Проектирование печи кипящего слоя для обжига серного колчедана

1 моль = 22,4 л;        

Аналогично находим азот:

Рассчитываем количество влаги, поступающей с воздухом, принимая, что воздух поступает при температуре 20°С и степень насыщения его влагой равно 0,5 (ω = 0,5).

По справочнику при этих параметрах содержание водяного пара в воздухе равно:

Рассчитаем количество влаги, приносимой с воздухом в печь:

 

Расход:

 

1). Рассчитываем массу полученного огарка на 1т влажного колчедана:

 

2). Рассчитываем количество образовавшегося  сухого обжигового газа:

Это газ, выходящий из печи после обжига.

3). Рассчитываем содержание в  газе основных компонентов:

      Количество непрореагирующего компонента

где n – содержание О2 в воздухе (21%).

    Содержание азота рассчитываем  по разности

4). Рассчитываем общее количество  влаги, поступающей из колчедана  и воздуха:

 

5). Рассчитываем объём и массу  составляющих сухого печного  газа:

 

 

 

Составляем материальный баланс обжига 1т влажного колчедана

Приход	кг	м3	Расход	кг	м3
FeS2    (сухой)	954	-	Fe2O3 (огарок)	685	-
Н2О с колчеданом	46	-	Обжиговый газ
Сухой воздух			SO2	697	244
О2	512	358,3	SO3	200	56
N2	1685	1348	O2	-	-
H2O (с возд.)	19	24,4	N2	1618	1295
			H2O (пар)	65	81
ИТОГО:	3216	1730,7	ИТОГО:	3265	1676

 

Производительность составляет 350т/сут

Приход	кг	м3	Расход	кг	м3
FeS2    (сухой)	333900	-	Fe2O3 (огарок)	239750	-
Н2О с колчеданом	16100	-	Обжиговый газ
Сухой воздух			SO2	243950	85400
О2	179200	125405	SO3	70000	19600
N2	589750	471800	O2	-	-
H2O (с возд.)	6650	8540	N2	566300	453250
			H2O (пар)	22750	28350
ИТОГО:	1125600	605745	ИТОГО:	1142750	586600

 

Расхождение баланса по массе:

2. Составление теплового баланса печи для обжига серного         колчедана

Приход теплоты:

1). Теплота, поступающая с сухим  колчеданом:

2). Теплота с сухим воздухом:

3). Теплота, поступающая с влагой  колчедана:

4). Теплота, поступающая с влагой  воздуха:

5). Тепловой эффект реакции горения колчедана:

4 FeS2 + 11 О2 = 2 Fe2O3 + 8 SO2 + 13320 * CS выгор.

13320 * CS выгор. – количество теплоты, выделившейся при сжигании 1кг сухого сырья с учётом выгоревшей серы.

 

Расход теплоты:

1). С огарком

Необходимо учитывать, что только 10% огарка уходит из кипящего слоя при температуре 748°С, а 90% огарка уносится газом при температуре 835°С.

Согарка = 0,84 кДж/кг*град

 

2). С обжиговым газом:

3). Теплопотери:

принимаемых равными 3% от прихода теплоты

4). Рассчитываем количество теплоты, которое пойдёт

 а) на нагрев воды в колчедане  до температуры от 24 до 100°С

 б) на испарение этой воды и нагрев пара от 100°С до 835°С

 в) на нагрев паров воды, поступающих  в печь с воздухом от 24 до 835°С

5). Рассчитываем количество теплоты, которое необходимо отвести из печи при помощи теплообменников:

 

Тепловой баланс печи

Приход	кДж	Расход	кДж
QK	11791,44	Qог	476077,7
QВ	53227,2	Qгаза	1957782,75
	1974	Qпотерь	173165,2
	884,25	на парообразование а+б+в	108012,14
Qгор.колч.	5704298		3046163,81
	5772174,89		5772174,89

2.3 Расчет параметров печи

1). Определяем интенсивность печи  кипящего слоя:

Показывает, сколько тонн в сутки сухой руды пропускается через 1м2 пода печи.

W – линейная скорость газа в рабочих условиях, м/с;

СS – содержание серы в колчедане, %;

η – степень выгорания серы в долях;

ТОГ – температура обжигового газа в К.

Практическую интенсивность принимают для флотационного колчедана от 9 до 10т, для дробленого от 17 до 22 тонн.

2). Рассчитываем объёмную интенсивность  печи кипящего слоя:

Н1 – ориентировочная высота цилиндрической части печи в м (8м).

3). Рассчитываем площадь пода печи и её диаметр:

П – производительность, т/сут.

Принимаем площадь форкамеры для загрузки колчедана: Fф = 3м2 и вычисляем общую площадь пода печи:

4). Рассчитываем внутренний объём  печи:

Тогда фактическая высота цилиндрической части будет равна:

5). Рассчитываем объём воздуха, необходимого для сжигания 350 т/сут  колчедана.

Для этого из предыдущих расчетов берём объём воздуха для сжигания 1т сухого колчедана (Vв(с) = 1789м3), тогда расход воздуха в час с учетом производительности будет равен:

6). Рассчитываем объём обжигового  газа с учетом производительности:

      из предыдущего  расчета берем объём обжигового  газа на 1т сухого колчедана

VГ = 1595м3, тогда расход газа при производительности 350 т/сут за 1ч будет равен:

7). Рассчитываем фактическую скорость  газа в печи при рабочих  условиях:

Это значение соответствует заданному в условии расчета (расхождение допускается до 10%).

8). Определяем количество и размеры  дутьевых устройств. Для этого  принимаем количество дутьевых  грибков на 1м2 решётки = 30, тогда общее число грибков будет равно:

 

9). Расход воздуха на решётку в форкамере принимаем равным 20% от общего количества воздуха, тогда расход воздуха на один грибок будет равен:

 

10). Рассчитываем площадь сечения  центрального канала грибка:

Для этого принимаем скорость воздуха в нём 12 м/с

Диаметр канала грибка будет равен:

Под шляпкой грибка на центральном стержне просверливают восемь отверстий (nот = 8). Скорость воздуха в них принимаем 10 м/с (Wom = 10 м/с).

Тогда диаметр одного отверстия будет равен:

Решётку в форкамере выполняют из труб. В трубах просверливают отверстия, сквозь которые поступает воздух. Принимаем диаметр одного отверстия  = 10мм, а скорость воздуха в них 10м/с. Тогда общая площадь отверстий будет равна:

 

11). Рассчитываем количество отверстий:

Принимаем nф = 1847 шт.

12). Рассчитываем площадь сечения  газохода для отвода обжигового  газа из печи. Принимаем скорость газа Wг = 10м/с.

Диаметр газохода:

Заключение

В данной курсовой работе изучена и описана технология производства серной кислоты контактным способом. Выполнен расчет материального и теплового балансов печи для обжига серного колчедана в кипящем слое. Также проведён расчет параметров данной печи. В приложении представлены чертёж общего вида печи и чертёж технологической схемы получения серной кислоты контактным способом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список библиографических источников

 

1. Мухлёнов И. П. Основы химической технологии [Текст]/: издательство «Высшая школа». – М.: 1983. – 335с.