新型硫化堿鍋爐的工藝技術(shù)研究.pdf

1、硫化堿（Na2S）是一種重要的化工原料，煤粉還原芒硝法是工業(yè)生產(chǎn)硫化堿的主要方法，占硫化堿總產(chǎn)量的95％以上。然而，硫化堿的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝具有很大的缺陷。隨著我國(guó)對(duì)化工產(chǎn)業(yè)中安全生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)的日益重視，間歇式轉(zhuǎn)爐工藝被視為落后產(chǎn)能并將逐漸被淘汰。新開(kāi)發(fā)的硫化堿鍋爐系統(tǒng)是一種環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的硫化堿生產(chǎn)工藝系統(tǒng)。作為一種新型的工藝技術(shù)方案，其相關(guān)工藝技術(shù)參數(shù)仍有待研究確定。
　　本文基于新型硫化堿鍋爐技術(shù)，研究了不同工藝參數(shù)對(duì)硫化堿轉(zhuǎn)化以

2、及SO2等污染物析出釋放的影響規(guī)律。利用 CFD模擬技術(shù)對(duì)硫化堿鍋爐內(nèi)的顆粒以及空氣流場(chǎng)分布進(jìn)行了冷態(tài)模擬研究。
　　首先，在小型立式爐和水平高溫管式爐上對(duì)基于煤粉還原芒硝法的硫化堿鍋爐技術(shù)的不同工藝參數(shù)進(jìn)行了研究，分析了原料顆粒飛逝量、反應(yīng)物粒徑、硝煤質(zhì)量比、反應(yīng)區(qū)溫度及氣氛等對(duì)硫化堿生成率的影響。研究表明，考慮磨煤成本以及硫化堿轉(zhuǎn)化率，應(yīng)用硫化堿鍋爐生產(chǎn)硫化堿時(shí)，煤粉粒徑20-30目、芒硝粉粒徑220um為較優(yōu)反應(yīng)粒徑。當(dāng)反應(yīng)

3、溫度為1200℃、停留時(shí)間8-10min時(shí)，硫化堿轉(zhuǎn)化率可達(dá)93.67%，繼續(xù)提高反應(yīng)溫度或停留時(shí)間對(duì)提升硫化堿轉(zhuǎn)化率的效果有限。
　　探討了硫化堿鍋爐技術(shù)SO2與Na等污染物的排放與生成規(guī)律。研究表明，在有氧氣氛下，SO2主要由硫化堿氧化生成。由硫化堿氧化生成的SO2遠(yuǎn)大于煤的熱解和氧化生成的SO2，因此可通過(guò)控制反應(yīng)區(qū)中的氧濃度來(lái)降低SO2的生成。隨著反應(yīng)溫度的升高，SO2的釋放時(shí)間提前，但過(guò)高的反應(yīng)溫度會(huì)加劇硫化堿氧化，從而

4、增加SO2的生成。隨著反應(yīng)溫度的升高，Na的蒸發(fā)量逐漸增大，當(dāng)溫度超過(guò)1300℃后，Na的蒸發(fā)量極具增加，實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)嚴(yán)格控制爐溫以減少Na的蒸發(fā)。
　　最后采用Fluent軟件對(duì)硫化堿鍋爐的攜粉風(fēng)風(fēng)速和煤粉粒徑進(jìn)行了優(yōu)化，并對(duì)硫化堿鍋爐的冷態(tài)流場(chǎng)分布進(jìn)行仿真模擬。結(jié)果表明，參考煤粉顆粒和硫酸鈉顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡，攜粉風(fēng)的最佳風(fēng)速約為35m/s左右，煤粉的最佳粒徑為20-30目，在該風(fēng)速下硫酸鈉顆粒及煤顆粒的主要落點(diǎn)都位于反應(yīng)器底部