沸腾焙烧炉工艺计算示例

出处：按学科分类—工业技术 轻工业出版社《制浆造纸手册第五分册酸法制浆》第63页（3730字）

1．基础数据和条件

硫铁矿中除FeS₂外，尚有FeS；生成物矿渣中有Fe₂O₃和Fe₃O₄。在工艺计算中，为了简便起见，均按下述反应式进行：

4FeS₂+11O₂=2Fe₂O₃+8SO₂+790．52千卡

2．物料衡算

日烧矿量：100×0．13×(1－0．7)／0．3=13(吨)

小时烧矿量：13／24=0．542(吨)

矿渣产率：

矿渣产量：0．542×0．815=0．442(吨／时)

硫烧出率：

燃烧的硫量：C_s烧=C_sη_s=30%×0．9864=29．59%

0．542×29．59%=0．1604(吨／时)

根据表6－2－18和图6－2－7的资料，当C_so2=12%时，C_SO≈0．2%。

炉气中O₂含量：C_o。=21－1．296×12－1．691×0．2

=5．25%

炉气中N₂含量：C_N2=100－(C_so。+C_so。+C_o。)

=100－(12+0．2+5．25)

=82．55%

炉气中H₂O含量：

由矿带入H₂O含量：

由空气带入水量：w″=1242×10．5×10^－3

=13．1(公斤／时)

总水量：w=28．5+13．1=41．6(公斤／时)

物料平衡表

3．热量衡算

(1)进热：

矿石带入热量：矿石温度20℃，比热0．13千卡／公斤·℃。

Q_进1=542×0．13×20=1410(千卡／时)

矿石中水分带入热量：

Q_进2=28．5×20=570(千卡／时)

空气带入热量：当空气温度20℃，气压740毫米汞柱，φ=70%时，查Ⅰ－d图，Ⅰ=11千卡／公斤千空气。

Q_进3=1242×11=13662(千卡／时)

矿石燃烧热：

炉气中SO₂氧化成SO3(SO₃生成量为0．08公斤分子／时)的反应热：

Q_进5=22000×0．08=1760(千卡／时)

(2)出热：

干炉气带出热量：炉气出口温度850℃，C_so。=12%时，炉气的热容量C_p=6．87+3．34C_so。+(0．00063+0．00124C_so。)t=7．93(千卡／公斤分子·℃)。

Q_出1=7．93×41．01×850=276200(千卡／时)

矿渣带出热量：矿渣比热取0．23千卡／公斤·℃，炉灰占总矿渣量的70%。

其中炉灰部分为60500千卡／时，炉渣部分为24400千卡／时。

炉气中水分带出热量：850℃时水蒸气的平均热容量为0．504千卡／公斤·℃。

Q_出3=41．6×0．504×850=117800(千卡／时)

矿石中水分的蒸发热：水的汽化潜热为595千卡／公斤。

Q出₄=595×28．5=16950(千卡／时)

辐射热损失：炉壁表面积估计约40米²(可根据设备计算后正确核定)，炉壁表面平均温度取110℃，综合给热系数d_总=8+0．05t_壁=8+0．05×110=13．5(千卡／米²·时·℃)。

Q出5=13．5×40×(110－20)==48600(千卡／时)

4。炉的尺寸

各部尺寸的代号参见图6－2－18。

图6－2－18 沸腾焙烧炉各部尺寸关系

(1)炉床面积

取炉床焙烧强度u床为12吨(35%s)／米²·日。

热平衡表(单位：千卡／时)

(2)炉床直径

(3)沸腾层高

H₁取1米；H₂取1米。

(4)炉上部截面积

炉上部气速取0．5米／秒。操作温度下的炉气量：

(5)炉上部直径

(6)扩大段高度

取扩散角θ=15°。

(7)炉膛容积

炉气在炉内停留时间取12秒。

V=12×1，11=13．3(米³)

(8)下部容积

V₂=F₂H₂===0．93×1=0．93(米³)

(9)扩大段容积

(10)上部体积

(11)上部高度

(12)风帽

采用8孔风帽，孔径5毫米，每个风帽的小孔截面积为157×10^－6米²。小孔风速取20米／秒。小时空气量为960标准米³／时，换算成室温条件下的空气量为0．286米³／秒。风帽个数：

(13)水箱面积

根据热量衡算需导出的热量为55192千卡／时，水温为25℃，取传热系数K=180千卡／米²·时·℃，所需水箱面积：