【正文】 .....................................22 風箱的容積 V 風箱 .................................................................................................22 加料管面積 F 加料 .................................................................................................22 溢流排料口 .................................................................................................................23 排煙口的面積 F 排煙的計算 .............................................................................23 第五章 沸騰爐輔助設備的選擇計算 ..................................................................................................24 爐底（氣流分布板）壓降 △ P 爐底 ..................................................................24 沸騰層壓降 △ P 沸騰層 ...........................................................................................24 管道壓降 △ P 管道 .....................................................................................................24 總壓降 △ P 總 ...............................................................................................................24 風機標稱壓力 P ..........................................................................................................24 風機的標稱風量 Q.....................................................................................................24 第六章 沸騰爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標 .......................................................................................................25 參考文獻 ...........................................................................................................................................................26 第一章 設計概述 5 設計依據(jù) 根據(jù)冶金專業(yè)工程《沸騰焙燒爐設計》（朱云 編）下達的課程設計指導書任務。 設計原則和指導思想 對設計的總要求是技術(shù)先進 。工藝上可行 。經(jīng)濟上合理，所以 ,設計應遵循的原則和指導思想為： 遵守國家法律、法規(guī)，執(zhí)行行業(yè)設計有關標準、規(guī)范和規(guī)定，嚴格把關，精心設計； 要按照國家有關勞動安全工業(yè)衛(wèi)生及消防的標準及行業(yè)設計規(guī)定進行設計； 在學習、總結(jié)國內(nèi)外有關廠家的生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎上，設計中應充分考慮節(jié)約能源、節(jié)約用地，實行自愿的綜合利用，改善勞動條件。 設 計 任 務 一、鋅冶煉沸騰焙燒爐設計。 二、沸騰焙燒爐物料平衡和熱平衡初算。 三、設備的選型設計與計算。 四、繪制沸騰焙燒結(jié)構(gòu)總圖 第二章 沸騰焙燒專題概述 沸騰焙燒爐的應用和發(fā)屬 沸騰焙燒爐是利用流態(tài)化技術(shù)的熱工設備。它具有氣 固間熱質(zhì)交換速度快、層內(nèi)溫度均勻、產(chǎn)品質(zhì)最好；沸騰層與冷卻 (或加熱 )器壁間的傳熱系數(shù)大、生產(chǎn)率高、操作簡單、便于實現(xiàn)生產(chǎn)連續(xù)化和自動化等一系列優(yōu)點，因此得到廣泛應用。 鋅精礦、銅精礦的氧化焙燒和硫酸化焙燒，含鈷硫鐵精礦的硫酸化焙燒，錫精礦的 6 氧化焙燒，高鈦渣的氯化焙燒，汞礦石焙燒，以及氧化銅礦離析過程中的礦石加熱等都已經(jīng)使用沸騰爐。此外，鉛精礦、鉛銻精礦的氧化焙燒，含鎳、鈷紅土礦的加熱和還原過程也利用沸騰爐成功地進行了工業(yè)性試驗或小規(guī)模生產(chǎn)。 在國外，沸騰爐還用于輝鉬礦、富鎳冰銅的氧化焙燒。 沸騰爐的缺點是煙塵率高，熱利用率低。目前，沸騰爐正向大型化、富氧鼓風、擴大爐膛空間、制粒焙燒、余熱利用和自動控制等方面發(fā)展。 沸騰爐爐型概述 1．床型 沸騰床有柱形床和錐形床兩 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。沸騰床斷面形狀可為圓形或矩形 (或橢圓形 )。圓形斷面的爐子，爐體結(jié)構(gòu)強度較大，材料較省，散熱較小，空氣分布較均勻，因此得到廣泛采用。當爐床面積較小而又要求物料進出口間有較大距離的時候．可采用矩形成橢圓形斷面。 2．爐膛形狀 有擴大形和直簡形兩種。為提高操作氣流速度、減少煙塵率和延長煙塵在爐膛內(nèi)的停留時間以保證煙塵質(zhì)量，目前多采用擴大形爐膛。 另外，還有單層床和多層床之分，對吸熱過程或 需要較長時間的反應過程，為提高熱和流化介質(zhì)中有用成分的利用率，宜采用多層沸騰爐。 鋅精礦硫化沸騰焙燒工藝及主要設備的選擇 鋅精礦硫化沸騰焙燒原理 金屬鋅的生產(chǎn)，無論是用火法還是濕法， 90%以上都是以硫化鋅精礦為原料。硫化鋅不能被廉價的、最容易獲得的碳質(zhì)還原劑還原，也不容易被廉價的，并且在浸出 — 電積濕法煉鋅生產(chǎn)流程中可以再生的硫酸稀溶液（廢電解液）所浸出，因此對硫化鋅精礦氧化焙燒使之轉(zhuǎn)變成氧化鋅是很有必要的。焙燒就是通常采用的完成化合物形態(tài)轉(zhuǎn)變的化學過程，是冶煉前對礦石或精礦進行預處理的一種高 溫作業(yè)。 硫化物的焙燒過程是一個發(fā)生氣固反應的過程，將大量的空氣（或富氧空氣）通入 7 硫化礦物料層，在高溫下發(fā)生反應，氧與硫化物中的硫化合產(chǎn)生氣體 SO2，有價金屬則變成為氧化物或硫酸鹽。同時去掉砷、銻等雜質(zhì)，硫生成二氧化硫進入煙氣，作為制硫酸的原料。焙燒過程得到的固體產(chǎn)物就被稱為焙砂或焙燒礦。 焙燒過程是復雜的，生成的產(chǎn)物不盡一致，可能有多種化合物并存。一般來說，硫化物的氧化反應主要有： ? 硫化物氧化生成硫酸鹽 ： ZnS + 2 O2 = ZnSO4 ? 硫化物氧化生成氧化物 ： ZnS + O2 = ZnO + SO2 3）金屬硫化物直接氧化生成金屬： ZnS + 2 O2 = ZnO + SO2 ? 硫酸鹽離解： ZnSO4 = ZnO + SO3 ； SO3 = SO2 + O2 此外，在硫化鋅精礦中，通常還有多種化合價的金屬硫化物，其高價硫化物的離解壓一般都比較高，故極不穩(wěn)定，焙燒時高價態(tài)硫化物離解成低價態(tài)的硫化物，然后再繼續(xù)進行其焙燒氧化反應過程。 在焙燒過程中，精礦中某種金屬硫化物和它的硫酸鹽在焙燒條件下都是不穩(wěn)定的化合物時，也可能相互反應，如： FeS + 3FeSO4 = 4FeO + 4SO2 由上述各種反應可知，鋅精礦中各種金屬硫化物焙燒的主要產(chǎn)物是 ZnO、 ZnO4 以及SO2 、 SO3 和 O2。此外還可能有 ZnO Fe2O3， ZnO SiO2等。 鋅精礦硫酸化沸騰焙燒爐爐型選擇 鋅精礦沸騰焙燒工藝流程要根據(jù)具體條件和要求而定，焙燒性質(zhì)、原料、地理位置等因素不同其選擇的工藝流程也不盡相同。一般可分為爐料準備及加料系統(tǒng)、爐本體系統(tǒng)、煙氣及收塵系統(tǒng)和排料系統(tǒng)四個部分。 爐料準備及加料系統(tǒng)主要為沸騰焙燒爐提供合格的爐料，以保證焙燒爐的穩(wěn)定性和連續(xù)性。加料方式分為干式和濕式兩種。由于濕式加料缺點較多，國內(nèi)多采用干式加料。干式加料常采用圓筒干燥窯，圓筒干燥窯是一種最簡單的機械干燥設備，窯身由鋼板做成，窯內(nèi)襯為耐火磚。 8 焙燒爐是焙燒的主體設備，按床面積形狀可分為圓形（或橢圓形）和矩形。矩形很少采用。圓形斷面的爐子，爐體結(jié)構(gòu)強度較大，材料較省，散熱較小，空氣分布較均勻因此得到廣泛采用。工業(yè)生產(chǎn)常用的鋅精礦沸騰焙燒爐有道爾式沸騰爐和魯奇式沸騰爐兩類。 魯奇式沸騰爐上部結(jié)構(gòu)采用擴大段， 造成煙氣流速減慢和煙塵率降低，延長了煙氣的停留時間，煙氣中的煙塵得到充分的焙燒，從而使煙塵中的含硫量達到要求，煙塵質(zhì)量得到保證，焙砂質(zhì)量較高、生產(chǎn)率高、熱能回收好。低的煙塵率相應提高了焙砂部分的產(chǎn)出率，減小了收塵系統(tǒng)的負擔，本設計采用魯奇式沸騰焙燒爐。其工藝流程如圖 21所示。 煙氣從焙燒爐排出時，溫度一般在 1123— 1353K 之間，須冷卻到適當溫度以便收塵。常見的煙氣冷卻方式分直接冷卻和間接冷卻兩類。直冷主要采用向煙氣直接噴水冷卻，由于廢熱得不到有效利用，所以很少采用。間接冷卻由表面冷卻器、水套冷卻器、汽化冷卻器和余熱鍋爐。 焙燒爐生產(chǎn)的焙砂從流態(tài)化層溢流口自動排出，可采用濕法和干法兩種輸送方法。兩種方法各具特點，企業(yè)可根據(jù)具體情況，選擇適宜的排料方法。本設計采用干法輸送。 9 沸騰焙燒爐爐體（圖 22）為鋼殼內(nèi)襯保溫磚再襯耐火磚構(gòu)成。為防止冷凝酸腐蝕，鋼殼外面有保溫層。爐子的最下部是風室，設有空氣進口管，其上是空氣分布板?？諝夥植?板上是耐火混凝土爐床，埋設有許多側(cè)面開小孔的風帽。爐膛中部為向上擴大的圓錐體，上部焙燒空間的截面積比沸騰層的截面積大，以減少固體粒子吹出。沸騰層中裝有的冷卻管，爐體還設有加料口、礦渣溢流口、爐氣出口、二次空氣進口、點火口等接管。 圖 22沸騰焙燒爐結(jié)構(gòu)示意圖 操作指標和條件主要有焙燒強度、沸騰層高度、沸騰層溫度、爐氣成分等。 ? 焙燒強度 習慣上以單位沸騰層截面積一日處理含硫 35％礦石的噸數(shù)計算。焙燒強度與沸騰層操作氣速成正比。氣速是沸騰層中固體粒子大小的函數(shù)，一般在 1～ 3m/s 范圍內(nèi)。一般浮選礦的焙燒強度為 15～ 20t/( )；對于通過 3 3mm 的篩孔的破碎塊礦，焙燒強度為 30t/( )。 ? 沸騰層高度 即爐內(nèi)排渣溢流堰離風帽的高度，一般為 ～ 。 ? 沸騰層溫度 隨硫化礦物、焙燒方法等不同而異。例如 :鋅精礦氧化焙燒為 10 1070～ 1100℃ ,而硫酸化焙燒為 900～ 930℃；硫鐵礦的氧化焙燒溫度為 850～950℃。 ? 爐氣成分 硫鐵礦氧化焙燒時，爐氣中二氧化硫 13％～ ％，三氧化