Производство серной кислоты

     Отсюда,

     Определим количество двуокиси серы

     480 (FeS₂) ¾ 512 (SO₂)

     G(FeS₂)   ¾ X (SO₂)

       Отсюда,

 
 

      Определим остаток пирита

      X_{ост. пирит} =X_пирит — Х_Fe2O3 = 4,051-2,434 = 1,617 кг/с.

      Определим остаток кислорода и азота

      Х _{N2, O2} = Х_возд. - Х_SO2 = 15,673-3,895 = 11,778 кг/с. 
 
 
 

                                                                                                                                   23

     Таблица  8 – Материальный баланс обжига колчедана

Статьи
Приход	кг/с	%	Расход	кг/с	%
Пирит: FeS2 SiO2 Al2O3 FeS2 (непрореаг) Воздух: О2 (20%) N2 O2 (избыток)	4,051 3,652 0,283 0,040 0,076 15,673 3,213 12,46 0,535	100 90,15 6,98 0,98 1,87 100 20,5 79,49 3,41	Огарок: Fe2O3 и другое    Газы + пыль: SO2   N 2 ; О 2	2,434 1,617      3,895  11,778	60,08 39,92      24,85  75,15
Всего	19,724	100	Всего	19,724	100

                                                                                                                                    

     3.1.3 Тепловой баланс  обжига колчедана 

      Рассчитаем  приход теплоты.

      Теплота поступает с пиритом:

     Q_пирит = G_пирит × С_пирит × t_пирит ,

      тогда,

     Q_пирит = 4,051×0,52×23 = 48,45кВт.

      Теплота поступает с воздухом:

     Q_воздух = G_воздух × С _воздух × t_{н .воздух} ,

      тогда,

     Q_воздух = 15,673×1×23 = 360,48кВт.

     Теплота поступает за счет горения колчедана:

     Q_{горен.колч.}= G_пирит. ×3372/320 ,

     тогда,

     Q_{горен.колч}=3,652×3372/320 = 26кВт.

     Общий приход теплоты:

     Q_{общий приход}  =  Q_пирит + Q_воздух+ Q_{горен.колч},

     тогда,

     Q_{общий приход}  =  48,45+360,48+26=434,93кВт.

     Рассчитаем  расход теплоты [1].

     Теплота уходит с огарком (14% огарка уходит из кипящего слоя с газами и 86% остается в остатке).

     Q_огарка = G_Fe2O3×С_шлак×t_прод.×14/100 + G_Fe2O3×С_шлак×t_прод.×86/100,

     тогда,

     Q_огарка = 2,434×0,71×830×14/100+2,434×0,71×830×86/100,                           24 

      Q_огарка=201+1234=1435кВт.

      Теплота уходит с обжиговым газом:

      Q_SO2=G_SO2×C_SO2×t_прод.,

      тогда,

      Q_SO2=3,895×0,75×830=2424,63кВт.

      Рассчитаем  тепловые потери:

      Q_потери= (Q_огарка+ Q_SO2)×3/100,

      тогда,

      Q_потери=(1435+2424,63)×3/100=115,63кВт.

      Общий расход теплоты:

      Q_{общ.расход}= Q_огарок+ Q_SO2+ Q_потери,

      тогда,

      Q_{общ.расход}=1430+2424,63+115,63=3970,26кВт.

      Теплота используемая для испарения воды и получения пара:

      Q_пар= Q_{общий приход}  - Q_{общ.расход} = 6136,53-3970,26 = 2166,27кВт. 

                                                                                                                                         Таблица 9 – Тепловой баланс  обжига колчедана

Статьи
Приход	кВт	%	Расход	кВт	%
Пирит Воздух Тепловой  эффект	48,45 360,48 5727,6	0,78 5,87 93,33	Огарок Обжиговый газ Тепловые  потери Теплота образования пара	1430 2424,63 115,63 2166,27	23,30 39,51 1,88 35,30
Всего	6136,53	100	Всего	6136,53	100

 
 

     3.1.4 Расчет печи для обжига колчедана в кипящем слое 

      Интенсивность печи кипящего слоя можно определить из выражения [3]:

                                                                                                                                  

     Тогда,

25

     Объемную  интенсивность печи кипящего слоя определяем по формуле:

 

     Тогда, 

     Площадь пода печи [3]:

     

 

      Тогда,

     Диаметр пода печи

D = 1,13 ÖF = 1,13 Ö51 = 8м.

      Принимаем площадь форкамеры для загрузки колчедана 3 м². Общая площадь пода печи F_общ = 51+3 = 54 м².

      Внутренний  объем печи [3]: 

 

     Высота  печи цилиндрической формы [3]: 

     Полный  расход воздуха на обжиг [3]:

 
 
 

26

     Объем обжигового газа на 1 т колчедана[3]:  

     Расход  за 1 час составит [3]:

                                                                                                                                       Скорость газа в печи в рабочих условиях [3]:

      Определим число и размер дутьевых устройств. Число дутьевых грибков на

1 м²  беспровальной части решетки принимаем 30. Тогда всего грибков должно быть [3]:

N = 30×F = 30×51 = 1530 шт.

     Расход  воздуха на провальную часть дутьевой решетки (в форкамере для загрузки колчедана) принимаем 20% о общего количества [3]:

      Расход  воздуха на один грибок равен [3]:

      Площадь сечения центрального канала грибка вычисляем, принимая скорость воздуха в нем 12 м/с [3]:

      Диаметр канала равен [3]:

      Принимаем d=18мм.

     Под шляпкой грибка просверливают 4 отверстия , при скорости воздуха в них  W_возд = 10 м/с. Диаметр одного отверстия [3]: 

      Принимаем d=3мм.

27

     Провальную  часть решетки вынимают из труб. В них просверливают отверстия, сквозь которые поступает  воздух. Общая площадь отверстий должна быть равна [3]:

     

      Количество  отверстий [3]:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

28

 

       Рисунок 7- Печь для обжига колчедана [2]:

                                                                                                                                            29

 1-кожух печи; 2-футеровка; 3-бункер для огарка; 4-форсунка для подачи колчедана; 5-коллектор с фурмами для подачи вторичного воздуха; 6-экран для охлаждения воздуха; 7-штуцер для выхода газа. 

 3.2 Технологический  расчет котла –  утилизатора 

 3.2.1 Исходные данные:

 - температура поступающей газовой смеси Т_н, ⁰С………………………………820

 - температура  отходящей газовой смеси Т_к, ⁰С………………………………….420

 - хладогент  вода:

 - начальная  температура t_н, ⁰С……………………………………………………..18

 - конечная  температура t_к, ⁰С……………………………………………………..290

 - тепловые  потери % от поступающего тепла,……………………………………..3

 - теплоемкость  газовой смеси, С_{г.с .}, кДж/(кг·К)…………………….……….…0,85

 - теплоемкость  воды, С_воды, кДж/(кг·К)………………………………..……….4,186

 - теплота  парообразования воды, r_воды, кДж/кг……..……….………………….2258

 - количество  газа, т/сут…………………………………………………………….336 

 3.2.2 Расчет котла –  утилизатора 

 3.2.2.1 Тепловой расчет

 Рассчитаем  среднюю температуру в котле  – утилизаторе [4]:

 Тогда,