Общая химическая технология. В 2-х частях. Ч. II. Важнейшие химические производства. Изд. 3-е, перераб. и доп. - Мухленов И.П.
Скачать (прямая ссылка):
где Co2 и Cso2 — концентрации кислорода и двуокиси серы в газе, об. %; т —отношение числа молекул кислорода, вступающих в реакцию, к числу молекул двуокиси серы, образующихся в результате реакции (по суммарному уравнению реакции); п —содержание кислорода в воздухе или иной азотокислородной смеси, поступающей на горение, об. %.
Печи для обжига колчедана применяются в Советском Союзе трех типов: 1) механические полочные, в которых колчедан перемешивается в слое, 2) пылевидного обжига с распылением колчедана в потоке воздуха и 3) со взвешенным (кипящим) слоем колчедана. В печах 2-го и 3-го типов достигается максимальное развитие поверхности соприкосновения, которая равна всей поверхности частиц.
Механические полочные печи (см. ч. I, рис. 72) являются универсальными для обжига любого сыпучего сернистого сырья. В них обжигают флотационный и рядовой серный колчедан, сульфидные руды цветных металлов и серусодержащую газоочистительную массу. При обжиге колчедана получается газ, содержащий в среднем SO2 9%, O2 9%, N2 82% *. Выходящий из печи огарок содержит в среднем 2% невыгоревшей серы. Интенсивность работы печей составляет в среднем 225 кг обожженного колчедана на 1 м2 сводов печи в сутки или около 185 кг на 1 м3 объема печи в сутки **. При слоевом сжигании флотационный колчедан легко спекается в куски, поэтому в печи недопустима темпе-
* В технологических расчетах состав газовых смесей обычно определяют в пересчете на сухой газ, так как количество влаги в газе почти всегда сильно колеблется. В данном случае оно определяется влажностью колчедана и воздуха. Инертные газы, содержащиеся в воздухе, условно учитывают совместно с азотом.
** При расчете интенсивности работы печи натуральный колчедан пересчи-тывается на сухой колчедан, содержащий 45% S. В натуральном колчедане содержится серы обычно менее 45%, следовательно, интенсивность, рассчитанная на натуральный колчедан, больше, чем вышеприведенная.
(1.2)
ратура выше 850—900° С в зависимости от наличия легкоплавких примесей в колчедане. Высокая температура вызывает также коррозию и поломки чугунных зубьев, гребков и даже вала печи.
Механические печи сложны в устройстве, малоинтенсивны, дороги в эксплуатации, не обеспечивают достаточного выжигания серы из колчедана и высокую концентрацию сернистого газа и поэтому вытесняются печами других типов.
Печи пылевидного обжига (см. ч. 1, рис. 74) применяются для обжига сухого флотационного колчедана. Обжигающиеся в полете мелкие частицы колчедана омываются со всех сторон воздухом и поэтому интенсивнее сгорают и труднее спекаются, чем в полочных печах. В печи допустима температура до HOO0C Это позволяет подавать в печи меньший (чем в полочных) избыток воздуха. В результате получается газ, содержащий до 13% SO2, а в огарке остается 1—1,5% S. При простом устройстве интенсивность работы печей составляет 700—1000 кг/м3 -сут. Тепло газов, выходящих с температурой 1000° С, используется в котлах-утилизаторах для получения пара.
Недостатками этих печей, препятствующими их широкому распространению, являются, во-первых, необходимость применения флотационного колчедана с малой влажностью и без больших колебаний содержания серы. При изменении состава колчедана резко колеблется состав газа; влажный колчедан забивает форсунку и нарушает работу печи; во-вторых, запыленность газа составляет обычно более 100 г/м3 против, примерно, 10 г/м3 в механических печах.
Печи со взвешенным (кипящим) слоем (см. ч. I, рис. 75) применяются для обжига флотационного и рядового колчедана и других сульфидных руд. В отличие от механических печей в печах кипящего слоя (КС) нельзя сжигать материал, сильно различающийся по размеру частиц (в одной и той же печи), так как скорость воздуха, соответствующая взвешиванию зерен, примерно пропорциональна их размеру и для крупных частиц рядового колчедана она в десятки раз больше, чем для частиц флотационного. В печах КС при полном обтекании воздухом частиц концентрация их в объеме выше, чем в печах пылевидного обжига, поэтому выше интенсивность работы печей, составляющая 1000— 1800 кг/м3 • сут. При этом можно получать газ, содержащий до 15% SO2 при 0,5% S в огарке. Для использования тепла реакции трубы паровых котлов-утилизаторов устанавливают как в потоке газа, так и непосредственно в кипящем слое, где коэффициент теплоотдачи много выше, чем от газа. Съем пара выше, чем в печах пылевидного обжига, и достигает 1,3 т на 1т колчедана. Температура одинакова во всем слое; путем отвода тепла она поддерживается на уровне 800° С. Запыленность газа в печах КС еще больше, чем при пылевидном обжиге. Благодаря большой интенсивности работы при высокой концентрации SO2 в газе и лучшем выгорании серы из колчедана печи кипящего слоя вытеснили полочные печи в сернокислотной промышленности и цветной металлургии.
Материальный и тепловой баланс печи для обжига колчедана рассчитывают по общепринятой методике (см. ч. I, гл. II). В качестве примера рассмотрим материальный и тепловой баланс печи К.С-450.
Исходные данные для рассчета:
