任何限制,可以全方位工作,

26、硫磺制酸中烟气是垂直方向流动,如使用轴向热管就较难布置。2)径向热管换热器与重力热管换热器相比,在处理量相同的情况下,其占据空i日j较小,一般体积可缩小30-40,重量可减轻1520。3)径向热管能更有效地控制壁面温度,由于其热侧的面积远远大于冷侧的面积,所以能更好的提高壁面温度,硫磺制酸的气体中so2、so3含量较高,一般要求壁温应大于140-160,径向热管很容易达到这些要求。4)径向热管具有很高的等温性能,不凝性气体对其影响极小,其传热性能相对较好,工作稳定可靠。5)径向热管省煤器水是在管内流动,因此具有很好的承压能力,且水路的焊接点均在省煤器外侧,维修方便硫酸生产工艺及通用机械设备第三

27、章 烟气制备硫酸的工位控制3.1 工艺控制3.1.1、烟气净化工艺图3 烟气净化工艺流程3.1.2、烟气干吸工艺图4 烟气干吸工艺流程烟气制备硫酸生产过程的dcs控制3.2 带点控制工艺(pid):目前工业自动化水平已成为衡量各行各业现代化水平的一个重要志。同时,控制理论的发展也经历了古典控制理论、现代控制理论和智能控制理论三个阶段。智能 控制的典型实例是模糊全自动洗衣机等。自动控制系统可分为开环控制系统和闭环控制系统。一个控制系统包括控制器、传感器、变送器、执行机构、输入输出接 口。控制器的输出经过输出接口、执行机构,加到被控系统上;控制系统的被控量,经过传感器,变送器,通过输入接口送到控制

28、器。不同的控制系统,其传感器、变送器、执行机构是不一样的。比如压力控制系统要采用压力传感器。电加热控制系统的传感器是温度传感器。目前,pid控制及其控制器或智能pid控制器 (仪表)已经很多,产品已在工程实际中得到了广泛的应用,有各种各样的pid控制器产品,各大公司均开发了具有pid参数自整定功能的智能调节器 (intelligent regulator),其中pid控制器参数的自动调整是通过智能化调整或自校正、自适应算法来实现。有利用pid控制实现的压力、温度、流量、液位控制器,能实现pid控制功能的可编程控制器(plc),还有可实现pid控制的pc系统等等。可编程控制器(plc)是利用其闭

29、环控制模块来实现pid控制,而可编程控制器(plc)可以直接与controlnet相连,如rockwell的plc-5等。还有可以实现pid控制功能的控制器,如rockwell的logix产品系列,它可以直接与controlnet相连,利用网络来实现其远程控制功能。 硫酸生产中的沸腾炉带控制点工艺流程图带点控制工艺(pid):3.3 工位控制的dcs实现首先,dcs的骨架系统网络,它是dcs的基础和核心。由于网络对于dcs整个系统的实时性、可靠性和扩充性,起着决定性的作用,因此各厂家都在这方面进行了精心的设计。对于dcs的系统网络来说,它必须满足实时性的要求,即在确定的时间限度内完成信息的传送

30、。这里所说的“确定”的时间限度,是指在无论何种情况下,信息传送都能在这个时间限度内完成,而这个时间限度则是根据被控制过程的实时性要求确定的。因此,衡量系统网络性能的指标并不是网络的速率,即通常所说的每秒比特数(bps),而是系统网络的实时性,即能在多长的时间内确保所需信息的传输完成。系统网络还必须非常可靠,无论在任何情况下,网络通信都不能中断,因此多数厂家的dcs均采用双总线、环形或双重星形的网络拓扑结构。为了满足系统扩充性的要求,系统网络上可接入的最大节点数量应比实际使用的节点数量大若干倍。这样,一方面可以随时增加新的节点,另一方面也可以使系统网络运行于较轻的通信负荷状态,以确保系统的实时性

31、和可靠性。在系统实际运行过程中,各个节点的上网和下网是随时可能发生的,特别是操作员站,这样,网络重构会经常进行,而这种操作绝对不能影响系统的正常运行,因此,系统网络应该具有很强在线网络重构功能。其次,这是一种完全对现场i/o处理并实现直接数字控制(ddc)功能的网络节点。一般一套dcs中要设置现场i/o控制站,用以分担整个系统的i/o和控制功能。这样既可以避免由于一个站点失效造成整个系统的失效,提高系统可靠性,也可以使各站点分担数据采集和控制功能,有利于提高整个系统的性能。dcs的操作员站是处理一切与运行操作有关的人机界面功能的网络节点。dcs分为制酸站和焙烧站,制酸站是两机两柜,焙烧站上是两

32、机一柜,既要各自独立工作又要相互监视,因此我们采用在四台操作站上同时建立以太网进行连接,现场控制站网络结构图如下:图5 现场控制站网络结构图3.3.1 控制组成。 dcs的硬件配置为:制酸站:fb-2001ns2块,fb-2005ns网卡2块,fb-2010ns-13块,fb-sc14ns-13块;fb-2020ns-6块,fb-sc20ns -6块; fb-2030ns-7块,fb-sc30ns-7块; fb-2040ns-4块,fb-sc43ns -4块。这样就构成了一套分布式数据采集与控制系统。另外现场有一台10kva和一台3kva一共两台在线式不间断电源ups,备品备件有:fb-200

33、1ns主控制器2块。焙烧站:fb-2001ns2块,fb-2005ns网卡2块,fb-2010ns-6块,fb-sc14ns-6块;fb-2020ns-3块,fb-sc20ns -3块; fb-2030ns-3块,fb-sc30ns-3块; fb-2040ns-2块,fb-sc43ns -2块。这样就构成了一套分布式数据采集与控制系统。另外现场有一台10kva在线式不间断电源ups,dcs系统规模制酸站:ai:208个aou:24个din:112个dout:64个焙烧站:ai:97个aou:12个din:48个dout:32个带点控制工艺(pid)3.4工位控制的失效模式?第四章 主要工段设备

34、与关键设备维护4.1设备的选择根据生产工艺条件和工艺流程,设备既要先进,又要成熟可靠,装备水平达到国内一流、国际先进,同时要考虑工程投资和效益。4.2净化工段设备净化工段为两段动力波稀酸洗涤净化,两段电除雾。动力波洗涤器为美国孟山都公司技术,国内转化设计并在国内制造,喷嘴和部分关键配件从美国孟山都公司进el;3台冷却洗涤稀酸的板式换热器进口瑞典falava公司的产品;7台稀酸泵从美国ash公司进口;6台玻璃钢电除雾国内制造。4.2.1 一级动力波洗涤器一级动力波洗涤器用于冶炼烟气降温除尘,烟气从竖直烟道的顶部进入并与大口径的喷嘴向上喷射的洗涤液发生碰撞,形成一个剧烈喘动的泡沫区,在这一区域大量

35、液体表面被更新,有效地使烟气冷却到它的绝热饱和温度并除去一部分尘和so3酸雾。同时一部分循环酸从喷嘴上方溢流堰溢流,形成一层水膜,防止烟尘出现过热和烟气中so3的腐蚀。逆喷管采用哈氏合金g30材质;贮液槽为立式玻璃钢槽体,自支撑,槽体为平底;出口设除沫器,材质为聚乙烯;采用一级逆喷,3个喷嘴材质为f4;烟气进口设有溢流堰,加入稀硫酸溢流;设置紧急喷淋装置,以保护玻璃钢设备。4.2.2 烟气冷却塔烟气通过自由堆放的塑料填料与循环稀硫酸对流接触进行冷却,同时,部分水分在烟气冷却过程中分离出来。烟气冷却塔为立式玻璃钢填料塔,钢包玻璃钢梁支撑栅板,填料为490乱堆聚丙稀鲍尔环,分酸装置为管槽式分酸器。

36、4.2.3二级动力波洗涤器烟气离开冷却塔后进入二级动力波洗涤器,其喷淋系统由两组喷嘴构成,进一步除去烟气中的杂质颗粒。逆喷管为玻璃钢,贮液槽为立式玻璃钢槽体,平底,自支撑;采用二级逆喷,每级3个喷嘴,材质为f4。4.2.4 电除雾器两级导电玻璃钢电除雾器以确保净化系统的出15酸雾含量低于规定指标(5 mgm3)。电除雾器壳体和阳极管均为导电玻璃钢材质,阴极线为特种不锈钢(或钛合金)刺线;阳极管为正六方形蜂窝式,内切圆4360 mm,l=4500 mm,共156管;供电方式采用高压恒流直流电源;顶部设连续喷淋和间断喷淋装置。4.3 干吸、转化工段设备干吸转化工段采用双转双吸流程,引进美国孟山都公

37、司的技术,其特点是转化吸收效率高,设备体积小。主要设备包括干燥塔、一吸塔、二吸踏、转化器、换热器和循环槽,均由美国孟山都公司提供基本设计,中国有色工程设计研究总院消化设计提供制造图在国内制造。从美国孟山都公司引进了先进的分酸装置和捕沫器(装在干吸塔内),以及转化器内的触媒;干燥塔的4台循环浓硫酸泵从美国路易斯公司进15;1台s02风机从德国kk&k公司进15;浓酸冷却器采用国产阳极保护管壳式冷却器。4.3.1干燥塔烟器从塔下部进入,与从塔上部喷淋下的935的浓硫酸接触,除去烟气中的水分。壳体为碳钢内衬耐酸瓷砖,蝶形塔底。采用瓷条梁支撑格栅及填料;主填料为75矩鞍环,高度2400 mm;捕沫层为

38、38矩鞍环,高度200 mm。分酸装置为zecor合金槽式分酸器,分酸点43个m3。塔上部安装sx材质金属丝网捕沫器。进口烟道为碳钢搪铅并衬耐酸瓷砖用于防止稀酸腐蚀。4.3.2 一吸塔经过一次转化的烟气从塔下部进入,与从塔上部喷淋下的985的浓硫酸接触,吸收转化后的so3生成硫酸。结构形式类似干燥塔。分酸装置为310m合金槽式分酸器,分酸点43个m2;塔上部的除雾采用es型纤维除雾器,33个纤维元件置于316不锈钢框中,吊挂在塔顶部花板下,除雾器排污进入分酸槽。4.3.3 二吸塔经过二次转化的烟气从塔下部进入,与从塔上部喷淋下的985的浓硫酸接触,吸收转化后的so3生成硫酸。结构形式类似干燥塔

39、。分酸装置为310m合金槽式分酸器,分酸点43个m2;塔上部的除雾采用csii p型玻璃纤维除雾器,10个纤维元件置于316不锈钢框中,安装在塔顶部花板上,除雾器花板排污通过液封杯溢流进入填料层。4.3.4 转化器转化器用于so2气体转化s03气体,其操作大致是:经加热的s02烟气从转化器顶部进入,经催化剂层反应生成so3气体去吸收,转化采用二次吸收,即1、2、3层为一次转化,4层为二次转化,总转化率997。碳钢壳体和球形碳钢顶盖,为防止高温变形,第一层壳体内衬耐火砖;内部采用耐热铸铁立柱支撑同材质的栅板。第一、二层隔板为耐热铸铁材质,第三层隔板为碳钢,与壳体满焊连接。底部支撑为双层工字钢,温

40、度变化时可自由滑动。4.3.5 s02风机单级悬臂离心式鼓风机,由德国kk&k公司设计制造,采用kk&k公司专利技术三元流叶轮及入口导叶调节装置,并配有国内设计制造的控制和软启动系统。入口导叶可根据一级动力波洗涤器进口压力来自动调节叶片的开度,从而调节风机风量,风机运行效率较高铜冶炼转炉烟气制酸工艺设备的应用。4.4 关键设备的维修4.4.1 高温浓硫酸泵震动故障的原因:1.轴承腐蚀。(1)酸液腐蚀 酸泵瞬间停车时,还有一定的转动惯性,此时酸槽内液位高,工艺管道内的硫酸回流,填料函内的填料磨损后,回流的酸在压力的作用下,酸液沿着泵轴上行,使轴承出现点状腐蚀。而且,在轴承座表面生成灰白色硫酸亚铁

41、。填料使用寿命为600个小时。(2)酸雾入侵 酸槽的人孔盖板关闭不严密,98%的浓硫酸暴露在空气中,容易形成酸雾,在空气湿度大的情况下,生成稀酸,经过轴承压盖间隙与轴承发生氧化反应,使轴承腐蚀。2.轴承磨损。 轴承在运转过程中有杂音发出,表现为间断音,表明轴承已经疲劳磨损。无故障轴承的声音为连续、均匀的轻快声音。3.轴承烧毁。轴承发生故障时,温度急剧升高。轴承在润滑良好的情况下,温度最高值为80,一般情况下温度值为4565。消除轴承引起震动的方法在更换新轴承的前提下: 首先,清洗轴承座,检查轴承座的内孔几何尺寸,是否达到过渡配合公差要求。同时,仔细观察,在轴承座的内壁,有无跑外圆的痕迹,如果存

42、在这种痕迹,表明轴承座被破坏,不能使用,必须更换轴承座。如果继续使用,泵运行时将会震动。 其次,清洗泵轴的轴颈,检查轴承位的几何尺寸,是否达到过渡配合公差要求。同时,仔细对比观察轴承内圈与轴承位的轴颈,有无跑内圆的痕迹。另一方面,仔细观察轴肩有无损伤,如果存在这些痕迹,表明泵轴被破坏,不能使用,必须更换泵轴。如果继续使用,泵运行时将会震动。更换新轴承的要求:1.必须使用质量合格的轴承。推荐使用zwz、skf、nsk等厂家的轴承。2.更换的新轴承保持架为金属保持架。3.面对面垂直安装新轴承后,润滑脂填充量为轴承座内腔的1/2左右。 在维修过程中,细致的作好这些准备工作,设备故障不仅能排除,更重要

43、的是恢复设备原有性能,降低维修成本和人员工时消耗。正确装配泵轴的方法:1.泵轴的贮藏与运输。 jhb浓硫酸泵采取挠性轴传动方式泵轴细而长。泵轴在仓贮中悬挂存放,运输中固定后转运,这些措施能有效避免泵轴变形。2.泵轴装配。 泵轴与轴承座的轴承单点定位后,才能按顺序装配轴套、叶轮等零件。在装配过程中,严禁敲打轴身。在给泵轴施加预紧力时,允许使用铜棒敲击轴的端面。安装基础调整方法:1.基础加固与二次找平:(1)基础加固。调整设计方案,或者改变加强筋的分布受力点。(2)基础二次找平。设备吊装在酸槽上的安装基础时,把水平尺放在电机安装底座上,确定设备的安装高差而进行调整,才能保证设备与基础的安装垂直度。

44、在这个工作基准完成后,选择工艺配管,才能达到事半功倍的效果化工泵安装、维修知识讲座。4.4.2硫酸干燥塔硫酸干燥塔爆炸事故图6 干燥塔结构引起爆炸的直接原因:由于清塔作业完成后立即封闭人孔干燥塔内的氢气无法外 泄,经长时间的积聚,与塔内空气混合成爆炸性气体,当切割到最后一颗法兰螺栓时,氢气混合气从法兰密封面逸出遇明火发生爆炸。 事故教训 硫酸属强酸。浓度小于78 的硫酸与铁发生化学反应生成硫酸铁并释放出氢气。因此,检修硫酸工艺装置时,尤其是动火检修时,必须采取盲极隔绝、彻底的清洗置换及动火分析,以防止化学灼伤、中毒及化学爆炸事故的发生硫酸干燥塔爆炸事故。 换热器的使用与维护1、安装 1 ) 应

45、根据波节管换热器的结构型式,留出足够的空问满足拆卸,维修和配 管的需要 。 2 ) 卧式结构的鞍座,一段为固定支座。另端为活动支座。活动支座的基础面应预埋滑板,以利于支座在热伸长时顺利的滑动。卧式结构的波节管换热器的水平度要稍有倾斜,使放净口的一端低于另端,以利于放净。 3 ) 立式结构 的基础应注意留出底部放净口接管线的空间。 2、吊装 装换热器时,应避免落地的冲击和碰伤换热器的标牌及较细的接管。 3、进口阀门 热介质的进口阀,特别是蒸汽进口阀,均应远离换热器的进气口管。一般应有( 23 )米的距离。对压力稍高( p1 .6 mpa ),蒸汽耗量稍大(15吨时)的换热器,尤为注意阀门距换热器

46、进气口的距离和阀门型式及质量的选择 。 4、结垢的清洗。波节管换热器与常见的固定管板式换热器一样,没有特别需要经常维护的要求。当发现传热能力明显下降并确认结垢时,应停车清洗管程和壳程。管程可采用机械方法和化学方法清洗。壳程均采用化学方法清洗。化学清洗时应选择适宜的清洗剂避免波接管受到腐蚀 。 5、设备法兰的热紧。开车正常后, 应进行一次设备法兰的热紧。将其中 稍有松弛的螺柱再次上紧。紧固时应对称进行 应避免局部螺柱过紧和过 松。过紧的螺柱有断裂伤人的危险 。6、设备法兰的泄露 设备在初始运行时,有时会产生泄漏,此时应该进行一次热紧。设备长期运行中,如设备法兰发生泄漏,大都是管程系统中未设安全阀

47、所致。由于水在循环或滞留中温度不断上升,体积有所增大丙增压, 致使法兰螺柱松弛。此时应在相对应的管程系统中设置安全阀。以自动泄放因水的膨胀而升高的压力除此之外,亦有因长期运行中,管箱中的焊接应力进一步松弛,使设备法兰平面有所扭曲,而造成设备法兰的长期泄漏。这种泄漏,常常不能通过扭紧螺柱而达到止漏目的。必需加厚垫片重新上紧螺柱或采取其它措施方可消除泄漏。7、波节管的泄漏。当波节管有泄漏倾向时,应停车查明真相。信波节 管产生泄漏,可采取封堵法止泄,亦可进行换管波节管换热器的设计选型与使用维护。 4.4.3 换热器的应用与保护所有气换热器都设计成盘环式,在较低的压力降时可保证良好的、均匀的气体分布和

48、最佳的热传递效果。换热器管布置在圆环中,气体分布为径向,从而整体为径向对称设计。这样有助于在热应力方面的机械设计及把荷载传递到基础上。从转化器出来的一部分含有s03的气体在冷换热器中进行冷却,并对烟气中含s02的原料气进行加热,前者由管程从上到下流过。整台冷换热器由304h不锈钢制成,该换热器在开车阶段同时用作预热换热器,操作气体温度达650。为实现该功能,该换热器配有一定的可拆卸式铲形件。这些铲形件直径在2024 m,因其较重,所以用单轨梁协助拆卸及安装。该冷换热器分成两个容器,主换热器占所需要的总换热面积约90 ,较小的卧式“牺牲”部件如图7进行连接。从鼓风机排出的气体进入壳程,所含的一些

49、硫酸液滴通过与管子撞击进行分离。由于该部件材质全部为316l,腐蚀产物不是铁硫化物,因此不会造成气体通路堵塞,图7 换热器“牺牲”部件连接示意,仅排出液体。与传统选用碳钢的相比,这种设计使该换热器的使用寿命较长。液滴分离及随后的腐蚀,经过特意浓缩并在此“牺牲”部件中进行控制,从而可保护主冷换热器。尽管其寿命延长,但操作人员仍需对该“牺牲”部件进行更换。更换可在装置正常检修时进行,只要把两条焊缝切开即可实现。 芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁

50、蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿

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52、羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄

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56、蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃

57、蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅薁螈肁莄蚃蚁羇莄莃袆袃莃蒅虿膁莂薈袅肇蒁蚀蚈羃蒀莀袃衿肇蒂蚆螅肆蚄袁膄肅莄螄肀肄蒆羀羆肃薈螂袂肂蚁薅膀肁莀螁肆膁蒃薄羂膀薅蝿袈腿芅薂袄膈蒇袇膃膇蕿蚀聿膆蚂袆羅膅莁蚈袁膅蒄袄螇芄薆蚇肅芃芆袂羁节莈蚅羇芁薀羁袃芀蚂螃膂艿莂薆肈艿蒄螂羄芈薇薄袀莇芆螀螆莆荿薃肅莅

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