Файл: Амелин, А. Г. Производство серной кислоты учебник.pdf

Для предотвращения спекания колчедана уменьшают интенсив­ ность его горения на верхних сводах и повышают ее на нижних сво­ дах печи. Это достигается подачей дополнительного воздуха, кото­ рый охлаждает колчедан на более'горячих сводах, или ускорением

.перемещения колчедана по этим сводам. Последнее достигается из­ менением конструкции или наклона зубьев гребков. Можно пони­ зить температуру на горячих сводах добавлением к шихте огарка. В этом случае количество серы в колчедане уменьшается и пони­ жается температура в печи.

При недостаточной тяге в печь поступает мало воздуха и содер­ жащийся в нем кислород расходуется на нижних сводах печи, где происходит интенсивное горение. При этом на верхние своды печи поступает газ уже с малым содержанием кислорода, интенсивность горения здесь уменьшается и сера не успевает выгорать, в резуль­ тате чего увеличивается содержание серы в огарке. Повышение со­ держания серы в огарке вызывается также шлакованием колчеда­ на, присутствием в нем крупных кусков.

Увеличение количества серы в огарке может быть также следст­ вием завышенной подачи в печь воздуха. При этом снижается тем­ пература на всех сводах печи и уменьшается интенсивность горения колчедана. С повышением сверх нормы подачи воздуха в печь связа­ но также снижение концентрации S 0 2 в газе. Завышенное количе­ ство воздуха поступает в печь при слишком открытых воздушниках, при подсосах воздуха через неплотности и большой тяге, не соответ­ ствующей нагрузке печи.

Повышение концентрации S 0 2 в обжиговом газе может быть вы­ звано недостаточной подачей в печь воздуха, причинами чего яв­ ляются забивка газоходов и отверстий для прохода газа и колчеда­ на, недостаточно открытые воздушники или заниженная тяга. Из-за недостаточной тяги в печи может создаваться избыточное давление, что приводит к выбиванию газа из смотровых отверстий печи и воз­ душников на верхних сводах.

Тяга (разрежение) создается турбогазодувками или вентилято­ рами. От величины тяги зависит количество воздуха, поступающего в печь через воздушники.

Из сказанного следует, что условиями нормальной работы ме­ ханических печей являются:

1) достаточная тяга, обеспечивающая поступление в печь необ­

ходимого количества воздуха, 2) равномерное питание печи колчеданом,

3) интенсивное охлаждение вала и гребков,

4) регулярная очистка пересыпных отверстий от спекшегося кол­

чедана и подов печи от шлака, 5) систематическое удаление огарка из печи и пыли из газоходов.

Вращающиеся цилиндрические печи. Печи этого типа не получи­ ли распространения в нашей стране. За границей их применяют для обжига рядового и флотационного колчедана. Они просты по уст­ ройству, в них нет металлических частей, требующих частой смены (зубьев, гребков).

Печи пылевидного обжига. Существенным преимуществом печей для обжига пылевидного колчедана является отсутствие вала, греб­ ков и других вращающихся частей. Такая печь представляет собой стальной футерованный цилиндр, в нижней части которого имеется бункер 3 (рис. 24) для огарка. Налипание на верхний свод печи кол­ чедана устраняется охлаждением водой экранирующих труб 5. Су­ хой флотационный колчедан вместе с воздухом через форсунку 4 по­ дается в печь, где сгорает. Для более полного выгорания в верхнюю часть печи поступает вторичный воздух. Огарок высыпается из бун­ кера 3 печи в специальную емкость для охлаждения. Обжиговый газ

выходит из нижней части печи и поступает в котелутилизатор (устанавли­ ваемый после печи для снижения температуры газа).

В этой печи частицы колчедана проходят двой­ ной путь по высоте печи: сначала они поднимаются вверх, а затем падают вниз. Это увеличивает время пребывания колче­ дана в печи во взцешен-

52

ном состоянии. В печи такого типа быстрое горение колчедана обе­ спечивается хорошим контактом частиц сырья с кислородом воз­ духа.

Время сгорания колчедана в печи около 1 с, поэтому его необ­ ходимо загружать равномерно, иначе концентрация газа будет зна­ чительно колебаться.

Обжиг колчедана в печах пылевидного обжига производится при более высокой температуре, чем в механических печах, так как рас­ пыленные частицы разобщены между собой и меньше подвержены спеканию. Огарок в бункере также не спекается, хотя температура его достигает 1000° С. Это объясняется тем, что в огарке таких пе­ чей содержится мало серы (менее 2%). Возможность повышать температуру без опасности спекания сырья позволяет увеличить скорость процесса сгорания серы в сырье и соответственно увели­ чить интенсивность печи.

Концентрация S 0 2 в обжиговом газе находится почти в прямоли­ нейной зависимости от температуры обжига и тем выше, чем выше эта температура.

Интенсивность печей пылевидного обжиг'а выражают количест­

эксплуатационным расходам печи пылевидного обжига более эконо­ мически.выгодны, чем механические.

Недостатком печей этого типа является высокое (до 100 г/м3) со­ держание пыли в выходящем газе. Это требует установки более мощных пылеочистительных устройств, чем в печных отделениях с печами ВХЗ. Другим важным недостатком является неравномер­ ность концентрации S02 в обжиговом газе. Это вызвано тем, что при обжиге в печи находится мало колчедана и печь не обладает инерцией.

Для подачи колчедана в печь применяют обычно тарельчатые питатели. Измельченный колчедан поступает в бункер 1 (рис. 25) питателя, откуда по течке высыпается на вращающийся со скоро­ стью 4—7 об/мин диск-тарелку 2. Для регулирования количества колчедана, поступающего на диск из бункера, на течку надевают манжету 4, которую можно перемещать по высоте течки, прибли­ жая ее к поверхности диска или удаляя от него. С вращающегося диска колчедан снимается скребком 3, положение которого по гори­ зонтали можно менять для изменения количества снимаемого им

сдиска колчедана. Кроме того, количество колчедана, снимаемого

сдиска, можно регулировать изменением скорости его вращения. Таким образом, питатель позволяет в широких пределах регулиро­ вать подачу колчедана в печь. Эту конструкцию питателя приме­ няют также для обеспечения равномерности загрузки измельченно­ го колчедана на ленточные транспортеры.

53

чи) и, как следствие этого, привести к разрушению печи и быть при­ чиной несчастных случаев.

Необходимо следить за температурными условиями обжига кол­ чедана. Причиной повышения температуры выше установленной ре­ жимом работы печи может быть ухудшение работы экранных труб.. Периодически трубы нужно продувать сжатым воздухом и пропари­ вать для удаления осадка на их стенках, нарушающего теплообмен. При перебоях в подаче воды в экранные трубы печь немедленноостанавливают.

Разрежение в печи обычно составляет не более 2 мм вод. ст. Нельзя допускать повышения давления в печи выше атмосферного, так как это приводит к выбросам сернистого газа в воздух.

Равномерное и бесперебойное удаление огарка из печи также является непременным условием нормальной ее работы, поэтому нельзя допускать шлакования огарка в печи, что может быть, напри­ мер, при повышенном содержании в нем серы. Выходящий из печи огарок охлаждается в барабанах или шнеках-гасителях до 50—60° С. Более высокая температура огарка может вызвать заго­ рание транспортерных лент.

При временной остановке печи, если температура в ней не упа­

ожиженным слоем. Внешне такой слой находится как бы в состоя­ нии кипения. Это достигается тем, что через слой измельченного-- сырья (например, колчедана), находящегося на решетке с отвер­ стиями, подают воздух с такой скоростью, что колчедан не провали­ вается через решетку и не лежит на ней, а находится в состоянии

55.

беспорядочного движения. Это наглядно показано на рис. 27. При кипении объем слоя увеличивается: первоначальная высота его (в покое) # 0 меньше, чем высота Я, соответствующая состоянию ки­ пения.

Интенсивность обжига серосодержащего сырья определяется: 1) скоростью окисления серы в сырье, 2) скоростью передвижения кислорода из газового потока к поверхности сжигаемого сырья {диффузией), 3) диффузией образовавшегося S 0 2 в газовую смесь, 4) скоростью передачи тепла от поверхности сырья газовому потоку (процесс теплопередачи). Таким образом, интенсивность обжига за­ висит от процессов массопередачи и теплопередачи. Скорости этих процессов возрастают при интенсивном перемешивании сырья и при увеличении поверхности соприкосновения фаз (воздуха с сырьем). Именно поэтому интенсивность обжига в печах пылевидного обжи­ га сырья выше, чем в механических печах. Еще больше она в печах кипящего слоя, так как частицы сырья перемешиваются еще более интенсивно благодаря турбулентности потока.

В настоящее время новые сернокислотные системы оборудуются преимущественно печами КС. Механические печи ка действующих заводах постепенно заменяются печами этого типа.

Существенными достоинствами метода обжига колчедана в печах КС являются: а) возможность получения концентрированного сер­ нистого газа (12—15% S 02) с низким содержанием серного ангид­ рида и мышьяка в обжиговом газе, б) высокая интенсивность печей. Так, интенсивность печей КС [в кг/(м2-сут)] в 80 раз выше интен­ сивности механических печей и в 4 раза — печей пылевидного об­ жига.

Содержание мышьяка в сернистом газе после печен КС зависит от температуры обжига и от концентрации S 0 2. Возможность полу­ чать при определенном режиме обжига газ с незначительным со­ держанием мышьяка позволила применить такие печи в системе, в которой отсутствует мокрая очистка газа.

Схема печи кипящего слоя показана на рис. 28. Воздух посту­ пает через решетку в днище с такой скоростью, которая обеспечи­ вает обжиг колчедана во взвешенном состоянии при интенсивном перемешивании («кипении»). Благодаря этому достигается равно­ мерность температуры в слое и высокая скорость горения. Поэто­ му в кипящем слое практически находится не колчедан, а огарок. Высота кипящего слоя определяется положением течки для отвода огарка.

Недостатком печей КС является большой унос пыли (до 90% всего огарка), что вызывает необходимость в дополнительней ап­ паратуре для улавливания пыли.

В кипящем слое можно обжигать не только флотационный кол­ чедан, но и колчедан с размером зерен до б мм.

Скорость подачи воздуха (дутья), при которой наступает кипе­ ние, называют критической. Скорость, при которой частицы, нахо­ дящиеся во взвешенном состоянии, начинают выбрасываться за пре­ делы слоя, называют предельной. Режим печи с предельной и более

5 6

высокой скоростью называют фонтанирующим. Практически кри­ тическая скорость в печи КС бывает в пределах 1—2 м/с. Высота кипящего слоя 800—1000 мм. Чем выше слой в печи КС, тем про­ должительнее контакт воздуха с обжигаемым колчеданом и тем полнее выгорает из него сера. Однако с увеличением высоты слоя возрастает его сопротивление и расход электроэнергии на проду­ вание воздуха.

Газовый поток, выходящий из кипящего слоя, увлекает часть несгоревшего колчедана. Для его догорания в печь дают дополни­ тельный воздух (около 20% общего количества). Он поступает в печь на некотором расстоянии от слоя.

Температура в печи не должна превышать 800?С. Если она выше, то Это может привести к спеканию частиц и уменьшению степени выгорания серы. Для устранения спекания колчедана и ис­ пользования тепла горения в зоне кипящего слоя размещают зме­ евики, по которым циркулирует вода. Поэтому температура в слое на 100—170° С ниже, чем в газовом объеме.

Существуют печи КС с одинарным и двойным кипящим слоем. На рис. 29 представлена печь КС для обжига колчедана с одним кипящим слоем. Кожух шахты печи стальной, внутри футерован­

57