Печей ванюкова специальность

Третья глава
посвящена исследованию и совершенствованию
процесса восстановления кислородсодержащего сернистого газа
метаном.
Четвёртая глава
посвящена оптимизации каталитических
стадий конверсии восстановленного газа и конденсации серы.
В пятой главе
обоснован выбор перспективной
технологической схемы переработки сернистого газа автогенной
плавки, включая газы ПВ.
ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Отходящие газы агрегатов автогенной плавки содержат
значительные концентрации триоксида серы, который
образуется при окислении диоксида серы подсосами «холодного»
воздуха внутри плавильного агрегата. Концентрация триоксида
серы и масса образуемой серной кислоты
определяются найденной автором эмпирической взаимосвязью с
концентрацией молекулярного кислорода в газах ПВ.
Имеющиеся представления о процессе плавки сульфидного
сырья в печи Ванюкова позволяют оценить из параметров дутья
КВС максимально возможные концентрации диоксида серы в
отходящем газе. Однако текущие вариации состава шихты и
коэффициентов расхода кислорода, а также неконтролируемые
подсосы воздуха не дают возможности из загрузки и дутья в
плавильный агрегат контролировать состав отходящего газа ПВ.
Диагностика процесса плавки Ванюкова по составу отходящего
газа основывалась на использовании системы уравнений баланса
для расхода технологического газа и его основных компонентов:
азота; кислорода; серы, - где искомые величины: подсосов
воздуха; "первичного
11
газа, выходящего из расплава ПВ;
элементарной серы из расплава при её
концентрации в "первичном" газе - концентрация
7

---

диоксида серы в "первичном" газе, выходящем из расплава ПВ,
определялись из измеряемых величин: расхода дутья КВС; расхода
отходящего газа; концентрации кислорода в отходящем газе;
концентрация азота в отходящем газе; - концентрации
диоксида серы в отходящем газе. Измерения концентраций
кислорода, азота и диоксида серы в отходящем газе, а также его
расхода и расхода дутья позволили замкнуть систему уравнений,
разрешив её относительно неизвестных:
Варьированием интервала отбора проб определена
форма спектра колебаний состава отходящего газа ПВ-3 в диапазоне
частот Форма а в т о с п е к т р о в в а р и а ц и й основных
компонент технологического газа и спектры их когерентности >
показали, что "высокочастотные" колебания состава отходящего
газа ПВ-3 определяются подсосами: спектральному пику на частоте
Гц соответствует максимальная когерентность концентраций
изменяющихся в противофазе: Колебания
демпфируются внутренними объёмами печи и газоходных
трактов, что обусловило "завал" спектра на частотах свыше
Гц. Эта характерная частота определила требования к
временному разрешению и синхронности измерений: не хуже 1 мин.
Максимальные значения пороговой концентрации диоксида
серы внутри печи Ванюкова при отсутствии в отходящем газе
элементарной серы и кислорода определены из соотношений между
текущими концентрациями диоксида серы и кислорода в отходящих
газах ПВ: (1)
(i-индекс измерительной точки). Средние измеренные концентрации
диоксида серы в отходящем газе практически
вдвое ниже его расчётных "предельных" концентраций внутри печи:
что определяет возможность обогащения
отходящих газов ПВ до концентраций диоксида серы
Статистическое распределение элементарной серы, окисляемой
внутри ПВ подсосами воздуха, в отношении к общему количеству
серы в газе над расплавом: определённое в
наших измерениях, представлено монотонно спадающей
зависимостью плотности вероятности:
Первый центральный момент этого распределения: - даёт
среднее относительное содержание газовой серы в элементарной
8

---

форме около 7% отн. Для дожига этой серы с надёжностью 98% отн.
в условиях нерегулируемой подачи КВС необходимо вдувать
внутрь печи дополнительно 4270 нм
3
/час кислорода, что позволит
почти вдвое уменьшить объём отходящего газа ПВ.
Взаимосвязь содержания триоксида серы в отходящих
газах ПВ-3 с концентрацией молекулярного кислорода описывается
интерполирующим соотношением:
(2)
выполняющимся в диапазоне концентраций
коэффициентом корреляции Соответствующее количество
серной кислоты образующейся из триоксида серы,
определяется: (3)
где: - масса образующейся серной кислоты, кг/час;
измеряемая концентрация кислорода в отходящем газе ПВ. Из
эмпирических данных следует, что условие образования кислоты
соответствует наличию свободного кислорода в газе ПВ. Это
имеет принципиальное значение для выбора перспективной
технологии переработки отходящего сернистого газа ПВ.