33.2 Расчет количества и состава обжиговых газов

Количество остаточного кислорода в обжиговых газах 57,37–47,81=9,46 кг, или 40,16–33,47=6,69 м³.

Количество влаги в обжиговых газах 9,37+0,95=10,32 м³, или 7,53+0,71=8,24 кг.

На основании ранее выполненных расчетов можно записать состав и количество обжиговых газов на 100 кг сухого или 107,5 влажного цинкового концентрата:

	кг	% (по массе)	м3	% (объемн.)
SO2	56,46	29,51	19,75	15,13
О2	9,46	4,94	6,69	5,13
N2	117,15	61,24	93,72	71,83
Н2О	8,24	4,31	10,32	7,91
Всего	191,31	100,0	130,48	100,0

33.3 Расчет печи кс

В соответствии с ранее установленной необходимой скоростью подачи дутья для обеспечения активного барботажного кипения принимаем для расчета, как и ранее скорость 13,3 см/с. Это соответствует подаче дутья 8 м³/(м²•с), или 480м³/(м²•ч). Отсюда удельная производительность печи составляет 480•24•0,98/1339=8,5 т/(м²•сут). В нашем примере удельная производительность печи возросла в 8,5/5,4=1,5 раза.

Площадь пода печи равна 270/8,5=31,6 м². Диаметр печи КС

=6,34 м.

Высоту кипящего слоя принимаем, как и раньше, 1,1 м. Общая высота печи Н_п=7–9•Н_к=9•1,110 м. Гидравлическое сопротивление кипящего слоя определено ранее и равно Δр=1375 мм вод. ст., что, соответствует давлению дутья на воздуходувке р=2500 мм вод. ст. Отметим, что при двухрядном расположении охлаждающих кипящий слой элементов иногда следует предусмотреть увеличение высоты слоя и, следовательно, повысить давление дутья. Расход обогащенного дутья на печь КС составляет 133,88/100•11,25•1000=15061,5 м³/ч, в том числе технологического кислорода 1835 м³/ч.

33.4 Расчет теплового баланса печи

Приход тепла

Количество сухого концентрата, поступающего на обжиг за 1 ч, равно 270/24=11,25 т, а влажного соответственно 11,25/0,93=12,098 т.

Физическое тепло концентрата в соответствии с ранее сделанным расчетом равно Q₁^пp=C₁•m₁•t₁=0,18•12098•15=32665 ккал/ч. Физическое тепло дутья (см. таблицу 19) равно 0,312•15061,5•15=70488 ккал/ч.

Тепло экзотермических реакций обжига (за вычетом тепла эндотермических реакций) по ранее сделанному расчету при теплоте сгорания сухого концентрата 1064 ккал/кг равно 1064•11,25•1000=11970000 ккал/ч.

Суммарный приход тепла, таким образом, равен 32665+70488+11970000=12073153 ккал/ч.

Расход тепла

Тепло, уносимое обожженным цинковым концентратом, определяем из выражения

Q₁^p=C₁´•(m₁•´t₁´+m₂´•t₂´),

где С₁´ –теплоемкость обожженного цинкового концентрата (0,177 ккал/кг⁰С);

m₁´ и m₂´ – количество полученного обожженного цинкового концентрата в виде огарка, разгружаемого через порог печи, и в виде пыли, уносимой с обжиговыми газами, соответственно. (Так как выход обожженного цинкового концентрата, как и при воздушном дутье, составляет 90,06% или m₁´+m₂´=11,25•0,9006=10,13 т/ч и распределение его в разгружаемый через порог огарок и в пыль остается, как и ранее, 65 и 35% соответственно, то m₁=10,13•0,65=6,58 т/ч, m₂=10,13•0,35=3,55 т/ч).

Принимаем, как и ранее, t´₁=930⁰С, t'₂=870⁰С. Тогда Q₁^p=0,177•(6580•930+3550•870)=1630427 ккал/ч.

Тепло, уносимое обжиговыми газами (таблица 18). При часовом количестве печных газов, м³/ч: Vso₂=19,75/100•11,25•1000=2222; Vo₂=6,69/100•11,25•1000=753; V_N2=93,72/100•11,25•1000=10544; V_пap=10,32/100•11,25•1000=1161 (всего 14680) получаем Q₂^p=(0,528•2222+0,349•753+0,329•10544)•870+0,401•1161•(870–100)=4625822 ккал/ч.

Тепло, расходуемое на нагрев воды: от 15 до 100⁰С, составляет 1•7,53•11,25•1000•(100–15)/100=72005 ккал/ч. Тепло, расходуемое на испарение воды, составляет 539•7,53•11,25•1000/100=456600 ккал/ч. Тепло, расходуемое на нагрев пара дутья: 0,95•11,25•(1000/100)•(100–15)•0,36=3270 ккал/ч. Всего 531875 ккал/ч.

Тепло, теряемое печью во внешнюю среду, по ранее изложенному способу найдено равным 471600 ккал/ч.

Итого расход тепла составляет 1630427+4625822+531875+471600=7259224 ккал/ч.

Избыток тепла в печи КС равен 12073153–7259224=4813929 ккал/час. Результаты расчета сводим в таблицу 82.

ТАБЛИЦА 82 Тепловой баланс обжига сульфидного цинкового концентрата в печи КС на дутье, обогащенном кислородом до З0%

Приход тепла			Расход тепла
Статьи баланса	Ккал/час	%	Статьи баланса	Ккал/час	%
Концентрат	32665	0,27	Огарок и пыль	1630427	13,50
Дутье	70488	0,58	Газы	4625825	38,31
Экзотермические реакции	11970000	99,15	Нагрев и испарение влаги	531875	4,41
			Потери во внешнюю среду	471600	3,91
			Избыток	4813929	39,87
Итого	12073153	100,0	Итого	12073153	100,0

При сравнении тепловых балансов обжига сульфидных цинковых концентратов на дутье, обогащенном кислородом до 30%, и на воздушном дутье (таблицы 80 и 82) видно, что доля тепла, подлежащего отводу из кипящего слоя, возрастает вдвое. Это учитывают при расчете оборудования. В нашем расчёте расход дутья, обогащенного кислородом до 30%, по сравнению с расходом воздушного дутья на 1 т концентрата ниже на 33,6%. Объем образующихся газов на единицу обожженного концентрата ниже на 35,1% и соответственно выше концентрация SO₂ в них, поэтому затраты на очистку и переработку этих газов пропорционально снижаются,