2.2.2.2. Закон Гесса

Процесс горения колчедана идет с выделением тепла, величину которого  можно   вычислить по термохимическому  закону Гесса.

Теплота образования FeS2 составляет 148,64 кДж/г-мол, Fe203 816,46 кДж/г-мол и SO2 296,85 кДж/г-мол.

Термохимическое уравнение имеет следующий вид:

Термохимическое уравнение реакции горения FeS2 получим из этих уравнений:

Следовательно, теплота горения FeS2:

При горении колчедана с содержанием выгорающей серы (в %)в равным Cs (выг)> выделится теплоты, не считая тепла, выделяемого при реакциях с примесями к колчедану:

В табл. 18 приведены данные по количеству выделяемого тепла в зависимости от состава огарка.

Общий тепловой баланс горения колчедана (ср = 1, = 0 может быть записан:

где V — объем печного газа, м/ч; сг — теплоемкость печного газа, кДж/(м3-°С);   tl —температура печного  газа,  °С; для кипящего слоя tr ~ tor, для сжигания tr ~ toy + 200 °С; Gor — масса огарка, кг/ч; сог — теплоемкость огарка, Дж/(м3-°С); tor — температура огарка, °С; Qn0T — суммарная потеря тепла, Вт.

Процесс обжига колчедана следует вести в определенном интервале температур t_mm ^ t ^ t_MaKC. При слишком^ низких температурах скорость процесса недостаточна, при слишком высоких — происходит расплавление огарка и образуется Fe204; возможна также коррозия аппаратуры и другие отклонения от оптимального режима.

Температурным режимом печи можно управлять: а) меняя коэффициент избытка воздуха; б) меняя количество тепла, отводимое из зоны горения с помощью экранов и в) используя сырье с различным содержанием S и влажностью.

Изменение коэффициента избытка воздуха а зависит от заданного содержания S02 в печном газе, увеличение же а ведет к снижению теплового к. п. д. процесса.

Возможность интенсивного отвода тепла с помощью экранов особенно удобно реализуется в аппаратах с кипящим слоем, так как в этих условиях из-за принципиально иного механизма теплообмена напряженность экрана возрастает иногда более, чем на порядок.

При определении температурного режима печей необходимо также учитывать, что во избежание хлопков эта температура должна превышать температуру воспламенения колчедана:

К. М. Малин приводит общую формулу для определения времени горения колчедана:

где т — время горения; d — средний диаметр кусков колчедана; п — заданная степень выгорания серы, доли единицы; А — кажущаяся энергия активации; К0 — константа, характеризующая сырье; Со2 — среднее содержание кислорода в зоне обжига; F — поверхность обжига; т, к — показатели, зависящие от условий обжига.

В табл. 19 приведены данные по скорости выгорания серы при обжиге различных колчеданов.