硫酸净化工序安全水封的设计与改进

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1、·104·第29届全国硫酸工业技术交流会论文集硫酸净化工序安全水封的设计与改进王举良，王兴浩(烟台鹏晖铜业有限公司，山东烟台)硫酸装置净化工序的设备在负压状态下工作，有时二氧化硫风机调速装置出现故障，转速升高，将使设备负压增大；上游其它设备或管道及阀门阻力增加，也能使设备负压增大，从而造成设备损坏，特别是塑料电除雾。塑料电除雾器因为造价低，因而在硫酸行业广泛应用。考虑因温度变化设备膨胀，塑料电除雾器的下封头与本体采用软塑料连接。以258管塑料电除雾为例，若软塑料连接处直径为5．7m，如果在一7kPa工作，下封头质

2、量为4000kg，电除雾器下封头受到向上的力为139kN，如果在一10kPa工作，下封头质量为4000kg，电除雾器下封头受到向上的力为216kN。塑料电除雾器生产厂家在设计时一般取工作压力为一8kPa。负压过大将把塑料电除雾下封头抽起来，而裂缝漏气使负压下降又使封头落下，在落下的过程中，塑料电除雾下封头与基础相撞而造成损坏。因此，为了避免此类事故的发生，在净化工序设置安全水封是十分必要的。1简易的安全水封1．1安全水封的工作原理刚开始使用的安全水封是最简单的，就是将一根抽气管插入水封槽中，其工作值为JP，如图l

3、所示。水封槽图l简易安全水封工作值P=pgh式中：P_水封工作值，Pa；p——工作状态下的水密度，kg／m3；g——9．807N／kg；h——管内水位与管外水位差，m。当水封槽的水位达到抽气管下端时，达到最大限度，也达到最大值，此时称为安全水封值，如图2所示。图2简易安全水封的安全水封值P1=触l式中：P。——安全水封值，Pa；广工作状态时水的密度，k∥m3；g—_。9．807N／kg；^。——安全水封值时，抽气管内水位高于抽气管下端的高度，m。这种结构的安全水封通过在开车前加入水的高度来保证安全水封值，如图3所

4、示。图3简易的安全水封在开车前加入水的高度”坠型掣地凡1=————————i—————一×凡1“1式中：h。——安全水封值时，抽气管内水位高于抽气管下端的高度，m；^，——开车前，水封槽水位高出抽气管下王举良等．硫酸净化工序安全水封的设计与改进·105·端的高度，m；d。——抽气管内直径，m；d：——水封槽内直径，m；艿，——抽气管壁厚，m。1．2安全水封的制作数据按系统的设计风量通过抽气管，气速不得超过40rn／s。一般设计抽气管的内径为主管道的0．5～0．7倍；d：=1．4d。，也就是说，抽气管的管内截面积与

5、它和水封槽筒壁之间的截面积基本相等；^2=loo～200mm；^3=300～500mm；^4=O．5d。，即底部通道为抽气管的管内截面积的2倍。从使用的角度讲，安全水封的尺寸大比尺寸小好，但是尺寸大造价高，并且占用空间大。1．3安全水封的制作材料玻璃钢，聚氯乙稀，聚丙稀等都可以作为安全水封的制作材料；因为干燥塔前气体腐蚀性较大，所以，一般不选用曾通钢材。选用玻璃钢的优点是抗老化性能好，但是制作比较麻烦，价格高；聚氯乙稀抗老化性能差，但是制作比较容易，价格低；聚丙稀抗老化性能及价格介于玻璃钢和聚氯乙稀之间。为了长期

6、使用，选用玻璃钢比较好。1．4安全水封的安装安装位置一般选在电除雾出口至干燥塔进口前；选在电除雾进口前也行，要看现场空间如何；一般不推荐选在电除雾下封头底部，因为电除雾在运行时，产生的杂质和污泥流入水封槽内将影响安全水封。抽气管上端接在气体主管道上；水封槽放在支架或基础上，可按安全水封值的一半与水封槽内底面积的乘积作为抽力，看其是否大于水封槽受到的重力，能否将水封槽抽起，再决定是否把它与支架或基础联接。1．5安全水封的数量一般选在电除雾出口至干燥塔进口前安装一个安全水封；也有的企业在每个电除雾出口都安装一个安全水

7、封；前者能保证设备安全；后者则增加投资和开车运行期间的工作量。1．6安全水封的使用情况在运行期间，当负压增大，图l所示的安全水封抽空，空气从抽气管进入而降低负压，保护设备。但是它有一个致命的缺陷，就是开车运行期间，抽气管内有液体流入水封槽，并且水封槽的水也蒸发，很难保持原来加入的水量不变。并且在冬季，为了防止水封槽中的水结冰，需加长流水，并让其连续向外排水，因为运行时负压波动大，要保证水封槽中的水量与开车前一样是办不到的。这时要确定水封槽的安全水封值，只能先测定一下抽气管中气体的负压值，再测定水封槽水位高出抽气管

8、下端的高度，如图4所示。水封槽图4简易安全水封运行时的安全水封值此时：尸1．P2+pg坠型掣地“l式中：P。——水封槽的安全水封值，Pa；P2——抽气管中气体的负压值，Pa；r工作状态时水的密度，kg／m3；g_—-9．807N／kg；k——水封槽水位高出抽气管下端的高度，m；6，——抽气管壁厚，m。上述做法比较麻烦，特别是在夜间生产，更不适用。2带U形管的安全水封2．1