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沸腾炉的设计
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设计内容之三
第三章
沸腾焙烧炉的设计计算
由于热平衡计
算中，在计算炉子的热损失时需要知道沸腾全部
炉壁与炉顶的总表面积。
所以在热平衡计算之前应先沸腾炉主要尺寸
的计算。
、沸腾焙烧炉主体尺寸的计算
（一）沸腾焙烧炉单位生产率的计算
在计算沸腾炉炉床面积时，
本例题所采用的炉子单位生产率不按生产
实践数字选取而是按理论公式（
6-2-1
）进行计算。<
/p>
单位生产率
A=
（
6-2-1
）
式中：
1440
——一天的分钟数；
——系数，介于之间；
——单位炉料空气消耗量，
；
——最佳鼓风强度，
。
（
6-2
-1
）式中只有
不知道，根据研究结果
=
～
k
（
6-2-2
）
式中，
k
——最低鼓风强度，
，根据理论
（
6-2-3
）
式中：
——物料间自由通道断面占总
沸腾层断面的比率，
一般介于，
对硫化物取，对粒状物料如球粒
取；
——单位体积的鼓风量在炉内生成的炉气量，
?——炉料的比重，
4000
；
——炉气重度，
= =
；
——通过料层炉气的算术平均温度，
= =460
℃；
——物料粒子平均粒度，米。
根据已知精矿的粒度组成，精矿中大粒部分：
粒度
㎜
10%
（
3
3%
）
㎜
20%
（
6
7%
）
共计
30%
（
100%
）
=
<
/p>
=
×
+
×
=
㎜
精矿中细粒部分：
粒度
㎜
35%
（
50%
）
㎜
35%
（
50%
）
共计
70%
（
100%
）
=
=
×<
/p>
+
×
=
㎜
对全部精矿：
大粒部分
㎜
30%
细粒部分
㎜
70%
= × =
物料粒
子平均粒度按经验公式计算，对混合料，
0
．
< br>415
时，
≤
平均粒度根据小粒体积含量按下式计算：
=5%
+95%
=
×
+
×
=
㎜
=74
×
把上述数字代入（
6-2-3
）式：
=
～
k
，选用
系数，则
最佳鼓风强度
==
×
=
现在就可以计算炉子的单位生产率：
A= =
沸腾炉的单位生产率（床
能力）与操作气流速度有关，因此也可按以
下公式计算求得：
A=
（
6-2-4
）
式中：
——操作气流速度，米
/
秒。
的大小与物料的流化性质和工艺条件、
物料颗粒大小等有关，
可以根
据对入炉物料实验测定的临界沸腾速度和颗粒带出速度来确定，
或是
参照同类物料沸腾焙烧的实测数据选取。
< br>锌精矿硫酸化沸腾焙烧操作
气流速度在之间，这里选用米
/
秒。则：
A= =
此外，根据经验数据，锌精矿硫酸化沸腾焙烧单位生产率一般
在
5-6
之间，取
6
与（
6-2-1
）、（
6-
2-4
）的计算结果，三项求平均值，并
取整：
A= =
故取
A=7
进行计算。
（二）沸腾焙烧炉炉床面积及主要尺寸的计算
1
、床面积计算
=
<
/p>
式中：
F
——沸腾焙烧炉炉床面积，
；
Q
——每日处理的锌精矿量，吨；
A
——沸腾焙烧炉单位生产率，
。
所以，
= =
。
2
、沸腾焙烧炉炉型的选择
（
1
）床型
沸腾床有柱形和锥形床两种。
对于浮选精矿一般采用柱形床。<
/p>
对于宽
筛分物料以及在反应过程中气体体积增大很多或颗粒逐渐变
细的物
料，可采用上大下小的锥形床。本设计采用柱形床。
沸腾床断面形状有圆形、矩形（或椭圆形）两种。
圆形断面的炉子，具有炉体结构强度大、材料较省、散热较上、空气
分布均
匀、沸腾均匀等优点。但砌筑用砖型较多，炉顶需用异形砖。
圆形断面的炉子，大、中、
小均适用。
矩形断面的炉子，
炉体结构强度小，
炉体四周沸腾不良；
但砌筑
用砖型简单。当炉床面积较小而又要求物料出口间有较大距离的时
候，可
采用矩形或椭圆形断面的炉子，有利于改善炉料料短路。
本设计中采用圆形断面。
（
2
）炉膛形状
炉膛形
状有扩大型和直筒型两种。
为提高操作气流速度，
减少烟尘率<
/p>
和延长烟尘在炉膛内的停留时间以保证烟尘质量，
目前多采用扩大
型
炉膛。对于锌精
矿高温焙烧，由于
温度高，
矿尘易粘结在扩大段折角炉壁上，当积灰
塌落时，易造
成死炉。炉膛扩大部分炉腹角一般为
15-20
度；炉膛直
径与沸腾层直径之比为。
本设计中炉腹角
和炉膛与沸腾层直径比值分别取
18
度和。
3
、沸腾层高度与炉子总高的计算
沸腾层高度按以下（
6-2-7
）式计算<
/p>
=
（
5-9
）
/F
（
6-2
-7
）
式中：
——沸腾层最小容积，
；
F
——沸腾层面积，即
，
。
系数值的大小与沸腾炉大小、精矿化学成分、粒度组成等有关。
随沸
腾炉炉床面积、矿粒度、精矿含硫量的增加，系数值可以取大一
些，这里取
9
。
=
（
6-2
-8
）
式中：
Q
——每天处理的锌精矿量，吨；
——沸腾层中锌精矿的单位容积，
/
吨。在沸腾情况下，
精矿
单位容积大约增加到四倍，即
=4 =1
/
吨。
——为了保证焙烧完全，精矿在沸腾炉内必须停留的最少时<
/p>
间，小时。
=
（
4-5
）
/W
（
6-2-9
）
式中：
W
——焙烧速度，米
/
时；对锌精矿为米
/
时
。
本设计题中，
=
㎜；取
W=
米
< br>/
时，则
=5
××
/=
小时
故
=
则沸腾层高度为
=
（
5-9
）
/F
=8
×
=
米≈米
根据经验值，沸腾层高度一般在米之间，计算结果符合。
验算沸腾层高度：
因此，上述计算得到的沸腾层高度符合要求。
下面计算炉子主体各部分高度（参看参考图例）：
：假定
+
=
米
( +
应稍大于前室高度
,
以便于修检
)
则
=
米
:
根据几何知识
, =
按照前面的约定
,
取
20
度
,
= =
米
,
代入上式
< br>,
得
=
米
：
+ + =
其中，
=
（
10
～
18
）
=18
×
=
= =× ×4=
= ·
·
( + +R·
r)/3
式中
,R=2=.34
米
,r=2=
米
,
则
=××( + +×/3
=
= =