Подставляя полученные значения в первую формулу, находим, что
Q = 200 (1 + b) x 2,5 DL = 500 DL (1 + b)
при b = 2,5 Q = 1750 DL (k = 700 кг/сутки);
при b = 3 Q = 2000 DL (k = 800 кг/сутки);
при b = 5 Q = 3000 DL (k = 1200 кг/сутки);
Характеристика существующих вращающихся серных печей при установке камеры дополнительного сгорания с b = 2,5 в зависимости от тяги приведена в табл. 3.
Характеристики вращающихся серных печей
Таблица 3.
Стационарные серные печи. Стационарная серная печь представляет стальной сварной цилиндр, футерованный внутри огнеупорным кирпичом и имеющий несколько перегородок для лучшего смешения серы с воздухом (рис. 8). Сера подается в печь в расплавленном виде с температурой 120–125° по трубопроводу, снабженному паровой рубашкой. Распыление серы производится через форсунки с помощью сжатого воздуха, пара или насосом для расплавленной серы. Вводимая в печь сера распыляется на мельчайшие капельки и хорошо перемешивается с воздухом.
Печной газ на выхода из стационарных серных печей имеет концентрацию SO2 18–19 % и температуру 1300–1500°. Высокая температура внутри печи и незначительный избыток воздуха, подаваемого в печь вентилятором через регулируемые прорези около форсунок, почти полностью исключают образование SO2.
Рис. 8. Стационарная серная печь:
1 — корпус; 2- футеровка; 3 — перегородки; 4 — подача воздуха; 5 — подача расплавленной серы; 6 — подача мазута; 7 — выход газа; 8 — опоры.
Тепло печных газов может быть использовано для получения пара при установке после печи котла-утилизатора. Количество получаемого пара составляет 3–3,5 кг на 1 кг сжигаемой серы.
Часовая производительность стационарных серных печей составляет 40–50 кг серы на 1 м3 объема печи.
Производительность печи определяется по формуле
где:
К — напряжение печи, равное 80 000–100 000 ккал/м3ч;
V — объем печи, м3;
q — тепловой эффект при сгорании 1 кг серы (для чистой серы равен 2211 ккал/кг).
Характеристика стационарных серных печей приведена в табл. 4.
Характеристика стационарных серных печей
Таблица 4.
Печь для сжигания серы в жидком кипящем слое. В последнее время на Константиновском химическом заводе разработана новая конструкция печи для сжигания серы в жидком кипящем слое, в котором материалом слоя служит сама расплавленная сера. Производительность сконструированной опытно-промышленной печи составляет 20–25 т/сутки по сжигаемой сере. Концентрация SO2 17,5–18,6 %. температура на выходе из печи 940°.
Печь состоит из стального вертикального цилиндра, в нижней части переходящего в конус. Внутренняя поверхность печи футерована двумя слоями огнеупорного кирпича. В нижней части печи установлена решетка, состоящая из керамических плиток с мелкими отверстиями, и съемная камера для воздуха.
Подача серы осуществляется шнеком, расположенным выше верхнего уровня кипящего слоя. Печь имеет специальные приспособления для спуска жидкой массы из нижней части кипящего слоя и воздушной камеры. Воздух, необходимый для горения серы, подается тангенциально расположенными соплами.
Для создания кипящего слоя под слой серы через съемную камеру подается небольшое количество воздуха (50–100 м3/т серы давлением 0,2–0,3 атм). Образующийся в результате сгорания сернистый газ отводится через штуцер в крышке либо сбоку печи.
Пуск печи в работу производится после ее разогрева и накаливания жидкого слоя серы. Путем подачи под слой постоянного количества воздуха температура жидкой массы повышается до 300–380°, при этом верхние слои закипают и происходит интенсивное испарение серы. Регулирование количества испаряемой серы производится изменением количества воздуха, подаваемого в низ печи. Тангенциальная подача воздуха для горения серы создает турбулентное движение паров серы и способствует полному сгоранию без образования сублимированной серы. Для создания завихренного потока по всей высоте печи отношение ее высоты к диаметру должно быть не менее 5:1.
Для поддержания постоянного состава жидкой массы часть ее периодически или непрерывно выводится из слоя и гасится струей воды в желобе.
Циклонные печи для сжигания серы. Другим видом современного оборудования для сжигания серы является изобретенная на Невском химическом заводе циклоннаяпечь, которая компактна и высокопроизводительна. В печи с метром 1 м и длиной 1,5 м можно сжечь до 60 т/сутки серы, а в печи диаметром 1,4 л и длиной 2.5 м — до 150 т/сутки.
Печь (рис. 9) представляет собой стальной сварной цилиндр, футерованный жаростойким кирпичом. Внутри печь сужается и образует так называемый пережим, за которым создается камера дополнительного сгорания серы и гашения турбулентного потока, образуемого в первом отсеке за счет тангенциальной подачи воздуха. Пережим располагают на расстоянии равном 3–4 диаметра его отверстий от заднего торца печи. Снаружи печь защищена металлическим кожухом, создающим кольцевой зазор между ним, и наружной поверхностью корпуса печи по всей ее длине.
Рис. 9. Эскиз печи циклонного типа для сжигания серы:
1- кожух; 2 — корпус; 3 — футеровка; 4 — выход газа; 5 — подача первичного воздуха в печь; 6 — пережим; 7 — подача вторичного воздуха; 8 — штуцер подачи воздуха; 9 — подача расплавленной серы.
Воздух подается под кожух печи, откуда подогреваясь за счет тепла, выделяемого корпусом печи поступает внутрь печи через тангенциально расположенные щели у переднего горца боковой поверхности печи. Часть воздуха подается в пережим через отверстия в корпусе и футеровке.
Расплавленная сера с помощью насоса вбрызгивается через форсунку в печь. Давление серы перед форсункой 3–4 атм. Форсунки располагаются под углом 15° по отношению оси отверстия подачи воздуха. Тангенциальная подача воздуха, кроме создания благоприятных условий для сжигания серы за счет хорошего контакта серы с воздухом, создает на внутренней поверхности печи воздушную подушку, которая способствует снижению температуры обмуровки на 250–350° по сравнению с температурой в ядре газового потока. Снижение температуры обмуровки удлиняет срок ее службы.
Расход воздуха, подаваемого на горение, составляет 4000–5000 нм3/т серы, из них около 10 % подается в пережим. Давление воздуха перед печью при установке для охлаждения газа котла-утилизатора 350 мм. Коэффициент избытка воздуха составляет 1,15. Концентрация получаемого газа до 18 % SO2. Теплонапряжение 3–4 Мкал/м3ч. Температуре газа на выходе из печи 1200–1250°; в пережиме 1350–1400°. Окружная скорость газа 27–30 м/сек.
Колчеданные печи
Для обжига колчедана применяются полочные механические печи, горизонтальные вращающиеся печи, камерные печи пылевидного обжига, печи для обжига в кипящем слое.
Существуют и другие типы печей, например: циклонные, пылевидного обжига со спекающимся огарком, с двойным кипящим слоем и другие. Однако они мало применяются в промышленности и поэтому здесь не рассматриваются.
Полочные механические печи. Полочные механические печи являются самыми распространенными на предприятиях целлюлозно-бумажной промышленности. Они бывают разных систем: Ведже, Лурги, Гересгофа, Гумбольдта, ВХЗ, типа Г и некоторые другие.
Все эти печи отличаются только количеством сводов, способом охлаждения перемещающих устройств и некоторым конструктивным оформлением отдельных узлов.
Полочные печи (рис. 10) состоят из металлического сварного или клепаного кожуха, футерованного огнеупорным кирпичом или жаростойким бетоном. По высоте печь разделена кольцевыми сводами из огнеупорного (шамотного) кирпича на несколько этажей. Первый свод (верхний) называется сушильным, остальные — рабочими. Счет рабочих сводов ведется сверху. В центре печи установлен полый чугунный вал, опирающийся нижним концом на подпятник. На уровне каждого этажа на валу имеются два диаметрально расположенных гнезда, в которые вставляются ручки с водяным или воздушным охлаждением, на ручки надевают съемные гребки, предназначенные для перемешивания колчедана по сводам.
Рис. 10. Установка полочной колчеданной печи:
1 — бункер; 2 — вал; 3 — отверстие в сводах печи; 4 — корпус; 5 — ручка; 6 — гребки; 7 — опора; 8 — выход газа.
Вращение вала осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу, редуктор и пару конических шестерен. Для равномерного питания печи колчеданом над верхним сушильным слоем установлен металлический бункер.
