2024年10月30日发(作者：姜歆)
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１ ０９ ｍ２流态化焙烧炉设计与生产实践
陆志方
（中国有色工程设计研究总院金川分部，北京１０００３８）
［摘要］论述了株洲冶炼厂１０９ ｍ 流态化焙烧炉设计、施工和生产中的技术问题．提出了观点和看法．
探讨了中小型流态化焙烧炉在我国有色冶金行业中的应用前景和发展方向。
［关键词］鲁奇式流态化焙烧炉；床能率；床面积；流化层高度；流化层温度；鼓风量
［中图分类号］ＴＦ８０６．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００３—８８８４（２００２）０３—０００１—０４
０ 概论
流态化焙烧（沸腾焙烧）是湿法炼锌过程中的重
要环节，当今世界随着湿法炼锌技术的不断发展，生
操作水平。特别是鲁奇式流态化焙烧炉增加了扩大
段，使得烟气流速和烟尘率降低，延长了烟气在炉内
的停留时间，烟气中的烟尘得到充分焙烧，使烟尘中
的含硫量达到合格要求，提高了烟尘质量；另外，低
的烟尘率可提高焙砂产出率，减少收尘负担。
产规模的不断大型化，要求流态化焙烧炉的技术也
不断发展，流态化焙烧炉也愈趋大型化。用流态化
焙烧炉焙烧锌精矿，炉内热容量大且均匀，温差小，
２ 株冶１０９ ｒｎ２流态化焙烧炉的主要
技术性能
生产能力
炉床面积
炉膛面积
料粒与空气接触表面积大，反应速度快，强度高，传
热传质效率高，这些因素均使焙烧过程大大强化。
流态化焙烧１９４４年开始用于硫铁矿的焙烧，
１９５２年引入湿法炼锌工业，１９５７年末我国有色金属
６６４．５ ｔ／ｄ（干基）
１０９ ｍ２
２０９ ｍ２
工业第一台流态化焙烧炉在辽宁葫芦岛锌厂建成投
产，以后为多个炼锌厂所采用。现在我国湿法炼锌
技术已得到了很大的发展，１９９２年西北冶炼厂引进
一
炉体高度
流化层高度
流化层温度
炉膛温度
～２２３７５ ｍｍ
１０００ ｍｍ
８６０±１０℃
９８０±１０℃
台世界第二、亚洲第一的１０９ ｍ２流态化焙烧炉，
此流态化焙烧炉的投产运行，标志着我国流态化焙
烧技术跨入了世界先进行列。在消化此项引进技术
基础上，第二台１０９ ｍ２流态化焙烧炉于１９９６年４
鼓风量
烟气量
炉子总重量
５２０８０ ｍ３／ｈ
５２７６７ ｍ３／ｈ
～１５１３ ｔ
月２２日在株洲冶炼厂（以下简称株冶）正式投料运
行，现已进入正常生产。
株冶１０９ ｍ 流态化焙烧炉见图１。
１ 鲁奇式大型流态化焙烧炉主要特点 ３ 流态化焙烧炉主要技术参数确定
鲁奇式流态化焙烧炉在炉子外形、结构、炉墙砌
３．１床能率
体以及球形炉顶结构等方面，均比道尔式流态化焙
烧炉有很大改进。如在炉体结构上增加了扩大段，
炉墙采用分段式，球形炉顶用带有凸凹槽的楔形砖
床能率是衡量炉子的一个重要参数，它标志着
炉子处理精矿能力的大小。床能率与精矿含硫量有
直接关系，在焙烧参数（操作温度、线速度、鼓风量）
砌筑，空气分布板采用若干块箱形孔板组成等，方便
了流态化焙烧炉的安装、砌筑，提高了炉子的寿命及
【收稿日期】２００２—０５—０８
不变的条件下，若精矿中的含硫量增加，而鼓入空气
量不变，则脱硫量不能增加，为维持炉内稳定的操
作，此时处理的精矿则要减少，床能率下降，反之亦
然。因此，在设计中确定床能率和Ｅｌ处理量时，应特
有色设■２００２（３）
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图１株冶１０９ ｉｌｌ２流态化焙烧炉结构示意图
别注意精矿含硫量的稳定性，不宜选择精矿含硫量
的低限。
床能率由综合因素决定的，其大小取决于流化
层的操作气流速度、鼓风量和流化层内温度，即【１ｊ：
ａ ８６４００ Ｗ操作／ｖ’（１＋ 层）ｔ／（ＩＴＩ ・ｄ）
式中 Ｗ操作一流化层操作气流速度，ｍ／ｓ；
ｖ一鼓风量，ｍ ／ｔ；
ｔ巨一流化层内温度，℃。
操作气流速度是炉子流态化的先决条件，若操
作气流速度过小，不能形成流态化；过大，则形成气
动状态，二者均影响炉子正常稳定的流态化。操作
气流速度可通过物料的粒度和重度求得；另操作气
流速度与烟尘率有关，操作气流速度大，烟尘率亦
大，故应在保证良好稳定的流态化状态和一定烟尘
率的情况下，选择合理的操作气流速度。鼓风量取
决于精矿中含硫量，而流化层内温度取决于物料的
性质。
当今锌精矿酸化流态化焙烧炉的床能率已经是
一
个成熟的参数，国外某些锌精矿流态化焙烧炉床
能率高达７ ｔ／（ｒｎ ・ｄ）以上，国内一般在５～６ ｔ／（ｒｎ ・
ｄ）左右，株冶１０９ ｒｎ 流态化焙烧炉使用的锌精矿含
硫量为２８％～３０％，则确定其床能率为６．０９ ｔ／（ｍ２・
ｄ）。
３．２流化层的高度
炉子在正常生产时，流化层是变化的，流化层高
度一般是由炉料在炉内停留时间、流化层的稳定性
和排热装置的安装条件等因素确定，锌精矿流态化
焙烧炉的流化层高度变化不大，通常确定为０．９～
１．２ ｍ左右。提高流化层高度，物料在层内停留时
２
间延长，则焙烧反应时间也愈长，物料的化学反应愈
充分，焙砂质量愈好；另可使流化层内物料容量增
加，层内热容量增加，流态化状况稳定，易于操作，方
便布置排热装置。但是流化层高度过高，势必增加
风机鼓风压力，动力消耗增大；而流化层高度过低，
容易产生沟流，正常稳定的流态化难以维持。
根据锌精矿酸化焙烧物料在流化层内平均停留
时间，可以确定流化层高度，即［ ：
ｒ＝Ｆ・），・Ｈ／ｇ・（１一刁）
式中 ｒ一物料在流化层内平均停留时间，Ｓ；
Ｆ一炉床面积，ｒＤ＿ ；
ｙ一物料的松装密度，ｔ／ｍ ；
Ｈ一料层静止时的高度，大约为流态层高度
的７０％，ｍ；
ｑ一每小时加料量，ｔ／ｈ；
刁一烟尘率，％。
株洲冶炼厂１０９ ｒｒｌ 流态化焙烧炉流化层高度
确定为１０００ ｍｍ。
３．３流化层焙烧炉直径及高度
鲁奇式流态化焙烧炉床面积主要取决于床能率
和精矿处理量。
床面积由下式决定：
Ｆ＝Ａ｜ａ
式中 Ｆ一床面积，ＩＴ１ ；
Ａ一炉子日处理精矿量，ｔ／ｄ；
ａ一床能率，ｔ／（ｒｎ ・ｄ）。
在流化层操作气流速度确定的情况下，床面积
也可由下式确定：
Ｆ Ｖ
．
￣／３６００Ⅳ操作
式中 Ｖ 一每小时鼓风量，ｒｎ ／ｈ；
Ｗ操作一流化层操作气流速度，ｍ／ｓ。
通过工艺计算，得知每吨物料产生的烟气量，根
据最大颗粒烟尘带出速度，即可确定上部炉膛面积。
炉膛面积与床面积之比多在１．７～１．９之间，个别高
达２．２～４．６。
流化层以上应有一定的直线段高度，以防止固
体颗粒不被抛入空中并为烟气所夹带走。这段高度
要求大于被烟气夹带的固体颗粒达到一定高度后能
够大部分降落重返流化层的高度，即大于分离高度，
锌精矿流态化焙烧炉的分离高度大约在３ ＩＴ１左右，
过高，增加设备投资，所起的作用却甚小。炉子总高
度取决于烟气在炉内的停留时间，一般取锌精矿酸
青色设叠２００２（３）
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化焙烧烟气在炉内停留时间为１５～２０ ｓ。
由下式可以确定炉床以上的炉子高度：
Ｈ ａ‘ 烟‘（１＋ 膛）‘Ｆ床‘ 尘／８６４００Ｆ膛
式中 Ｈ一炉膛有效高度，ｍ；
ａ一床能力，ｔ／（ｍ ・ｄ）；
ｔ瞳一炉膛温度，℃；
Ｆ廉一床面积，ｍ２；
Ｆ瞳一炉膛面积，ｍ ；
ｒ出一烟气停留时间，ｓ。 ’
株冶１０９ ｍ 流态化焙烧炉炉膛有效高度约
１３３５０ ｍｍ。
４流态化焙烧炉主要技术问题的处理
炉子的大型化可提高处理能力，减少消耗，稳定
质量，提高生产率，但须解决好一系列技术问题。
４．１炉子的排热与补热
锌精矿的焙烧是放热反应，为了使焙烧能正常
进行，提高处理能力，降低过剩空气量，必须将焙烧
产生的多余热量排走。大型炉子焙烧温度的控制较
小型炉子难，由于其热容量大，温度过高或过低时不
容易使其很快恢复正常，故可以在炉子流化层内部
埋入冷却盘管，以带走多余的热量。流态化焙烧炉
流化层同一断面各点的温度理论上几乎一致，但在
实际中，由于加料、排料、炉子散热等因素的影响，其
温度是有差别的，为均匀排热，保持温度均匀，维持
炉内热平衡，可将多组冷却盘管埋入流化层内部。
冷却盘管的面积由下式确定：
Ｆ水管：ａ。ｑ排‘Ｆ￣／８６．４Ｋ水套‘△ｔ均
式中 Ｆ ７ｌ（管一冷却盘管面积，ｍ２；
ａ一床能率，ｔ／（ｍ ・ｄ）；
ｑ排一在预定的焙烧温度下每吨物料完成反
应所需要排除的余热，ｋＪ／ｈ；
Ｋ水套一流化层对冷却介质的传热系数，ｗ／
（ｍ ・℃）；
△￡均一流化层与冷却介质的平均温差，℃。
当炉内热量出现不平衡时，若不采取措施，会出
现死炉现象。故设计时在流化段炉墙上安装自动喷
水装置，当炉温过高时，向炉内喷射冷却水；当炉温
过低时（此现象不多），打开安装于炉墙上的燃烧器
进行补热，使流化层温度稳定在设定的范围内。
大型流态化焙烧炉多采用汽化冷却，冷却盘管
膏色设■２００２（３）
是余热锅炉的一部分，冷却盘管既排出了流化层内
多余的热量，又可以回收这部分余热。
一
般流态化焙烧炉设有３～８组冷却盘管，根据
实际生产经验，冷却盘管分组多，有利于生产的灵活
调节；但过多时会增加在炉子上排布的难度，同时使
流态化焙烧炉的流化段开孔过密，影响炉壳的强度。
综合分析国内外多台流态化焙烧炉使用厂家的调查
和运行情况，对于炉床面积小于４０ ｍ２的流态化焙
烧炉。设置４组冷却盘管比较合理；而炉床面积大于
４０ ｍ２的流态化焙烧炉，设置６～８组冷却盘管为
宜。西北冶炼厂和株洲冶炼厂１０９ ｍ２流态化焙烧
炉设置了６组冷却盘管。
冷却盘管易磨损穿孔是影响流态化焙烧炉正常
生产运行的一大问题，可采用如下方法提高冷却盘
管的使用寿命：①提高管材性能，如将过去经常采用
的２０＃中低压锅炉钢管改为２０Ｇ高压锅炉钢管，当
流化层操作温度在８５０℃左右时，２０Ｇ高压锅炉钢
管使用寿命可达１年以上；冷却盘管的材质也有采
用耐热钢的，其价格虽高，但寿命相对较长。②在冷
却盘管弯头、易磨损部位采用耐磨堆焊技术，提高管
子的耐磨、耐热性能，经堆焊处理过的冷却盘管，其
使用寿命明显提高。
４．２加料
大型的流态化焙烧炉不能用老式的加料管加
料，为了布料均匀，采用抛料机将锌精矿从炉子上设
置的投料口以二个（或一个）方向均匀地抛入炉内。
４．３粗料的排出
大型的流态化焙烧炉吞吐料量大，故在炉床底
部产生的粗料沉积现象较小型炉子严重，如果不排
除粗料，则会堆积于流化层内，流态化出现不均匀，
严重影响焙烧质量。为此设计了底部排料口，并装
有带流化器的特殊闸阀，定期打开排出粗料。
５ 结构设计
５．１钢结构设计
流态化焙烧炉的圆筒形（见图１）炉壳为一整
体，支承着炉子的全部重量。要求精确设计，高精度
制造安装，确保砌体质量和砌体的整体性，进而保证
炉子寿命。
炉底环形支承板要求平整度３ ｍｍ。流化段与
锥段、锥段与炉膛、炉膛与顶之间的三块环形支承板
要求平整度＜５ ｍｍ。流化段壳体直径 １２８００
３
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ｍｍ，要求圆柱度偏差＜２０ ｍｍ，垂直度偏差＜５
ｍｍ。炉膛炉壳圆度＜２５ ｍｍ，同轴度偏差＜
３０ ｍｍ。
实践证明，以上要求能保证流态化焙烧炉使用
的要求，同时经过努力也是可以达到的。
５．２分布板的设计
分布板是流态化焙烧炉的关键部分，直接影响
焙烧炉的操作与正常运行，设计上要求结构合理、布
风均匀，且有足够的静压。１０９ ｍ 流态化焙烧炉分
布板由５６块箱形孔板组成，固定在１４根７００ ｍｍ
高的Ｈ型钢梁上，这种箱形结构的分布板制造、安
装容易，精度易于保证，且使空气分布均匀。这种分
布板在大型流态化焙烧炉上的成功应用，解决了以
往大型炉分布板结构的难题，另外此结构还可用于
中小型的流态化焙烧炉。分布板上浇注１５２ ｍｍ厚
的耐火浇注料隔热层，共安装了１０９００个与传统风
帽完全不同的特殊风帽，这种形式的风帽布风均匀，
寿命长，但制造精确要求高。
Ｓ．３砖体设计
为保证炉子的整体质量，创造良好的操作条件，
保证炉子较长的使用寿命，在炉型确定之后，对部分
砖体材质的选择、砖型的设计、砖缝的要求、膨胀缝
的留设等均要能够满足使用要求；耐火材料的采购、
运输、保管、砌筑施工等，亦必须符合设计要求。
１０９ ｍ 流态化焙烧炉炉墙总厚５００ ｍｍ，内砌
３１０ ｍｍ厚的高铝砖，外砌１８５ ｍｍ厚的轻质粘土
砖，用同一规格的楔形砖砌筑。
拱顶设计为球形，用带有凸凹槽、厚３８０ ｍｍ的
异形砖砌成，这样炉顶砖的荷重全部传递给炉壳上
的拱脚圈梁。考虑到侧向压力等因素，选择热弯曲
强度高、耐磨性强的高铝砖做拱顶砖。
炉顶应先进行配砖、预砌，保证砌筑质量和球顶
半径，确保拆除拱胎后炉顶的下沉量≯５ ｍｍ。
６ １０９ ｉｎ２流态化焙烧炉的生产实践
与展望
第一台鲁奇式流态化焙烧炉自７０年代投入运
行以来，较其它炉型优越性明显，在湿法炼锌方面已
有很大的发展。
我国西北冶炼厂引进的１０９ ｍ 大型鲁奇式流
态化焙烧炉于１９９２年顺利投产，十年来运行状况良
４
好，投料量超过设计指标，床能率达６ ｔ／（ｍ ・ｄ）以
上，流化层温度９３０±５０＊（３，炉膛温度９８０ 左右，焙
砂与烟气烟尘等指标与参数均达到和接近设计要
求。该厂１０９ ｍ 流态化焙烧技术的成功应用，使我
国在流态化焙烧炉向大型化方向迈进了一大步。
为株洲冶炼厂设计的１０９ ｍ 流态化焙烧炉已
于１９９５年１２月安装砌筑完毕，１９９６年４月１日点
火烘炉，４月２２日正式投料运行，投产初期，为了调
整好料风比，流态化焙烧炉处于低负荷运行，投料
量和鼓风量为设计的５０％，流化层温度维持在
８８０℃～９１０℃。
经过短暂的开炉、调试运转期，炉子正常生产，
投料量３０ ｔ／ｈ左右，床能率达６．２ ｔ／（ｍ ・ｄ）以上，流
化层温度８７０℃左右，料风比趋于正常，各项指标均
达到或超过设计要求。说明炉子设计是成功的。
虽流态化焙烧技术已成熟，但尚需进一步研究
发展，笔者认为，此技术可从以下几方面开发利用。
６．１大型化
为了提高处理能力，减少消耗，稳定质量，提高
劳动生产率。流态化焙烧炉应朝更大型化的方向发
展。目前国外最大的流态化焙烧炉床面积达１２３
ｍ ，
直径为０１２．６ ｍ，日处理精矿８００多ｔ。
６．２富氧焙烧
可以大大提高生产率和金属回收率。
６．３制粒焙烧
此法优点是烟尘率低，床能力高，炉料不易粘
结，温度可控制得较高。
６．４高温酸化焙烧
此法床能力达１３～１４ ｔ／（Ｉｎ ・ｄ），可熔锌率提高
２％～３％。
６．５无底多层流态化焙烧炉
此法目前的生产能力已达２００ ｔ／ｄ，但若能解决
炉子的稳定性问题，必然会得到很大的推广。
此外，可利用鲁奇式流态化焙烧炉的先进技术
改进和发展中小型的炉子，如抛料机加料、自控喷水
降温装置、新的冷却盘管结构等。这些技术的推广，
会使流态化焙烧技术得到更大的发展。
【参考文献】
［１］＜有色冶金炉设计手册）编委会．有色冶金炉设计手册［Ｍ】．北
京：冶金工业出版社，２０００．
【２］‘重有色冶金炉设计参考资料）编写组．重有色冶金炉设计参考
资料［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９７９．
青色设■２００２（３）
2024年10月30日发(作者：姜歆)
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１ ０９ ｍ２流态化焙烧炉设计与生产实践
陆志方
（中国有色工程设计研究总院金川分部，北京１０００３８）
［摘要］论述了株洲冶炼厂１０９ ｍ 流态化焙烧炉设计、施工和生产中的技术问题．提出了观点和看法．
探讨了中小型流态化焙烧炉在我国有色冶金行业中的应用前景和发展方向。
［关键词］鲁奇式流态化焙烧炉；床能率；床面积；流化层高度；流化层温度；鼓风量
［中图分类号］ＴＦ８０６．１ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１００３—８８８４（２００２）０３—０００１—０４
０ 概论
流态化焙烧（沸腾焙烧）是湿法炼锌过程中的重
要环节，当今世界随着湿法炼锌技术的不断发展，生
操作水平。特别是鲁奇式流态化焙烧炉增加了扩大
段，使得烟气流速和烟尘率降低，延长了烟气在炉内
的停留时间，烟气中的烟尘得到充分焙烧，使烟尘中
的含硫量达到合格要求，提高了烟尘质量；另外，低
的烟尘率可提高焙砂产出率，减少收尘负担。
产规模的不断大型化，要求流态化焙烧炉的技术也
不断发展，流态化焙烧炉也愈趋大型化。用流态化
焙烧炉焙烧锌精矿，炉内热容量大且均匀，温差小，
２ 株冶１０９ ｒｎ２流态化焙烧炉的主要
技术性能
生产能力
炉床面积
炉膛面积
料粒与空气接触表面积大，反应速度快，强度高，传
热传质效率高，这些因素均使焙烧过程大大强化。
流态化焙烧１９４４年开始用于硫铁矿的焙烧，
１９５２年引入湿法炼锌工业，１９５７年末我国有色金属
６６４．５ ｔ／ｄ（干基）
１０９ ｍ２
２０９ ｍ２
工业第一台流态化焙烧炉在辽宁葫芦岛锌厂建成投
产，以后为多个炼锌厂所采用。现在我国湿法炼锌
技术已得到了很大的发展，１９９２年西北冶炼厂引进
一
炉体高度
流化层高度
流化层温度
炉膛温度
～２２３７５ ｍｍ
１０００ ｍｍ
８６０±１０℃
９８０±１０℃
台世界第二、亚洲第一的１０９ ｍ２流态化焙烧炉，
此流态化焙烧炉的投产运行，标志着我国流态化焙
烧技术跨入了世界先进行列。在消化此项引进技术
基础上，第二台１０９ ｍ２流态化焙烧炉于１９９６年４
鼓风量
烟气量
炉子总重量
５２０８０ ｍ３／ｈ
５２７６７ ｍ３／ｈ
～１５１３ ｔ
月２２日在株洲冶炼厂（以下简称株冶）正式投料运
行，现已进入正常生产。
株冶１０９ ｍ 流态化焙烧炉见图１。
１ 鲁奇式大型流态化焙烧炉主要特点 ３ 流态化焙烧炉主要技术参数确定
鲁奇式流态化焙烧炉在炉子外形、结构、炉墙砌
３．１床能率
体以及球形炉顶结构等方面，均比道尔式流态化焙
烧炉有很大改进。如在炉体结构上增加了扩大段，
炉墙采用分段式，球形炉顶用带有凸凹槽的楔形砖
床能率是衡量炉子的一个重要参数，它标志着
炉子处理精矿能力的大小。床能率与精矿含硫量有
直接关系，在焙烧参数（操作温度、线速度、鼓风量）
砌筑，空气分布板采用若干块箱形孔板组成等，方便
了流态化焙烧炉的安装、砌筑，提高了炉子的寿命及
【收稿日期】２００２—０５—０８
不变的条件下，若精矿中的含硫量增加，而鼓入空气
量不变，则脱硫量不能增加，为维持炉内稳定的操
作，此时处理的精矿则要减少，床能率下降，反之亦
然。因此，在设计中确定床能率和Ｅｌ处理量时，应特
有色设■２００２（３）
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图１株冶１０９ ｉｌｌ２流态化焙烧炉结构示意图
别注意精矿含硫量的稳定性，不宜选择精矿含硫量
的低限。
床能率由综合因素决定的，其大小取决于流化
层的操作气流速度、鼓风量和流化层内温度，即【１ｊ：
ａ ８６４００ Ｗ操作／ｖ’（１＋ 层）ｔ／（ＩＴＩ ・ｄ）
式中 Ｗ操作一流化层操作气流速度，ｍ／ｓ；
ｖ一鼓风量，ｍ ／ｔ；
ｔ巨一流化层内温度，℃。
操作气流速度是炉子流态化的先决条件，若操
作气流速度过小，不能形成流态化；过大，则形成气
动状态，二者均影响炉子正常稳定的流态化。操作
气流速度可通过物料的粒度和重度求得；另操作气
流速度与烟尘率有关，操作气流速度大，烟尘率亦
大，故应在保证良好稳定的流态化状态和一定烟尘
率的情况下，选择合理的操作气流速度。鼓风量取
决于精矿中含硫量，而流化层内温度取决于物料的
性质。
当今锌精矿酸化流态化焙烧炉的床能率已经是
一
个成熟的参数，国外某些锌精矿流态化焙烧炉床
能率高达７ ｔ／（ｒｎ ・ｄ）以上，国内一般在５～６ ｔ／（ｒｎ ・
ｄ）左右，株冶１０９ ｒｎ 流态化焙烧炉使用的锌精矿含
硫量为２８％～３０％，则确定其床能率为６．０９ ｔ／（ｍ２・
ｄ）。
３．２流化层的高度
炉子在正常生产时，流化层是变化的，流化层高
度一般是由炉料在炉内停留时间、流化层的稳定性
和排热装置的安装条件等因素确定，锌精矿流态化
焙烧炉的流化层高度变化不大，通常确定为０．９～
１．２ ｍ左右。提高流化层高度，物料在层内停留时
２
间延长，则焙烧反应时间也愈长，物料的化学反应愈
充分，焙砂质量愈好；另可使流化层内物料容量增
加，层内热容量增加，流态化状况稳定，易于操作，方
便布置排热装置。但是流化层高度过高，势必增加
风机鼓风压力，动力消耗增大；而流化层高度过低，
容易产生沟流，正常稳定的流态化难以维持。
根据锌精矿酸化焙烧物料在流化层内平均停留
时间，可以确定流化层高度，即［ ：
ｒ＝Ｆ・），・Ｈ／ｇ・（１一刁）
式中 ｒ一物料在流化层内平均停留时间，Ｓ；
Ｆ一炉床面积，ｒＤ＿ ；
ｙ一物料的松装密度，ｔ／ｍ ；
Ｈ一料层静止时的高度，大约为流态层高度
的７０％，ｍ；
ｑ一每小时加料量，ｔ／ｈ；
刁一烟尘率，％。
株洲冶炼厂１０９ ｒｒｌ 流态化焙烧炉流化层高度
确定为１０００ ｍｍ。
３．３流化层焙烧炉直径及高度
鲁奇式流态化焙烧炉床面积主要取决于床能率
和精矿处理量。
床面积由下式决定：
Ｆ＝Ａ｜ａ
式中 Ｆ一床面积，ＩＴ１ ；
Ａ一炉子日处理精矿量，ｔ／ｄ；
ａ一床能率，ｔ／（ｒｎ ・ｄ）。
在流化层操作气流速度确定的情况下，床面积
也可由下式确定：
Ｆ Ｖ
．
￣／３６００Ⅳ操作
式中 Ｖ 一每小时鼓风量，ｒｎ ／ｈ；
Ｗ操作一流化层操作气流速度，ｍ／ｓ。
通过工艺计算，得知每吨物料产生的烟气量，根
据最大颗粒烟尘带出速度，即可确定上部炉膛面积。
炉膛面积与床面积之比多在１．７～１．９之间，个别高
达２．２～４．６。
流化层以上应有一定的直线段高度，以防止固
体颗粒不被抛入空中并为烟气所夹带走。这段高度
要求大于被烟气夹带的固体颗粒达到一定高度后能
够大部分降落重返流化层的高度，即大于分离高度，
锌精矿流态化焙烧炉的分离高度大约在３ ＩＴ１左右，
过高，增加设备投资，所起的作用却甚小。炉子总高
度取决于烟气在炉内的停留时间，一般取锌精矿酸
青色设叠２００２（３）
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化焙烧烟气在炉内停留时间为１５～２０ ｓ。
由下式可以确定炉床以上的炉子高度：
Ｈ ａ‘ 烟‘（１＋ 膛）‘Ｆ床‘ 尘／８６４００Ｆ膛
式中 Ｈ一炉膛有效高度，ｍ；
ａ一床能力，ｔ／（ｍ ・ｄ）；
ｔ瞳一炉膛温度，℃；
Ｆ廉一床面积，ｍ２；
Ｆ瞳一炉膛面积，ｍ ；
ｒ出一烟气停留时间，ｓ。 ’
株冶１０９ ｍ 流态化焙烧炉炉膛有效高度约
１３３５０ ｍｍ。
４流态化焙烧炉主要技术问题的处理
炉子的大型化可提高处理能力，减少消耗，稳定
质量，提高生产率，但须解决好一系列技术问题。
４．１炉子的排热与补热
锌精矿的焙烧是放热反应，为了使焙烧能正常
进行，提高处理能力，降低过剩空气量，必须将焙烧
产生的多余热量排走。大型炉子焙烧温度的控制较
小型炉子难，由于其热容量大，温度过高或过低时不
容易使其很快恢复正常，故可以在炉子流化层内部
埋入冷却盘管，以带走多余的热量。流态化焙烧炉
流化层同一断面各点的温度理论上几乎一致，但在
实际中，由于加料、排料、炉子散热等因素的影响，其
温度是有差别的，为均匀排热，保持温度均匀，维持
炉内热平衡，可将多组冷却盘管埋入流化层内部。
冷却盘管的面积由下式确定：
Ｆ水管：ａ。ｑ排‘Ｆ￣／８６．４Ｋ水套‘△ｔ均
式中 Ｆ ７ｌ（管一冷却盘管面积，ｍ２；
ａ一床能率，ｔ／（ｍ ・ｄ）；
ｑ排一在预定的焙烧温度下每吨物料完成反
应所需要排除的余热，ｋＪ／ｈ；
Ｋ水套一流化层对冷却介质的传热系数，ｗ／
（ｍ ・℃）；
△￡均一流化层与冷却介质的平均温差，℃。
当炉内热量出现不平衡时，若不采取措施，会出
现死炉现象。故设计时在流化段炉墙上安装自动喷
水装置，当炉温过高时，向炉内喷射冷却水；当炉温
过低时（此现象不多），打开安装于炉墙上的燃烧器
进行补热，使流化层温度稳定在设定的范围内。
大型流态化焙烧炉多采用汽化冷却，冷却盘管
膏色设■２００２（３）
是余热锅炉的一部分，冷却盘管既排出了流化层内
多余的热量，又可以回收这部分余热。
一
般流态化焙烧炉设有３～８组冷却盘管，根据
实际生产经验，冷却盘管分组多，有利于生产的灵活
调节；但过多时会增加在炉子上排布的难度，同时使
流态化焙烧炉的流化段开孔过密，影响炉壳的强度。
综合分析国内外多台流态化焙烧炉使用厂家的调查
和运行情况，对于炉床面积小于４０ ｍ２的流态化焙
烧炉。设置４组冷却盘管比较合理；而炉床面积大于
４０ ｍ２的流态化焙烧炉，设置６～８组冷却盘管为
宜。西北冶炼厂和株洲冶炼厂１０９ ｍ２流态化焙烧
炉设置了６组冷却盘管。
冷却盘管易磨损穿孔是影响流态化焙烧炉正常
生产运行的一大问题，可采用如下方法提高冷却盘
管的使用寿命：①提高管材性能，如将过去经常采用
的２０＃中低压锅炉钢管改为２０Ｇ高压锅炉钢管，当
流化层操作温度在８５０℃左右时，２０Ｇ高压锅炉钢
管使用寿命可达１年以上；冷却盘管的材质也有采
用耐热钢的，其价格虽高，但寿命相对较长。②在冷
却盘管弯头、易磨损部位采用耐磨堆焊技术，提高管
子的耐磨、耐热性能，经堆焊处理过的冷却盘管，其
使用寿命明显提高。
４．２加料
大型的流态化焙烧炉不能用老式的加料管加
料，为了布料均匀，采用抛料机将锌精矿从炉子上设
置的投料口以二个（或一个）方向均匀地抛入炉内。
４．３粗料的排出
大型的流态化焙烧炉吞吐料量大，故在炉床底
部产生的粗料沉积现象较小型炉子严重，如果不排
除粗料，则会堆积于流化层内，流态化出现不均匀，
严重影响焙烧质量。为此设计了底部排料口，并装
有带流化器的特殊闸阀，定期打开排出粗料。
５ 结构设计
５．１钢结构设计
流态化焙烧炉的圆筒形（见图１）炉壳为一整
体，支承着炉子的全部重量。要求精确设计，高精度
制造安装，确保砌体质量和砌体的整体性，进而保证
炉子寿命。
炉底环形支承板要求平整度３ ｍｍ。流化段与
锥段、锥段与炉膛、炉膛与顶之间的三块环形支承板
要求平整度＜５ ｍｍ。流化段壳体直径 １２８００
３
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开发应用
ｍｍ，要求圆柱度偏差＜２０ ｍｍ，垂直度偏差＜５
ｍｍ。炉膛炉壳圆度＜２５ ｍｍ，同轴度偏差＜
３０ ｍｍ。
实践证明，以上要求能保证流态化焙烧炉使用
的要求，同时经过努力也是可以达到的。
５．２分布板的设计
分布板是流态化焙烧炉的关键部分，直接影响
焙烧炉的操作与正常运行，设计上要求结构合理、布
风均匀，且有足够的静压。１０９ ｍ 流态化焙烧炉分
布板由５６块箱形孔板组成，固定在１４根７００ ｍｍ
高的Ｈ型钢梁上，这种箱形结构的分布板制造、安
装容易，精度易于保证，且使空气分布均匀。这种分
布板在大型流态化焙烧炉上的成功应用，解决了以
往大型炉分布板结构的难题，另外此结构还可用于
中小型的流态化焙烧炉。分布板上浇注１５２ ｍｍ厚
的耐火浇注料隔热层，共安装了１０９００个与传统风
帽完全不同的特殊风帽，这种形式的风帽布风均匀，
寿命长，但制造精确要求高。
Ｓ．３砖体设计
为保证炉子的整体质量，创造良好的操作条件，
保证炉子较长的使用寿命，在炉型确定之后，对部分
砖体材质的选择、砖型的设计、砖缝的要求、膨胀缝
的留设等均要能够满足使用要求；耐火材料的采购、
运输、保管、砌筑施工等，亦必须符合设计要求。
１０９ ｍ 流态化焙烧炉炉墙总厚５００ ｍｍ，内砌
３１０ ｍｍ厚的高铝砖，外砌１８５ ｍｍ厚的轻质粘土
砖，用同一规格的楔形砖砌筑。
拱顶设计为球形，用带有凸凹槽、厚３８０ ｍｍ的
异形砖砌成，这样炉顶砖的荷重全部传递给炉壳上
的拱脚圈梁。考虑到侧向压力等因素，选择热弯曲
强度高、耐磨性强的高铝砖做拱顶砖。
炉顶应先进行配砖、预砌，保证砌筑质量和球顶
半径，确保拆除拱胎后炉顶的下沉量≯５ ｍｍ。
６ １０９ ｉｎ２流态化焙烧炉的生产实践
与展望
第一台鲁奇式流态化焙烧炉自７０年代投入运
行以来，较其它炉型优越性明显，在湿法炼锌方面已
有很大的发展。
我国西北冶炼厂引进的１０９ ｍ 大型鲁奇式流
态化焙烧炉于１９９２年顺利投产，十年来运行状况良
４
好，投料量超过设计指标，床能率达６ ｔ／（ｍ ・ｄ）以
上，流化层温度９３０±５０＊（３，炉膛温度９８０ 左右，焙
砂与烟气烟尘等指标与参数均达到和接近设计要
求。该厂１０９ ｍ 流态化焙烧技术的成功应用，使我
国在流态化焙烧炉向大型化方向迈进了一大步。
为株洲冶炼厂设计的１０９ ｍ 流态化焙烧炉已
于１９９５年１２月安装砌筑完毕，１９９６年４月１日点
火烘炉，４月２２日正式投料运行，投产初期，为了调
整好料风比，流态化焙烧炉处于低负荷运行，投料
量和鼓风量为设计的５０％，流化层温度维持在
８８０℃～９１０℃。
经过短暂的开炉、调试运转期，炉子正常生产，
投料量３０ ｔ／ｈ左右，床能率达６．２ ｔ／（ｍ ・ｄ）以上，流
化层温度８７０℃左右，料风比趋于正常，各项指标均
达到或超过设计要求。说明炉子设计是成功的。
虽流态化焙烧技术已成熟，但尚需进一步研究
发展，笔者认为，此技术可从以下几方面开发利用。
６．１大型化
为了提高处理能力，减少消耗，稳定质量，提高
劳动生产率。流态化焙烧炉应朝更大型化的方向发
展。目前国外最大的流态化焙烧炉床面积达１２３
ｍ ，
直径为０１２．６ ｍ，日处理精矿８００多ｔ。
６．２富氧焙烧
可以大大提高生产率和金属回收率。
６．３制粒焙烧
此法优点是烟尘率低，床能力高，炉料不易粘
结，温度可控制得较高。
６．４高温酸化焙烧
此法床能力达１３～１４ ｔ／（Ｉｎ ・ｄ），可熔锌率提高
２％～３％。
６．５无底多层流态化焙烧炉
此法目前的生产能力已达２００ ｔ／ｄ，但若能解决
炉子的稳定性问题，必然会得到很大的推广。
此外，可利用鲁奇式流态化焙烧炉的先进技术
改进和发展中小型的炉子，如抛料机加料、自控喷水
降温装置、新的冷却盘管结构等。这些技术的推广，
会使流态化焙烧技术得到更大的发展。
【参考文献】
［１］＜有色冶金炉设计手册）编委会．有色冶金炉设计手册［Ｍ】．北
京：冶金工业出版社，２０００．
【２］‘重有色冶金炉设计参考资料）编写组．重有色冶金炉设计参考
资料［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９７９．
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