Файл: Розенберг Е.Х. Горючие, тепловые отходы и энерготехнологическое комбинирование в фосфорной промышленности.pdf

ского пара, а также схему использования печного газа для производства электроэнергии. Эти варианты отличаются от двух первых полным использованием печного таза.

Использование печного газа на нужды технологии и выра­ ботку пара на производство. В этом варианте, учитывая труд­ ности транспортировки печного газа и сложность эксплуата­ ции межцеховых трубопроводов, в цехах удаленных от печного цеха (например, цех триполифосфата натрия на ЧФЗ), а также в аппаратах с малым расходом топлива (например, электрофильтры) используется природный газ. Как топливо на технологию печной газ целесообразно использовать только в отделениях расположенных в непосредственной близости от печного цеха и потребляющих не менее 10 — 15% от общей выработки печного газа. Такими потребителями являются отделения прокалки кускового фосфорита, агломерации ме­ лочи и сушильное. Как видно .из таблицы 4 потребление этих отделений составляет 60% от заводской выработки печного газа. Оставшиеся 40% газа направляются в заводскую котель­ ную для производства пара иа нужды технологии. При ис­ пользовании тепла сгорания печного газа в котлах с коэффи­ циентом полезного действия 85% котельная будет вырабаты­ вать около 135 г/час пара, или 4,5 тиара на тонну фосфора. Ввиду того, что на одну тонну фосфора требуется 6,3 тпара, в котельной для достижения необходимой производительности следует сжигать смесь печного и природного газа. Подсветка природного газа в количестве 3900 нм31час обеспечивает пол­ ное удовлетворение в паре завода производительностью 260 000 тфосфора в год. Заводская себестоимость одной тонны пара при этом равна 0,97 руб. Энергетические затраты, приве­ денные в таблице 7 на одну тонну фосфора, составят при этом 197,3 руб.

Наряду с полным использованием отходящего газа, к по­ ложительным сторонам рассматриваемого варианта следует отнести и улучшение условий сжигания печного газа, а также легкость регулировки сезонных нагрузок за счет подсветки природным. Отрицательной стороной является наличие не­ скольких потребителей печного газа, что увеличивает протя­ женность трубопроводов для транспортировки газа. С целью достижения минимальной протяженности трубопроводов рас­ смотрим схему использования печного газа для производства электроэнергии.

22

Т а б л и ц а 8

Энергетические затраты в себестоимости тонны фосфора при использовании печного газа для производства элек троэнергин

Рассматриваемый вариант имеет самый низкий уровень энергетических затрат, централизованную схему сжигания печного газа, но страдает одним существенным недостатком, а именно увеличением капитальных вложений за счет строи­ тельства заводской ТЭЦ.

ТЭЦ при этом обладает малой мощностью и ее экономиче­ ские показатели значительно ниже, чем у современных круп­ ных энергетических станций.

На основании изложенных способов использования отхо­ дящих газов фосфорных печей следует, что использование печного газа по последним двум вариантам является наибо­ лее рентабельным и их можно рекомендовать для промыш­ ленного внедрения применительно к конкретным условиям предприятия. Внедрение одного из способов использования печного газа позволит снизить энергетические затраты на од­ ну тонну фосфора на 6—8%, что принесет заводу мощностью 260000 т фосфора в год дополнительную экономию порядка 3,0—3,5 млн. руб. в год при незначительном увеличении ка­ питальных вложений в производство.

Как видно, наиболее экономичные способы использования химического тепла отходящих газов фосфорных печей связа­ ны с применением котла-утилизатора. Однако, наличие в от­ ходящих газах паров фосфора и фосфина, которые при сжи­ гании образуют фосфорные кислоты, может привести при оп­ ределенных условиях к возникновению интенсивной коррозии поверхностей нагрева котла.

24

В этой связи оказалось необходимым определить условия, вызывающие недопустимо высокую скорость коррозии метал­ лов, для чего в первую очередь необходимо установить состав среды, контактирующей с поверхностями нагрева, влияние тем­ пературы металла и состава среды в различных местах топки на скорость коррозии поверхностен нагрева.

С этой целью ОКБ ЭТХИМ совместно с ЛЕННИИГИПРОХИМ и ЧФЗ провели работы по определению скорости корро­ зии сталей в среде продуктов сгорания отходящих газов фос­

форных печей.

Полученные зависимости скорости коррозии углеродистых и легированных сталей от температуры приведены на рис. 2 и 3.

'■■y'iijxo коррозии^ м м /іад

Рис. 2. Скорость коррозии углеродистых и низколегированных сталей

— в зависимости от температуры.

На рис. 2 показана зависимость скорости коррозии от тем­ пературы стенок для углеродистых сталей (Ст. 3, сталь 45) и

низколегированной стали (20ХМФБР).

Наблюдаемый разброс экспериментальных точек, характе­ ризующих скорость коррозии определенной марки стали при близких температурах стенок, связан с усреднением темпера­ туры испытуемых образцов по его длине и по времени.

Из графика на рис. 2 видно, что Ст. 3 сталь 45 и сталь 20ХМФБР не может применяться для изготовления поверхно-

25

стей нагрева котлов-утилизаторов с температурой стенок ниже 240—250°С.

В интервале температур стенок 120—160°С скорость кор­ розии этих сталей наиболее высокая и достигает 1,5—2 мм/год.

Из-за недостатка экспериментальных точек, в диапазоне температур 320—500°С не удалось получить четкой зависи­ мости скорости коррозии. На рис. 2 пунктиром показан при­ близительный характер изменения глубины коррозии в интер­ вале температур 320—500°С.

При температурах порядка 270—280°С, соответствующих температурам стенки радиационных, поверхностей нагрева котлов среднего давления, глубина коррозии испытанных углеродистых п низколегированных сталей не превышает ве­ личины 0,15 мм/год.

На рис. 3 показана зависимость скорости коррозии'от тем-

Рис. 3. Скорость коррозии хромоникелевых и хромоникелемолибденовых

-сталей в зависимости от температуры.

пературы стенки для легированных хромоникелевых (Х18Н9Т; 1Х16Н4Б; 1Х21Н5Т) и х р о м о н и к е л е м о л и б д е н о в ы х (Х17Н13М2Т) сталей.

26

ния фосфорной кислоты от концентрации видно, что при тем­ пературе стенкн 120—160°С на образцах конденсировалась именно 60—80-процентная фосфорная кислота. С увеличением температуры стенки на образцах конденсировалась кислота большей концентрации. Так при темпертуре 300°С на образцах могла конденсироваться кислота с содержанием Р2 О5 не ме­ нее 75% (103,5%' Н3РО4) (Рис. 5). Как известно, с увеличс-

Рис. 5. Диаграмма составов пара и жидкости си­ стемы Н20 — Р20 5:

нием концентрации фосфорной кислоты наблюдается увеличе­ ние стойкости металла, что, очевидно, объясняется измене­ нием свойств кислоты в связи с переходом ортоформы в полимеризованные формы.

Снижение скорости коррозии легированных сталей при температурах стенки ниже 120°С связано, видимо, с защитны­ ми действиями образовавшейся пленки фосфатов тяжелых ме­ таллов (хрома, молибдена и др.), которая с повышением тем­ пературы проявляет тенденцию к разрушению (разбухает,

28