SO3-jäähdytyksen kehittäminen : Boliden Kokkola Oy

Abstract

Tämä opinnäytetyö tehtiin Boliden Kokkola Oy:n rikkihappotehtaan SO3-jäähdytyksen kehittämiskohteiden selvittämiseksi. SO3-jäähdytyksen tehtävänä on konvertterista väli- ja loppuimeytystorneihin virtaavien kaasujen jäähdytys, jolloin samalla on saatavissa lämpöenergiaa kaukolämpöveden lämmittämiseksi.

Opinnäytetyötä varten tehtiin koeajoja, joissa selvitettiin SO3-jäähdytyksen toimintaa erilaisten säätöjen avulla. Jokainen koeajo on otsikoitu oman otsikon alle, joista selviää sen tarkoitus ja johtopäätökset koeajon tuloksista. Kaikista koeajoista on mittaustulokset taulukoituna, ja niistä osassa mittauskohteita on niin paljon, että niiden täydelliset mittauspöytäkirjat ovat liitteinä. Lisäksi työtä varten on pari prosessitarkastelua, jotka ovat erilaisista ajotilanteista kerättyjä mittaustuloksia. Myös tarkasteluista on taustatiedot ja johtopäätökset kerrottuna.

Työn alkupuolella esitellään rikkihappotuotannon vaiheet Kokkolassa, jonka jälkeen on nykyisin tuotannossa olevan rikkihappotehtaan prosessiesittely. SO3-jäähdytyksen toiminta esitellään laitteineen yksityiskohtaisemmin sekä kahden erilaisen ajotilanteen säädöt. Lisäksi teoriaosuudessa on teoriaa lämmönsiirrosta ja sen laskennasta sekä SO3-jäähdytyksessä käytössä olevista erilaisista lämmönsiirtimistä. Opinnäytetyön lopussa on kehitysehdotuksia perusteluineen SO3-jäähdytyksen kehittämiseksi.

This thesis was carried out to investigate the areas for development of the SO3 cooling system at the sulfuric acid plant of Boliden Kokkola Oy. The purpose of the SO3 cooling system is to cool the gases flowing from the converter to the intermediate and final absorption towers, while simultaneously capturing heat energy to heat district heating water.

For the thesis, test runs were conducted to investigate the operation of the SO3 cooling system using different adjustments. Each test run is titled under its own section, where the purpose and conclusions of the test are presented. The measurement results of all the test runs are tabulated, with some of the measurement points being extensive enough so that the complete measurement protocols are included as appendices. Additionally, there are several process reviews based on measurements collected during various operating conditions. The reviews also provide background information and conclusions.

The first part of the thesis introduces the stages of sulfuric acid production in Kokkola, followed by a presentation of the current sulfuric acid plant process. The operation of the SO3 cooling system is described in more detail, along with the adjustments for two different operating conditions. The theory section also covers the theory of heat transfer and its calculations, as well as the different heat exchangers used in the SO3 cooling system. At the end of the thesis, there are development suggestions with justifications for improving the SO3 cooling system.