沸騰爐的設計

1、沸騰爐的設計 設計內容之三第三章 沸騰焙燒爐的設計計算由于熱平衡計算中，在計算爐子的熱損失時需要知道沸騰全部 爐壁與爐頂?shù)目偙砻娣e。 所以在熱平衡計算之前應先沸騰爐主要尺寸 的計算。3.1 、沸騰焙燒爐主體尺寸的計算一）沸騰焙燒爐單位生產率的計算在計算沸騰爐爐床面積時， 本例題所采用的爐子單位生產率不按生產實踐數(shù)字選取而是按理論公式（6-2-1 ）進行計算6-2-1 )式中：1440天的分鐘數(shù)；系數(shù)，介于0.93-0.97之間;單位爐料空氣消耗量，；最佳鼓風強度， 。單位生產率 A=6-2-1 ）式中只有 不知道，根據(jù)研究結果6-2-2 )=(1.2 1.4)k式中，k最低鼓風強度，根據(jù)理論6

2、-2-3 )式中：一一物料間自由通道斷面占總沸騰層斷面的比率，一般介于0.15-0.22 ，對硫化物取 0.15 ，對粒狀物料如球粒取 0.22；0.15單位體積的鼓風量在爐內生成的爐氣量，爐料的比重， 4000 ；爐氣重度， = =1.429 ；通過料層爐氣的算術平均溫度，=460C;物料粒子平均粒度，米。根據(jù)已知精礦的粒度組成，精礦中大粒部分：粒度 0.323 m 10%（33%）0.192m 20%（67%）共計30%（100%）=0.9=0.9(0.67 X 0.192+0.33 X 0.323)=0.212精礦中細粒部分：粒度 0.081 m 35%（50%）0.068m 35%（5

3、0%）共計70%（100%）=0.9=0.9（0.50 X 0.068+0.50 X 0.081）=0.067 mm對全部精礦：大粒部分 0.212m 30%細粒部分 0.067m 70%= X =0.32物料粒子平均粒度按經驗公式計算，對混合料，< 0. 415時,平均粒度根據(jù)小粒體積含量按下式計算：=5% +95%=0.05 X 0.212+0.95 X 0.067=0.074 mm=74X把上述數(shù)字代入（ 6-2-3 ）式：=（1.21.4）k，選用系數(shù)1.2，貝S最佳鼓風強度 =1.2k=1.2 X 7.403=8.884現(xiàn)在就可以計算爐子的單位生產率：A= =6.925沸騰爐的

4、單位生產率（床能力）與操作氣流速度有關，因此也可按以 下公式計算求得：A=（ 6-2-4 ）式中： 操作氣流速度，米 / 秒。的大小與物料的流化性質和工藝條件、 物料顆粒大小等有關， 可 以根據(jù)對入爐物料實驗測定的臨界沸騰速度和顆粒帶出速度來確定， 或是參照同類物料沸騰焙燒的實測數(shù)據(jù)選取。 鋅精礦硫酸化沸騰焙燒 操作氣流速度在 0.45-0.54 之間，這里選用 0.54 米/ 秒。貝：A= =6.059此外，根據(jù)經驗數(shù)據(jù)， 鋅精礦硫酸化沸騰焙燒單位生產率一般在5-6 之間，取 6 與（ 6-2-1 ）、（6-2-4 ）的計算結果，三項求平均值， 并取整：A= =6.217故取 A=7 進行計

5、算。（二）沸騰焙燒爐爐床面積及主要尺寸的計算1、床面積計算式中：F沸騰焙燒爐爐床面積，；Q 每日處理的鋅精礦量，噸；A 沸騰焙燒爐單位生產率， 。所以， = =31.43 。2、沸騰焙燒爐爐型的選擇（1）床型沸騰床有柱形和錐形床兩種。 對于浮選精礦一般采用柱形床。 對 于寬篩分物料以及在反應過程中氣體體積增大很多或顆粒逐漸變細 的物料，可采用上大下小的錐形床。本設計采用柱形床。沸騰床斷面形狀有圓形、矩形（或橢圓形）兩種。圓形斷面的爐子，具有爐體結構強度大、材料較省、散熱較上、 空氣分布均勻、沸騰均勻等優(yōu)點。但砌筑用磚型較多，爐頂需用異形 磚。圓形斷面的爐子，大、中、小均適用。矩形斷面的爐子，爐

6、體結構強度小，爐體四周沸騰不良；但砌筑 用磚型簡單。當爐床面積較小而又要求物料出口間有較大距離的時 候，可采用矩形或橢圓形斷面的爐子，有利于改善爐料料短路。本設計中采用圓形斷面。（2）爐膛形狀爐膛形狀有擴大型和直筒型兩種。 為提高操作氣流速度， 減少煙 塵率和延長煙塵在爐膛內的停留時間以保證煙塵質量， 目前多采用擴 大型爐膛。對于鋅精礦高溫焙燒，由于溫度高，礦塵易粘結在擴大段折角爐壁上，當 積灰塌落時，易造成死爐。爐膛擴大部分爐腹角一般為 15-20 度；爐 膛直徑與沸騰層直徑之比為 1.4-1.6 。本設計中爐腹角和爐膛與沸騰層直徑比值分別取 18度和 1.4。3、沸騰層高度與爐子總高的計算

7、沸騰層高度按以下（ 6-2-7 ）式計算=（5-9 ） /F（ 6-2-7 ）式中： 沸騰層最小容積， ；F 沸騰層面積，即 ， 。 系數(shù)值的大小與沸騰爐大小、精礦化學成分、粒度組成等有關。 隨沸騰爐爐床面積、礦粒度、精礦含硫量的增加，系數(shù)值可以取大一 些，這里取 9。=（ 6-2-8 ）式中：Q每天處理的鋅精礦量，噸；沸騰層中鋅精礦的單位容積， / 噸。在沸騰情況下，精礦 單位容積大約增加到四倍，即 =4 =1 / 噸。為了保證焙燒完全，精礦在沸騰爐內必須停留的最少時 間，小時。=（4-5） /W（6-2-9 ）式中：W焙燒速度，米/時；對鋅精礦為0.0035-0.0070米/時。本設計題中

8、，=0.323 mm；取 W=0.0035米/時，貝S=5 X 0.323 X /0.0035=0.461 小時故 =貝沸騰層高度為=（5-9） /F=8X =1.11 米1.2 米根據(jù)經驗值，沸騰層高度一般在 0.9-1.3 米之間，計算結果符合 驗算沸騰層高度： 因此，上述計算得到的沸騰層高度符合要求。下面計算爐子主體各部分高度（參看參考圖例） ：假定 + =2.5 米（ + 應稍大于前室高度 ,以便于修檢 ）貝 =2.5-1.2=1.3 米: 根據(jù)幾何知識 , =按照前面的約定 , 取 20度, =1.4 =8.68 米,代入上式,得=（8.68-6.2）Xcot20°/2=3

9、.407 米 ： + + =其中，二（1018） =18 X 31.43=565.74= =3.1416X X1.3/4=39.248= ( + +R- r)/3式中,R=8.68/2=.34 米,r=6.2/2=3.1 米，則=3.1416X3.407X( + +3.1 X4.34)/3=149.490= =59.174 則 =6.371 米故 = + + =1.3+3.047+6.371=11.078 米= + =1.2+11.078=12.278 米3.2 、風帽的設計計算1. 風帽的型式 :風帽的型式，一般有菌形、錐形傘形三種。有的地方則把風帽 分為直流型、側流型、密孔型和填充型四種。

10、傘形風帽 （即側流型 ） 廣泛用于重有色冶煉廠的沸騰焙燒爐上。 傘 形風帽如圖 6-3 所示。傘形風帽的風眼鉆在側邊， 共有對稱孔四個或六個， 每個孔徑為 810毫米。風帽與風管連接處放一阻力板，板上鉆孔3或5個，孔徑 5 毫米。風帽以螺絲與直徑 45 毫米的無縫鋼管連接，用螺母固定 在分布板上。也可用套管式，即風帽與鑄鐵管連 接，插入焊于分布板上的無縫鋼管套管內。這種形式拆裝方便。安裝 時要避免相鄰風帽之風眼相對， 否則易產生騰沖現(xiàn)象。 從風帽的側孔 噴出的氣體緊貼分布板面進入床層， 對床層攪動作用較好， 孔眼不易 被堵塞，不易漏料，不易燒穿與漏獷，停爐后扎通風眼較易，而且制 造簡單。傘形風

11、帽材料用一般鑄鐵（含Si 4-5% ）制造。不論采用高溫或低溫焙燒， 其使用期限均可達 12-16 個月。風帽的風眼斷面積之 和，一般采用為爐底面積的 1%左右。2 。風帽的排列風帽的排列密度一般為每平方米 3570 個。風帽中心距 100-180 毫米，視風帽排列密度和排列方式而定。在可能條件下，加大風帽排 列密度，有助于改善初始流態(tài)化條件。風帽采用下列三種排列方式。(1) 同心圓排列，適用于圓形爐。(2) 等邊三角形排列，其最大優(yōu)點是 : 排列均勻，布置緊湊，風帽 中心距相等。對圓形或矩形分布板均適用。當用于圓形分布板時，最 外 2-3 圈應采用同心圓排列。(3) 正方形排列，適用于矩形爐

12、子。三種排列方式如圖 6-4 所示。無論采用那種排列方式， 為了使分布板各處的氣流均勻， 爐內各 部位的實際排列密度應適應進風箱結構及進風方式的特點。 例如中心 進風的圓形爐由于進風箱邊緣風壓較低， 通常周邊的排列密度應比中 間大。3. 氣體分布板氣休分布板一般由風帽、 花板及耐火襯墊構成。 氣休分布板的設 計應考慮到下列條件。(1) 使進入床層的氣體分布均勻，創(chuàng)造 良好的初始流態(tài)化條件；(2) 有一定的孔眼噴出速度，使物料顆 粒，特別是使大顆粒受到激發(fā)而湍動；(3) 具有一定的阻力，以減少沸騰層各處料層阻力的波動；(4) 應不漏料，不堵塞，耐磨擦，耐腐蝕，耐高溫，不變形；(5) 結構簡單，便

13、于制造、安裝和維修。4. 風帽個數(shù)的計算風帽個數(shù)可按 6-2-14 與 6-2-15 式計算。n 二 1.2 x6-2-14式中 : n 風帽個數(shù)，個；V空氣消耗量，標米3/秒；V空氣噴出速度，米/秒；f 一個風帽噴出孔的斷面積，米 2。在本例中：空氣消耗量為：二4.704 標米8/秒；空氣噴出速度一般為1015米/秒，本例題取15米/秒風帽噴出孔直徑 d= 1 0毫米，一個風帽有四個噴出孔。故 n = 1.2 x =1198 個每平方米沸騰床面積具有的風帽個數(shù)為：=38.1 個/米 2(一般為 3570個/米 2)風帽個數(shù)還可以由下式求出N=6-2-15式中：b孔一孔眼率，%本例題取1.1

14、%;n個風帽上的孔眼數(shù)，個；d 孔風帽孔眼直徑，米。N= =1102個最終取兩種方法計算結果的算術平均值，所以N= =11503.3 、風箱的設計計算沸騰焙燒爐風箱容積的大小， 可根據(jù)下述經驗公式估算， 并結合 爐子結構及工藝配置等情況調整確定。=( )1.34 (米 3)式中 :風箱容積，米 3;鼓風量，米3 /時。故二(1792X 220/ 800X 24) 1.34= ( ) 1.34=65.223 米 3又二n/ 12 (D2床+D2底+D床D底) H風箱設D底=3.8米，解得：H風箱=3.260米3 .4 、加料前室的設計計算1 、加料前室面積及沸騰床直徑的確定 大中型沸騰焙燒爐一般

15、者設有加料前室， 小于五平方米的爐子由 一般不設前室。 加料前室的送風與爐內的送風是分開的。 加料前室有 矩形和扇形兩種，扇形有利于物料向爐膛內部擴散。實踐證明，前室 面積過小及過狹都是不適當?shù)?。因此，前室最好寬些，其面積通常為 沸騰床面積的 5-10%，一般為 1.5-2.0 平方米。由于前室三面邊墻容 易堆礦，故下料管的插入應該離邊墻遠一些， 以離邊墻 150-200 毫米 為宜。下料管直徑一般為 200 毫米左右，插入嘗試為距沸騰慶表面 100-150 毫米，并裝有氣封裝置，以防止爐氣正壓時外冒。本設計中，取 =1.5。圓形沸騰焙燒爐爐床直徑( 6-2-6 )式確定：D= (米) 取沸騰

16、床直徑為 =6.2 米，此時沸騰爐爐床面積實際為： 米 則沸騰爐實際單位生產率為：內圓：Sin 前室與沸騰床公切圓半徑外圓：前室與沸騰床=( )/2=0.225 公切圓半徑3、加料裝置尺寸的確定采用前室垂直加料管加料。前室面積 1.5 米 2，前室高 2 米。 加料管選用圓形斷面，其直徑按下式確定。F管二式中： F 管加料管流通面積，米 2，G 料加料量，噸 / 小時，W料一物料的質量流率，噸/米2 時。W 料與加料管的位置、形狀及物料性質有關。對于干燥后的有色金屬礦料，當加料管垂直設置時，一般 W料=200300噸/米2 時， 當加料管為傾斜時，一般礦 W料= 150200噸/米2 時。若物

17、料較 粘，加料量較小，斷面形狀不是圓形時，W料應取偏小值，但為了保證料暢通及連接之方便，加料管直徑不應小于 100毫米。本例題取 W 料=200噸/米2 時。管= =0.0458 米 2加料管直徑 d=1.13 =0.242 米選用d242X 6的無縫鋼管。3.5 、排料口及排煙口的設計計算1、排料口尺寸計算采用外溢流排料， 物料經由溢流口直接排出爐外。 排料口溜礦面 可采用耐火混凝土搗打而成，其坡度應大于 60°。外溢流排料處應 設置清理口，溢流口孔洞的高度主要視操作需要而定，一般為 300- 800毫米。本例題取 600毫米。溢流口寬度按下式計算。B溢=500( )0.23毫米式中： G 排料 爐子排料量，公斤 / 小時，B溢