1、 福州大学至诚学院 本科生毕业设计（论文） 题 目： 120kt/a 硫酸生产线余热电站设计 姓 名： 学 号： 系 别： 化学工程系 专 业： 过程装备与控制工程 年 级： 2010 级 指导教师： 2014 年 5 月 17 日 独创性声明 本毕业设计（论 文）是我个人在导师指导下完成的。文中引用他人研究成果的部分已在标注中说明；其他同志对本设计（论文）的启发和贡献均已在谢辞中体现；其它内容及成果为本人独立完成。特此声明。 论文作者签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解福州大学至诚学院有关保留、使用学位论文的规定，即：学院有权保留送交论文的印刷本、复印件和电子版本，允许论文被
2、查阅和借阅；学院可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印、数字化或其他复制手段保存论文。保密的论文在解密后应遵守此规定 。 论文作者签名： 指导教师签名： 日期： I 120kt/a 硫酸生产线余热电站设计 摘要 在我国，硫铁矿 资源丰富。通过 硫铁矿生产硫酸约占硫酸总量的 70%左右。 但在硫铁矿制取硫酸工艺中，有大量热能被浪费，白白损失。 就硫酸厂而言，硫酸厂的热能利用已经成为衡量硫酸生产水平的重要标志。但是现实中生产硫酸过程中有大量热能未被利用而排放，照成能源的损失。若能利用这部分热能进行余热发电，必能提高企业的能源利用率，降低成产成本，从而获取更大的利润与市场。同时也 符合节能
3、减排的号召，为环境、国家以及世界的能源问题做出贡献。 本文 以 120kt/a 的硫酸生产线 余热电站设计为课题，把硫铁矿制酸生产工艺过程产生的的废热进行利用，用其发电。 设计主要内容有： （ 1）对比强制循环与自然循环优缺点，确定循环方式。再通过烟气的进出口参数以及蒸汽的进出口参数，计算余热锅炉的额定蒸发量，从而为余热锅炉选型。 （ 2）通过汽轮机进出口蒸汽参数，计算汽轮机最大功率，为汽轮机选型。在计算抽汽量，求取汽轮机实际发电量。 （ 3）通过计算排污量，为连续排污扩容器和定期排污扩容器选型。 （ 4）通过计算 流量与扬程，给热水循环泵与给水泵选型，并确定台数；为除氧器选型并选择除氧水箱容
4、积。 （ 5）为主蒸汽管与给水管计算管径及壁厚，并为其设计防腐保温方案。 关键词： 硫酸生产 ， 余热回收 ， 余热发电 II 120 kt/a sulfuric acid waste heat power station design production line Abstract In our country, rich pyrite resources. Through the production of sulfuric acid from pyrite accounted for about 70% of the total sulfate. But in the pyrite s
5、ulfuric acid process, there are a lot of waste heat, losing. Sulfuric acid plant,has become an important symbol to measure the level of the utilization of energy production of sulfuric acidsulfuric acid plant. But in reality the sulfuric acid production process in a large number of heat energy is no
6、t being used and emissions, according to energy loss. If you can make use of waste heat power generation of this part ofheat, will be able to improve the energy utilization ratio, reduce the production cost, so as to obtain profits andgreater market. At the same time, also in line with the call of e
7、nergy-saving emission reduction, contribute to theenergy problem environment, countries and the world. In this paper, the sulfuric acid production line of 120kt/a waste heat power station design as the subject, the wastesulfuric acid production process generated by using this power. Design of the ma
8、in content: (1) Compared the advantages and disadvantages of forced circulation and natural circulation, determine the cycle.The import and export parameters of gas and steam parameters of import and export, rated evaporationcalculation of waste heat boiler, thus for waste heat boiler type selection
9、. (2) The import and export of steam turbine parameters, calculation of steam turbine maximum power for the turbinetype selection. In the calculation of steam turbine, calculating the actual power generation. (3) Through the calculation of emissions, continuous blowdown and regular blowdown selectio
10、n. (4) By calculating the flow and head, to the hot water circulating pump and feed water pump selection, and determine the number of; for the deaerator selection and choose the deaerator water tank volume. (5) Calculating for the diameter and wall thickness of main steam and water supply pipe.And a
11、nti-corrosion insulation scheme design. Keywords:sulfuric acid production， waste heat utilization， waste heat power generation III 目 录 第 1 章 绪论 . 1 1.1 研究背景 . 1 1.2 研究现状 . 1 1.3 发展趋势 . 1 1.4 研究意义 . 2 1.5 研究内容 . 2 第 2 章 硫铁矿制硫酸工艺 及余热回收原理 . 3 2.1 硫铁矿制硫酸工艺原理 . 3 2.2 焙烧工艺条件 . 3 2.3 余热回收原理 . 4 2.3.1 焙烧工段余
12、热回收 . 4 2.3.2 转化工段余热回收 . 5 2.3.3 吸收工段余热回收 . 5 第 3 章 余热锅炉的计算与选型 . 6 3.1 余热锅炉简介 . 6 3.2 余热锅炉汽水流动方式的选择 . 6 3.2.1 自然循环 . 6 3.2.2 强制循环 . 6 3.2.3 强制循环与自然循环的比较 . 6 3.2.4 余热锅炉流动方式选择 . 8 3.3 余热锅炉选型计算 . 8 3.3.1 原始数据 . 8 3.3.2 余热锅炉系统简图 . 8 3.3.3 余热锅炉状态点参数表 . 9 3.3.4 沸腾炉蒸发量 G2 计算 . 9 3.3.5 蒸发器蒸发量 G1 计算 . 9 3.4
13、余热 锅炉的选型 .11 3.5 余热锅炉数据汇总表 .11 第 4 章 汽轮机的计算与选型 . 12 4.1 汽轮机简介 . 12 4.2 汽轮机选型计算 . 12 IV 4.2.1 原始数据 . 12 4.2.2 汽轮机系统简图 . 12 4.2.3 汽轮机状态点参数表 . 13 4.2.4 汽轮机选型 . 14 4.2.5 汽轮机抽汽量 G2 计算 . 14 4.2.6 汽轮机实际发电功率 P2. 15 4.3 汽轮机数据汇总表 . 15 第 5 章 连续排污扩容器、定期排污扩容器的计算及选择 . 16 5.1 连续排污扩容器计算及选择 . 16 5.1.1 连续排污每 kg排污水汽化量
14、 Df1 计算 . 16 5.1.2 连续排污扩容器汽容积 Vv1 计算 . 17 5.1.3 连续排污扩容器水容积 Vw1 计算 . 17 5.1.4 连续排污扩容器总容积 V1 计算 . 17 5.1.5 连续排污扩容器选择 . 18 5.2 定期排污扩容器 . 18 5.2.1 定期排污每 kg排污水汽化量 Df2 计算 . 18 5.2.2 定期排污扩容器汽容积 Vv2 计算 . 18 5.2.3 定期排污扩容器水容积 Vw2 计算 . 19 5.2.4 定期排污扩容器总容积 V2 计算 . 19 5.2.5 定期排污扩容器选择 . 19 5.3 连续排污、定期排污扩容器汇总表 . 1
15、9 第 6 章 给水泵、 循环热水泵及除氧器的选择 . 20 6.1 给水泵选择 . 20 6.1.1 锅炉给水泵流量 Q 计算 . 20 6.1.2 锅炉给水泵的扬程 H 计算 . 20 6.1.3 给水泵的容量及台数选择 . 20 6.2 热水循环水泵选择 . 21 6.2.1 热水循环水泵流量 Q 计算 . 21 6.2.2 循环热水泵扬程 H计算 . 21 6.2.3 循环热水泵的容量及台数选择 . 21 6.3 除氧器的选择 . 21 6.3.1 除氧方式 . 21 6.3.2 除氧器的选择 . 22 6.3.3 除氧水箱的选择 . 22 第 7 章 管道系统的确定及防腐保温 . 2
16、3 V 7.1 给水管道的确定 . 23 7.1.1 管内径 Di计算 . 23 7.1.2 管子厚度 Sc计算 . 24 7.1.3 直管设计厚度 Sd和取用厚度 . 24 7.1.4 给水管选型 . 25 7.2 主蒸汽管道的确定 . 25 7.2.1 管内径 Di计算 . 25 7.2.2 管子厚度 Sc计算 . 25 7.2.3 直管设计厚度 Sd和取用厚度 . 26 7.2.4 主蒸汽 管选型 . 26 7.3 管道的保温 . 26 7.3.1 管道保温判定 . 27 7.3.2 保温材料 . 27 7.3.3 设备保温结构 形式 . 27 7.3.4 保温材料及保温结构形式的选择
17、. 27 7.4 设备管道的防腐与保温结构的油漆、涂色 . 28 第 8 章 设备一览表 . 30 结论 . 31 参考文献 . 32 谢辞 . 33 附录 1 . 34 附表 1 余热锅炉热力计算汇总表 . 35 附表 2 汽轮机热力计算汇总表 . 36 附表 3 连续排污、定期排污扩容器选择 . 37 120kt/a 硫酸生产线余热电站设计 1 第 1 章 绪论 1.1 研究背景 中国是一个能源大国，但同时也是一个耗能大国。能源的浪费严重影响着生产效率，制约着经济的发展。随着“十一五”节能目标的提出，更加充分意识到加强节能工作的重要性和紧迫性。 近年来，随 着能源价格的上涨和全球的能源告急
18、，发展先进的能源系统以提高效率和降低排放成为一个迫切的需要。 能源在一个国家的发展和繁荣过程中扮演着十分重要的角色 1。因此无论从行业规模、技术专业特性、对我国的能源利用效率的重要性以及为了实现余热发电持续健康发展来看，都应该从行业高度重新认识余热发电，对社会资源进行合理的整合和优化配置。对硫酸余热利用、余热发电进行科学的规划和指导，着力提高余热发电技术水平。 目前世界上的硫酸生产制造工艺路线不外乎是：硫铁矿制酸、硫磺制酸，还有利用石膏制酸等。无论哪种制酸工艺，其生产都有大 量热释放 2。等若能充分利用该余热，无论对世界能源、国家发展、企业经济效益、环境保护都有重大意义。 1.2 研究现状 余
19、热发电已在除水泥行业外，在玻璃、钢铁、化工、干熄焦等行业也陆续推广了余热发电技术，涉及的生产线有：玻璃熔窑余热发电、干熄焦余热发电、凝结余热发电、硫酸余热发电、高炉压差发电、伴生可燃性气体发电等等 3 。加上国家政策的大力支持，硫铁矿余热利用正欣荣发展。现在全国不少硫酸厂已安装了余热发电机组。另有相当多的厂家还没有或正准备着手考虑安装余热发电机组 4。 1.3 发展趋势 在我国，余热 发电发展趋势总体来说很不错，原因有四点： （ 1） 中国 工业余热资源丰富，余热资源利用提升空间大。目前我国余热资源利用比例低，未来余热资源利用提升空间大。 （ 2）国家政策大力支持和推广余热利用。 （ 3） 0
20、8 年国内余热锅炉企业销售额约 34 亿元， 13 年国内余热锅炉市场容量将达 280亿元，国际市场约 400 亿元，市场前景广阔。 （ 4）在目前电力比较紧张的情况下 ， 对于一般硫酸生产厂家来说 ， 利用余热发电对解决本厂用电已成为大势所趋 ， 对缓解电力紧张起着举足轻重的作用。硫酸生产中硫铁矿焙烧过程为放热反应 ， 反应温度高达 900 ， 生产一吨硫酸可回收热量 300 万 kJ 左右 ， 可产中压福州大学至诚学院本科生毕业设计（论文） 2 蒸气近一吨 5。 可利用余热能源进行发电，利益相当可观。 事实证明，现场废热发电可以大大拓宽硫铁矿制酸装置的收入渠道 6。 1.4 研究意义 在我
21、国，硫铁矿储量大、分布广，硫铁矿制酸是国内工业制酸的主要方法，生产硫酸约占硫酸总量的 70%左右。硫铁矿制酸的余热回收硫铁矿制酸在沸腾焙烧过程中有大量反应余热可资利用，必须在焙烧炉内设置冷却管将焙烧过程中释放的部分热量移走，以保证反应在最佳温度下进行。因此采用的焙烧炉生产过程中回收热能资源充足。余热回收利用的好，可降低 生产成本，提高产品市场竞争力。 1.5 研究内容 利用焙烧炉出口 920 的余热资源，配套 1台余热锅炉和 1 台汽轮发电机组，以达到最大化利用热能资源，降低生产成本。 （ 1） 硫铁矿生产硫酸工艺 及余热回收原理 。 （ 2） 余热锅炉热力计算及选型。 （ 3） 汽轮机热力计算及选型。 （ 4） 连续排污、定期排污热扩容器容量选择。 （ 5） 给水泵、循环热水泵选型 及 除氧器的选择。 （ 6） 管道系统确定及 防腐及保温。 120kt/a 硫酸生产线余热电站设计 3 第 2 章
