1、第十章 沸腾炉工艺计算第一节 计算依据1、常用术语：烧出率矿石在焙烧过程中硫被烧出的百分率。净化收率进转化硫量对炉气硫量的百分率。转化率出转化 SO3 对进转化 SO2 的摩尔百分率。吸收率二吸出口 SO3 对一吸进口 SO3 的摩尔百分数。其它损失指除了焙烧、净化、转化、吸收过程中可以查明的损失百分率。包括质量损失，成品酸中溶解的二氧化硫损失，设备开停车或泄漏等所有跑、冒、滴、漏的损失，是一个由多方面因素造成的综合性项目，不能由几个测定数据和公式来计算，一定要通过全面的系统测定来查明，而查定过程又存在误差，因此各生产单位之间的其它损失率因管理水平之差则有很大差别，一般在0.3 1%左右。计算
2、取 1%。硫的利用率含硫原料中，硫被利用的程度。2、计算数据年产能 100%硫酸 320000 吨年作业时间 8000h产量 40t/h 或 408kmol/h进炉原料 含硫 20%（干基） 、含水 5%灰渣 灰渣=70%30% ，灰中残硫 0.3%,渣中残硫 0.5%制酸系统效率净化率 净 97.0%，转化率 转 99.2.0%，吸收率 吸 99.95% ，炉气主要成分（干基）SO2：12% ，SO 3：0.24%， O2：4%气象条件 气温： 32；气压：100.8kPa；湿度：80%第二节 物料衡算根据质量守恒定律，以生产过程或生产单元设备为研究对象，对其进出口处进行定量计算，称为物料衡
3、算。通过物料衡算可以计算原料与产品间的定量转变关系，以及计算各种原料的消耗量，各种中间产品、副产品的产量、损耗量及组成。物料衡算的基础：物料衡算的基础是物质的质量守恒定律，即进入一个系统的全部物料量必等于离开系统的全部物料量，再加上过程中的损失量和在系统中的积累量。物料衡算是所有工艺计算的基础，通过物料衡算可确定设备容积、台数、主要尺寸，同时可进行热量衡算、管路尺寸计算等。1、硫的烧出率1.1 灰渣平均残留率CS(残 )=CS(灰 )+CS（渣）式中，C S（残） 灰渣平均残硫率，%CS（灰） 灰中残硫量，%CS（渣） 渣中残硫量，%则 ， CS（残 ）=70%0.3%+30%0.5%=0.3
4、6%1.2 灰渣产率： )S(160残实 ）x式中，C S(实) 矿石中硫的实际含量 %CS(残) 矿渣中的残硫量 %则灰渣产率为：0.877 kg 灰渣/kg 矿36.012x1.3 硫的烧出率s=CS（ 实 ） xxCS(残）CS(实 ) 100%式中， s 硫的烧出率，则硫的烧出率为：s 100%98.42%2036.87.-2、投矿量总硫利用率：总 =S净 化 转 化 吸收式中， 总硫利用率， %；总净化率，% ；净 化转化率，% ；转 化吸收率，% 。吸收98.42% 97%99.2%99.95%94.65%总则，耗矿定额（干矿）：G耗 = MsMH2SO4CS(实 )总 1000式
5、中， 耗矿定额，吨矿/吨酸；G耗硫的摩尔质量，kg/mol ；MS硫酸的摩尔质量，kg/mol。MH2SO4则，G 耗 1.725 干矿 /t 酸965.083小时投干矿量1.7254069 t/h小时投矿实物量69（10.05）72.63 t/h。3、灰、渣产量：焙烧反应是较复杂的，为计算方便及实用，本计算只依据下列反应式来进行。4FeS2+11O2=2Fe2O3+8SO2 +3413 KJ实际上反应后生成的 Fe2O3 一般约占 75%，生成的 Fe3O4 占25%左右。G灰渣 =xG投式中， 灰渣生成量，t/hG灰渣则，G 灰渣 0.877 69 60.51 t/h其中：随炉气带走灰量：
6、60.5170%42.36 t/h出渣口排放渣量： 60.5130%18.15t/h 4、干炉气量SO2SO 3 量408/ 净 转 吸 408/0.9618 424.2 kmol/h出炉干炉气量424.2（0.120.0024 ）3465.69 kmol/h或 77631.46m3/h其中：SO2：3465.69 12%415.88 kmol/hSO3：3465.69 0.24%8.32 kmol/hO2： 3465.694%138.63 kmol/hN2： 3465.69415.888.32138.63 2902.86 kmol/h5、空气量N22902.86 kmol/hO22902.8
7、6 771.65 kmol/h791干空气量2902.86771.653674.51 kmol/h或 3674.5129kg/kmol106560.79kg/h空气含水3674.51 143.56 kmol/h79.3-810式中：3.79 为 32相对湿度为 80%时，空气中的蒸汽分压（kPa）湿空气量（3674.51143.56）22.485524.77m 3 标 /h 或 3818.07 kmol/h32 、常压下湿空气量85524.77 （27332）/27395549.65m 3/h。 （或 1592.49 m3/min）6、炉气中水量原料带入水69 10005/（1005）3631
8、.58kg/h或 201.75 kmol/h空气带入水 143.56 kmol/h炉气中水量143.56201.75 345.31 kmol/h7、炉气总量（即湿炉气量）3465.69345.313811 kmol/h 或 85366.4m3 标 /h附：按计算公式来计算：1、炉气生成量V气，矿 =685 SCS（实 ）CSO2+CSO3G投 11000式中， 炉气生成量， V 气， 矿炉气中 SO2、SO 3 的含量，% ， G 投 投矿量，kg/h则，V 气.矿 685 76010.15 m3/h69024.1.982、炉气组分计算2.1 炉气中氧含量 （ %体积）2OC按反应式 来进行计
9、算，其炉气2228143SOeFFeS中 SO2、SO 3、O 2的含量关系如下： 10C2792179C2179) 1.75(CC 233232 OSOSOS 076.40.817.6 232 OSOSO 1C.2.5. 2所以 0.C2O即 %5.2又 %10C2232 NOSSO得 5.4.10C2N%7.82表 3-1 炉气中各气体含量表：组分 含量%2SO1230.2425.052N82.713、空气需用量按反应式 来进行计算。2222 8143SOeFOFeS生成 SO2 需氧量 V1：V1=118CSO2V气， 矿 =1180.1335587.29=6361.23m3/h11/8
10、0.1276010.1512541.67 m3/h生成 SO3 需氧量 V2：V2=118CSO3V气， 矿 32=1180.001735587.293211/80.002476010.15250.83 m3/h炉中过剩氧量 V3:V3=V气， 矿 CO2=35587.290.0387=1377.23m3/h0.050576010.153838.51 m3/h进炉总氧量V O2=V1+V2+V3=6361.23+124.78+1377.23=7863.24m3/h12541.67 250.833838.5116631.01 m3/h需要空气量 V 空 :V 空 VO2 /21%16631.01
11、21%79195.3 m3/h或 G空 =V空22.429=3744422.429=48866kg/h 102529.63 kg/h294.307915随空气带入炉内水份量:G气，水 =0.01V空 =0.0137444=374.44 kg/h0.0179195.3 791.953 kg/h或 791.95318 22.4985.54 m3/h 式中 0.01 是 32空气中含水量 10g/m3所以炉内湿空气总量：V 空 79195.3985.5480180.84 m3/h4、物料进出情况沸腾焙烧反应： ，水、氮)(814 32322 SOFeOeS少 量气未参加反应。G 水 5%G 投 G
12、气水0.05690000.95791.9534423.53 kg/hGN2V 空 0.7922.4MN279195.30.79 22.42878205.36 kg/hGO23838.5122.4325483.59 kg/hGSO2=V气 ,矿 CSO222.4 MSO276010.15 0.1222.46426060.62 kg/hGSO3 76010.150.002422.480651.52 kg/h于是， 进 G 矿 G N2G O2G 水6900078205.3623758.59 4423.53175387.48出 =G水 +G氮 +G过 剩氧 +GSO2+GSO3+G渣4423.537
13、8205.36 5483.5926060.62651.5260510175334.62kg/h= 进 出 175387.48175334.6252.86kg/h物料平衡表物料名称 输入 kg/h 输出 kg/h投矿量（干矿） 69000 N2 78205.36 78205.36O2 23758.59 5483.59H20 4423.53 4423.53SO2 26060.62SO3 651.52矿渣 60510合计 175387.48 175334.62第二节 热量衡算热量衡算的基础是能量守恒定律，在无轴功的条件下，进入系统的热量与离开热量相互平衡。实际生产中传热设备的热量衡算可由下式表示。Q
14、1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6式中，Q 1物料进入设备带入热量， kJ；Q2由加热剂或冷却剂传给设备和物料的热量，kJ；Q3过程热效应， kJ；Q4物料离开设备带出的热量，kJ；Q5消耗在加热设备各个部件上的热量，kJ ；Q6设备向四周散失的热量，kJ。热量衡算的方法热量衡算时一般建议以 273K 为基准温度，以液态为基准物态。（1） 物料进入设备带人热量 Q1(或物料由设备带出的热量 Q4)的计算 Q1(Q4)=GiCpi(T-T0)物料质量， kg；式中， Gi物料平均等压比热容，kJ (kg) -1；CpiT 物料温度，；T0计算基准温度，。生产过程中有相变化时还要加上相变热。（2）过程热效应 (Q3)过程热效应包括化学过程热效应(Q r)和物理过程热效应(Q p)。即：Q3=Qr+Qp=1000式中，G A参与反应的 A 物质量，kg；标准化学反应热，kJmol -1；MAA 物质的分子量。Qp 可通过盖斯定律来计算。
