沸腾炉的设计4

沸腾炉的设计-----设计内容之四第四章沸腾炉热量的平衡计算(一)热收入

1.精矿带入的物理热Q1=c1m1t1c1=0.18千卡/公斤·度；m1=106.3公斤；t1=20℃故Q1=0.18×105.485×20=379.746千卡2.空气带入的物理热Q2=c2V2t2c2=0.31千卡/标米3·度，V2=189米3；t2=20℃Q2=189×0.31×20=1171.8千卡3.放热反应产生的热(1)ZnS+1.502=Zn0+SO2+105630千卡=75690.254千卡(2)ZnS+202=ZnSO4+185000千卡=8354.802千卡(3)PbS+1.502=Pb0+SO2+100490千卡=368.283千卡(4)PbS+202=PbSO4+196800千卡=721.773千卡(5)CdS+1.502=Cd0+SO2+98880千卡=131千卡(6)CdS+202=CdS04+187700千卡=252干卡（7）FeS2=FeS+0.5S2-43500千卡119.887.8326.8855.0461.839=-2499.98千卡其中生成FeS5.046公斤；S1.839公斤。（8）Fe7S8=7FeS+0.5S2+0千卡646.95614.95326.9056.5630.342其中生成FeS6.563公斤；S0.342公斤。（9）2FeS+3.5O2=Fe2O3+2SO2+293010千卡=19371.031千卡（10）2CuFeS2+6O2=CuO+Fe2O3+4SO2+481100千卡=3668.584千卡（11）0.5S2+1.5O2=SO3+109440千卡千卡（SO3的质量为3.81公斤，消耗S1.524公斤）（12）0.5S2+O2=SO2+71104千卡千卡Q3=75690.254+8354.802+368.283+721.773+252+1459.854+19371.031+5212.08-2499.98+3668.584=112598.681千卡热收入=Q1+Q2+Q3=379.746+1171.8+112598.681=114150.227千卡

(二)热支出

1．烟尘带走的热设从沸腾炉出来的烟尘温度为900℃，其比热为0.20千卡/公斤，度。则Q尘=36.308×900×0.2=6535.44千卡2.焙砂带走的热设焙砂温度为850℃，比热为0.20千卡/公斤·度。则Q焙=51.633×850×0.2=8777.61千卡3.炉气带走的热设炉气出炉温度为900℃,炉气各组份比热为(千卡/米3·度)O2N2H2OSO2SO30.3500.3330.4030.5290.771则Q炉气=(4.52×0.350+150.30×0.333+20.27×0.529+1.07×0.771)×900+6.83×0.403×(900-100)=59063.722千卡4．锌精矿中水份蒸发带走热Q蒸=G水(t100-t水)C水+G水r式中:G水—锌精矿中水分的重量，公斤；t水—锌精矿中水分的温度，℃；C水—水的比热，千卡/公斤·度；r—水的汽化热，千卡/公斤。故Q蒸=5.485×(100-20)×1+5.485×539=3395.215千卡5.通过炉壁和炉顶散热所损失的热Q散=qFτ(6-2-12)式中:q—每小时经过每平方米炉壁及炉顶的热损失，千卡/米2·小时；F—沸腾炉炉壁及炉顶的总面积，米2；τ—处理105.485公斤精矿所需的时间，小时。(1)先确定qq=K(t内壁-t空气)，kcal/m2·hK=1/(∑+)，kcal/m2·h·℃炉壁：炉子内衬粘土砖厚345毫米，填料20毫米，钢板外壳10毫米，炉壁内表面温度870℃,炉壳外表面温度为119℃.传热系热(千卡/米2·小时·度):粘土砖—0.6+0.00055×t均=0.6+0.00055×（）=0.945千卡/米2·小时·度；填料—0.1千卡/米2·小时·度；铁壳—39千卡/米2·小时·度。故传导传热热阻∑=++=0.565m2·℃·h·kcal-1炉外壁对空气的对流给热系数α对=C(t外壁-t空气)0.25=2.2×（119-20）0.25=6.940kcal∕㎡·h·℃式中：C—垂直面系数取2.2炉外壁对空气的辐射给热系数α辐=ε外壁·C。·ф=0.6×4.88×1.641=4.805kcal∕㎡·h·℃式中：ε外壁—炉外壁黑度（0.4～0.8）取0.6C。—黑体辐射系数4.88kcal∕㎡·h·℃·K4ф—温度函数。ф===1.641K4炉外壁对空气的总给热系数α总=α对+α辐=6.940+4.805=11.745kcal∕㎡·h·℃炉内壁—空气的（综合）传热系数K垂直=1/(∑+)=1/(0.565+)=1.531kcal/m2·h·℃故q垂直=K垂直(t内壁-t空气)=1.531×（870-20）=1301.35kcal/m2·h炉顶:粘土砖厚250毫米;炉顶外侧温度：163℃故传导传热热阻∑==0.283m2·℃·h·kcal-1炉顶外壳对空气的对流给热系数α对=C(t外壳-t空气)0.25=2.8×（163-20）0.25=9.683kcal∕㎡·h·℃式中：C—水平面系数取2.8炉顶外壳对空气的辐射给热系数α辐=ε外壳·C。·ф=0.6×4.88×2.012=5.891kcal∕㎡·h·℃式中：ε外壳—炉外壁黑度（0.4～0.8）取0.6C。—黑体辐射系数4.88kcal∕㎡·h·℃·K4ф—温度函数。ф===2.012K4炉顶外壳对空气的总给热系数α总=α对+α辐=9.683+5.891=15.574kcal∕㎡·h·℃炉内壁—空气的（综合）传热系数K水平=1/(∑+)=1/(0.283+)=2.880kcal/m2·h·℃故q水平=K水平(t内壁-t空气)=2.880×（870-20）=2448kcal/m2·h(2)计算F总拱顶侧面积：M顶=2π·R·hR===8.68mh=R·［1-cos(ψ/2)］=8.68×（1-cos30°）=1.163mM顶=2π×8.68×1.163=63.248㎡式中：B—拱顶跨度B=D膛=8.68mψ—拱顶中心角ψ=60°R—拱顶内半径h—拱顶高锥台侧面积：M侧=π（R+r）·=3.1416×（4.34+3.1）×=84.744㎡MH3:MH3=π·D膛·H3=3.1416×8.68×6.371=173.731㎡MH1:MH1=π·D床·H3=3.1416×6.2×1.3=25.321㎡F水平总=M顶=63.428㎡F垂直总=M侧+MH3+MH1=84.744+173.731+25.321=283.796㎡(3)确定τ:τ==0.0115小时故Q散水平=q水平·F水平总·τ=2448×63.428×0.0115＝1785.625kcalQ散垂直=q垂直·F垂直总·τ=1301.35×283.796×0.0115=4247.156kcal则Q散=Q散水平+Q散垂直=1785.625+4247.156=6032.781kcal6．其它热损失其它热损失指通过溢流口，清理孔等的散热损失，取占热总收入的0.16%。Q损(其它)=114150.227×0.16﹪=182.64kcalQ损=Q散+Q损(其它)=6032.781+182.64=6860.518kcalQ支出=Q尘+Q焙+Q炉气+Q蒸=6535.44+8777.61+59063.722+3395.215+6860.518=83987.408kcal7．过剩热量Q剩=Q收入-Q支出=114150.227-83987.408=30162.819kcal从计算结果知，锌精矿沸腾焙烧过程中的热量大大地过剩。

(三)热平衡表的编制以及沸腾炉热平衡的桑基图根据计算结果，编制热平衡表如附表6所示。从热平衡可以看出:由废气带走的热占51.742﹪，需要用冷却水箱排除，过剩热占26.424%，两者共占热收入的78.166﹪。因此设计中必