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1、回转窑系统热平衡计算1热平衡计算基准、范围及原始数据1.1热平衡计算基准物料基准：一般以1kg熟料为基准；温度基准：一般以0C为基准；1.2热平衡范围热平衡范围必须根据回转窑系统的设计或热工测定的目的、要求来确定。在回转窑系统 设计时，其平衡范围，可以回转窑、回转窑加窑尾预热分解系统、或再加冷却机和煤磨作平 衡范围。范围选得大，则进出口物料、气体温度较低，数据易测定或取得，但往往需要的数 据较多，计算也烦琐。因此一般选回转窑加窑尾预热分解系统作为平衡范围。1.3原始数据根据确定的计算基准和平衡范围，取得必要的原始数据，这是一项非常重要的工作。计 算结果是否符合实际情况，主要取决于所选用的数据是
2、否合理。对新设计窑或改造窑来说， 主要是根据同类型窑的生产资料，结合工厂具体条件和我国实际情况、合理地确定各种参数; 对于生产窑来说，主要通过热工测定取得实际生产中各种参数。若以窑加窑尾预热系统为平 衡范围，一般要取得如下原始数据：生料用量、化学组成、水分、入窑温度；燃料成分、工 业分析和入窑温度；一、二次空气的比例和温度；空气过剩系数、漏风系数；废气温度；飞 灰量、灰温度及烧失量；收尘器收尘效率；窑体散热损失；熟料形成热等等。熟料形成热可 根据熟料形成过程中的各项物理化学热效应求得，也可用经验公式计算或直接选定。2物料平衡与热量平衡计算方法与步骤说明于下：窑型：悬浮预热器窑基准：1kg熟料；
3、0C平衡范围：窑+预热器系统根据确定的平衡范围，绘制物料平衡图和热量平衡图，如图1和图2所示。图1物料平衡图图2热量平衡图2.1物料平衡计算2.1.1收入项目（1）燃料消耗量mr （kg/kg 熟料）设计新窑或技术改造时，mr是未知量，通过热平衡方程求得，己生产的窑，通过热工测 定得到。（2）入预热器物料量 干生料理论消耗量100 一 m A agsL -100 一L s式中，mgsL一干生料理论消耗量，kg/kg熟料；A一燃料收到基灰分含量，%； a一燃料灰分 掺入熟料中的量，%；上一生料的烧失量，。 入窑回灰量和飞损量m = m门m = m （1 -门）式中，myh一入窑回灰量，kg/kg
4、熟料；m一出预热器飞灰量，kg/kg熟料；mFh一出收尘器飞 灰损失量，kg/kg熟料；n-收尘器、增湿塔综合收尘效率，。 考虑飞损后干生料实际消耗量m = m + m ._gsgsLFh 100 Ls式中，mgs考虑飞损后干生料实际消耗量，kg/kg熟料；L飞灰烧失量，。 考虑飞损后生料实际消耗量100ms mgs . 100 Ws式中，ms考虑飞损后生料实际消耗量，kg/kg熟料；Ws生料中水分含量，。 入预热器物料量入预热器物料量=m + m h （kg/kg熟料）（3）入窑系统空气量 燃料燃烧理论空气量V = 0.089C + 0.267H + 0.033（S O ）LKararar
5、arm = 1.293VLKLK式中，V一燃料燃烧理论干空气量，Nm3/kg煤；m 一燃料燃烧理论干空气量，kg/kg煤； LKLKCar、Har、Sar、Oar一燃料应用基元素分析组成，。 入窑实际干空气量口 ykV/rm k = 1.293V k式中，Vyk一入窑实际干空气量，Nm3/kg熟料；myk一入窑实际干空气量，kg/kg熟料；Qy一窑 尾空气过剩系数。 漏入空气量（包括生料送风量）VLk =（气-以）吃mmLk =1.293七式中，VLok一窑尾系统漏风量，Nm3/kg熟料；mLok一窑尾系统漏风量，kg/kg熟料；预热 器出口过剩空气系数。漏入空气量也可用漏风系数求得。2.1.
6、2支出项目（1）熟料量msh=1kg(2) 废气量 生料中物理水Wm = m -100V _ mwsws 0.804式中，0.804为水蒸气密度，kg/Nm3； mws一生料中物理水量，kg/kg熟料；Vws一生料中物 理水量，Nm3/kg熟料。 生料中化学水mh = 0.00353m - Al*；V =-hs 0.804式中，mhs一生料中化学水量，kg/kg熟料；Vhs一生料中化学水量，Nm3/kg熟料；A12O3 干 生料中三氧化铝含量，。 生料分解放出CO2气体量CO Lm s = m2 一 m -f-CO2 gs 100 Fh 100“22.4 m sV s = m s = Cco?
7、 CO2441.9式中，mCo 一生料中分解出CO2气体量,kg/kg熟料；匕。一生料中分解出CO2气体量,Nm3/kg 熟料；CO2一干生料中CO2含量，。CO = CaOs -CO + MgOs - co2 MMCaOMgO式中，CaOs、MgOs一分别为干生料中CaO和MgO的含量，%； MCO2、MCaO、MMgO分别为 CO2、CaO、MgO 分子的相对质量；1.977CO2 密度，kg/Nm3。 燃料燃烧生成烟气量VO = 0.0187C （Nm3/kg 煤）Vr = 0.79Va + 0.008N （Nm3/kg 煤）N2LK yar/。理 y - 1）vLk（Nm3/kg 煤）
8、Vr = 0.112H + 0.0124W （Nm3/kg 煤）h2oyarV = V r + V r + V r + V r（Nm3/kg 煤）fL CO2N2O2 H2Om = V；k x 1.293a +1 - A /100（Nm3/kg 煤）式中，Vl燃料燃烧实际烟气量，Nm3/kg煤；m.一燃料燃烧实际烟气量，kg/kg煤。 漏入空气量VLok（Nm3/kg 熟料）；mLok （ Nm3/kg 熟料）；总废气量V = V + V + V s + V - m + V（Nm3/kg 熟料）fwshsCO2fLrLOKm = m + m+ ms+ m-m+ m（kg/kg 熟料）fWs h
9、sCO2fL r LOK（3）出预热器飞灰量mfh（kg/kg 熟料）2.2热量平衡计算2.2.1收入项目（1）燃料燃烧生成热QrR = mr七顷（kJ/kg 熟料）式中，Qne一燃料收到基低位发热量，kJ/kg煤；（2）燃料带入显热Q=mCtr （kJ/kg 熟料）式中，Cr一燃料的比热，kJ/kg-C； tr一燃料入窑温度，c。（3）生料带入显热Qs =（%sCs+ mwsCw）ts （kJ/kg 熟料）式中，Cs、Cw一分别为生料、水的比热，kJ/kg-C； ts一生料入窑温度，C。（4）回灰带入热量Qyh=myhCyhtyh （kJ/kg 熟料）式中，Cyh一回灰的比热，kJ/kgC；
10、 tyh一回灰入窑的温度，C。（5）空气带入热量 一次空气带入热量Qylk=K1yklCylktylk （kJ/kg 熟料）式中，K1-一次空气占总入窑空气量的比例，%； Cy1k-一次空气在0Cty1k温度的平均比 热，kJ/Nm3.C； ty1k一次空气入窑温度，C。 二次空气带入热量Qy2k=（1K1）ykCy2kty2k （kJ/kg 熟料）式中，Cy2k二次空气在0Cty2k间的平均比热，kJ/Nm3. C； ty2k二次空气入窑温度，c。 漏入空气带入热量Qlok=VlokClo&ok （kJ/kg 熟料）式中，CLOK漏入空气在0CtLOK间的平均比热，kJNm3.C； tLOK
11、漏入空气温度，C。总收入热量QzsQzs = QrR + Qr + Qs + Qyh + Qylk + Qy2k + QLOK2.2.2支出项目（1）熟料形成热Q = 32.01CaOk + 17.19Al Osh + 27.10MgOsh - 21.40SiOsh - 2.47Fe Osh （kJ/kg 熟料）sh23223式中，CaOk、Al Osh、MgOsh、SiOsh、Fe Osh 分别为熟料中各成分百分含量。 23223（2）蒸发生料中水分耗热Qss =（mws+mhs）%h （kJ/kg 熟料）式中，qqh入窑生料温度时水的汽化热，kJ/kg水。（3）废气带走热量Q=Vftt （
12、kJ/kg 熟料）式中，Cf混合气体的平均比热，kJ/Nm3.C； tf废气温度，Cs * %+% %+n+C 凡 J2222 v 2222f式中，C 、C、C 、C 分别为CO,、O,、HO、N在t温度时的平均比热，kJ/Nm3.C；CO2O2H2ON22222 fV 、V、V 、V 一分别为废气中CO2、02、H2O、N2的量；Nm3/kg熟料。CO2O2H2ON22222（4）出窑熟料带走热Qysh=lXCysysh （kJ/kg 熟料）式中，Cysh熟料在0Ctysh间的平均比热；kJ/kgC； tysh一出窑熟料温度，C。（5）出预热器飞灰带走热2fh=mfhCfhtfh （kJ/k
13、g 熟料）式中，0C知间飞灰平均比热，J/kgC； f一飞灰温度，C。（6）系统表面散热损失QB （kJ/kg 熟料）总支出热量QzcQzc = Qsh + Qss + Qf + Qysh + Qfh + QB收支热量平衡式：Qzs=Qzc上述热平衡方程式，为含有一个未知数”的一元一次方程式。求解上述方程，即可求得 单位熟料的燃料消耗量mr。熟料烧成热耗的计算QrR = mQnet,ar （kJ/kg 熟料）在所有的热量支出中，只有熟料形成热量是真正消耗于熟料形成的热量，因此回转窑的 热效率应为熟料形成热与入窑总热量之比值门=A x 100%Qzs但入窑总热量Qzs随热平衡范围不同而变化，因此
14、窑的热效率也可用熟料形成热与燃料燃烧热之ns比表示，ns也称窑的烧成热效率。门=% x 100%Zr根据单位熟料的燃料消耗量，回转窑的规格尺寸、燃烧带长度等，还可计算一些窑的主 要热工技术参数，如窑的发热量、燃烧带容积热负荷、燃烧带衬砖断面热负荷及表面热负荷 等。以上热平衡计算中，将入窑空气量看成入窑一、二次空气量之和，实际入窑空气量应是 入窑一、二次空气量及少量窑头漏风量组成。设计计算时，也可确定窑头漏风系数，计算窑 漏风量。另外，计算中还忽略了空气中带入的水分、飞损飞灰脱水及CO2分解耗热两项，此 两项数量极小，对热平衡计算结果无影响。热平衡计算举倒1、原始资料：(1) 窑型；040x60 m带RSP型预分解窑;(2) 生产品种：普通硅酸盐水泥熟料；(3) 物料化学成分，见表1；(4) 燃料组成，工业分析见表2及表3。表1物料化学成分原料烧失量SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOso3其他总和干生料35.8813.273.032.0944.680.290.160.60100.00熟料022.485.543.7966.830.590.050.72100.00煤灰0
