Перемещение газа и серной кислоты
Турбокомпрессоры. Для перемещения газа служат турбокомпрессоры (турбогазодувки). Их называют иногда также нагнетателями или газодувками. В турбокомпрессор поступает охлажденный и очищенный от примесей газ. В контактной системе (см. рис. 34) турбокомпрессор устанавливают между очистным и контактным отделениями. Все аппараты, находящиеся перед ним (печное и очистное отделения), работают под разрежением, а после него (контактное и абсорбционное отделения) — под давлением.
Обычно для одной системы устанавливают один рабочий и один резервный нагнетатель, для двух систем— два рабочих и один резервный и т. д. Таким образом,
количество нагнетателей соответствует количеству сернокислотных систем с добавлением одной резервной іачо'увкп, которая работает при остановке (на осмотр нлн ремонт) какого-либо нагнетателя. В большинстве случаев нагнетатели устанавливают в специальном помещении, изолированном от остальных отделений цеха.
Выбор нагнетателя определяется гидравлическим сопротивлением и производительностью контактной системы.
Гидравлическое сопротивление контактной системы определяется устройством аппаратов. Наибольшее сопротивление имеет контактное отделение. В табл. 10 приведены данные, характеризующие гидравлическое сопротивление аппаратуры на одном из контактных заводов. Общее гидравлическое сопротивление системы 22360 Па (2280 мм вод. ст.).
|
Таблица 10. Гидравлическое сопротивление аппаратов контактной системы
|
На рис. 82 показан нагнетатель производительностью 42 000 м3/ч газа. Внутри чугунного корпуса (улитки) 1 проходит укрепленный в подшипниках стальной вал 3, на который насажено рабочее колесо 2. Газ поступает в середину вращающегося рабочего колеса, сжимается при его вращении и направляется в улитку.
Засасывание влажного атмосферного воздуха в турбокомпрессор и выделение сернистого ангидрида в помещение устраняются благодаря лабиринтному уплотнению 4. Оно соединено с улиткой перепускной трубой, по которой в лабиринтное уплотнение подается неболь-
|
Рнс. 82. Нагнетатель 700-11-1 (разрез): / — корпус (улитка), 2— рабочее колесо, S —соединительный вал, 4 — лабиринтное уплотнение, 5 — корпус подшипников, 6 — уплотнение, 7 — кожух муфты, В — муфта, 9 — фундаментный болт, 10 — пружинная опора |
Шое количество газа, из-за чего уменьшается подсос воздуха. На перепускной трубе установлен манометр, по его показаниям регулируют открытие крана на этой трубе.
Подшипники вала непрерывно смазываются и охлаждаются специальным турбинным маслом, которое подается насосом, имеющим привод от вала нагнетателя. Смазочное масло, в свою очередь, охлаждается водой, циркулирующей в змеевиках, помещенных в маслосборнике.
В настоящее время в производстве сериоіі кислоты контактным способом применяют преимущественно одноступенчатые нагнетатели, характеристики которых приведены в табл. 11.
|
Таблица 11. Характеристика нагнетателей (плотность газа 1,4 кг/м3, разрежение на входе 4903 Па, температура газа на входе 50° С)
|
|
* Частота ьраіденни вала электродвигателя 1480 об/мин. |
Для регулирования количества газа, подаваемого нагнетателем, на всасывающих и нагнетательных трубопроводах установлены задвижки. При пуске нагнетателя закрывают задвижку на линии всасывания и полностью открывают на линии нагнетания. По достижении нормальной частоты вращения электродвигателя постепенно открывают задвижку на линии всасывания до тех пор, пока нагнетатель не будет подавать необходимое количество газа. Дальнейшее регулирование количества перемещаемого газа осуществляется также с помощью задвижки на линии всасывания. Пуск нагнетателя можно проводить при открытой задвижке на линии всасывания и закрытой — на линии нагнетания. В этом случае для дальнейшего регулирования пользуются задвижкой на линии всасывания газа.
Производительность нагнетателя можно значительно повысить, если уменьшить общее гидравлическое сопротивление системы.
В нагнетатель иногда попадает серная кислота, которая вследствие большой окружной скорости газа осаждается из него под действием центробежной силы. Это может вывести нагнетатель из строя.
Кислота попадает в нагнетатель в результате нарушения режима очистки газа от тумана серной кислоты в очистном отделении, а также в сушильной башне, когда в ней образуется туман серной кислоты. Появление кислоты в нагнетателе может быть также следствием уноса брызг кислоты, орошающей сушильную башню, либо конденсации паров серной кислоты, всегда находящихся в газовой смеси в количестве, соответствующем давлению насыщенного пара над кислотой, орошающей сушильную башню. При понижении температуры газа в нагнетателе пары кислоты конденсируются на стенках аппарата. Однако при сжатии газа в нагнетателе температура газовой смеси повышается, что снижает степень конденсации этих паров.
Для подачи воздуха в печи КС и на охлаждение валов механических печей, а также для перемещения сернистого газа в башенных системах устанавливают турбовоздуходувки и специальные вентиляторы.
На некоторых заводах газ направляют из газодувок на очистку от твердых частиц и тумана серной кислоты в фильтры, называемые маслоотделителями. Наиболее простой фильтр представляет собой стальной цилиндрический сосуд со сферическими крышкой и днищем. Внутри фильтра размещены стальные решетки, между ними уложены слои волокнистого асбеста (или стеклянной паты), в которых задерживаются присутствующие в газе твердые и жидкие примеси. Кислота собирается на дне фильтра и отводится из него через специальный штуцер.
При нормальной работе очистного отделения туман и брызги серной кислоты в газе отсутствуют, кислота не накапливается в фильтре и в течение длительного времени его фильтрующая насадка сохраняется сухой, и чистой. В последние годы на новых контактных заводах фильтры после нагнетателей не устанавливают, газ из нагнетателя непосредственно поступает в теплообменники контактного отделения.
Насосы. Орошающая кислота должна подаваться бесперебойно. Для этого применяют насосы различной конструкции. Принцип устройства центробежного насоса следующий. Внутри закрытого корпуса вращается рабочее колесо с лопастями 4 (рис. 83). Жидкость, попа-
Пая на эти лопасти у центра колеса, отбрасывается центробежной силой к стенкам корпуса. При этом создается давление, которое выталкивает жидкость в нагнетательный трубопровод. Создаваемое давление пропорционально диаметру рабочего колеса и квадрату частоты вращения этого колеса.
Центробежный насос для перекачивания кислоты показан на рис. 84.
|
Рис. 83. Схема рабочего колеса центробежного насоса: / — всасывающий патрубок, 2 — вал, 3 — втулка, 4 — лопасти (перегородки) |
К фланцу 2 чугунной станины 8 прикреплен корпус 1 насоса, вынесенный за пределы станины, благодаря чему на нее не попадают капли кислоты, которые могут вытекать из сальника. Часть вала 7, проходящего через сальник 6, защищена от действия кислоты втулкой 3, на которую насажено рабочее колесо 5. Поверхности втулки и рабочего колеса пришлифованы и притерты так, чтобы нужное уплотнение между ними достигалось без прокладки. При сборке насоса эти поверхности дополнительно защищают кислотостойким лаком, что полностью предотвращает их соприкосновение с кислотой.
Вал 7 монтируется на шарикоподшипниках 9, один из которых (ближайший к муфте 12) воспринимает максимальную нагрузку. В крупных насосах для этой цели установлен специальный упорный подшипник. Станина насоса имеет крышку 10, через которую в ванну 4 заливают масло. Вал насоса соединен с валом электродвигателя эластичной муфтой 12.
В зависимости от назначения перекачиваемой жидкости кислотные центробежные насосы изготовляют из
|
Юшоюлу |
Различных материалов: для кислоты низко» и средней концентрации — из ферросилида, для концентрированной — из высококачественного чугуна, для олеума — из стали.
|
|
Перед пуском насоса всасывающий кислотопровод необходимо заполнить кислотой. Кислота поступает в насос непосредственно из сборника либо самотеком через патрубок (рис. 85, а), либо через сифон (рис. 85,6)
|
Рис. 85. Схемы присоединения насоса к сборнику кислоты: а — непосредственное, б— через снфон, в — через полусифон; / — сборник, 2 — вентили, 3 — насос, 4 — воздушник, 5 — сифон, 6 — полуснфон |
Или полусифон (рис. 85, в). При непосредственном соединении насоса со сборником для заливки кислоты необходимо только открыть вентиль: простота пуска — большое достоинство данной схемы. Недостаток ее в том, что при ремонте вентиля необходимо удалять всю кислоту из сборника; ремонтировать же запорные устройства приходится довольно часто, так как они недостаточно надежны в работе.
Сифонное присоединение также очень простое. Для отключения насоса по этой схеме нужно впустить воздух в сифон 5 («разрядить» сифон). При этом подача кислоты по нему прекращается и можно приступить к ремонту вентиля и насоса. Однако монтаж сифона и особенно его «зарядка» путем заливки кислоты или засасывания ее в вакууме связаны с некоторыми трудностями.
Для «зарядки» полусифона достаточно повысить уровень кислоты в сборнике до верхнего колена полусифона и открыть верхний вентиль, выпуская таким образом воздух. При этом сифон «заряжается», и насос заливается кислотой.
Помимо центробежных насосов для перекачивания кислоты применяют вертикальные погружные насосы центробежного типа.
Принцип работы вертикального погружного насоса такой же, как центробежного. Отличие его в том, что он
|
Вид П П
Насос: / — всасывающий патрубок, 2 — нагнетательный патрубок, 3 — патрубок дли подвода смазывающей жидкости, 4 — опорная плнта. 5 — вал, 6 — стойка |
Расположен вертикально и погружен в сборник с перекачиваемой жидкостью. Поэтому здесь отсутствует необходимость в сифонах, подводящих кислотопроводах, сальниках. Кроме того, погружной наоос занимает мало места и может быть очень быстро включен, что значительно упрощает его обслуживание.
Для ремонта или смены деталей насос вынимают из сборника при помощи лебедки или специального приспособления и вновь устанавливают на место по окончании ремонта.
Погружной вертикальный насос изображен на рис. 86.
