Станция обжига известняка в вертикальных печах в производстве кальцинированной соды
Курсовой проект - Разное
Другие курсовые по предмету Разное
вблизи месторождений карбонатного сырья.
Известняк - твердая и плотная горная порода, удельный вес 2,4- 2,9 г/см3; мел-мягкая и пористая порода удельный вес 1,8-2,0 г/см3. Из-за значительной пористости содержание влаги в меле доходит до 20% и выше. В меле и известняке содержатся примеси: двуокись кремния SiО2, окислы железа Fе2О3, окислы алюминия Аl2О3, сернокислый кальций или гипс СаSО4, углекислый магний МgСО3 и др. Большая часть этих примесей отрицательно влияет на процесс обжига и на качество получаемой извести. Из-за повышенного содержания влаги в меле необходимо расходовать тепло на ее испарение. Это вызывает дополнительный расход топлива и ведет к снижению концентрации СО2 в газе известково-обжигательных печей.
К вспомогательным материалам относятся: аммиак в производстве соды аммиачным методом совершает замкнутый цикл. После регенерации в отделении дистилляции он возвращается обратно на начальную стадию процесса. Неизбежные при этом потери компенсируются введением аммиачной воды, поступающей с заводов синтетического аммиака, а также с коксохимических предприятий. Топливо. В производстве кальцинированной соды топливо применяют в известковых печах при получении извести и в содовых печах при кальцинации гидрокарбоната натрия. Для обжига карбонатного сырья в шахтных известковых печах требуется топливо с малым содержанием летучих примесей (кокс и антрацит). Наилучшим в этом отношении является кокс. Кокс значительно легче антрацита, поэтому при одинаковом размере кусков топлива в шихте находится больше кусков кокса и следовательно, в ней больше очагов горения. Кокс содержит меньше летучих веществ, и благодаря этому потери тепла с летучими у кокса в 5 раз меньше, чем у антрацита, а содержание СО2 в печном газе получается более высоким. Однако стоимость кокса более высокая, чем антрацита. (В сравнении с коксом антрацит имеет более высокую плотность, поэтому он сгорает медленнее пористого кокса, снижая производительность печи. Антрацит содержит больше летучих веществ).
При оценке качества топлива имеет значение его зольность. Зола, содержащая SiО2 и полуторные оксиды, способствует шлакообразованию в печи. Топливо, содержащее свыше 10% золы, не рекомендуется применять для обжига карбонатного сырья в содовом производстве. Теплота сгорания антрацита и кокса в зависимости от влажности и месторождения составляет 27200 - 29 300 кДж/кг. Не исключена возможность применения в качестве топлива для обжига карбонатного сырья природного газа. Он является наиболее дешевым беззольным высококалорийным топливом (теплота сгорания около 35700 кдж/кг).
Вода. На содовых заводах вода потребляется в основном для охлаждения жидкостей и газов (в летнее время расходуется около 200 000 м3 воды в сутки). Сравнительно меньше ее расходуют на чисто технологические нужды, например, на приготовление рассола, известкового молока и т. д. В настоящее время на заводах стараются использовать так называемую оборотную воду, получаемую охлаждением уже использованной в холодильниках воды, в специальных установках - градирнях, брызгальных бассейнах и др. Следует отметить, что отход содовых заводов - СаСI2 способствует повышению жесткости воды в близлежащих водоемах и делает иногда ее непригодной для использования.
Водяной пар. Содовые заводы являются крупными потребителями пара, так как на одну тонну соды расходуется 1,5 т пара; поэтому целесообразно их располагать возле больших электростанций, работающих на паре. Пар, произведя работу в турбинах электрической станции, может быть направлен в паровые машины газовых компрессоров содового производства, а затем использован для нагрева жидкости и отгонки аммиака в дистилляционной колонне. Для дистилляции используют также отбираемый из турбин пар низкого давления.
.2 Физико-химические характеристики основных стадий процесса
Рассмотрим физико-химические основы стадии обжига известняка.
Источником тепла при обжиге служит топливо - кокс или антрацит, которое перед загрузкой в печь смешивают с карбонатным сырьём. Таким образом, топливо сгорает среди кусков известняка (или мела), отдавая ему и воздуху, поступающему в печь, тепло горения. При достаточном количестве воздуха углерод топлива, реагируя с кислородом воздуха, образует углекислый газ:
С + О2 > СО2 + 94,25 ккал (3.2.1)
При недостатке воздуха происходит неполное сгорание углерода - только до окиси углерода:
С + 1/2О2 > СО + 26,15 ккал (3.2.2)
Как видно из уравнений, при неполном сгорании топлива выделяется значительно меньше тепла. Чтобы предотвратить потери тепла от неполноты сгорания топлива, в печь подают обычно избыток воздуха сверх теоретически необходимого. Избыток воздуха снижает концентрацию СО2 в печном газе. В содовом производстве стремятся получить газ с максимально возможной концентрацией СО2. Поэтому избыток воздуха в известковых печах допускается очень малый - не более 5% сверх теоретического. Для полного сгорания топлива при столь малом избытке воздуха имеет большое значение равномерное распределение среди кусков карбонатного сырья как топлива, так и воздуха, поступающего в печь для горения топлива. Последнее возможно только при наличии одинакового сопротивления шихты по всему поперечному сечению печи. При обжиге известняка расход воздуха для получения 1 т извести составляет 1000 м3.
Образовавшаяся при неполном сгорании углерода топлива окись углерода, встречаясь при дальнейшем движении в печи с кислородом