沸腾焙烧炉的计算
出处：按学科分类—工业技术 中国轻工业出版社《制浆造纸工业计算手册上册》第88页（4326字）
1．炉床的焙烧强度U床
【说明】单位炉床面积上每日焙烧的干矿量［t干矿／(m2·d)］称为炉床的焙烧强度。硫铁矿沸腾炉的焙烧强度取决于矿石的粒度，因为粒度较大的矿粒可以适应较高的沸腾层操作气速，以含硫35%的矿石计算(也可以用硫来计算)，可以分三种情况：
(1)全烧尾砂时，焙烧强度一般选用8～14t(含35%的硫)／(m2·d)；
(2)全烧粉碎的块矿，例如粉碎后通过3毫米筛网的矿粒，焙烧强度可取25～30t(含35%的硫)／(m2·d)；
(3)破碎的块矿和尾砂混合使用时，可根据两者比例不同，大致选择15～25t(含35%的硫)／(m2·d)；
2．沸腾层操作气速ω
【公式】
式中 U床——焙烧强度［t／(m2．d)］
CSO。——炉气中SO2浓度(体积%)
ω——操作温度下气体速度(m／s)
Cs——干矿含硫量(%)
ηs——硫利用率(%)
T——气体的绝对温度(K)
【例】假定Cs=35%，ηs=0．986，CsO213%，T=850+273=1123°K，则不同焙烧强度下的速度值为：
3．炉膛的容积强度U容
【说明】炉膛的容积强度U容［t／(m3·d)］是衡量炉子生产能力的指标之一。
【公式】
式中 U容——容积强度［t／(m3·d)］
τ——气体在炉膛内停留时间(s)，计算见式1－3－28
其它符号含义及单位同式1－3－31
【例】假定Cs=35%，ηs=0．986，CsO2=13%，T=850+273=1123°K，当τ在5～12s范围内，U容值计算如下：
4．沸腾层的终端速度ω终
【说明】终端速度是指对于一定粒度的颗粒，其维持流化床的最大极限速度，若越过此速度将被气流带出。终端速度的计算，可根据试验得到不同的公式，结果也各不相同。下面推荐的Allen公式核算终端速度ω终，适用范围为雷诺准数Re=1～500，ω终一般等于1．67～4倍的操作气速。
【公式】
式中 ω终——终端速度(m／s)
γ粒——颗粒容重(kg／m3)
γ气——炉气容重(kg／m3)
g——重力加速度(9．81m／s2)
μ——炉气的粘度［kg／(m．s)］
Φp——颗粒的形状系数，取0．7
Dp——颗粒的平均直径(mm)
【例】假定沸腾炉的操作温度为850℃，炉气粘度μ=446×10－7kg／(m·s)，γ粒=4600kg／m3，γ气≈0．33kg／m3，求终端速度．
解：将已知数据代入式1－3－33得：
由上式计算出不同直径时的ω终值：
5．沸腾层的起始速度ω起
【说明】起始速度是指床层开始流态化的最小限制速度。M·Leva公式适用于Re〈10的范围。
【公式】
式中符号含义及单位同式1－3－33
【例】在上例中，ω起的计算如下：
由上式计算出不同颗粒直径下的ω值：
6．沸腾层的压力降ΔP沸
(1)沸腾层的压力降△P沸
式中 h沸——沸腾后某一风量下沸腾层高度(m)
γ沸——沸腾料层的重度(N／m3)
γ粒——床层中固体物料的真重度(N／m3)
ε沸——沸腾层在某一气流速度下的空隙率，其值可查图1－3－8
图1－3－8 气速与空隙率的关系
1－颗粒平均直径0．2mm 2－颗粒平均直径0．3mm 3－颗粒平均直径0．4mm
(2)总压力降△P
【说明】由于风帽及进气箱的压力降一般约占△P沸的10～15%，故总压力降可用式1－3－37表示
【公式】
式中 △P——风帽总压降(Pa)，△P与通过小孔的风速有关(见图1－3－9)
图1－3－9 风帽孔速与压力降的关系
其它符号及含义同上
7．颗粒平均直径Dp
【公式】
式中 X1——某一尺寸颗粒成分(%)
d1——该成分的颗粒直径(mm)，其值为相邻筛孔孔径d1与d2的乘积的开平方值
8．颗粒的形状系数Φp
【说明】球形颗粒的形状系数为1，其他各种固体的形状愈不规则，Φp值愈小，Φp与固定层的空隙率的关系见式1－3－39。
【公式】
式中符号含义及单位同前。
【例】当ε固=0．5时，得Φp=0．6。
9．矿在沸腾层内停留时间t
【公式】
式中 t——停留时间(h)
G层——沸腾层内颗粒重量(kg)
G——每小时加料量(kg／h)
F床——沸腾床面积(m2)
h固——固定床高度(m)
γ假——颗粒的假容重(kg／m3)
10．沸腾层内冷却设施的传热系数α
【说明】沸腾层内冷却设施的传热系数根据实测的经验数据分别如下：
用冷却水箱或冷却水夹套时，α约在628～837kJ／(m2·h·℃)［150～200kca1／(m2·h·C)］；
管式冷凝器由于水流速度较大，α可达1047kJ／(m2·h·℃)［250kcal／(m2·h·℃)］；
采用中压废热锅炉时，沸腾层内蒸发管束的α值一般可与管式冷凝器相同。
11．烟尘率β
【说明】由炉气带出的炉灰(即烟尘)量，基本上取决于矿石的颗粒径级及炉气的速度。
【公式】
式中 β——由炉气带出的炉灰占矿渣总量的百分数(即烟尘率)，一般取70～90%
X——矿渣产率(%)
Z——炉气中的烟尘含量(g／m3)
V气——焙烧1kg干矿产生的湿炉气容积(m3／kg)