- КОМПОНОВКА ОБОРУДОВАНИЯ. БАКОВОЕ И СКЛАДСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
Углекислотная установка малой производительности 3 т/сут может располагаться в помещениях теплоэнергетических установок или металлургических производств. Так, при проектировании установки на ТЭС все оборудование можно расположить в помещении дымососов. Реактор для дожига оксида углерода и удаления взвешенных частиц должен располагаться в непосредственной близости от места отбора горячих топочных газов. Узел очистки от взвешенных веществ и охладитель газов можно разместить в котельном помещении в непосредственной близости от реактора, чтобы не было заноса золой трубопроводов подачи газа на углекислотную установку. При проектировании углекислотной станции в помещении дымососов баковое хозяйство размещается совместно, располагаясь вдоль стены. Сода должна храниться на складе ионообменных материалов химического цеха. Хранение керамических колец и концентрированного раствора моноэтаноламина (МЭА) желательно организовать в отдельном холодном складе, пристроенном к помещению дымососной. Все насосы должны размещаться в теплом помещении, где и устанавливается оборудование углекислотной станции. Компрессорная установка должна монтироваться в отдельном помещении или в помещении компрессорной станции. В этом случае обслуживание компрессорной установки для углекислотной станции может выполнять по совмещению профессий персонал основной компрессорной станции предприятия. При использовании бакового и насосного хозяйства узла нейтрализации схемы химической очистки оборудования ТЭС, а также все основное оборудование углекислотной станции, кроме узла очистки отбираемых газов от золы, охладителя газов и компрессорной установки, располагается в помещении узла нейтрализатора. Часто для производства нет необходимости устанавливать компрессор углекислоты высокого давления, так как углекислота используется только на предприятии при давлении не более 0,2—0,6 МПа В этом случае устанавливается компрессор малого давления, который работает не на жидкой углекислоте, а на газах, которые желательно резервировать в емкостях различного объема и давления — ресиверах.
При проектировании углекислотной установки, работающей на отходящих газах металлургических производств, например ваграночных, основное оборудование по отбору, очистке и подаче газов на углекислотную установку располагается в помещении ваграночного производства (см. гл. 1). Сама углекислотная установка располагается в пристройке, запроектированной в непосредственной близости от здания ваграночного производства.
Компоновку оборудования углекислотной станции рассмотрим на примере запроектированной установки (см. гл. 1) производительностью 2 т/сут углекислоты из отходящих газов котлов, сжигающих газы ферросплавных печей (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Компоновка оборудования: 1 — подача газа от котла; 2 — охладитель газа, 3 — насос содового раствора; 4 — эжектор; 5 — содовый скруббер; 6 — адсорбер; 7 — выброс газа в атмосферу; 8, 9 — насосы подачи насыщенного (8) и истощенного (9) раствора МЭА; 10 — теплообменник МЭА — вода; 11—теплообменник МЭА—МЭА; 12 — десорбер; 13 — охладитель парогазовой смеси; 14 — фильтр очистки СО2; 15 — фильтр для осушки СО2; 16 — бак приготовления раствора перманганата калия; 17 — подача СО2 к компрессорной станции; 18 — каплеотделитель; 19 — насос циркуляции раствора перманганата калия; 20 — конденсатоотделитель; 21 — конденсатный насос; 22 — насос подачи рабочего раствора МЭА в схему; 23 — бак рабочего раствора МЭА; 24 — насос концентрированного раствора МЭА; 25 — бак концентрированного раствора МЭА: 26 — насос рециркуляции содового раствора; 27 — бак содового раствора; 28 — склад соды; 29 — щитовое помещение; 30 — склад хранения концентрированного раствора МЭА и керамической загрузки
Охладитель газа 2 устанавливается в непосредственной близости от места врезки трубопровода отбора газа из котла. Отбор газа производится от двух-трех котлов на случай выхода одного-двух из них в ремонт или в резерв. На газоходе от каждого из котлов устанавливается шибер или задвижка для возможности отключения неработающего котла из схемы.
Охладители газа устанавливаются на «ногах» на существующий фундамент котельного цеха, а в вертикальном положении удерживаются обвязкой трубопроводов. Линии продувки и перелива из охладителя газа направляются в отдельную емкость — бак-отстойник, который или закапывается в землю за помещением углекислотной установки или устанавливается внутри помещения. Из бака-отстойника периодически по графику машина-жижевоз откачивает и вывозит на золоотвал взвешенные вещества, вода после отстоя по переливу направляется в промливневую канализацию. Величина pH этой воды не превышает 6,5— 7,5 и содержит сульфаты солей натрия, кальция дополнительно к составу солей, содержащихся в исходной воде.
Эжектор с камерой смешения 4 монтируется в помещении углекислотной станции на высоте не менее 2 м. Специальных поддерживающих опор не требуется — крепление эжектора осуществляется за счет трубопровода на напоре насоса и трубопровода — камеры смешения, врезанного в содовый скруббер.
Содовый скруббер 5 устанавливают на «ноги» высотой 200— 300 мм, что позволяет определить возможные места течей в ней. Теплоизоляция его не требуется, так как температура содового раствора поддерживается на уровне 40 °C, а теплообмен с окружающей средой даже желателен по технологическим соображениям.
Абсорбер 6 устанавливают на «ноги» высотой 200—300 мм. Теплоизоляция аппарата нежелательна, так как рабочая среда 30—35 оС. Опорную конструкцию абсорбера заливают в бетонное основание. Зона обслуживания абсорбера не менее 700 мм.
Десорбер 12 устанавливают на «ноги» высотой не менее 400 мм, что позволяет производить заварку свищей в днище в случае их появления. Опорная конструкция заливается бетоном. Десорбер необходимо надежно защитить теплоизоляцией согласно требованиям техники безопасности и условиям технологии получения углекислоты в узле десорбции. Высота строительной части помещения может быть принята не более 5 м, но расстояние от верхней крышки содового скруббера до потолка не должно быть менее 1,5 м, что обусловлено необходимостью обслуживания содового скруббера через верхний люк для осмотра и ремонта каплеотбойника. Таким образом, часть конструкции абсорбера и десорбера находится над крышей и для ее обслуживания необходимо предусмотреть выход на крышу, обслуживающие площадки на верхней части аппаратов.
Теплообменники располагаются между абсорбером и десорбером так, чтобы горячий раствор МЭА проходил самотеком из кипятильника десорбера через теплообменники 11 и 10. Зона обслуживания торцевой части теплообменников должна быть такой, чтобы можно было безопасно вести ремонт и ревизию трубного пучка со снятием крышки. В любом варианте расстояние между теплообменниками и другим оборудованием не менее 1 м. Нижний теплообменник 10 МЭА — вода устанавливается на высоте от основания не менее 300 мм, верхний теплообменник 11 монтируется непосредственно над нижним на расстоянии 300 мм.
Таблица 2.1.
Исходные данные для разработки фундаментов под технологическое оборудование узла получения углекислоты
Примечание I, II, III соответственно производительность установки по углекислоте 1, 2, 3 т/сут. 1 — сухая масса оборудования, 2 — масса оборудования с насадкой и водой.
Аппараты охладителя парогазовой смеси 13, конденсатоотделителя 20, фильтра очистки СО2 марганцовистым раствором 14, каплеотделителя 18, фильтра очистки газа от влаги 15 желательно располагать в последовательности, предусмотренной технологией получения углекислоты. Баковое хозяйство располагается в соответствии с назначением баков. Исходные данные для проектирования фундаментов под оборудование в табл. 2.1.
ХАРАКТЕРИСТИКА МАТЕРИАЛОВ И ОБОРУДОВАНИЯ
Для получения углекислоты на установках, использующих отходящие газы теплоэнергетических установок согласно технологическому расчету рекомендуемых технологических схем, применяется оборудование, изготовленное из различных материалов. Для всех установок общий охладитель газа 2 (см. рис. 1.1), эжектор, содовый скруббер, абсорбер, десорбер теплообменники, охладитель парогазовой смеси, конденсато- и каплеотделитель, фильтр очистки газа, баковое хозяйство, насосы. При использовании отходящих газов металлургических производств и газов теплоэнергетических установок, работающих на твердом топливе, появляется дополнительное оборудование: компрессор, взамен эжектора — узел очистки газа от взвешенных частиц, дожиговая печь, воздухоподогреватель (см. рис. 1.10).
Рассмотрим применяемое оборудование и материалы углекислотной установки. Узел очистки газа от взвешенных веществ (см. рис. 1.10) 5 работает в условиях высоких температур до 600 °C, изготавливается из марганцовистых слаболегированных сталей, из стандартной трубы по ГОСТу. Дожиговая печь 6 монтируется из простой углеродистой стали, с внутренней и наружной стороны ее наносится теплоизоляционная защита.
В связи с незначительным повышением температуры, не выше 800 °C, поступающих из дожиговой печи газов в воздухоподогреватель 11, применяют для корпуса 1 теплообменника марганцовистую сталь, для трубки и трубной решетки нержавеющую.
Оборудование, общее для всех схем углекислотных установок, рассматривается согласно спецификации (см. рис. 1.1). Охладитель газа 2 изготавливают из слаболегированной марганцовистой стали и из стали 20 согласно ГОСТу 8734—75.
Все детали эжектора 4 изготавливают из стали 20 по ГОСТу 8734—75, кроме сопла, который рекомендуется изготавливать из нержавеющей стали марки IX18H9T. Корпус содового скруббера и все детали внутри его монтируют из простой углеродистой стали. Корпуса абсорбера 6, теплообменников 10, 11, 13 — из марганцовистой стали марки ГМ. Трубки, трубные решетки теплообменников, десорбер монтируются из нержавеющей стали IXI8H9T. Аппараты установки 14, 15, 16, 18, 20, 23, 25, 27 изготавливают из углеродистой стали 10 или 20. Насос подачи содового раствора в содовый скруббер 3, а также насос приготовления содового раствора 26 поставляют в обычном исполнении. Все остальные насосы установки с корпусом из материала СЧ-1836, вал этих насосов из стали 1X18H9T.
Для перевода углекислого газа в жидкость и подачи газа в баллоны используется типовая установка, например для установки производительностью до 3 т/сут СО2 типа УВЖС-3 УХЛЧ ТУ26-03-442-86 производительностью по углекислоте 200 кг/ч. Стоимость такой установки не превышает 30 тыс. руб.
Для монтажа установки получения углекислоты производительностью 2 т/сут при условии изготовления из углеродистой стали только содового скруббера, обвязки его трубопроводами, а также баков 23, 27 и условии, что все остальное оборудование готовится из нержавеющей стали 1XI8H9T, требуется: нержавеющих трубопроводов различного диаметра 11,5 т, листа нержавеющего 2 т. трубопроводов из углеродистой стали 4 т, листа 2 т, металла для фланцев 0,5 т., уголка 50x50 100 кг, полосы нержавеющей стали 250 кг; один насос содового раствора производительностью 300 м3/ч, напором не ниже 0,35 МПа, один насос типа 2К-6 производительностью 10—12м3/ч, напором 0,345 МПа и 4—5 насосов типа 1,5К-6 напором 0,203 МПа, производительностью 6 м3/ч.
При работе установки расходуется 250—300 кг/ч насыщенного пара при давлении расчетном 0,32 МПа и температуре 170 °C, соды кальцинированной по ГОСТу 5100—85 в зависимости от удельного расхода на производство 1 т углекислоты от 13 до 21 т/г. Разовая загрузка керамических колец Рашига около 4,5 т. Применяются керамические кольца элементов 15X15X2 с поверхностью контакта загрузки 330 м2/м3, масса 1 м3 загрузки 690 кг, по ГОСТу 17612-85Е тип колец КК-15. Ежегодный расход марганцевокислого калия по ГОСТу 5777-84 около 300 кг. Расход технической воды около 8 т/ч. Ежегодный расход моноэтаноламина по ГОСТу 19234-87Е при удельном его расходе 29 кг на 1 т выпускаемой СО2 17,4 т.
Для установки, согласно расчету, приняты диаметры трубопроводов подачи газа при скорости его движения от 4 м/с для углекислоты до 6,2 для горючих газов, идущих от котла, по воде на всасывающем трубопроводе приняты скорости движения среды 0,5—0,6 м/с, на напорном трубопроводе — от 0,6 для раствора МЭА до 1,7 м/с для содового раствора перед эжектором. В соответствии с этими расчетными скоростями на установке рекомендуется монтировать трубопроводы следующих диаметров; от котла к охладителю газа Dy 200, от охладителя газа до эжектора и от содового скруббера до абсорбера Dу 150, все трубопроводы подачи парогазовой смеси от десорбера до охладителя парогазовой смеси Dу 80, все трубопроводы бакового хозяйства Dy 50, трубопровод подачи пара Dу 80, воды на холодильники Dу 40.
На установке используется технический моноэтаноламин (МЭА) по ГОСТу 19234-87Е, в котором содержание примесей не превышает, %: аммиака — 0,1, суммарно диэтаноламина и триэтаноламина — отсут., диэтилового эфира — 0,2. Температура вспышки МЭА — 39 °C, МЭА — отравляющий и удушающий яд, при воздействии на организм человека вызывает расстройство органов дыхания, раздражение кожи и глаз. Температура самовоспламенения паров в воздухе 380 °C. Класс опасности — 2. Предельно допустимая концентрация в воздухе 1 мг/м3. Сода кальцинированная техническая по ГОСТу 5100-85 сорта 1 или 2. Перманганат (калий марганцовокислый) по ГОСТу 5777-84, сорт 1,2 или 3 с содержанием марганцовокислого калия не менее 95%, сульфатов в пересчете на SO42- до 0,3%. Марганцовокислый калий — сильный окислитель, при нагревании до 240 °C разлагается с выделением кислорода. При взаимодействии с некоторыми органическими веществами может произойти взрыв. Пыль перманганата токсична.
