【正文】 1． 廠房設(shè)計 本設(shè)計采用單層廠房，這樣使廠房利用率較高建設(shè)費用也低，廠房設(shè)有配電室，貯存室及控制室。操作氣流速度 6 車間布置 車間布置是設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，既要符合工藝要求，又要經(jīng)濟實用，合理布局。 由物料計算知 hNmV ? 由操作氣流速度計算知ω = mVD ??? ??? ??? 擴大段的直徑 D2也可按此式計算。 根據(jù)已經(jīng)確定的焙燒強度 ?? 2)%35(28 SU ，可按下式計算出操作溫度下的線速度。本設(shè)計采用 28 噸（ 35%S） /米 2。 5 毫米，焙燒強度取 25～ 30 噸（ 35%S） /米 2。但是焙燒強度過高時，礦料在爐內(nèi)停留時間不足，會影響硫的燒出率。 沸騰爐的焙燒強度是衡量生產(chǎn)能力的一個重要指標(biāo)。 5． 2 典型設(shè)備的工藝計算 5． 2． 1 沸騰爐的工藝計算 三、 沸騰爐的工藝計算 沸騰爐的工藝尺寸計算，主要是確定沸騰爐的直徑和總高度，可采用簡化的方法，即先按各種類型的爐料選擇焙燒強度。 型管式電除塵器 DG 型管式電除塵器為水泥廠小型磨機、小型烘干機、窯底下料、破碎、倉頂?shù)刃P塵點而設(shè)計。按進(jìn)風(fēng)形式分為兩種，一種為底進(jìn)風(fēng)，一種為上進(jìn)風(fēng)。它設(shè)計了獨立隔離的絕緣子室，出廠時進(jìn)行了整體保溫，抗結(jié)露能力強。 型電除塵器 是集慣性除塵和電除塵于一體的復(fù)合型除塵器。 3） 、配用高壓恒流電源，獨立的絕緣子室，抗結(jié)露，適應(yīng)工況范圍廣，運行穩(wěn)定可造。它的主要特點有： 1） 、利用立窯的溫度壓力差，依 靠除塵器煙囪的高度，實現(xiàn)自然通風(fēng)，沒有風(fēng)機動力消耗，運行費用低。 該除塵器主要適用于清除非粘固灰塵、煤炭、泥沙、煙塵及其他粉塵等。 XLPB 型旋風(fēng)除塵器 是根據(jù)在風(fēng)機前后位置不同分為 X 型和 Y 型，其中 X 型是在除塵器本體增加了出口螺旋殼。 4）內(nèi)壁涂抹有 20 毫米厚的耐磨、耐高溫材料、基料耐磨 性能是普通碳素鋼的20— 30 倍，其耐溫達(dá) 450℃以上，可直接處理高溫廢氣。 2． HX1410 旋風(fēng)除塵器 1）本除塵器可由多筒組合使用，單筒處理風(fēng)量為 — 萬 3/小時 2）錐體底部帶有反射屏，防止二次氣流將已分離的粉塵重新?lián)P起。 5． 1． 2 旋風(fēng)除塵器 1. CLK 擴散式旋風(fēng)除塵器 CLK 擴散式旋風(fēng)除塵器 ，適用于捕集干燥的非纖維性的顆粒 粉塵，主要特點是筒身呈倒圓錐形，因而減少了含塵氣體自筒身中心短路到出口處的可能性，并裝有圓錐形的反射屏，防止兩次氣流帶出，因而提高了除塵效率。在保溫層外表綁上鋼絲，使保溫層貼在爐殼上。 3．敷設(shè)。 2． 保溫材料。使?fàn)t殼壽命大大縮短。在焙燒硫化礦物的生產(chǎn)過程中，產(chǎn)生的煙氣含有二氧化硫，其中部分會轉(zhuǎn)化為三氧化硫，并與煙氣中水蒸氣結(jié)合生成硫酸。在爐體上尚設(shè)有投料口、排料口、入孔口，冷卻裝置的安裝門洞、爐膛上部清理孔及排煙口等所用耐火材料的材質(zhì)與爐墻相同。在爐頂上部再敷設(shè) 100～ 150mm絕熱材料，如礦渣棉、蛭石等，上部蓋 18 號25mmX25mm 鐵絲網(wǎng)，表面用 1： 2 水泥砂漿抹 面。澆注爐頂可采用整體式澆注，也可根據(jù)爐頂直徑大小分?jǐn)?shù)片澆注，通常分作 6～ 8 片。耐火磚砌筑的球頂，球頂厚度常采用 230mm、 250mm 或 300mm，視爐膛直徑大小而定，耐火磚磚形需根據(jù)球頂直徑大小而配置若干種異型磚，搭配砌筑或按每環(huán)一個磚型砌筑，常用磚體材質(zhì)為耐火粘土磚、硅藻土、礦渣棉、蛭石及膨脹珍珠巖等。 4．爐頂結(jié)構(gòu)。 3．燃燒道磚體。 2．磚體。兩種耐火材料組合成隔熱層的上層抹面厚度為 50～ 100mm，隔熱層材料配比見表 1。也就是要考慮氣體從氣體分布裝置噴出的一瞬間的流型和湍流程度，創(chuàng)造一個 良好的氣固接觸條件。爐底氣體分布裝置對爐內(nèi)物料沸騰狀態(tài)、增強氣固接觸、防止滯留起著關(guān)鍵的作用，是焙燒爐正常生產(chǎn)很重要的部件。下部是風(fēng)箱，其作用是盡可能使氣體從風(fēng)管進(jìn)入風(fēng)箱的氣體動壓頭轉(zhuǎn)變成靜壓均勻分布，因此風(fēng)箱的容積必須足夠大。上部是爐膛，它包括沸騰層段和上部焙燒空間段，整個爐膛用耐火材料砌筑成中空的焙燒室，各種精礦的沸騰焙燒過程，就在爐膛進(jìn)行。 二、焙燒溫度的選擇沸騰層操作溫度是根據(jù)不同的焙燒性質(zhì)和入爐物料的化學(xué)成分而定，使焙燒過程處于最好的化學(xué)反應(yīng)條件下進(jìn)行。而沸騰焙燒爐的流態(tài)化特點是爐內(nèi)物料激烈翻騰使沸騰層內(nèi)各點溫度接近均勻，所以只要改變沸騰床局部工作條件，如在爐墻內(nèi)側(cè)裝設(shè)冷卻水套、床層內(nèi)裝設(shè)冷卻水管或向床層噴水等措施，都可以起到調(diào)節(jié)整個床層溫度的效果。沸騰爐的缺點是煙塵率高，達(dá)到 20％～ 55％，給煙氣凈化處理增加復(fù)雜性。 北京有色冶金設(shè)計研究總院開發(fā)的漿式進(jìn)料沸騰焙燒爐，已于 1992 年成功地用于中原黃金冶煉廠大型工業(yè)生產(chǎn)。沸騰焙燒爐產(chǎn)出焙砂質(zhì)量好，生產(chǎn)率高，操作簡單，便于實現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動化等一系列優(yōu)點，因此在冶金工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。沸騰焙燒爐的工作原理是將空氣從爐底送入，經(jīng)空氣分布器進(jìn)入爐內(nèi)，當(dāng)空氣以一定的流速自下而上地吹過顆粒狀料層，整 個料層在空氣的攪動下，爐料粒子互相分離，并上下翻騰，只要風(fēng)速不超過一定限度，爐料粒子就在一定的高度范圍內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，造成礦粒與氣體接觸的最好條件，使焙燒過程氣固間熱交換速度快，反應(yīng)十分激烈，并且料層溫度均勻。損失熱為反應(yīng)熱的3～ 5%，取 5%。取平均比熱容為 (Kg.℃ ),爐渣出口溫度近似取沸騰區(qū)溫度 850℃ . KJtCmQ G 65 ??????? f 出口爐氣帶走熱量 Q6（包括爐氣，爐灰，水氣）。（ KJ/mol） FeS2， Fe2O3， SO2（ g）， SO3（ g）， 23222 221411 SOOFeOF e S ???的標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱為 ： 則： )()()298( ???????? KH mr ? km ??? 故每 燃燒 1kgS 放出的熱量為： kgKJM Hq s mrs 828002 ?????? ? 忽略與 298k 間反應(yīng)熱的差別，則： KJqSGQ s 73 100 0 2 9 1 09 8 7 9 7 3 ??????? ? d SO2轉(zhuǎn)化為 SO3放出熱量 Q4。分別取干空氣與水的平均比熱容為 與 /(Kg.℃ )， 0℃下水的汽化潛熱為 2492KJ/kg. 20202 ????? 水水汽干干空氣 GmGmQ )( ???????? ?? c FeS2燃燒放出熱量 Q３ 。查得 20℃時干礦砂的平均比熱容為 (Kg.℃ )，水的平均比熱容為 KJ/(Kg.℃ )。4 ?????? o oG GG 由于爐氣含灰量實測誤差也較大，采用計算值 G4繼續(xù)計算 f 入爐空氣量由 N2平衡計算： % %2 2N N干空氣中 爐氣中干爐氣量干空氣量 ?? ?? Nm? 由 t=20℃，Φ =70% , P=750mmHg,求出空氣中水量 ,查得 20℃下水的飽和蒸汽 壓 P*=,故進(jìn)口空氣中水氣的體積分?jǐn)?shù)為 %%100750 %100* ?????? PP 實際入爐空氣量 : 水蒸汽的體積分?jǐn)?shù) 干空氣量?? 1 3NmV B Nm??? 其中水分含量為： 9 7 8 2 8 1 1 7 Nm?? ?? g 出口爐氣水分量： ?? Nm?? 沸騰爐焙燒的熱量 衡算：取 0℃組分穩(wěn)定態(tài)及液態(tài)水為基準(zhǔn)。 殘 所以： )] (100[)] (100[??????????殘干干SSGG 殘干干 S SG )( ??? 代入實測數(shù)據(jù)得： 殘干干 S SGGGG )(21 ?????? )(9873 ?? ??? ? 爐灰量： kgGGG 1 9 32 5 3 7 2 324 ????? ? c 原料礦砂中硫的燒出率η .可推得 %100???? ?干干殘干干 SG SGSG? %%1 0 0358 9 7 3 7 2 31???????? ???? d 出口干爐氣量 VFNm3，可由爐氣組成通過 S衡算算出： SSOSOF MSGyyk m o lNmNmV???? 100)( %%3332?干干 %% 32 0 0SOSOSFyyMSGV ? ????干干 )(32100 ??? ???? Nm? e 出口爐氣帶走灰量可由實測數(shù)據(jù)校核： kgNmkgG 39。 設(shè)每小時進(jìn)爐的 礦砂總量為 X kg， 則礦砂中絕干料的質(zhì)量 ： XX ??? %95%)51( %35?礦砂中絕干物質(zhì)的量 硫的質(zhì)量 代入數(shù)據(jù) %35%95 ??? X 得 hkgX 4109 9 6 ?? 所以原料礦砂量 : hkgG 41 ?? 二、沸騰爐焙燒的物料與能量衡算： 設(shè)爐渣產(chǎn)量為： hkg2530G 2 ? 沸騰爐焙燒的物料衡算 (以每小時為基準(zhǔn) ) a 礦砂帶入水量： ?? 干礦砂量： kgG 8 9 7 34 9 89 9 6 9 ???干 b 爐渣及爐灰總量 GΣ。 下表為我國 97 年硫鐵礦生產(chǎn)硫酸的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 硫焙燒出的分率 ,SO2 爐氣凈化中硫的收率、 SO2 轉(zhuǎn)化為 SO3 的分率及 SO3在吸收中生成硫酸的分率 等 ,都會使硫的利用率降低 .我國硫利用率僅 %,硫酸的成本就越高；三廢的危害性越大，設(shè)備腐蝕亦越嚴(yán)重。尋求硫酸生產(chǎn)的余熱回收利用的途徑，仍是硫酸工業(yè)要解決的一個問題。 （ 2）能量利用 生產(chǎn) 1 噸 100%硫酸，焙燒反應(yīng)放熱 106 kJ， SO2氧化反應(yīng)放熱 1106KJ，干燥和吸收放熱 106kJ，共計 106kJ。 為減少和消除吸收尾氣中 SO2 和 SO3 等的根本方法是提高 SO2 的轉(zhuǎn)化率和 SO3的吸收率。 廢水治理大都采用石灰乳中和處理。 L1)硫化物為 ，砷 ，鉛 ，鋅 ，銅 ，汞 ，氟20。 我國 1998 年頒布的硫酸三廢排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 : 排放煙筒高 30m時， SO2 排放量不超過 34kg/h，酸霧 260mg 廢水主要是冷卻水，除含有硫酸外，還含有砷、氟的化合物和貴重金屬。 冷凝成酸是一物理過程，用硫酸的濃度較低，如 93％、 76％，甚至水都可以，操作溫度較高，一般轉(zhuǎn)化氣體進(jìn)口溫度保持在 220～ 400℃以上 3． 7 三廢治理、能量回收及技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) （ 1）三廢治理 廢渣主要是硫鐵礦焙燒后的礦渣，含有氧化鐵和殘余的硫化亞鐵，及少量銅、鉛、鋅、砷和微量元素鈷，硒、鋅、鍺、銀、金等。溫度太高，硫酸中水分蒸發(fā)，與 SO3氣體結(jié)合成酸霧，使吸收率降低；溫度過低，會使粘度增大，而降低傳質(zhì)系數(shù)和吸收速率，吸收酸溫一般以 40—50℃為宜。只有濃度為 ％的硫酸，在任何溫度 下，總蒸汽壓最小。濃度越高， SO3蒸汽壓越大，吸收推動力越小。 SO3與水蒸氣化合成硫酸蒸汽的速率超過了硫酸分子被水吸收的速率而冷凝成酸霧。 濃度低于 ％的硫酸，液面上水蒸氣分壓大。 nSO3＋ H2O＝ H2SO4＋（ nl） SO3＋ Q 當(dāng) n＞ 1 時，生成發(fā)煙硫酸； n=1 時，生成無水硫酸； n＜ 1 時生成含水硫酸。前者為吸收成酸，后者是冷凝成酸。 3． 6 三氧化硫的吸收工藝 從轉(zhuǎn)化工序來的轉(zhuǎn)化氣中 SO3 含量一般不超過 10%。 最終轉(zhuǎn)化率在 97%～ %之間，對生產(chǎn)成本的影響最小。 ③最終轉(zhuǎn)化率 最終轉(zhuǎn)化率越高原料利用率越高，也減輕了污染。爐氣中 O2濃度越大 ,SO2轉(zhuǎn)化率越大，反應(yīng)速率也越快。當(dāng)溫度提高到一定程度時， Kc 值迅速下降，這時反應(yīng)速率從最大值轉(zhuǎn)而下降。決定