水泥燒成系統熱工計算書目錄TOC\o"1-3"\h\z第一章參數選定41.1空氣過剩系數α41.2溫度參數51.3有關物質量的確定81.4入窯生料分解率101.5系統表面散熱損失Qbsr101.6旋風筒的分離效率與匹配11第二章配料方案112.1原燃材料化學成份112.2煤的工業分析122.3熟料率值、熱耗設定122.4煤耗與煤灰摻入量122.5配料計算122.6熟料率值與礦物組成122.7料耗132.8物料平衡表14第三章系統熟料形成熱Qsh的計算143.1公式法143.2理論計算法143.3結論20第四章燃料燃燒計算204.1燃料的元素分析204.2燃料的應用基低位發熱量204.3每kg燃料燃燒空氣消耗與煙氣組成214.4燃料的理論燃燒溫度trs的計算22第五章生料在預熱器系統中的灼燒基平衡255.1已知條件255.2窯尾飛灰的燒失量Lffh255.3平衡計算265.4出系統飛灰的計算285.5各旋風筒進口物料的燒失量29第六章回轉窯系統熱工計算306.1平衡范圍與基準306.2物料平衡306.3熱量平衡356.4平衡計算表43第七章回轉窯系統氣體量與溫度確定447.1系統各部位氣體量的確定447.2系統各部位溫度的確定477.3系統各部分風量的確定61第八章懸浮預熱器的理論設計618.1旋風筒設計所需結構參數618.2懸浮預熱器結構參數確定648.3旋風筒間連接風管設計648.4分解爐、混合室設計65第一章參數選定1.1空氣過剩系數α1.11由《熱工系統工程》P435知部分廠的過剩空氣系數見表1-11.12回轉窯內的空氣過剩系數α1：⑴《常熟水泥廠φ1.4/1.15×25米窯加裝分解爐設計計算書》（以下簡稱設計計算書）選定α1=1.05；⑵《計算手冊》P171選定α1=1.15；⑶《計算手冊》P353表12—15選定α1=1.10—1.25；考慮到《設計計算書》為1975年資料，時間較久，數據的可比性較差，因此以《計算手冊》數據做為選用依據，選定α1=1.15各部位氣體過剩空氣系數反求結果表1–1項目JDNGLZJXYFSCYXXH爐列窯列C1筒出口1.4041.2581.4671.2841.3581.1291.2991.3721.67C2筒出口1.3311.1841.3681.2251.2741.0901.1901.2911.42C3筒出口1.2571.1331.2871.1791.2071.0791.141.2651.37C4筒出口1.1841.0961.2201.1261.1661.0751.091.251.32C5筒出口1.041.221.25爐出口1.18400.9821.2201.041.19窯尾出口1.231.252--1.0701.0501.151.3741.241.13回轉窯尾（煙室）的空氣過剩系數α2⑴《設計計算書》選定α2=1.20；⑵《工藝設計》P218選定α2=1.05；⑶《水泥廠工藝設計概論》P140表5—62的設計的操作參數選定α2=1.1；⑷由表3-1知，各部位氣體過剩空氣系數反求結果中α2的平均值為：α2=（1.230+1.252+1.070+1.050+1.15+1.374+1.24）÷7=1.195《設計計算書》為1975年資料，時間較久，數據的可比性較差，《水泥廠工藝設計》數據為XX廠的測定數據，可比性較由表1-1小，因此以表1-1和《水泥廠工藝設計概論》的平均值做為選用依據，取α2=1.20;1.14分解爐內的空氣過剩系數α3⑴《設計計算書》選定α3=1.25；⑵《計算手冊》P171選定爐內燃料燃燒的空氣過剩系數α3=1.17；⑶《計算手冊》P183表6—18噴騰分解爐的空氣過剩系數α3=1.05—1.25;《設計計算書》為1975年資料，時間較久，數據的可比性較差，因此以《計算手冊》的數據做為選用依據，取α3=1.16;1.15預熱器的過剩空氣系數αY⑴《工藝設計》P218:每級旋風筒漏入空氣量為理論空氣量的5%。⑵《水泥廠工藝設計參考書》P234:第四級筒至第一級筒按每上升一級筒新增風量5~10%考慮過剩空氣系數。⑶《水泥廠工藝設計概論》P140表5—62為日產2000噸RSP窯設計的操作參數，其預熱器的過剩空氣系數見表1-2日產2000噸RSP窯設計的操作參數表1-2部位C4出口C3出口C2出口C1出口排風機入口過剩空氣系數1.21.251.31.35＋δ1.4＋δ其中：δ為輸送生料氣力提升泵帶入空氣與理論空氣量之比，計算為0.0902。由表1-2可以得出，日產2000噸RSP窯預熱器過剩空氣系數是按預熱器每上升一級新增漏風量5%來考慮過剩空氣系數。⑷由表1-1求得預熱器各部位過剩空氣系數的平均值見表1-3部分廠預熱器各部位過剩空氣系數的平均值表1-3部位C5出口C4出口C3出口C2出口C1出口過剩空氣系數1.1381.1691.2131.2661.36⑸《設計計算書》選定各級旋風筒的過剩空氣系數1#為1.30、2#為1.35、3#為1.40，即按預熱器每上升一級新增漏風量5%考慮過剩空氣系數。⑹考慮現在生產實際情況，預熱器系統漏風量控制在14%以內，其中五級、四級的漏風量各為2.0％；三級、二級的漏風量各為3％；一級雙筒漏風量為4.0；確定各級旋風筒的過剩空氣系數見表1-4：預熱器的過剩空氣系數設定值表1-4部位C5進口C5出口C4出口C3出口C2出口C1出口過剩空氣系數αXi1.1761.1961.2161.2461.2761.3161.2溫度參數1.21入窯煤粉溫度tr參照《工藝設計》P217，取tr＝40℃。1.22系統一次空氣溫度tk1⑴《工藝設計》P217，tk1=36℃;⑵《水泥工業熱工設備》P124，tk1=30℃。通常條件下,環境空氣溫度取20℃,經風機后溫度有所提高,故取tk1=30℃。1.23入爐三次風溫度tlsk3大窯門罩技術的出現，三次風從篦冷機中部轉為窯門罩抽取，使入分解爐的三次風溫和入窯煅燒的二次風溫基本相等，三次風溫的提高，有利于分解爐內燃料的燃燒，相應提高了入窯物料分解率。⑴濟南大學對浩良河水泥2000t/d生產線熱工標定：三次風由窯頭罩抽取，溫度為855℃。⑵XX太行2000t/d熟料新型干法生產線，三次風取風口從篦冷機熱室中部移至窯頭罩，三次風溫度由740～750℃上升到840～860℃。⑶濟南大學對魯南水泥XX2條2000t/dNSP窯生產線熱工標定：入爐三次風溫度分別為862℃和854℃。⑷XX江山虎球水泥XX1000t/d熟料新型干法生產線燒成系統控制參數與控制實例：入爐三次風溫分別為850～950℃和900℃。⑸部分企業的入爐三次風溫度見表1-5：部分企業三次風溫（℃）表1-5-1JDNGLZJXYFSCYX華新魯南雙陽 XX張店平均715803742.5740710890735793866649793.5734.5764⑹德州晶華集團大壩XX2500t/d熟料新型干法生產線熱工標定：部分水泥廠入爐三次風溫：表1-5-2項目BMCCJSHDGZB3號QLS1號QLS2號大壩廠平均標定產量2511214321552242226123092862入爐三次風溫887937878958913901905911分析以上數據：數據⑸的三次風大部分抽自篦冷機，風溫普遍偏低。其他五組數據，三次風抽自窯頭罩，與現工藝生產實際情況相符，故：故確定三次風溫tlsk3=850℃。1.24熟料出冷卻機時的溫度tSh⑴由HX篦冷機圖紙提供的參數知，篦冷機出料溫度tSh=65+環境溫度，按夏季溫度35℃計，熟料出冷卻機溫度為tSh=65+35=100（℃）。(2)由《工藝設計》P245表7—30知:篦冷機出料溫度為100℃因此，取tSh=100（℃）1.25入冷卻機空氣溫度tbrk由《熱工系統工程》P389表3-2-28可知，入冷卻機空氣的溫度為環境溫度，參照《工藝設計》，考慮到空氣是經風機鼓入冷卻機，其溫度比為環境溫度稍高，因此取tbrk＝30℃（ρbrk=1.165Kg/m3）。1.26出預熱器廢氣溫度tf設計采用五級懸浮預熱器（雙一筒），出預熱器廢氣溫度根據《新型干法水泥技術原理與應用》P287得部分廠家出預熱器廢氣溫度：見下表1-6：表1-6名稱JD-NSFNG-MFCJX-RSPSC-ILCYX-DDCZ-TDFTL-NST氣溫350329390330348331329飛灰溫 346310390330348結合現在實際生產情況，當設有五級懸浮預熱器時，廢氣溫度一般控制在350℃左右，因此，取出預熱器廢氣溫度tf=350℃。1.27系統漏風溫度tLk由《熱工系統工程》P389表3-2-28可知,系統漏風的溫度為環境溫度,因此取系統漏風溫度為通常狀況的環境溫度即tLk=20℃。1.28冷卻機余風的溫度tbpk⑴《工藝設計》P218，取tbpk＝220℃。⑵《水泥》雜志1999№6《預分解窯熟料熱耗的影響因素和降低的途徑》提供8個廠的余風溫度為：238、221、332、206、198、138、250、213，其平均數為224.5℃。⑶由《熱工系統工程》P380得部分廠篦冷機廢氣溫度見表1-7：部分廠出篦冷機廢氣溫度（℃）表1-7廠別JDNGLZJXYFSCYX廢氣溫度176200231270226260206平均值224綜上述取tbpk=220℃。1.29入預熱器生料溫度ts生料入預熱器采用提升機，入預熱器生料溫度按30℃考慮即ts=30℃。1.210出窯熟料溫度trsh由《熱工系統工程》P437得部分廠出窯熟料溫度的平均值為1361.78℃,取trsh=1360℃,見表1-8。部分廠出窯熟料溫度℃表1-8廠別JDNGLZJXYFSCLNSYXJ反求值136513601311142013001380140013201400平均1361.781.211部分分解生料入窯溫度tyjs⑴預分解窯生產工藝的最大特點是約60%的燃料在分解爐內燃燒，一般入窯生料溫度可達830～850℃，分解率達90%以上；⑵由《熱工系統工程》P437得部分廠部分分解生料入窯溫度，見表1-9：部分廠部分分解生料入窯溫度℃表1-9廠別JDNGLZJXYFSCYXXH測定值858858865800865860863852834平均850因此，取部分分解生料入窯溫度tyjs=800℃。1.212入分解爐生料的溫度tsrl由工藝流程知：入分解爐生料的溫度tsrl為C(n－1)級旋風筒的出料溫度。由《熱工系統工程》P427得部分廠入爐生料溫度tsrl見表1-10,其平均值為763℃,參照張店廠溫度參數設定，取tsrl=750℃。部分廠入分解爐生料的溫度℃表1-10廠別JDNGLZJXYFSCYXXH測定值710715740820810781769760平均7631.3有關物質量的確定1.31入冷卻機冷空氣量Vbrk：⑴《水泥廠工藝設計》P245：Vbrk＝2.1—2.3（Nm3/Kgsh）；⑵《水泥廠工藝設計》P217：Vbrk＝2.14（Nm3/Kgsh）；⑶《計算手冊》P198：Vbrk＝1.6—2.2（Nm3/Kgsh）；⑷《水泥》1998№10《篦冷機的更新技術》提供:Vbrk＝2.56（Nm3/Kgsh）；⑸《水泥廠工藝設計概論》P155：Vbrk＝2—2.8（Nm3/Kgsh）；⑹《水泥工業熱工設備》P106提出：我國四臺預分解設備的篦冷機風量為：2.58、2.58、2.605、2.468，取平均數為Vbrk＝2.558（Nm3/Kgsh）；⑺由《熱工系統工程》P380得部分廠篦冷機冷卻風量見表3-11。以上數據的平均值為2.28（Nm3/Kgsh）。上述企業基本采用第二代篦冷機,本設計擬采用第三代充氣梁式篦冷機,其冷卻風量較第二代要小,故取Vbrk=2.1(Nm3/Kgsh)。篦冷機冷卻風量表（Nm3/Kgsh）表1-11廠別JDNGLZJXSCYXCZ三代TL三代冷卻風量2.58 2.582.605 2.468 2.54542.5669 2.111 1.908平均2.557552.0095 1.32燃料比⑴《水泥廠工藝設計》P217指出：回轉窯：分解爐＝47:53。⑵《水泥工業熱工基礎》P124指出：回轉窯：分解爐＝40:60。⑶《計算手冊》P182：當采用AS型窯時,分解爐用燃料占55—65%。⑷《水泥廠工藝設計概論》P160指出:對于直徑3m以下的小窯，因窯的熱效率低，分解爐與窯的燃料比為55:45或50:50。綜上述，分解爐與窯的燃料比為取為60:40即mlr：myr=60：40。1.33分解爐漏風占分解爐燃料燃燒用理論空氣用量的4%。1.34窯尾飛灰量myfh由《熱工系統工程》P429得部分廠窯尾飛灰量見表1-12：部分廠窯尾飛灰量反求值（Kg/Kgsh）表1-12廠別JDNGLZJXYFSCYXXH反求值 0.2440.2020.2820.2680.24190.2263 0.2600.2259 平均0.2438由上表取myfh=0.25（Kg/Kgsh）。1.35入窯風量比⑴《工藝設計》取：一次風：二次風：漏風＝29:64:7；⑵《水泥熱工設備》取：一次風：二次風：漏風＝15:80:5；⑶《計算手冊》P176:預分解窯采用篦冷機時,一次風的比例為0.12-0.18；⑷《計算手冊》P176表6—14指出:預分解窯采用篦冷機時的計算取值為0.1-0.5(考慮操作富裕)，取0.15。綜上述：取入窯風量比為：一次風：二次風：窯頭漏風＝15:80:5。1.36分解爐風量比由《熱工系統工程》P359得部分廠的分解爐風量比，見表1-13：部分廠的分解爐風量比表表1-13廠別JDNGLZJXYFYXXH送煤風918934582551.390020647402236三次風1345906137380348.450525374374208013918比值（%）6.8274 5.63443.17531.78135.51330.017616.0655平均5.5735%由上述參數選定知分解爐漏風占分解爐內燃料燃燒用理論空氣用量的4%，即送煤風與三次風占分解爐內燃料燃燒用理論空氣用量的96%，由此得三者間的比例為：入爐風：三次風：漏風=5:91:4。1.4入窯生料分解率由《熱工系統工程》P435得部分廠入窯生料分解率，見表1-14：部分廠入窯生料分解率表1-14廠別JDNGLZJXSCYXCZ平均值測定值96.3895.8083.8293.2696.593.152反求值96.4093.2091.7591.308788.50--91.358平均值96.3994.591.7591.3085.1690.8896.592.255因此參照上表取λ=95%。1.5系統表面散熱損失Qbsr⒈由《計算手冊》P108表4-23知，預熱預分解窯向外散熱占總熱耗量的8-15%（預熱預分解窯包括窯體、預熱預分解系統、三次風管、篦冷機）；⒉由《水泥》1998№2《從4臺2000t/d預分解窯熱工標定來探討新一代2000t/d預分解窯的技術指標》知部分廠窯系統散熱的數據，見表1-15。⒊由《水泥》1999№6《預分解窯熟料熱耗的影響因素和降低途徑》載七家工廠窯系統散熱占總熱支出的比例分別為：10.7%、11.7%、13.4%、14.2%、18.6%、15.3%、8.77%，平均為13.239%。⒋《熱工系統工程》P389載部分廠系統散熱數據見表1-16。上述資料可看出系統表面散熱損失占總熱支出的比例為：η=(8+15+9.978+13.239+9.5875)/5=11.565=11.169%綜上，系統表面散熱損失取平均值Qbsr=11%QZR（KJ/Kgsh）。5臺2000t/d窯系統散熱表1-15廠別表面散熱總熱支出所占比例平均XX448.44 3801.7311.809.978%魯南373.514050.369.22雙陽397.133421.8711.61XX251.783312.297.60洪堡28729709.66部分廠系統散熱表1-16廠別JDNGLZJXYFSCYX系統散熱404.63 340.03328.48448.44448.38395.14497.5比值（%）11.399.558.9811.8010.7710.9513.26平均9.5875⒌系統散熱分布由《熱工系統工程》P389和P433得部分廠系統散熱分布，見表1-17：部分廠系統散熱占熱支出的百分比（%）表1-17序號廠別JDNGLZJXYFSCYX平均1窯體5.805.555.046.764.955.776.575.782三次風管1.101.090.541.650.630.910.680.943冷卻機0.160.130.100.370.700.300.400.314預熱器與爐4.292.783.283.034.483.975.603.92爐占其中的18.8212.4742.1544.1243.6135.3022.6431.30由表1-17得各部位散熱占系統表面散熱的百分比為：窯體：52.8%、三次風管：8.6%、冷卻機：2.8%、預熱器：24.6%、爐：11.2%1.6旋風筒的分離效率與匹配由《熱工系統工程》P447、《計算手冊》P191和《懸浮預熱和預分解窯技術經驗交流會論文集》P81可確定旋風筒的分離效率匹配為η1＞η5＞η4＞η3＞η2，C1最高，一般在95%左右，中間級一般在85—88%，最下級僅次于C1，一般在86-89，由此確定各級旋風筒的目標分離效率為：η1=95%、η2=85%、η3=86%、η4=87%、η5=88%第二章配料方案2.1原燃材料化學成份原燃材料化學成份表2-1名稱LOSSSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他∑石灰石42.461.960.530.5150.252.881.41100粘土7.4066.0411.255.534.161.953.67100鐵粉5.9022.0413.8041.687.591.107.89100粉煤灰3.6859.6023.926.673.240.911.99100煤灰--49.0031.537.595.410.915.961002.2煤的工業分析煤的工業分析表2-2WVAFc熱值(Kcal/kg)1.0130.9220.7747.3054002.3熟料率值、熱耗設定KH=0.88±0.02、SM=2.50±0.10、IM=1.50±0.10、Q=800（Kcal/kgsh）2.4煤耗與煤灰摻入量⑴煤耗：800/5400=0.1482（kg/kgsh）⑵煤灰摻入量mA:mA=0.1482×20.77%=0.0308（kg/kgsh）2.5配料計算采用四組分配料：石灰石、粘土、鐵粉、粉煤灰，配料結果見表4-3熟料化學成分:見表4-4配料計算結果表2-3名稱配合比燒失量SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他石灰石81.0634.4181.5890.4290.41340.7332.3351.143粘土15.681.16010.355 1.7640.8670.6520.3060.575鐵粉1.780.1050.3920.2460.7420.1350.0200.140粉煤灰1.470.0540.8760.3520.0980.0480.0130.029配合生料10035.73713.2122.7912.1241.5682.6741.887灼燒生料20.564.343.3064.684.162.936熟料化學成分表2-4名稱配合比(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他灼燒生料96.9219.8654.1933.18862.494 4.0192.837煤灰3.081.5090.9710.2340.1670.0280.184熟料10021.3745.1643.42262.6604.0473.0202.6熟料率值與礦物組成⑴熟料率值⑵熟料礦物組成C3S=3.8SiO2(3KH－2)=3.8×21.374×(3×0.889－2)=54.175C2S=8.61SiO2(1－KH)=8.61×21.397×(1－0.889)=20.427C3A=2.65×(Al2O3－0.64Fe2O3)=2.65×(5.164－0.64×3.422)=7.881C4AF=3.04×Fe2O3=3.04×3.422=10.403熟料礦物組成表2-5礦物組成C3SC2SC3AC4AF比例54.17520.4277.88110.403⑶1450℃液相量LyLy＝3.0Al2O3+2.25Fe2O3+MgO=3.0×5.164+2.25×3.422+4.047=27.2392.7料耗生產損失P=5%、煤灰摻入量gA=3.08%,(1)理論料耗KTKT＝（100－mar）÷(100－Ls)式中：Ls—生料的燒失量，由配料計算得Ls=35.737％；KT=(100－mA)÷(100－Ls)=(100－3.08)÷(100－35.737)=1.508(kg/kgsh)(2)料耗KSKS＝100KT÷(100－P)=100×1.508÷(100－5)=1.587(kg/kgsh)式中：P—生產損失，P=5%；2.8物料平衡表物料平衡表表2-6物料名稱天然水分生產損失配合比％消耗定額物料平衡干燥基t濕基t干基濕基時日年時日年石灰石0.881.061.2621.27252.59126237860053.01272381600粘土8.015.680.2440.26510.172447320011.0426579500鐵粉10.01.780.0280.0311.1527.783101.2830.89240粉煤灰5.01.470.0230.0240.9623.069001.0124.27260生料1.55764.881557467100熟料41.671000300000燒成用煤10.03.00.1460.1636.096146.3438906.771162.548750說明:新型干法窯η=82%運轉時間300天第三章系統熟料形成熱Qsh的計算熟料形成熱是指在一定生產條件下，用某一基準溫度（一般是0℃或20℃）的干燥物料，在沒有任何物料和熱損失的條件下，制成1kg同溫度熟料所需要的熱量。3.1公式法⑴根據國家標準GB4179—84，在不考慮堿的影響時可用下式計算：Qsh=1719A+2710M+3201C－2140－247FkJ/kgsh將有關數據代入得：Qsh=1719×0.05164+2710×0.04047＋3201×0.6266－2140×0.21374－247×0.03422=1738.334（kJ/kgsh）⑵日本標準提出的簡化式：Q熟料=2047A+2998C+2457M－306kJ/kgsh=2047×0.05164+2998×0.6266+2457×0.04047－306=1777.68（kJ/kgsh）3.2理論計算法3.21以《水泥的制造與應用》熟料形成熱的理論計算方法來計算：計算基準：1Kg熟料、0℃。干原料消耗量的計算生成1kg熟料的煤灰摻入量mA：由前計算得：煤灰摻入量mA=0.0294(kg/kgsh)生成1kg熟料的生料中CaCO3消耗量：式中：CaOsh—熟料中CaO的含量,％；由前述知：CaOsh=62.937%；CaOA—煤灰中CaO的含量,％；由前述知：CaOA=5.41%；生成1kg熟料的生料中MgCO3消耗量:式中：MgOsh—熟料中MgO的含量,％；由前述知：MgOsh=4.065%；MgOA—煤灰中MgO的含量,％；由前述知：MgOA=0.91%；生成1kg熟料的生料中高嶺土消耗量:式中：Al2O3sh—熟料中Al2O3的含量，%;由前述知：Al2O3sh=5.139%;Al2O3A—煤灰中Al2O3的含量，%;由前述知：Al2O3A=31.53%;生成1kg熟料的生料中二氧化硅消耗量:式中：SiO2sh—熟料中SiO2的含量，%;由前述知：SiO2sh=21.397%;SiO2A—煤灰中SiO2的含量，%;由前述知：SiO2A=49.00%;生成1kg熟料的生料中氧化鐵消耗量:式中：Fe2O3sh—熟料中Fe2O3的含量，%;由前述知：Fe2O3sh=3.426%;Fe2O3A—煤灰中Fe2O3的含量，%;由前述知：Fe2O3A=7.59%;生成1kg熟料主要干物料消耗量之和:式中：ms—生成1Kg熟料主要干物料消耗量之和；生成1kg熟料干物料消耗量：式中：mgy—生成1Kg熟料物料消耗量，Kg/Kgsh；∑m—熟料中其他成分含量之和，由前述知：∑m=3.025；吸收熱量計算①物料從0℃加熱到450℃吸收熱量:式中：q1—物料從0℃加熱到450℃吸收的熱量，KJ/Kgsh；Csd—干物料在0℃~450℃的平均比熱，Csd=1.058（KJ/Kg.℃）；②粘土脫水吸收熱量:粘土原料的主要成分一般是高嶺土，因此粘土脫水實際是高嶺土的脫水:式中：mASHH2O—高嶺土的化學結合水，(Kg/Kgsh);6690—高嶺土脫水熱效應（KJ/Kg-H2O）③脫水后物料由450℃加熱到600℃吸收量:式中：Cm—脫水后物料在450~600℃間的平均比熱,Cm=1.076（KJ/Kg.℃）④MgCO3分解吸熱量:式中：mSMgCO3—生料中碳酸鎂的含量,由前知mMgCO3＝0.0845(KJ/Kgsh)；1420—MgCO3在600℃時的分解熱效應，KJ/Kg-MgCO3；⑤物料由600℃加熱到900℃吸熱量：式中：—MgCO3分解出的CO2量,Kg/Kgsh；；Cm1—物料在600—900℃之間的平均比熱，Cm1=1.189(KJ/Kg.℃)；⑥CaCO3分解吸收的熱量：式中：1660—CaCO3在900℃時的分解熱效應，KJ/Kg-CaCO3；⑦物料由900℃加熱到1400℃時吸收的熱量：式中：—CaCO3分解出的CO2量,Kg/Kgsh；Cm2—物料在900℃~1400℃間的平均比熱，Cm2=1.034（KJ/Kgsh）;⑧形成液相吸收的熱量：⑨吸收熱量的和：放出熱量計算①粘土中無定形物質轉變成晶體放熱:式中：0.86—偏高嶺土(Al2O3·2SiO2)和高嶺土(Al2O3·SiO2·2H2O)分子量比；301—脫水高嶺土的結晶熱,KJ/Kg－AS2；②熟料礦物形成放熱量式中：C3S、465—熟料中C3S含量(%)和C3S形成放熱(KJ/Kg-C3S)；由前述知：C3S＝54.233％；C2S、610—熟料中C2S的含量(%)和C2S形成放熱(KJ/Kg-C2S)；由前述知：C2S＝20.449％；C3A、88—熟料中C3A的含量(%)和C3A形成放熱(KJ/Kg-C3A)；由前述知：C3A＝7.808%；C4AF、105—熟料中C4AF含量(%)和C4AF形成放熱(KJ/Kg-C4AF)；由前述知：C4AF=10.415％；③熟料由1400℃冷卻到0℃時放出的熱量：式中：msh—熟料量，msh＝1Kg；Csh—熟料在0~1400℃的平均比熱，Csh=1.092(KJ/Kg·℃)；④CO2由600℃、900℃冷卻到0℃時放出的熱量：式中：CCO2—CO2在0—900℃時的平均比熱，CCO2=1.104（KJ/Kg·℃）；⑤水蒸汽由450℃冷卻到0℃時放出熱量：式中：1.966—水氣的平均比熱,KJ/Kg·℃（見GB4179—84）；2496—0℃時水的汽化潛熱,KJ/Kg-H2O（見GB4179—84）；⑥放熱量和qFR熟料形成熱：3.22以胡道和主編《水泥工業熱工設備》單位熟料形成理論熱耗為參考:用石灰石、粘土、鐵粉作原料配制生料，經煅燒后所得熟料的化學成分為：Al2O3Fe2O3CaOMgO理論料耗5.16％3.42％62.66％4.05％1.51kg/kgsh計算基準：1Kg熟料；0℃；熱平衡關系示意于圖3-1中。圖3-1Qsh計算熱平衡示意圖⒈吸收熱量：⑴原料由0℃--900℃升溫吸熱Q1：式中：1.086—生料的比熱容，kJ/kgsh.℃；⑵CaCO3、MgCO3分解與混合料分解共耗熱量Q2：式中：2958—CaCO3分解產生1kgCaO所需熱量數；2458—MgCO3分解產生1kgMgO所需熱量數；2358—混合料產生1kgAl2O3所需熱量數；CaO、MgO、Al2O3分別為熟料中該組分的百分含量。⑶分解后原料由900℃~1450℃需吸熱Q3：式中：1.108、0.978—分解后生料在1450℃和900℃時的比熱容，kJ/kgsh.℃；總計吸收熱量：⒉放出熱量：⑴1000℃～1400℃范圍內礦物形成放出熱量：按Nacken所提供的數據估算得：⑵900℃分解出CO2與H2O（汽）得顯熱Q5:式中：各氧化物系數指每kg該氧化物所釋放得氣體量與熱容量與溫度的乘積。⑶1450℃熟料所含的顯熱Q6：總計放出熱量：則，熟料形成理論熱耗為3.3結論取理論計算法與公式法計算所得結果的平均數作為熱工計算基準：Qsh=1735（kJ/kgsh）第四章燃料燃燒計算4.1燃料的元素分析計算基準:1kgsh、0℃由于廠方未提供燃料的元素分析,可參照有關資料設定。設煤工業分析的樣品是在分析基狀態取樣，生產中即用此狀態的煤，其應用基與分析基相同。參照《水泥的制造和應用》P211表6—5，設定煤的元素分析結果見表4-1。煤的可燃基元素分析表4-1CrHrOrNrSrWfAf83.04.411.11.00.51.0120.77上述結果換算為應用基,見表4-2煤的應用基元素分析表4-2CyHyOyNySyWyAy64.9233.4428.6820.7820.3911.0120.774.2燃料的應用基低位發熱量燃料的應用基低位發熱量按濟南大學《熱工過程與設備》提供公式計算:計算結果較廠供煤高，故燃料可用。4.3每kg燃料燃燒空氣消耗與煙氣組成基準：100kg燃料；列計算表4-3，如下：表4-3組成重量(kg)Katom(kmol)燃燒所需理論空氣量(kmol)煙氣量(kmol)N2O2CO2H2OSO2O2N2總計C64.92125.4106.011×79/21＝22.615.4105.410H3.4421.7200.861.72O8.68320.2710.271N0.78280.02822.638S0.39320.0120.0120.012W1.01180.056--0.056A20.77合計100.022.616.0115.4101.7760.01222.63829.836窯頭α＝1.15時過剩組分量0.9023.393實際煙氣量5.4101.7760.0120.90226.03134.131實際煙氣組成(%)15.855.200.0352.6476.27100分解爐α＝1.16時過剩組分量0.9623.619實際煙氣量5.4101.7760.0120.96226.25734.417實際煙氣組成(%)15.725.160.0352.8076.29100⒈1kg燃料燃燒所需的理論空氣消耗量：式中：γk—空氣的標態密度，γk=1.293（kg/Nm3）；⒉1kg燃料燃燒的實際空氣消耗量：⑴窯頭1kg燃料燃燒的實際空氣消耗量：⑵分解爐1kg燃料燃燒的實際空氣消耗量：式中：γk—空氣的標態密度，γk=1.293（kg/Nm3）。⒊1kg燃料燃燒的理論煙氣生成量：⒋1kg燃料燃燒實際煙氣生成量：⑴窯頭燃料燃燒實際煙氣生成量；⑵分解爐內燃料燃燒實際煙氣生成量：；⒌煙氣含量組成根據表6-3計算1kg燃料產生煙氣含量組成，見下表4-4：表4-4煙氣成分CO2H2OSO2O2N2總計理論煙氣量(Nm3/kg)1.2120.3980.00305.0716.683理論成分含量(％)18.135.950.04075.88100窯內煙氣量(Nm3/kg)1.2120.3980.0030.2025.8317.645窯內成分含量(％)15.855.200.042.6476.27100分解爐煙氣量(Nm3/kg)1.2120.3980.0030.2155.8827.709分解爐成分含量(％)15.725.160.042.8076.29100⒍煙氣密度:理論值：窯內:分解爐:4.4燃料的理論燃燒溫度trs的計算式中：trs—燃料燃燒的理論燃燒溫度，℃；tr、Cr—燃料的溫度和比熱，tr=40℃、Cr=1.1656(KJ/Kg℃)；tsk、Csk—燃燒實際需要空氣的溫度和比熱，℃，KJ/Nm3℃；Csy—燃燒實際生成的煙氣由0℃到trs的平均比熱，KJ/Nm3℃；⒈當α1=1.15時:tsk=tk1=30℃，Csk=1.297（KJ/Nm3℃）；Vsy=V0tsy=7.645(Nm3/kg)，V0sk=V0tsk=7.374（Nm3/kg）；假設trs=2100℃；⑴煙氣由0℃到2100℃平均比熱Csy的計算：煙氣各成分在0℃和2100℃的比熱見表4-5：煙氣成分0℃和2100℃的比熱(KJ/Nm3℃)表4-5成分CO2H2OSO2O2N2成分含量（%）15.855.200.042.6476.27比熱0℃1.6061.4891.7361.3051.2962100℃2.45141.98292.27761.57471.4905平均值 2.02871.73602.00681.43991.3933由表4-5得：⑵理論燃燒溫度(℃)；由假設理論燃燒溫度與理論燃燒溫度計算結果可知，二者相差17℃，對計算影響不大,因此取α=1.15時的理論燃燒溫度為2100℃。⒉當α3=1.16時，由于α3=1.16與α1=1.15相差不大，因此取相同的理論燃燒溫度trs=2100℃。⒊空氣預熱情況下的理論燃燒溫度：當α3=1.16，空氣預熱到tsk=tlsk3=765℃時：Csk=1.380（KJ/Nm3℃），Vsk=7.461（Nm3/kg），Vsy=7.729（Nm3/kg）假設trs=2500℃。⑴煙氣由0℃到2500℃的平均比熱Csy計算：煙氣各成分在0℃和2500℃的比熱見表4-6：煙氣成分0℃和2500℃的比熱(KJ/Nm3.℃)表4-6成分CO2H2OSO2O2N2成分含量（%）15.725.160.0352.8076.29比熱0℃1.6061.4891.7361.3051.2962500℃2.50122.05282.27761.60151.5127平均值 2.05361.77092.00681.45331.4044由表4-6得:⑵理論燃燒溫度計算(℃)；由假設理論燃燒溫度與理論燃燒溫度計算結果可知，二者相差258.5℃，由于缺少各成分在2500℃以上的比熱數據，因此取α=1.16時的理論燃燒溫度為（2758+2500）÷2=2629℃。第五章生料在預熱器系統中的灼燒基平衡5.1已知條件⒈窯尾飛灰量myfh=0.25（kg/kgsh）；⒉入窯生料分解率λ=95%；⒊預熱器的分離效率η1=95%、η2=85%、η3=86%、η4=87、η5=88%；5.2窯尾飛灰的燒失量Lffh⒈入窯部分分解生料的燒失量Lfjs：入窯部分分解生料的燒失量Lfjs下式求出（《水泥的制造和應用》P223）：即：式中：λ—入窯生料分解率,由參數設定知λ=95；LS—生料燒失量，由前得LS=35.737；⒉窯尾飛灰的燒失量Lyfh根據入窯部分分解生料的燒失量Lyjs=2.705%，取窯尾飛灰的燒失量Lyfh=2.50%。⒊入窯物料的真實分解率為:⒋窯尾飛灰的灼燒基量mSyfhmSyfh=myfh×（1－Lyfh）=0.25×（1－2.5%）=0.2438（kg/kgsh）。5.3平衡計算平衡計算以每一級旋風筒、分解爐分別為計算單元，計算進入和排出該級旋風筒、分解爐的物料灼燒基量，計算基準：1kgsh⒈進入窯內的灼燒燃料量Jyr由前計算知，窯內的燃料耗量為燃料總耗量的40%，所以煤灰的摻入量也為煤灰總摻入量的40%，由此得JYr=0.4×0.0308=0.01232（kg/kgsh）⒉C5旋風筒⑴C5入窯的灼燒物料量S5：⑵C5進入C4的灼燒物料量P5：⑶進入C5的灼燒物料量J5：⒊分解爐⑴分解爐進入C5的灼燒物料量PL：由示意圖得：⑵進入分解爐的灼燒燃料量JLr：由前計算知，分解爐的燃料耗量為燃料總耗量的60%，所以煤灰的摻入量為煤灰總摻入量的60%，由此得：⒋C4旋風筒⑴C4進入分解爐的灼燒物料量S4：⑵進入C4的灼燒物料量J4:⑶C4進入C3的灼燒物料量P4:⒌C3旋風筒⑴C3進入C4的灼燒物料量S3:由示意圖得：⑵進入C3的灼燒物料量J3:⑶C3進入C2的灼燒物料量P3:⒍C2旋風筒⑴C2進入C3的灼燒物料量S2:由示意圖得：⑵進入C2的灼燒物料量J2:⑶C2進入C1的灼燒物料量P2:⒎C1旋風筒⑴C1進入C2的灼燒物料量S1:⑵進入C1的灼燒物料量J1:⑶C1排出的灼燒物料量P1（即出預熱器飛灰的灼燒基量）:⑷進入系統的灼燒生料量JS:5.4出系統飛灰的計算⒈為便于計算，參照《熱工系統工程》P273作以下假設：⑴每級旋風筒排出的物料與收集下來的物料的燒失量相等；⑵生料中的物理水在C1入口管道中脫除；生料中的物理水在C1入口管道中脫除即P1為脫除物理水的料，該部分生料的燒失量等于干生料的燒失量Ls=35.737%。⑶生料中的化合水在C2入口管道中脫除：①生料中化合水的百分含量為：式中：—生料中CO2的百分含量；②生料的化合水在C2入口管道脫除,即P2脫除物理水與化合水的生料,其燒失量等于生料中的CO2的含量,為35.58%。⑷MgCO3在C4入口管道中分解：①生料中MgO帶入的CO2量②MgO在C4入口管道分解，即P4為脫除物理水與化合水并MgO完全分解后的生料，其燒失量35.58－2.92=32.66%。⑸CaCO3在分解爐與混合室中分解，所以S5燒失量等于入窯部分分解生料的燒失量。⒉設出系統飛灰有以下部分組成：⑴未被收集下來的窯尾飛灰，其燒失量為2.65%，其灼燒基含量為：⑵未被收集的部分分解的生料，其燒失量為2.705%，其灼燒基含量為：⑶未被收集的MgO完全分解后生料,燒失量為32.66%,其灼燒基含量為⑷未被收集的完全脫去化合水的生料,燒失量為35.58%,其灼燒基含量為：⑸未被收集的脫去物理水的生料,其燒失量為35.737%,其灼燒基含量為：⒉出系統飛灰燒失量Lfh：⒊出系統飛灰量mfh5.5各旋風筒進口物料的燒失量⒈C4旋風筒進口物料的燒失量⒉C3旋風筒進口物料的燒失量⒊C2旋風筒進口物料的燒失量⒋C1旋風筒進口物料的燒失量設C1旋風筒進口物料的燒失量與出系統飛灰的燒失量相同,即:LX1=Lfh=35.72%第六章回轉窯系統熱工計算回轉窯熱工計算的目的是確定燃料消耗量，分析煅燒系統內熱量收支情況，確定窯的熱效率，最大限度的降低熱耗。6.1平衡范圍與基準平衡范圍：從冷卻機熟料出口到預熱器廢氣出口，即包括回轉窯、冷卻機、分解爐和預熱器系統，并考慮窯灰回窯和燃料制備與窯按閉路循環操作的情況，為簡化計算作如下假設：冷卻機入窯熱風所含粉塵的85%仍從窯頭返回，15%隨三次風在三次風管中沉降。溫度基準：0℃；物料基準：1kg熟料。6.2物料平衡圖6-1物料平衡示意圖(一)收入物料⒈燃料消耗量式中：mr—燃料消耗量，kg/kgsh;myr—窯用燃料量，myr＝0.4mrkg/kgsh；mFr—分解爐用燃料量，mFr＝0.6mrkg/kgsh。⒉生料消耗量由于預熱器出來的廢氣用于烘干原料，出系統飛灰與生料混合，組成摻有飛灰的生料入窯，由上面計算知系統飛灰量比較小，且燒失量與生料燒失量相差不大，故把摻有飛灰的生料看作生料來計算。⑴干生料消耗量式中：mgsl—干生料理論消耗量，kg/kgsh;a—熟料中燃料灰分摻入百分比；Af—燃料中灰分含量，20.77％；Ls—干生料燒失量，35.737％。⑵出系統飛灰量：⑶考慮出系統飛灰后干生料的實際消耗量：⑷生料（含物理水）實際消耗量式中：Ws—生料中水分含量，％；取Ws＝1％；⒊系統空氣消耗量⑴窯頭用空氣量分布：窯頭用風量：由參數設定:一次風:二次風:漏風=15:80:5，窯頭用空氣量分布如表6-1:表6-1一次風tsk1二次風tsk2漏風tLk15％80％5％氣體量(Nm3/kgsh)0.443mr2.360mr0.148mr氣體量(kg/kgsh)0.572mr3.051mr0.191mr⑵分解爐用空氣量分布分解爐用風量：由參數設定:一次（送煤）風:三次風:漏風=5:91:4，分解爐用空氣量分布如表6-2:表6-2一次風lsk1三次風lsk3漏風lLk5％91％4％氣體量(Nm3/kgsh)0.223mr4.061mr0.179mr氣體量(kg/kgsh)0.289mr5.251mr0.231mr⑶窯尾煙室漏風量Vysl、mysl：由參數設定知:窯頭空氣過剩系數為1.15,煙室空氣過剩系數為1.20,由此得:⑷旋風預熱器系統漏風量VxLk、mxLk：由參數選定知C1出口、C5進口的空氣過剩系數為1.316、1.176，由此得預熱器系統的漏風系數為(1.316－1.176)=0.14，漏風量為:⑸入篦冷機的空氣量由參數選定知，進入冷卻機冷空氣量按Vbrk＝2.1(Nm3/kgsh)計算即：⒋物料總收入：㈡支出物料⒈預熱器出口飛灰量mfh：⒉冷卻機余風量Vbpk、mbpk：⒊冷卻機余風排出粉塵量mbfh：式中：mbfh—冷卻機余風排出粉塵量，kg/kgsh；Vbpk—冷卻機余風量，由前得Vbpk=（2.1－6.421mr）(Nm3/kgsh)；0.02—冷卻機余風的含塵量，kg/Nm3，由《水泥的制造和應用》P410和《計算手冊》P255知，冷卻機余風的含塵量一般在20—30（g/Nm3）；由《熱工系統工程》P361得部分廠冷卻機余風含塵量的平均值為13.3，由此確定冷卻機余風的含塵量為20g/Nm3，即0.02（kg/Nm3）。⒋三次風管中沉降的三次風含塵m3fh：式中：m3fh—次風管中沉降的三次風含塵，kg/kgsh；Vbry—篦冷機進入窯系統熱風量，由平衡圖知：0.1—熱風含塵量,參照《水泥的制造和應用》P223取為0.1(kg/Nm3)；85%—窯頭罩的沉降效率⒌出冷卻機熟料量msh：⒍預熱器出口廢氣量Vf、mf：⑴生料中物理水蒸發成的水蒸氣量VSwH2O：由前述知生料中的水分為ωS=1%,得：⑵生料中的化合水蒸發成的水蒸氣量VSHH2O：①生料中化合水的百分含量式中：—生料中CO2的百分含量；②生料中的化合水量：⑶生料中分解的CO2：⑷燃料燃燒生成的理論煙氣量VLy、mLy：由前知單位燃料燃燒生成的理論煙氣量為V0Ly=6.683（Nm3/kgsh），因此：⑸煙氣中過剩空氣量Vgy、mgy：已知系統預熱器出口過剩空氣系數為1.316， 則⑹預熱器出口的廢氣總量Vf、mf：⒎物料總支出㈢物料平衡物料平衡的原則：物料總收入＝物料總支出，即mWS＝mWZ，由此得可知：6.3熱量平衡圖6-2為熱量平衡示意圖。圖6-2熱量平衡示意圖㈠收入熱量QRS：⒈燃料的燃燒熱QrR：式中：QyDW—燃料的應用基低位發熱量，QyDW=24625(kJ/kg)；mr—燃料消耗量，kgr/kgsh；⒉燃料帶入顯熱Qr：式中：Qr—燃料帶入顯熱，kJ/kgsh；tr—燃料的溫度,由前述知:tr=40℃；Cr—燃料比熱,查《計算手冊》得：Cr=1.1656(kJ/kg.℃)；⒊生料中可燃物質燃燒熱Qsr：式中：Qsr—生料中可燃物質燃燒熱，kJ/kgsh；msr—生料中可燃物質含量,kg/kgsh；QsrDW—生料中可燃物質的低位發熱量，kJ/kg；由于缺少有關生料中可燃物質的數據，此項暫按零考慮即：Qsr＝0⒋生料帶入顯熱Qs：式中：Qs—生料帶入顯熱，kJ/kgsh；Cs—生料的比熱，kJ/kg.℃,由《水泥的制造和應用》P220知：Cs一般為0.88+0.000293t（kJ/kg.℃）因此：Cs=0.88+0.000293×30=0.9（kJ/kg.℃）；ts—入窯生料的溫度，由參數設定知ts=30℃；⒌空氣帶入顯熱Qk：⑴窯頭一次空氣帶入顯熱Qtsk1：式中：Qtsk1—窯頭一次空氣帶入顯熱，kJ/kgsh；Vtsk1—窯頭一次空氣的體積,由前計算知:Vtsk1=0.443mr(Nm3/kgsh)；tk1—一次空氣的溫度，由前述知:tk1=30℃；Ck1—一次空氣30℃的比熱,查《計算手冊》得Ck1=1.2975(kJ/Nm3.℃)；⑵窯頭漏入空氣帶入顯熱QtLk：式中：QtLk—窯頭漏入空氣帶入顯熱，kJ/kgsh；VtLk—窯頭漏入空氣的體積，Nm3/kgsh,由前計算知:VtLk=0.148mr(Nm3/kgsh)；tLk—窯頭漏入空氣的溫度，由前述知tLk=20℃；CLk—漏入空氣20℃的比熱,查《計算手冊》得CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑶入冷卻機空氣帶入顯熱Qbrk：式中：Qbrk—入冷卻機空氣帶入顯熱，kJ/kgsh；Vbrk—入冷卻機的空氣量，由參數設定知：Vbrk＝2.1(Nm3/kgsh)；tbrk—入冷卻機空氣的溫度,由參數設定得：tbrk=30℃；Cbrk—空氣30℃的比熱,查《計算手冊》得:Cbrk=1.2975(kJ/Nm3.℃)；⑷分解爐一次送煤風帶入顯熱Qlsk1：式中：Qlsk1—分解爐送煤風帶入顯熱，kJ/kgsh；Vlsk1—分解爐送煤風量,由前計算知:Vlsk1=0.223mr(Nm3/kgsh)；tk1—分解爐送煤風的溫度，由前述知，tk1=30℃；Ck1—空氣30℃的比熱,查《計算手冊》Ck1=1.2975(kJ/Nm3.℃)；⑸分解爐漏入空氣帶入顯熱QlLk：式中：QlLk—分解爐漏入空氣帶入顯熱，kJ/kgsh；VlLk—分解爐漏入空氣的體積，VlLk=0.179mr（Nm3/kgsh）；tLk—分解爐漏入空氣的溫度，由前述知，tLk=20℃；CLk—空氣20℃的比熱,查《計算手冊》得CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑹窯尾煙室漏入空氣帶入顯熱Qysl：式中：Qysl—窯尾煙室漏入空氣帶入顯熱，kJ/kgsh；Vysl—窯尾煙室漏入空氣的體積，Vysl=0.128mr（Nm3/kgsh）；tLk—漏風溫度，tLk=20℃；CLk—漏風20℃的比熱,CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑺預熱器系統漏入空氣帶入顯熱QxLk：式中：QxLk—預熱器系統漏入空氣帶入顯熱，kJ/kgsh；VxLk—預熱器系統漏入空氣的體積，VxLk=0.898mr（Nm3/kgsh）；tLk—漏風溫度，tLk=20℃；CLk—空氣20℃的比熱,CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑻空氣帶入顯熱Qk：⒍收入總熱量QRS：㈡支出熱量QRZ：⒈系統熟料形成熱Qsh：由前計算得：Qsh=1735（kJ/kgsh）；⒉蒸發生料中物理水耗熱Qss：式中：QSS—蒸發生料中物理水耗熱，kJ/kgsh；mS—生料的消耗量,mS=(1.6688－0.3265mr)(kg/kgsh)；ωS—生料的水分，由前知，ωS=1%；h—水的汽化熱，h＝2490（kJ/kg.H2O）；⒊預熱器出口廢氣帶走熱量Qf：方法一：根據預熱器出口廢氣的各成分與比熱計算所含熱量：結合物料平衡計算中出口廢氣含量，列下表6-3：表6-3成分含量CO2H2OSO2O2N2單位理論煙氣量1.212mr0.398mr0.003mr0mr5.071mrNm3/kgsh生料中物理水r生料中化合水r生料中分解的CO2r煙氣中過剩空氣量0.4635mr1.6005mr合計0.299+1.154mr0.024+0.393mr0.003mr0.464mr6.672mr350℃氣體比熱1.9091.5461.9931.3661.318KJ/Nm3℃則廢氣帶走熱量：方法二：逐項進行熱量計算。⑴生料含水蒸發成的水蒸汽出預熱器時帶走熱量QSH2O：式中：QSH2O—生料含水蒸發成的水蒸汽出預熱器時帶走熱量,kJ/kgsh；VfZH2O—生料含水蒸發成的水蒸汽的體積，Nm3/kgsh；tf—出預熱器廢氣的溫度，由前述知：tf=350℃；CH2O—水蒸汽在350℃的比熱,查《計算手冊》CH2O=1.546(kJ/Nm3.℃)；⑵生料中分解出的CO2出預熱器時帶走熱量QSCO2：式中：QSCO2—生料中分解出的CO2出預熱器帶走熱量,kJ/kgsh；VSCO2—生料分解的CO2量,由前得VsCO2=(0.2992－0.0585mr)(Nm3/kgsh)；tf—出預熱器廢氣的溫度，tf=350℃；CCO2—350℃時CO2的比熱，查《計算手冊》得CCO2＝1.909(kJ/Nm3.℃)；⑶燃料燃燒生成的煙氣出預熱器時帶走熱量QY：①窯頭燃料燃燒生成的煙氣出預熱器時帶走熱量Qtsy：式中：Qtsy—窯頭燃料燃燒生成的煙氣出預熱器時帶走熱量，kJ/kgsh；Vtsy—窯頭燃料燃燒生成的煙氣量,Vtsy＝0.4mrV0tsy=3.058mr(Nm3/Kgsh)；tf—廢氣溫度，tf=350℃；Cftsy—煙氣在350℃時的比熱，由前計算得煙氣成分并查《計算手冊》得各成分在350℃時的比熱，見表6-4窯頭生成煙氣成分350℃時的比熱表6-4成分名稱CO2H2OSO2O2N2成分含量15.855.200.042.6476.27成分比熱(kJ/Nm3.℃)1.9091.5461.9931.3661.318Ctsy(kJ/Nm3.℃)1.4251②分解爐燃料燃燒生成的煙氣出預熱器時帶走熱量Qlsy：式中：Qlsy—分解爐燃料燃燒生成的煙氣出預熱器時帶走熱量，kJ/kgsh；Vlsy—分解爐燃料燃燒生成的煙氣量,Vlsy=0.6mrV0lsy＝4.6254mr(Nm3/kgsh)；tf—廢氣溫度，tf=350℃；Cflsy—煙氣在350℃時的比熱，由前知煙氣成分并《計算手冊》得各成分在350℃時的比熱見表6-5：分解爐生成的煙氣350℃時的比熱表6-5成分名稱CO2H2OSO2O2N2成分含量15.725.160.042.8076.29成分比熱(kJ/Nm3.℃)1.9091.5461.9931.3661.318Ctsy(kJ/Nm3.℃)1.4244③燃料燃燒生成的煙氣帶走顯熱QY：⑷煙室漏入空氣出預熱器時帶走熱量Qfysl：式中：Qfysl—煙室漏入空氣出預熱器時帶走熱量，kJ/kgsh；Vysl—煙室漏入空氣量，由前計算得：Vysl＝0.128mr(Nm3/kgsh)；tf—廢氣溫度，tf=350℃；CfLk—空氣350℃時的比熱,由《計算手冊》得CfLk＝1.324(kJ/Nm3.℃)⑸預熱器系統漏入空氣出預熱器時帶走熱量QxLk：式中：QfxLk—預熱器系統漏入空氣出預熱器時帶走熱量，kJ/kgsh；VxLk—預熱器系統漏入空氣量,由前得：VxLk＝0.898mr(Nm3/kgsh)；tf—廢氣溫度，tf=350℃；CfLk—空氣350℃時的比熱,由《計算手冊》得:CfLk＝1.324(kJ/Nm3.℃)⑹預熱器出口廢氣帶走顯熱Qf：結合方法一和方法二，可以得出二者所得結果相差不大。由于由預熱器排出的廢氣，已經成為混合均勻的煙氣，但方法二是分開計算各部分氣體的熱量，其比熱誤差較方法一較大，故預熱器出口廢氣帶走熱量Qf取方法一所得結果：⒋出預熱器飛灰帶走熱量Qfh：式中：Qfh—預熱器出口飛灰帶走熱量,kJ/kgsh；mfh—預熱器出口飛灰量,由前得：mfh=0.096（kg/kgsh）；tfh—飛灰的溫度,由《熱工系統工程》P427知：預熱器出口飛灰的溫度與出口廢氣的溫度基本相同,由此得tfh=tf=350℃；Cfh—飛灰350℃時的比熱,查《計算手冊》得:Cfh=0.899(kJ/kg.℃)；⒌飛損飛灰脫水與碳酸鹽分解耗熱Qtf：式中：Qtf—飛損飛灰脫水與碳酸鹽分解耗熱,kJ/kgsh；CO2S—生料中CO2百分含量,由前計算得CO2S＝35.58%；Lfh—飛灰的燒失量，由前計算得：Lfh=35.72%；LS—生料燒失量，由前計算得：LS=35.737%；H2OS—生料中化合水的含量，由前計算得H2OS=0.157%；6699—高嶺土脫水熱效應，kJ/kg；1662—CaCO3分解熱效應，kJ/kg；由計算知此部分耗熱量較系統耗熱量相比，十分微小，故以后計算可忽略此項。⒍冷卻機余風帶走熱量Qbpk:式中：Qbpk—冷卻機余風帶走熱量,kJ/kgsh；Vbpk—冷卻機余風量，由前計算得：Vbpk=2.1－6.421mr(Nm3/kgsh)；tbpk—冷卻機余風的溫度，由參數設定得：tbpk=220℃；Cbpk—空氣220℃時的比熱,查《計算手冊》得Cbpk＝1.3106(kJ/Nm3.℃)；⒎冷卻機排出粉塵帶走熱量Qbfh：式中：Qbfh—冷卻機排出粉塵帶走熱量,kJ/kgsh；mbfh—冷卻機排出粉塵量,由前得mbfh=0.042－0.1284mr（kg/kgsh）；tbfh—冷卻機排出粉塵的溫度，設與冷卻機溫度tbpk相同，為220℃；Cbfh—冷卻機排出粉塵的比熱，設等于熟料在220℃的比熱，由《水泥的制造和應用》P220知熟料的比熱為：Csh=0.76+0.000297t，由此得：Cbfh=0.76+0.000297×220=0.8253(kJ/kg.℃)；8.出冷卻機熟料帶走熱量QLsh：式中：QLsh—出冷卻機熟料帶走熱量，kJ/kgsh；mLsh—出冷卻機熟料量，有前得mLsh=0.958+0.032mr(kg/kgsh)；tsh—出冷卻機熟料的溫度，由參數設定知:tsh=100℃;Csh—熟料100℃的比熱，查《計算手冊》得:Csh=0.782(kJ/kg.℃)；9.不完全燃燒的熱損失Qbr：⑴機械不完全燃燒的熱損失Q：式中：Q—機械不完全燃燒熱損失，kJ/kgsh；Lsh—熟料燒失量，%；33913—碳的熱值,kJ/kg；⑵化學不完全燃燒熱損失Qhb：式中：Qhb—化學不完全燃燒熱損失,kJ/kgsh；VCO—廢氣中CO的含量,Nm3/kgsh；12644—CO的熱值，kJ/Nm3；由于不完全燃燒的熱損失這里無法確定，因此暫按總熱支出的5%計算,即Qbr=5%QRZ10.系統表面散熱損失Qbsr：式中：Qbsr—系統表面散熱損失，kJ/kgsh；∑Qbsri—系統各部分表面總散熱損失；由參數設定知:Qbsr=11%QRZ（kJ/kgsh）。11.支出熱量QRZ：㈢熱量平衡計算熱量平衡計算的原則：熱量總收入＝熱量總支出，即QRS＝QRZ，由此得：mr=0.1411取mr=0.141（kg/kgsh）。㈣燒成熱耗與熱效率：⒈熟料單位燒成熱耗:⒉熟料燒成熱效率：6.4平衡計算表物料平衡表6-6；熱量平衡表6-7；物料平衡表表6-6收入項目kg/kgsh%支出項目kg/kgsh%燃料消耗量(mr)0.1412.909出預熱器飛灰(mfh)0.0961.956生料消耗量(ms)1.62333.481冷卻機余風量(mbpk)1.54431.466窯頭一次風(mtsk1)0.0811.664出冷卻機粉塵(mbfh)0.0240.487窯頭漏風(mtlk)0.0270.556三次風管降塵(m3fh)0.0140.276爐用一次風(mlsk1)0.0410.841出冷卻機熟料(msh)0.96319.610分解爐漏風(mllk)0.0330.672預熱器出口廢氣(mf)2.26846.205煙室漏風(mysl)0.0230.483預熱器漏風(mxl)0.1643.378入冷卻機空氣(mblk)2.71556.017合計4.847100.0004.908100.000熱量平衡表表6-7收入項目kJ/kgsh%支出項目KJ/kgsh%燃料燃燒熱(QRr)3472.12596.10熟料形成熱Qsh1735.00047.82燃料帶入顯熱(Qr)6.5740.18蒸發生料中物理水耗熱(Qss)40.4071.11生料帶入顯熱(Qs)43.8151.21出預熱器廢氣帶走顯熱(Qfx)817.00822.52窯頭一次風帶入顯熱(Qtsk1)2.4310.07出系統飛灰帶走熱(Qfh)30.2060.83窯頭漏風帶入顯熱(QtLk)0.5410.01飛損飛灰脫水分解耗熱(Qtf)0.8130.02爐用一次風帶入顯熱(Qlsk1)1.2240.03冷卻機余風帶走顯熱(Qbpk)344.4529.49分解爐漏風帶入顯熱(QlLk)0.6550.02冷卻機排塵帶走顯熱(Qbfh)4.3390.12入冷卻機空氣顯熱(Qblk)81.7432.26出冷卻機熟料(QLsh)75.2732.07煙室漏風帶入顯熱(Qysl)0.4680.01不完全燃燒熱損失(Qbr)181.3995.00預熱器漏風帶入顯熱(QxlK)3.2840.09系統表面散熱(Qbr)399.07711.00合計 3612.861100.003627.974100.00第七章回轉窯系統氣體量與溫度確定7.1系統各部位氣體量的確定基準：mr=0.141（kg/kgsh）⒈燃料燃燒所需空氣量：⑴窯頭用空氣量Vtsk：其空氣量分布如表7-1:表7-1組成Vtsk1Vtsk2VtLk比例15％80％5％氣體量(Nm3/kgsh)0.0620.3330.021⑵分解爐用空氣量Vlsk：其空氣量分布如表7-2:表7-2組成Vlsk1Vlsk3VlLk比例5%91%4%氣體量(Nm3/kgsh)0.0310.5730.025⒉燃料燃燒生成的實際煙氣量：⑴窯頭燃料燃燒生成實際煙氣量Vtsy：；⑵分解爐燃料燃燒生成實際煙氣量Vlsy：;⒊冷卻機余風量Vbpk：⒋預熱器出口廢氣量Vf：⒌窯尾出口煙氣量Vfyw：式中：Vfyw—窯尾出口煙氣量，Nm3/Kgsh；Vtsy—窯頭燃料燃燒生成實際煙氣量，Vtsy=0.431(Nm3/Kgsh)；VsyCO2—窯內生料分解出CO2量，Nm3/Kgsh；設窯尾飛灰收回部分全部進入窯中分解，其燒失量有2.50%變為0，新的窯尾飛灰由部分分解生料產生，其燒失量有2.705%變為2.50，由此得：窯尾出口煙氣量Vfyw：⒍煙室出口煙氣量Vfys：式中：Vfys—煙室出口煙氣量，Nm3/kgsh；Vfyw—窯尾出口煙氣量，Vfyw=0.452（Nm3/kgsh）；Vysl—煙室漏風量，Vysl=0.018（Nm3/kgsh）；⒎分解爐出口煙氣量Vlcy：式中：Vlcy—分解爐出口煙氣量，Nm3/kgsh；Vlsy—分解爐燃料燃燒生成的煙氣量，Vlsy=0.652（Nm3/kgsh）；VslCO2—分解爐內生料分解出CO2量，Nm3/kgsh；VSCO2—全系統生料分解的CO2,由前得VSCO2＝0.291(Nm3/kgsh)；VSyCO2—窯內生料分解出CO2，VSyCO2=0.0208(Nm3/kgsh)；VMgOCO2—MgO帶入CO2，有前得MgO帶入的CO2為2.92%；⒏混合室煙氣量Vfhs：混合室煙氣量包括煙室出口煙氣量Vfys與分解爐出口煙氣量Vlcy,由此得：⒐各級旋風筒的進出口風量由參數選定知：預熱器漏風量按每上升一筒增加燃料燃燒理論空氣量的百分比來考慮，其中五級、四級的漏風量各為2.0％；三級、二級的漏風量各為3％；一級雙筒漏風量為4.0，即⑴C5進出口煙氣量①C5進口煙氣VJx5由工藝流程可知：混合室煙氣量Vfhs即為C5進口煙氣VJx5，所以②C5出口煙氣Vcx5：⑵C4進出口煙氣①C4進口煙氣VJx4：C4進口煙氣VJx4為C5出口煙氣Vcx5與MgCO3分解出的CO2之和，由前得MgCO3分解出的CO2為0.024Nm3/kgsh，因此：②C4出口煙氣Vcx4：⑶C3進出口風量①C3進口風量VJx3：由工藝流程可知：C4出口煙氣Vcx4即為C3進口煙氣VJx3，所以②C3出口風量Vcx3：⑷C2進出口風量①C2進口風量VJx2：C2進口風量VJx2等于C3出口風量Vcx3與生料中化合水蒸發成的水蒸氣VSHH2O的和,由前知VSHH2O=0.00295(Nm3/kgsh)，所以②C2出口風量Vcx2⑸C1進出口風量①C1進口風量VJx1C1進口風量VJx1等于C2出口風量Vcx2與生料中物理水蒸發的水蒸氣之和,由前知生料中物理水量為VSWH2O=0.0190(Nm3/Kgsh)，因此:②C1出口風量Vcx17.2系統各部位溫度的確定為簡化計算，參照《水泥的制造和應用》P223作如下假設：⑴冷卻機入窯熱風所含粉塵的85%仍從窯頭返回,起一循環作用,僅由于溫度提高造成熱損失。⑵從窯尾排出的粉塵也同樣等量從預熱器系統返回，分解程度不改變，也僅由于溫度變化造成熱損失。⑶自窯頭罩抽出的三次風所含粉塵在三次風管中沉降，其所帶熱量一部分傳遞給三次風,一部分傳遞給風管散失掉,入爐時的含塵量為零。⒈篦冷機進入窯系統熱風的溫度tbry篦冷機進入窯系統熱風的溫度tbry可由對篦冷機系統即由冷風入口、熟料出口至入料口Ⅰ—Ⅰ界面進行熱平衡計算可求得，見7-1篦冷機系統計算用圖：圖7-1篦冷機系統計算圖⑴熱收入Qbrs①入冷卻機空氣帶入顯熱Qbrk：由前計算得：Qbrk=81.743(kJ/kgsh)②出窯熟料帶入顯熱Qrsh：式中：Qrsh—出窯熟料帶入顯熱，kJ/kgsh；msh—熟料量，msh=1kg；trsh—出窯熟料的溫度，由參數設定得trsh=1360℃；Crsh—熟料1360℃時的比熱,查《計算手冊》得Crsh=1.0784(kJ/kg.℃);③篦冷機進入窯系統熱風所帶粉塵返回冷卻機時的顯熱Qybfh:式中：Qybfh—篦冷機進入窯系統熱風所帶粉塵返回冷