磷石膏制硫酸

利用磷石膏制10萬(wàn)噸硫酸原始數(shù)據(jù)：1.渣場(chǎng)新鮮磷石膏化學(xué)成分分析（w%）單位：%SO3CaOSiO2FeO23AlO23MgOPO2 5F結(jié)晶水其他39.3629.049.450.0820.1330.021.410.2616.553.6952.無(wú)水磷石膏化學(xué)成分分析（w）%單位：%SO3CaOSiO2FeO23AlO23MgOPO2 5F其他47.1634.8011.320.0980.1590.0241.690.324.433.煤粉元素分析（w%） 單位：%CarHarSarNarOarAarWar59.744.210.351.3713.7221.592.024.煤粉工業(yè)分析及發(fā)熱量（w%） 單位：%WrArF.CrVrQRr(kJ/kg)2.0221.5924.8145.8122891.925.溫度a.物料入預(yù)熱器溫度：50°Cb.回灰溫度：50°C,c.四級(jí)筒下料溫度：820C，d.石灰渣出冷卻機(jī)溫度：150°C，e.分解爐底部鼓入空氣溫度：30C,f.進(jìn)分解爐二次空氣溫度：300C,g.入分解爐煤粉溫度：40C,h.入分解爐焦炭溫度：40C,i.一級(jí)筒出口煙氣溫度：400°C,j.—級(jí)筒出口飛灰溫度：370°C,k.系統(tǒng)漏風(fēng)溫度：30C,l.喂料引入空氣溫度：50C。一級(jí)筒飛灰量0.10kg/kg(物料)；收塵器和冷卻塔綜合收塵效率n=99.2%；分解爐底部鼓入冷空氣量占煤粉燃燒用理論空氣量的比例系數(shù)為k1=0.1；物料帶入空氣量占煤粉燃燒理論空氣量的比例系數(shù)為k2=0.09；石灰渣中燃料灰分摻入百分比8=100%；系統(tǒng)漏風(fēng)占煤粉燃燒用理論空氣量的比例系數(shù)為k3=0.16；出預(yù)熱器過(guò)?？諝庀禂?shù)為￡=1.20；系統(tǒng)散熱為600kJ/kg物料；磷石膏分解耗熱為1100千卡/kg物料；磷石膏分解率a=95%，脫硫率卩=85%；燃料燃燒氣氛中CO容積比例為4%；分解爐溫度控制：1000?1100°C；C/S摩爾比0.65；產(chǎn)量為：10萬(wàn)噸硫酸聯(lián)產(chǎn)18萬(wàn)噸石灰。物料平衡計(jì)算基準(zhǔn)：1kg無(wú)水磷石膏，溫度為0C,分解爐+預(yù)熱器1收入項(xiàng)目：.燃料消耗量m=mco+mco2(mco為不完全消耗量，mc。 .焦炭消耗量為完全燃燒消耗量 .焦炭消耗量rr r r r根據(jù) =0.65， me=12?0.65?(SO3)%=0.10(SO3)%=°.O47kg/kg物nSO3 80料其中(SO3)%為無(wú)水磷石膏中SO3的比例.無(wú)水基磷石膏消耗量，入預(yù)熱器物料量a/.1kg無(wú)水基磷石膏b/.出除塵器和冷卻塔飛損量及回灰量m=m(1—n=0?10x(l—0.992)=0.0008kg/kg物料Fhfhm=m—m=0.10—0.0008=0.10kg/kg物料yhfhFhc/.入預(yù)熱器物料量ms+myh=1+0.10=1.1kg/kg物料(3)．燃料燃燒理論用空氣量a.不完全燃燒理論用空氣量ViKCO=0.045Car+0.267Har+0.033(Sar—Oar)=3.37mreom3/kg煤b?完全燃燒理論用空氣量V1keo2=0.089Car+0.267Har+0.033(Sar—Oar)=6.00mreo2Nm3/kg煤1k r燃料燃燒總消耗理論空氣=mco?VCO+mco2.Veo2=(3.37meo+6.00meo2)Nm3/kg物料kr1Kr1k r r.分解爐底部鼓入空氣量Vik=k]?Vk=(0.34mreo+0.6m,。2)Nm3/kg物料 ki=0.1分解爐從冷卻機(jī)抽入空氣量=V—V=(3.03meo+5.40meo2)Nm3/kg物料F2kk1 r r .預(yù)熱器投物料帶入空氣量=k?V=(0.30mco+0.54mco2)Nm3/kg物料 k=0.09SK2k r r 2.預(yù)熱分解系統(tǒng)漏入空氣量=k?V=(0.54mco+0.96mco2)Nm3/kg物料 k=0.16lok3k r r 3支出項(xiàng)目(1)石灰渣根據(jù)分解率a=95%,脫硫率卩=85%m=1-(SO%)a卩=0.62kg/kg物料z3(2) 生料分解釋放出的氣體量(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)a.焦炭還原分解磷石膏C+2CaSO=2CaO+2SO+CO42212kg44.8m322.4m31kg44.8m322?4m31212m=0.10C(SO3%)，求得：VC =mco2 C22.4=0.187(SO%)=0.09Nm3/kg物料?123Vc=m448=0.373(SO%)=0.18Nm3/kg物料so2c? 12 3b.煤粉然燒生成CO還原分解磷石膏CO+CaSO=CaO+SO+CO42222.4m322.4m3 22.4m322.4m3mco=1.12mcorNm3/kg,Vco=mco=1.12mcorNm3/kg,100r求得：VCOVCOCO2=1.12mrcom3/kg物料,VCOSO2=1.12mrcoNm3/kg物料c．c．燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣?Car?mco=1.12mcoNm3/kg物料r12100rrCO2= ?竺?mco2=1.12mco2Nm3/kg物料r12100rrN2=22.4?Nar?(mCO+mco2)+0.79V(mco+mco2)r28100rrkrr=(2.67mrcO+4.75mrcO2)Nm3/kg物料H2O=22.4?Har?(mCO+mCO2)+22.4?War?(mCO+mCO2)r2100rr18100rr=(0.50mrCO+0.50mrCO2)Nm3/kg物料SO2=22：i?竺?(mCO+mco2)=(0.002mco+0.002mco2)nm3/kgr 32 100 r r r r物料燃料燃燒總煙氣量（除還原氣體CO外），求得:Vy=VCO2+VN2+VH2O+VSO2=(3.17mCO+6.37mCO2)Nm3/kg物料rrrrrrrd煙氣過(guò)?？諝饬縱k=(廠1)v=(1.20—1)X(3.37mco+6.00mco2)=(0.67mco+1.2y k r r rmrcO2)Nm3/kg物料其中，VN2k=0.79?Vyk=0.79X(0.67m‘o+1.2mrco2)=(0.53mrco+0.95m,。2)Nm3/kg物料VO2k=0?21Vyk=0.21X(0.67mrCo+1.2mrco2)=(0.14叫0+0.25叫co2)Nm3/kg物料出預(yù)熱器總廢氣量V=Vy+Vk+VC+VC+VCO+VCOfryco2so2CO2SO2=(3.17mco+6.37mco2)+(0.67mco+1.2mco2)+rrrr0.187(SO%)+0.373(SO%)+1.12mco+1.12mco33rr=6.09mrco+7.57mrco2+0.27Nm3/kg物料出預(yù)熱器飛灰量mfh=0.10kg/kg物料熱平衡計(jì)算如下：1.收入項(xiàng)目燃料燃燒生成熱Q=m?Q=(mco+mco2)Q =22891.92(mco+mco2)kJ/kg物料y「Rrynet,ar r r net,ar r r &b?燃料顯熱Q=m?C?T=(mco+mco2)x1.154X40rrrrr r=46.16mrco+46.16mrco2kJ/kg物料0?40°C煤粉平均比熱容Cr=1.154kJ/kg.°C,Tr=40°Cc?焦炭顯熱Q=m?C?T=0.10(so3)%X0.808X40=15.24kJ/kg物料cccc0?40C焦炭平均比熱容C=0.808kJ/kg°C,T=40Cr ? cd?物料顯熱Q=m?C?T=1X0.899X50=44.95kJ/kg物料ssss0?50°C磷石膏平均比熱容Cr=0.899kJ/kg.°C,Tr=50°C回灰顯熱Qyh=myh?Cyh?Tyh=0.10X0.0899X50=4.50kJ/kg物料0?50C磷石膏平均比熱容C=0.899kJ/kg°C,T=50Cyh ? yh空氣帶入顯熱.分解爐底部鼓入空氣顯熱Q=V?C?T=(0.34mco+0.60m?2)X1.298X30TOC\o"1-5"\h\z1k1k1k1k r r=13.24mrco+23.36mrco2kJ/kg物料0?30C空氣平均比熱容C=1.298kJ/Nm3°C,T=30C1k ? 1k.入分解爐二次空氣顯熱Q=V?C?T=(3.07mco+5.40mco2)X1.377X330F2kF2kF2kF2k r r=1395.04mrco+2453.81mrco2kJ/kg物料0?330C空氣平均比熱容C=1.377kJ/Nm3 C,F2k ?T=250CF2k.物料帶入空氣顯熱Q=V?C?T=(0.30mco+0.54mco2)X1.299X50TOC\o"1-5"\h\zSKSKSKSK r r=19.49mrco+35.07mrco2kJ/kg物料0?50C空氣平均比熱容C=1.299kJ/Nm3°C,T=50CSK ?SK.系統(tǒng)漏風(fēng)空氣顯熱Q=V?C?T=(0.54mco+0.96mco2)X1.298X30loklokloklok r r=21.03mrco+37.38mrco2kJ/kg物料0?30C空氣平均比熱容C=1.298kJ/m3°C,T=30Clok ? lok總收入熱量Q=Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q

ZSRrrcsyh1kF2kSKlok=22891.92(mco+mco2)+46.16mco+46.16mco2+15.24+44.95+4.5+rrrr13.24mco+23.36mco2+1395.04mco+2453.81mco2+19.49mco+rrrrr35.07mco2+21.03mco+37.38mco2rrr=24386.88mrco+25487.70mrco2+64.69kJ/kg物料2.支出項(xiàng)目磷石膏分解耗熱Q=4.18x795kJ/kg=3172kJ/kg物料廢氣帶走熱Q=V?C?TCO2CO2CO2 CO2=(Vc+Vco +VCO2)?C?TCO2 CO2 r CO2CO2=[0.187(SO3%)+1.12mrCO+1.12皿匸02]X1.921X400=67.76+860.61mrCO+860.61mrCO2kJ/kg物料0?400°C二氧化碳平均比熱容C =1.298kJ/Nm3°C,T =400°CCO2 ? CO2Q=V?C?TN2N2N2N2=(Vk+VN2)?C?TN2r N2N2=[(0.53mco+0.95mco2)+(2.67mCO+4.75mCO2)]X1.319X400r r r r=1688.32mrCO+3007.32mrCO2kJ/kg物料0?400°C氮?dú)馄骄葻崛軨n2=1.319kJ/Nm3.°C,Tn2=400CQ=V?C?TH2OH2OH2OH2O=(0.50mco+0.50mco2)x1.550X400rr=310mrco+310mrco2kJ/kg物料0?400°C水蒸氣平均比熱容C =1.550kJ/Nm3°C,T =400°CH2O ? H20Q=V?C?TSO2O2SO2SO2=(Vc+VcO+VSO2)?c?Tso2 SO2r SO2SO2=[0.373(SO3%)+1.12mrco+(0.002mrcO+0.002mrcO2)]X1.965X400=141.48+880.32mrCokJ/kg物料0?400°C二氧化硫平均比熱容C =1.965kJ/m3C,T=400CSO2 ? SO2Q=V?C?TO2O2O2O2=Vk?C?TO2 SO2SO2=(0.14mco+0.25mco2)X1.370X400rr=76.72mrco+137.00mrco2kj/kg物料0?400°C氧氣平均比熱容C=1.370kJ/m3°C,T=400CTOC\o"1-5"\h\zO2 ? O2Qf=QCO2+QN2+QH2O+QSO2+QO2=67.76+860.61mCO+860.61mCO2+1688.32mCO+r r r3007.32mCO2+310mCO+310mCO2+141.48+880.32mCO+r r r r76.72mCO+137.00mCO2rr=209.24+3815.97m^o+4314.93m「co2kJ/kg物料進(jìn)冷卻機(jī)石灰渣帶走熱量Q=m?C?T=[1—(SO%)a?X30.878X820ZZZZ 3=447.79kJ/kg物料

0?820°C石灰渣平均比熱容C=0.878kJ/Nm3°C,T=820°CZ ? Zd． 系統(tǒng)散熱量QB=600kJ/kg物料Be.煤灰?guī)ё邿崃縌=m?C?T=(mco+mco2)?Aar?C?TArArArArrr ArAr=(mco+m=(mco+mco2)rrAar100?1.078?820=190.85m「o+190.85m「o2kJ/kg物料0?820C平均煤灰平均比熱容C=1.078kJ/Nm3°C,T=820CAr ? Ar總支出熱量QZC=Q+Qf+QZ+QB+QAr=3172+209.24+3815.97mCO+4314.93mCO2+447.79+600+

rr190.85mco+190.85mco2rr=4006.82mrCO+4505.78皿匸02+4429.65kJ/kg物料列出收支熱平衡方程式QZSQZS=QZC24386.88mco+25487.70mco2+64.69=4006.82mCO+4505.78mCO2+r r r r4429.65簡(jiǎn)化后,20380.06mco+20981.92mco2=4364.96 ———— 1.1rr根據(jù)煤粉燃燒產(chǎn)生的煙氣中CO的容積比例為4%列出計(jì)算式,

VrCO =0.04，代入得Vry+VrCO1.21.12mrCO1.21.12mrCO+3.17mrCO+6.37mrCO2聯(lián)合1.1和1.2，可求得mrco=0.045kg/kg物料，mrco2=0.165kg/kg物料mr=0.045+0.165=0.210kg/kg即分解1kg無(wú)水磷石膏物料需要消耗0.210kg燃料。熱平衡表如下：熱平衡表 單位：kJ收入項(xiàng)目數(shù)量%支出項(xiàng)目數(shù)量%燃料燃燒熱4794.4789.6分解熱耗3172.0059.3燃料顯熱9.670.2廢氣帶走熱1090.7420.4焦炭顯熱15.250.23石灰渣帶走熱447.798.4物料顯熱44.950.8煤灰?guī)ё邿?5.420.7回灰顯熱4.500.1系統(tǒng)散熱60011.2空氣顯熱484.989.1總量5353.80100總量5350.50100計(jì)算小時(shí)產(chǎn)生煙氣量出一級(jí)筒煙氣的量(1kg物料)V=6.09mco+7.57mco2+0.26(mco=0.045，mco2=0.165)f r r r r=6.09X0.045+7.57X0.165+0.27=0.3715+1.7108+0.27=1.79m3/kg物料年產(chǎn)硫酸10萬(wàn)噸，按運(yùn)轉(zhuǎn)率310天，分解率a=95%，脫硫率卩=85%計(jì)算：TOC\o"1-5"\h\zSO% ? HSO3 2 480 98X?(SO3%)a卩 10萬(wàn)噸X=(10萬(wàn)噸X80)/(98XSO3%a卩)=21.43萬(wàn)噸(物料)則每小時(shí)物料消耗量為：21.43X104/(310x24)=28.8噸每小時(shí)產(chǎn)生煙氣量為：V=28.8X103X1.79=51.6X103m3/hf/h2.煙氣中SO2的容積比例=VC+VCO+VSO2SO2so2SO2r=0.18+1.12m「o+(0.002mrCO+0.002mrCO2)=0.23m3/kg物料SO%=Vso2?100%=竺X100%=12.87%2 Vf 1.79體積量為.67.68X12.87%=8.7X1033.煙氣中O2的容積比例=VkO2O2=0.14mrco+0.25mrco2=0.048m3/kg物料O%=Io2?lOOWr0048X100%=2.66%2 Vf 1.79每小時(shí)煤消耗量28.8X0.210=6.04噸冷卻機(jī)所需冷空氣量熱平衡計(jì)算l.lkg物料（折合石灰渣量為O.62kg）溫度物料：進(jìn)冷卻機(jī)石灰渣溫度為820，出冷卻機(jī)溫度為85°C；空氣：進(jìn)冷卻機(jī)冷空氣溫度為30C，出冷卻機(jī)熱交換空氣溫度為250C；冷卻機(jī)散熱量50kJ/kg.收入項(xiàng)目1．石灰渣入冷卻機(jī)顯熱Q=m?C?T=0.65X0.878X820=447.79kJ/kg物料zrzrzrZr0?820C石灰渣平均比熱容C=0.878kJ/m3C,T=820Czc ? zr煤灰入冷卻機(jī)顯熱Q=m?C?T=0.272X21.59%X1.078X820=51.91kJ/kgA