【導(dǎo)讀】個國家強大的標志，在國民生產(chǎn)中起著不可忽視的作用。本設(shè)計采用接觸法和硝。氧化氮的硫酸溶液。兩法均以制備二氧化硫為起點，而后再用不同的方法制成硫。本設(shè)計用硫鐵礦為最初原料，在沸騰焙燒爐中進行高溫煅燒，再進入電除塵。器，旋風除塵器，最后進入廢熱鍋爐產(chǎn)生初始硫酸，再經(jīng)處理得到所需硫酸。過物料衡算與熱量衡算得出本次設(shè)計符合要求。

　　

【正文】 ℃ , SO2, Cp = ?℃ Q6 = 850 = 礦石帶入水分吸收熱 ???? Q7 = (100 ?20) +539 + (850 ?100) = 空氣帶入水分吸收熱 ???? Q8 = （ 850 ?20） = 爐壁損失熱 ???? 沸騰爐具有外表面積 685m2,測得壁溫 140℃ ，周圍空氣溫度 40℃ Q9 = F α+ ?t α = 8 + = 15kcal/m2 ? h? ℃ Q9 = 685 15 (140 ? 40) = 1027500kcal 沸騰層爐氣汽化冷卻轉(zhuǎn)移走的熱量 ?????? Q10 = Q1 +Q2+Q3?Q4?Q5?Q6?Q7? Q8?Q9 = + + ?? ? ?? ?1027500 = 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝計算書 21 表 33 沸騰爐熱量平衡表 輸入（ kcal） 輸出（ kcal） 礦石帶入熱 礦渣帶出熱 空氣帶入熱 礦灰?guī)С鰺? 反應(yīng)熱 干爐氣帶出熱 — — 礦石帶入水分吸收熱 — — 空氣帶入水分吸收熱 — — 爐壁損失熱 1027500 — — 沸騰層汽化移走熱 總計 外裝鍋爐出口爐氣帶走熱 ?????? 450℃ I = 155kcal/m3 Q11 = ( +) 155 = 外裝鍋爐出口灰塵帶走熱 ?????? Q12 = 450 = 鍋爐散熱 ?????? 外表面積 72m2,外壁平均溫度 100℃ ，周圍空氣溫度 20℃ Q13 = 72 13 (100 ?20) = 74880kcal 鍋爐漏入空氣熱損 ?????? 漏氣率 10%（約 3500m3） 450℃ 下， I = ,20℃ 下， I = Q14 = V(I450?I20) Q14 = 3500 (? ) = 489300kcal 鍋爐蒸發(fā)管吸收熱 ?????? Q15 = ∑ ?進∑出 = Q5+Q6+Q7+Q8?Q11?Q12?Q13?Q14 = ++ +? ?? 74880 ?489300 = 蒸汽產(chǎn)量 鍋爐受熱面總吸收熱量 = Q10+Q15 = + = 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 3 工藝計算書 22 其中，沸騰層汽化冷卻占 = 100% = % 爐氣蒸發(fā)管束占 = 100% ?% = % 表 34 工藝條件表 鍋爐工藝條件 泡包壓力 21kg 飽和溫度 ℃ 飽和水焓 iH kcalkg 1 飽和蒸汽焓 iHn kcalkg 1 給水溫度 104℃ 硬度＜ l? 1 給水壓力 25kg 含氧量 ＜ l? 1 給水焓 inb 104 pH＞ 7 排污率 ? 5% 含 Fe＜ l? 1 爐水含鹽量 2500～ 3000mg l? 1 爐水堿度 700mg l? 1 蒸汽產(chǎn)量 = Q10+Q15(iHn?inb)+α(iH?inb) = :(。104):(。104) = = 折合每噸酸產(chǎn)汽量 = 24 = 蒸汽 /t 酸 或每噸礦產(chǎn)蒸汽量 = = 蒸汽 /t 礦 表 35 廢熱鍋爐熱量平衡 輸入 kcal 輸出 kcal 礦灰?guī)С鰺? 外裝爐出口爐氣帶走熱 干爐氣帶出熱 外裝爐出口灰塵帶走熱 礦石帶入水分吸收熱 鍋爐散熱 564180 空氣帶入水分吸收熱 鍋爐蒸發(fā)管吸收熱 合計 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 23 4 主要設(shè)備的工藝計算和設(shè)備選型 操作氣流速度與床能力 操作氣流速度的確定 ω臨界 = Re臨界 νd均 式中， ω臨界 —物料臨界沸騰速度， m/s； ν—氣體實際溫度下的運動粘度， m2/s； Re臨界 —臨界雷諾準數(shù)。 其中 ， Re臨界 = 式中， Ar—阿基米德準數(shù)。 Ar =gd均3ν2 ?γ粒 ?γ氣γ氣 式中， g—重力加速度， m/s2； γ氣 —氣體在實際溫度下的重度， kg/m3。 硫鐵礦顆粒比重 γ粒 = 4500kg/m3, 硫鐵礦的平均粒徑為 d均 = 10。3m[17,18]。 焙燒溫度（沸騰層最高溫度計算） 850℃ ,爐膛溫度 900℃ [17]。 按煙氣成分及 850℃ 下混合氣體物性公式計算得出： γ氣 = ν = 10。6m2/s[18] 則， Ar = ()3()2 4500。 = Re臨界 = = 5 于是， ω臨界 = 10?10?3 = 按煙氣成分及在 900℃ 下混合氣體物性公式計算得出 : γ氣 = 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 24 ν = 10。6m2/s 則， Ar = (10?3)2(10?6)3 4500。 = Re帶出 = 118 = 3 應(yīng)予校正， 顆粒帶出速度校正系數(shù)圖 得 f帶出 = [19]。 則， ω帶出 = Re帶出 νd均f帶出 = 10?10?3 = ω操作 = k流化 ω臨界 式中， ω操作 —操作氣流速度， m/s； k流化 —流化指數(shù)。 根據(jù)硫鐵礦焙燒的工藝條件，參考同類型工廠的生產(chǎn)實踐，取 k流化 = 。 于是， ω操作 = = 檢驗 ω操作ω帶出= = ，在 與 之間。 床能力 a =86400ω操作V(1+ βt層 ) 式中， a—單位生產(chǎn)率（床能力）， t/m2d ； V—焙燒每噸物料所需的實際空氣用量， m3/t； β—β = 1 273? ； t 層 —沸騰層內(nèi)溫度， ℃ 。 則， a = 86400(1:850273)37444= ?d 爐子主要尺寸的確定 床面積 F床 = Aa 式中， F床 —床面積， m2； 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 25 A— 爐子日處理量， t/d。 對于圓形爐子，床直徑： D床 = √F床 ?F前室 式中， D 床 —床直徑， m； F 床 —本床面積， m2； F 前室 —前室面積， m2。 則， F床 = = 本設(shè)計沸騰爐不留取前室， F 前室 =0。 則， D床 = √ = 沸騰層高度 硫鐵礦焙燒為放熱反應(yīng)，為使床層具有一定的熱穩(wěn)定性與流化的均勻性，參考同類型爐子的生產(chǎn)實踐，取 H 層 =[19]。 爐膛面積 F膛 =aV煙 （ 1 +βt膛 ） F床86400ω膛 式中， V煙 —每噸物料產(chǎn)生的煙氣量， m3/s； t膛 —爐膛溫度， ℃ ； ω膛 —爐膛空間煙氣流速， m/s。 ω膛 = kω帶出 k—折減系數(shù)， k=～ 。 取 k=,則 F膛 = （ 1:900273） 86400 = 2 D膛 = √ = 爐膛直徑取 D膛 = 。 爐腹角 沸騰爐爐膛擴大部分爐腹角 θ 一般為 15。 ～ 20。 。當灰塵有粘性時， θ 最好小于 15。 。角度太大時容易在折角處積灰，而當積灰塌落時，易造成死爐 [20]。 本設(shè)計爐腹角為 15。 。 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 26 爐膛總高度 H膛 =aV煙 （ 1+βt膛 ） F床 τ塵86400F膛 式中， τ塵 —煙塵在爐膛內(nèi)必須的停留時間， s。 取爐氣在爐膛空間內(nèi)停留時間為 15s。 沸騰層上部直徑未擴大部分高度 H1設(shè)為 米，則在該段煙氣停留時間為 τ1 = 86400 (1+ 900273) = 2s 爐膛直徑由 米擴大到 9 米，爐腹角為 15176。，則變徑部分高度 H2為： H2 = D2?D12tanθ = 9 ?176。 = 在該段爐 氣停留時間為 τ2 =86400 ( +) 12 (1+900273) = 5s 爐氣在爐膛中的停留時間： τ3 = 15 ?τ1 ?τ2 = 15? 2? 5 = 8s 則擴大部分爐膛高度 H3為： H3 = （ 1 +900273） 886400 = 于是爐膛總高度為 H = H層 +H1+H2+H3 = ++ + = 氣體分布板 1 風帽形式 選用側(cè)流型風帽，風帽孔眼規(guī)格取為 8 孔 Φ8。 2 孔眼率 (1) 按孔眼噴出速度計算 b孔 =ω操作 （ 1+ βt氣 ）ω孔眼 （ 1+ βt層 ） 100% 式中， t氣 —氣體離開氣體分布板時的溫度， ℃ 。 假定在正常情況下，入爐物料中最大顆粒 d=1mm,據(jù)此計算 ω帶出（大顆粒） 。 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 27 Ar大顆粒 = (1 10。3)3( 10。6)2 4500? = 8016 Re大顆粒 = 118 8016 = 445 ，應(yīng)于校正 查 顆粒帶出速度 校正圖得， f帶出 = ω帶出（大顆粒） = 445 10。61 10。3 = 則， b孔 （ 1 + 40273） （ 1+ 950273） 100% = % (2) 按氣體分布板的最小阻力計算 b孔 = ω操作1+βt氣1+βt層 √ξγ空氣2g?P板 100% 式中， ?P板 —氣體分布板壓力降， mm 水柱； γ空氣 —空氣比重， kg/m3； ξ—氣體分布板阻力系數(shù)。當安裝側(cè)流型風帽時， ξ=～ 3；當安裝內(nèi)部設(shè)置阻力板的側(cè)流風帽時， ξ=10～ 15。 ?P板 = ?P層 ?P層 = H層 （ γ粒 ?γ氣 ）（ 1 ?ε層 ） 式中， H固 —固定層高度 ， m； ε層 —固定層空隙率。 ε層 = Ar。(18Re+ ) Re =ω操作 d均ν 于是， Re = 10?10?6 = ε層 = 。(18 + ) = 于是， ?P層 = (4500 ? ) (1 ?) = 1278 mm 水柱 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 28 b孔 = 1 + 402731 +850273√ 10 1278 100% = % 在以上兩個計算結(jié)果中采用最小值，即取 b 孔 =% 3 風帽個數(shù) N =b孔 （ F本床 +F前室 ） 式中， n—風帽上孔眼數(shù)； d—風帽孔眼直徑， m。 取 n=8,d=，則 N = 8 = 1948 風帽采用等邊三角形方式排列，外圍三圈用同心圓排列。風帽中心距 140mm，外圍風帽間距離適當減小。 其他部件 風箱 選用錐形臺式風箱，其風箱容積用下公式估算，其具體尺寸需結(jié)合爐子結(jié)構(gòu)及工藝配置等情況調(diào)整。 V風箱 = (V風800) 式中， V 風箱 —風箱容積， m3； V 風 —鼓風量， m3/h 則， V風箱 = ( ) = 176m3 排熱裝置 選用管式汽化冷卻 。 F水套 =aq排 F床24k水套 ?t均 式中， F 水套 —水套面積， m2； q 排 —在預(yù)定的焙燒溫度下每噸物料完成反應(yīng)所需排除的余熱， kcal/t； t 水套 —沸騰層對冷卻介質(zhì)的傳熱系數(shù)， kcal/(m2 ?h? ℃)； ?t 均 —沸騰層與冷卻介質(zhì)的平均溫差， ℃ ； 四川理工學院畢業(yè)設(shè)計 4 主要設(shè)備的工藝計算和選型 29 ?t均t出 ?t進 ?t進t層