32.7 Расчет га3oхoднoй системы

Приступая к расчету газоходной системы, необходимо сначала выбрать аппаратурную схему очистки отходящих газов от пыли с учетом их последующей переработки, а также способ утилизации тепла.

Аппаратурная схема состоит из печи КС, котла-утилизатора, сухого циклона, дымососа, сухого электрофильтра. Расстояние: между печью КС и котлом-утилизатором 1 м, котлом-утилизатором и сухим циклоном 3 м, сухим циклоном и дымососом 9м и дымососом и сухим электрофильтром 10 м.

Объем и температура отходящих газов

Количество отходящих газов, образующихся в печи КС, со­ставляет 15 236 м³/ч, или 4,23 м³/с. Температура газов 870⁰С.

Плотность отходящих газов 277,19/199,06=1,39 кг/м³.

В таблице 81 приведены значения подсосов на участках и количество газов с учетом подсоса.

ТАБЛИЦА 81 Подсос воздуха и количество газов с учетом подсоса

Участок	Подсос к исходному объему газов, %	Количество газов, м3/с
Газоход – котел-утилизатор	0,5	4,25
Котел-утилизатор	25	5,31
Котел-утилизатор – сухой циклон	5	5,58
Сухой циклон - дымосос	5	5,86

Температура газов на входе в котел-утилизатор при падении температуры на 2⁰С на 1 м газохода равна 870–2•1=868⁰С, а с учетом подсоса 868/1,005=864⁰С.

С целью обеспечения нормальной работы сухих электрофильтров принимаем температуру газов на выходе из котла-утилизатора учетом подсоса равной 400⁰С.

Температура газов на входе в сухой циклон при падении температуры на 1⁰С на 1 м газохода равна 400–1•3=397⁰С.

Температура газов на выходе из сухого циклона равна 367⁰С, а с учетом подсоса 367/1,04=353⁰С.

Температура газов на входе в дымосос равна 353–1•9=344⁰С, а на выходе из дымососа 335⁰С; с учетом подсоса 335/1,04=322⁰С.

Температура газов на входе в электрофильтр равна 322–1•10=312⁰С, а на выходе из электрофильтра принимаем равной 312–20=292⁰С.

Определение действительных объемов газов и расчет отдельных узлов

1. Участок печь КС – котел-утилизатор. Средняя температура газов равна (870+864)/2=867⁰С. Объем газов равен 4,25•(867+273)/273=17,7 м³/с.

Принимаем для расчета скорость газов в газоходе 5 м/с. Сечение газохода на участке печь КС – котел-утилизатор 17,7/5=3,54 м².

Принимаем газоход прямоугольного сечения с отношением высоты h к ширине m равным 0,8. Тогда m•h=0,8•m²=3,54; m=2,10 м; h=1,69 м.

2. Участок котел-утилизатор – сухой циклон. Средняя температура отходящих газов на участке равна (400+397)/2=398,5⁰С. Объем газов составит 5,52•(398,5+273)/273=13,58 м³/с. Сечение газохода 13,58/5=2,72 м². Диаметр газохода =1,86 м. Средняя температура газов в сухом циклоне (397+367)/2=382⁰С. Объем газов, проходящих через сухой циклон, 5,52•(382+273)/273=13,24 м³/с, или 13,24•3600=47664 м³/ч.

Принимаем для грубой очистки газов от пыли два циклона СИОТ, устанавливаемых параллельно.

3. Участок сухой циклон – дымосос. Средняя температура газов на участке (353+344)/2=348,5⁰С. Объем газов 5,73•(348,5+273)/273=13,04 м³/с.

Сечение газохода 13,04/5=2,61 м², диаметр газохода =1,82 м.

Количество газов перед дымососом 5,73•(344+273)/273=12,95 м³/с, или 46620 м³/ч. После дымососа газы поступают на тонкую очистку от пыли.

4. Участок дымосос – сухой электрофильтр. Средняя температура газов (322+312)/2=317⁰С, объем газов 5,73•(317+273)/273=12,38 м³/с.

Сечение газохода 12,38/5=2,48 м², диаметр газохода =1,78 м. Средняя температура газов в сухом электрофильтре (312+292)/2=302⁰С. Объем газов, проходящих через сухой электрофильтр, 6,24•(302+273)/273=13,14 м³/с, или 13,14•3600=47304 м³/ч.

Скорость газов в сухом электрофильтре 0,5 м/с. Отсюда необходимая площадь сечения электрофильтра 13,14/0,5=26,28 м².

Принимаем к установке сухой электрофильтр типа УГГ-1-30-3, трехпольный, площадь сечения 30 м².

Концентрация SO₂ после сухого электрофильтра составляет 9,92•4,23/6,24=6,75%,

где 9,92 – концентрация SO₂ в отходящих газах на выходе из печи КС.

Ориентировочный расчет параметров котла-утилизатора

Котел-утилизатор работает на питательной воде с температурой 100⁰С. Давление получаемого пара 40 ат. Количество тепла, отдаваемого котлу-утилизатору обжиговыми газами в час, определяем по формуле

Q=0,95C_г•V_г•(t_г^вх–t_г^вых),

где 0,95 – коэффициент, учитывающий потери (обычно 5 %) тепла во внешнюю среду;

С_г – удельная теплоемкость газов [0,34 ккал/(м³•⁰С)];

V_г –секундный объем газов, проходящих через котел-утилизатор;

t_г^вх и t_г^вых – температура газов соответственно на входе в котел и на выходе из него.

Q=0,95•0,34•(4,25•864–5,31•400)=500,0 ккал/с, или 1800000 ккал/ч.

Поверхность котла определяем по формуле

F= ,

где К ~ коэффициент теплопередачи, с учетом обдува рабочих поверхностей принимаем 30 ккал/м²•ч;

,

где Δt_н=t_г^вх –t_кип=864–249,2=614,8⁰С,

Δt_к=t_г^вых –t_кип= 400–249,2=150,8⁰С,

t_кип=249,2⁰С (при р=40 ат).

Соответственно Δt_ср =(614,8–150,8)/2,3•lg(614,8/150,8)=330⁰С. Отсюда поверхность котла-утилизатора равна 1800000/(30•330)=182 м².

Производительность котла-утилизатора определяют по формуле

D=Q/(i_пара-i_воды),

где i_napa – энтальпия пара, 666 ккал/кг;

i_воды – энтальпия питающей воды, 100 ккал/кг.

Отсюда D=I800000/[(666–100)•1000]=3,18 т/ч.

Расчет сопротивления газоходной системы (суммы потерь напора). Подсчет потерь напора по уравнению вида Δр=К•v²•/2•g по всем участкам технологической системы дает малые величины (0,01–8 мм вод. ст.), составляющие в сумме около 10 мм вод. ст. Поэтому по паспортным данным принимаем потери напора (мм вод. ст.), равными: в котле 25, в циклонах 75, в диффузоре дымососа 30. В сумме потери напора составят 130 мм вод. ст. Принимаем запас напора 50% от этой величины, т.е. ~65 мм вод. ст.

Для обеспечения отсоса сернистых газов из печи КС и работу тазоходной системы принимаем дымосос типа Э-4 производительностью 60000 м³/ч при напоре 230 мм вод. ст.

Полученные в результате расчета технические показатели печи кипящего слоя и процесса обжига сульфидных цинковых концентратов приведены ниже:

Площадь пода печи, м2	31,6
Высота печи, м	10,0
Внутренний диаметр печи, м	6,34
Число сопел в подине, шт	1390
Высота кипящего слоя, м	1,1
Удельная производительность печи, т/(м2• сут): по сырому концентрату по сухому концентрату по огарку	5,7 5,4 4,9
Выход обожженного продукта, %	90,06
Доля растворимого цинка, %	91,7
Степень десульфуризации при обжиге, %	91,0
Давление воздуха, мм вод. ст	2500
Воздуходувка типа Э-325-11-33: производительность, м3/мин давление, мм вод. ст.	325 2500
Расход воздуха на 1 т сырого концентрата, м3/т	1876
Температура кипящего слоя, 0С	930
Температура отходящих газов, 0С	870

Утилизацию тепла осуществляют при помощи котла-утилизатора типа УКСС 8/40. Поверхность теплообменников в слое составляет 9,3 м². Количество вырабатываемого пара составляет 3,18 т/ч при р=40 ат и t=250⁰С.

Для очистки обжиговых газов используют циклоны типа СИОТ и электрофильтр УГГ-1-30-3. Дымосос имеет производительность 60 тыс. м³/ч при напоре 230 мм вод. ст.

Управление работой печи автоматизировано: задается постоянный поток воздуха, поддерживаемый автоматически, и по нему устанавливается также автоматически расход концентрата. В случае повышения или понижения температуры в слое дозатор концентрата получает импульс от пирометра и соответственно изменяет подачу концентрата.

Тепло газов обжиговой печи в случае испарительного охлаждения может быть использовано для получения 0,7–1 т пара на 1 т концентрата.