本章重点 本章难点 主要内容 习题及思考题
6 焙烧（干燥）炉
【本章重点】
（2）流态化焙烧炉构造及生产能力计算
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【本章难点】
（1）流态化范围与操作速度
在流态化炉内，根据炉料空隙率和空气鼓风量的变化，分析床层压力降△Pa——炉气流速u的关系，并绘制出床层高度H、炉料空隙率ε和炉气流速u的曲线。以加深对“炉料沸腾”这一概念的认识。
结合湿法炼锌和火法炼锌工艺，分析这两种设备对锌精矿焙烧后的产物，区分其不同的工作原理及应用范围。
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【主要内容】
6.1.概述
工业炉窑的分类方法有多种，一般按其供热或传热方式进行分类。
在冶炼过程中，用来完成熔炼过程的炉窑统称为熔炼炉窑。熔炼过程的主要特征是至少产生一种液相，不存在或很少存在固相，当然，可存在多种液相及气相。在运行过程中，炉料不产生液相的炉窑一般是冶炼原料预处理炉窑或粉状湿法冶金产品的后处理设备，即焙烧炉、煅烧炉、烧结及干燥设备。这些设备有一些共同的工艺及热工特点：
①.干燥与焙烧过程都是在比物料熔点低得多的温度下进行的，因此这类炉子的工作温度一般比较低，炉料呈固相。 ②.干燥与焙烧及烧结过程都要求物料与气流有良好的接触，以保证两相之间传热及传质过程强烈进行。
薯片加工设备③.为保证产品质量均一，要求炉温均匀且炉气能与物料均匀接触。
可用于焙烧、干燥及煅烧作业的炉窑有流态化焙烧炉（俗称沸
腾炉）、回转窑及多膛炉等，而带式烧结机是应用最广泛的烧
结设备。在干燥过程中，不产生化学反应，物料呈散状固体，
产生大量水蒸汽。干燥设备很多，除了回转窑及流态化焙烧炉
也可用作干燥设备外，另外还有多膛炉、气流干燥器、喷雾干
燥器、旋转干燥器、盘式干燥器及链板式振动干燥器等。
6.2.流态化焙烧（干燥）炉
流态化焙烧（干燥）炉是利用流态化技术的热工设备（习惯称
沸腾炉）（图2-3-1）。它具有气—固之间热质交换速度快、层
内温度均匀、产品质量好、流态化层与冷却（或加热）器壁间
的传热系数大、生产率高、操作简单、便于实现生产连续化和
自动化等一系列优点。
目前，流态化焙烧（干燥）炉正向大型化（其结构如图2-3-3）、富氧鼓风、扩大炉膛空间、制粒焙烧、余热利用和自动控制等方面发展。
6.2.1. 流态化焙烧炉工作原理
拉线塔
流态化焙炉工作的基本原理是利用流态化技术，使参与反应或热、质传递的气体和固体充分接触，实现它们之间最快的传质，传热和动量传递速度，获得最大的设备生产能力。
流化床的形成
当流体的表观速度继续增大到一定值，床层开
始膨胀和变松，全部颗粒都悬浮在向上流动的
流体中(如图2-3-4、 2-3-5所示)，形成强烈搅
混流动。这种具有流体的某些表观特征的流-
固混合床称为流化床，在气-固流化床中，形
成颗粒强烈翻滚，故又称为沸腾床。
流态化范围与操作速度
从临界速度开始流态化，到带出速度下流化床
开始破坏这一速度范围称为流态化范围。它是
选择操作流态化速度的上下极限。流态化范围越宽，流化床的操作越稳定。这一范围大小可以用带出速度v out 与临界流态化速度v c 的比（v out /v c ）来表征。理论和实践证明，颗粒越细则流态化范围越小，不规则的宽筛分物料的流态化范围比球形粒子的要小。
6.2.2. 流态化焙烧炉构造及生产能力计算
炉体及主要部件：砖砌体，气体分布板，进风箱和排热装置 砖 砌 体 一般采用耐火粘土砖砌筑，近来，为施工方便，有用耐火混凝土灌制整体炉壁的。
气体分布板 气体分布板一般由风帽、花板和耐火衬垫构成。
进 风 箱 进风箱的作用在于尽量使分布板底下气流的动压转变为静压，使压力分布均匀，避免气流直冲分布板，因此，进风箱应有足够的容量，其容
积按下式估算
（6-5）
式中 V a ——鼓风量，m 3·h -1。排 热 装 置 有直接排热（向炉内直接喷水）和间接排热两种（使流化层内余热通过汽化冷却水套和废热锅炉达到冷却和废热利用）。
水套面积可按热平衡确定：
（6-6）
式中 △t m ——流化层与冷却介质的平均温差，℃；
（6-7） t′——水进口温度，℃；
0402封装t″——水（或汽水混合物）出口温度，℃；
q——每吨物料完成反应所需排除的余热，kJ ·t -1；
K wj ——流化层对冷却介质的传热系数，W ·m -2·℃-1；水套传热系数K wj 可按传热学计算或从工厂实践数据
选取。
0.0116——单位换算系数。
生产率计算 根据处理量与气体对物料的流化能力，从保证稳定流态化出发，单位生产率为：
(6-8)
式中 u——操作气流速度，m ·s -1；
V 0——根据物料平衡计算出的焙烧每吨料所需实际空气量，Nm 3·t -1；
t b ——流化层内平均温度，℃。
6.2.3. 流态化焙烧炉的改进方向及发展趋势
流态化焙烧的改进方向
强化流态化焙烧过程 即：
①.预先将粉料制成大小较均匀的细料。
②.改进加料方法，使生料较均匀地进入流化层，这可改善烟尘的焙烧质量。
③.改进空气分布板及进风系统，使空气充分均匀地进入流化层，降低其高度，减少电能的消耗；
luciano rivarola④.利用高沸点载热体（有机物）代替循环水进行冷却，以提高冷却效率，防止金属被炉气所腐蚀；
⑤.利用富氧鼓风，可以大大提高生产率及金属回收率；
⑥.炉子操作过程全面实现自动化。
流态化焙烧炉的发展趋势
流态化焙烧炉的发展趋势是向大型化、自动化方向发展，
另外，不断地扩大其应用范围也是流态化焙烧炉发展的另
一大特。
6.3. 烧结设备
6.3.1. 概述
烧结设备包括烧结锅（图2-5-1）、烧结盘及烧结机。耳光室
烧结锅为半圆形至截头圆锥形，上部直径1～3.2m，容量12
～15t。其优点是设备简单、基建投资不大，燃料消耗少，
烧结块质量高，处理量没有太大限制，适于中小型冶炼厂
采用。但它是间歇性作业，许多过程都用人工，劳动强度
很大，劳动条件不好，故大型冶炼厂已不采用。
烧结盘是克服烧结锅的缺点而设计的吸风烧结设备。
带式烧结机与烧结锅及烧结盘比较，带式烧结机具有生产能力大、机械化、自动化操作、劳动条件好、劳动强度低等明显优点。但它投资大，生产能力太大，不适于小型炼铅厂采用。
6.3.2. 带式烧结机
带式烧结机类似一环形的运输带，由许多紧密联接的小车组成。
带式烧结机工作原理
小车沿上轨运行到吸风箱时，小车底部两侧滑行在吸风箱的滑板上，构成密封。密封装置有多种形式，采用较广的是水力密封。小车通过吸风箱（分为若干室）后达到卸料端，再沿吸风箱下端的倾斜
导轨回到扣链轮上。吸风箱下有导管和排风机相连，小车通过时便有大量空气通过其料层而下吸。
带式烧结机结构
小车用生铁或钢做成（图2-5-3），底部铺有炉篦。
短边有拦板，长边彼此紧密连接起来，因此小车长度
就是烧结机的有效宽度。
烧结机的有效长度即为所有抽风箱上面的长度。烧结
机有效烧结面积即为抽风箱上的宽度与长度的乘积。
烧结机的尾部设有单轴破碎机以破碎落下的烧结块。
其下卸为阶梯形的倾斜钢条筛。尾部上方设有烟罩，
与收尘设备连接，大型烧结机在整个吸风箱上都设有
烟罩。
烧结块卸下后，温度很高，一般在烧结块仓内喷水冷却，也有采用盘式冷却器和空气冷却的。
6.4.其他干燥设备
本章以自学为主
干燥器通常可按加热的方式来分类，如图2-6-1所示。
图2-6-1 干燥器的主要型式
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【习题及思考题】
6-1.试详细叙述流态化焙烧炉的工作原理。
6-2.设计一座日处理量为700t锌精矿的流态化焙烧炉（课程设计）。
6-3.流态化焙烧炉用于哪些领域？它的发展前景怎样？
6-4.与烧结锅比较，带式烧结机有什么优点？
6-5.有哪几种烧结设备？它们的应用前景怎样？
6-6.烧结机和沸腾炉对物料的烧结焙烧其产物有何异同？为什么？
6-7.干燥器有哪些种类？在有冶炼厂最常用的有哪几种？试举例说明？
6-8.简述各类干燥器的工作原理。气流干燥器有何特点，试述之。
6-9.在常压干燥器中，将某物料的含水量由0.053kg水·kg-1物料干燥到0.005kg水·kg-1干物料。干燥器能力为1.5kg干物料·s-1，热
空气进干燥器的温度为127℃，湿度为0.07kg水·kg绝干空气，出干燥器温度为82℃，物料进出干燥器时温度分别为21℃何
66℃，绝干物料的比热为1.8kJ·（kg·℃）。若干燥器的热损失可忽略不计，试求绝干空气消耗量及空气离开干燥器时的湿度。
网邻6-10.有一种湿三氧化二锑，含水20～30%，干燥后自然成粉，干燥炉气含微量HCl，日干燥量4～5t，选用何种干燥器较合理？
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