ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Краткие сведения о работе отдельных зарубежных установок из "Обжиг серного колчедана в кипящем слое " Обжиг колчедана в кипящем слое имеет специфические особенности, которые необходимо учитывать при разработке аппаратуры печного агрегата и технологического режима его эксплуатации, особенности определяются как природой колчедана, так и условиями его взаимодействия с воздушно-газовым потоком в кипящем слое. Присутствие во флотационном колчедане (наряду с основным веществом — двусернистым железом) примесей цветных металлов и металлоидов, которые переходят в твердые и газообразные продукты обжига, налагает на процессы дальнейшей переработки этих продуктов определенные условия. [c.79] переход в газовую фазу Аз, Р и других вредных примесей не только приводит к необходимости включать в схему производства серной кислоты отделения очистки и промывки газа, но и оказывает отрицательное влияние на процессы охлаждения газов в котлах-утилизаторах и на их очистку в электрофильтрах. При охлаждении газов, содержащих примеси мышьяка, цинка и свинца, происходит образование нагара на тепловоспринимающих поверхностях котлов-утилизаторов. [c.79] Неблагоприятным является также присутствие серного ангидрида, образующегося в результате каталитического окисления продукта горения РеЗз — сернистого ангидрида в присутствии окислов железа (огарка). [c.79] При относительно высоком содержании серного ангидрида в газах и определенной температуре интенсивно протекают процессы сульфатизации огарковой пыли, что приводит к уменьшению сыпучести огарка, затрудняет вывод и удаление его из различных мест по тракту обжигового газа и ухудшает работу электрофильтра. Кроме того, присутствие 80з в газах ведет к прямым и довольно значительным потерям серы с огарком. Из сказанного ясна необходимость строгого соблюдения определенного режима обжига и охлаждения газа. [c.79] Созданию промышленного метода обжига в том его виде, как он осуществляется в Советском Союзе в настоящее время, предшествовало проведение нeoбxqдимыx исследований по кинетике, гидродинамике и теплообмену, Ьбстоятельных обследований многих промышленных агрегатов, а также разработка конструкторских и проектных вариантов отдельных узлов и деталей установок обжига. [c.80] Температура кипящего слоя и газов. Исследование кинетики горения флотационного колчедана в кипящем слое показало (см. раздел 1 гл. П1), что при температуре выше 700 °С процесс переходит из кинетической области в диффузионную. Поэтому для обеспечения полного выгорания серы в самом кипящем слое нет необходимости поднимать температуру выше 750 °С, да и по условиям спекания огарка она не должна превышать 800—850 °С. Поддержание температуры обжига на необходимом уровне, т. е. снижение температуры горения Слчедана с максимально возможной (при принятых концентрации S0-2 в газе и содержании серы в колчедане) до оптимальной, достигается отводом избыточного тепла путем установки в кипящем слсе так называемых охлаждающих элементов. Такие элементы представляют собой пучки труб или змеевики, внутри которых циркулирует охлаждающий агент (как правило, пароводяная эмульсия). [c.80] Однако для уменьшения содержания серного ангидрида температура газа на выходе из печи должна быть примерно 850—900 °С, что обеспечивает практически полную диссоциацию SOg [80]. Такая температура на выходе из печи может быть достигнута за счет догорания соответствующей части односернистого железа в надслойном пространстве. Это связано с созданием в печи необходимых гидродинамических условий, определяемых интенсивностью дутья и гранулометрическим составом колчедана. [c.80] Концентрация сернистого газа. Благоприятные условия массо-передачи в кипящем слое позволяют вести процесс обжига колчедана с очень малым избытком кислорода, что также способствует уменьшению сбразсвания серного ангидрида, как это видно из рис. IV-1, где представлена зависимость содержания серного ангидрида от концентрации сернистого ангидрида в обжиговом газе печей КС (составлен по средним результатам обследования ряда печей). Поэтом концентрация сернистого газа при обжиге в печах КС должна (и может) поддерживаться в пределах 14—14,5%. Это одно из важнейших преимуществ обжига колчедана в кипящем слое. [c.80] Обжиг рядового колчедана такого состава ведут при оптимальном числе псевдоожижения N 1,3—1,8, т. е. линейной скорости газа в печи — 2 — 2,7 м1сек (при температуре 800 С), что при концентрации газа 14,5 о SO2 соответствует подовой интенсивности 20—27 тЦм -сутки). [c.81] Для упрощения расчетов величина запыленности обжигового газа после печи определяется из рис. 1У-2, построенного для степени выноса огарка х = 90%. В случае необходимости (при х ф ф90%) величина запыленности, определенная по графику, пропорционально пересчитывается. [c.82] Поскольку флотационный колчедан представляет собой полидис-персный материал широкого гранулометрического состава, то вполне очевидно, что даже резкое снижение линейной скорости обжигового газа в печи или (что то же) подовой интенсивности незначительно уменьшает минимальный диаметр частиц, остающихся в кипящем слое, и соответственно степень выноса огарка. [c.83] Запыленность обжигового газа при прочих равных условиях будет, естественно, меняться в зависимости от гранулометрического состава колчедана (и соответственно огарка) и содержания в нем серы, но порядок величин и характер представленных зависимостей для флотационных колчеданов уральских и других обогатительных фабрик будет в основном таким же, поскольку характер интегральных кривых гранулометрического состава флотационных колчеданов различных фабрик аналогичен тому, который представлен на рис. 1-1. [c.83] Условия охлаждения обжигового газа. Высокая концентрация огарковой пыли в обжиговом газе вызывает необходимость соблюдать определенные условия его охлаждения в котлах-утилизаторах. Как уже указывалось, огарковая пыль катализирует окисление сернистого ангидрида в серный. Этому процессу особенно способствует высокоразвитая поверхность контакта фаз, образующаяся вследствие тонкой дисперсности и высокой концентрации огарка в обжиговом газе, а также вследствие высокой пористости и большой удельной поверхности частиц огарка в печах КС. [c.84] С целью уменьшения образования SO3 и устранения побочных реакций сульфатизации огарка, помимо поддержания высокой концентрации SO, и высокой температуры газа на выходе из печи (800—900 °С), необходимо быстрое охлаждение обжигового газа до 450— 400 °С, так как именно в этом диапазоне температур протекают неблагоприятные реакции. Так, около 630 X лежит максимум скорости реакции окисления SO2 в SOg при каталитическом воздействии окислов железа [81], а при температуре около 500 X наблюдается наиболее интенсивная сульфатизация окислов железа [37]. [c.84] Как показали данные обследования печей КС с различными котлами-утилизаторами, практически полное отсутствие SOg в газе за котлом достигается при охлаждении газа в указанных интервалах температур в течение 0,3—0,4 сек. Это тот предел, к которому желательно стремиться при конструировании котлов-утилизаторов. Конечно, особенно жестким это условие было в начальный период освоения обжига колчедана в печах КС, когда вопросы электроочистки газов почти совсем не были решены и повышение содержания SO3 очень сильно ухудшало работу электрофильтров. В настоящее время разработаны и освоены новые, более совершенные конструкции электрофильтров и системы отряхивания электродов, так что по условиям электроочистки требования к содержанию SOg в газе могут быть изменены, но бесспорным остается положение, что увеличение SO3 в газе ухудшает удаление пыли (вследствие ее сульфатизации) и повышает потери серы. [c.84] Во избежание конденсации паров серной кислоты на поверхности труб котлов температура металла должна быть выше температуры точки росы. Для оптимальной концентрации 80., (14—14,5%) при соответствующем содержании 50з и влаги в газе температура точки росы 200—220 °С. Поэтому давление пара должно быть не менее 25 ат, а с учетом его использования для получения электроэнергии — не менее 40 ат. [c.85] Температуру конденсации серной кислоты из обжиговых газов можно определить П7], пользуясь участком диаграммы состояния системы вода — серная кислота (рис. 1У-4). По содержанию водяных паров и серной кислоты в обжиговом газе с помощью левого пучка кривых определяется температура конденсации серной кислоты, а с помощью правого — концентрация конденсата. [c.85] По такой схеме и с указанными показателями технологического режима работают (и проектируются) все новые печные отделения обжига колчедана в Советском Союзе. [c.86] При переработке обжигового газа в серную кислоту нитрозным способом важнейшим условием успешной работы системы является, помимо стабильной концентрации обжигового газа, его высокий температурный потенциал при оптимальном соотношении сернистого ангидрида и кислорода. На входе в первую промывную башню температура газа должна быть не ниже 360 °С при концентрации 9—9,5% SO3. Поэтому концентрация газа на выходе из печи и в этом случае должна поддерживаться на уровне 12%. [c.87] Вернуться к основной статье