回转窑系统热平衡计算

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11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0为基准；12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。13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；0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121物料平衡计算211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，已生产的窑，通过热工测定得到。（2）入预热器物料量干生料理论消耗量MGSL100MRAARA100LS式中，MGSL干生料理论消耗量，KG/KG熟料；AAR燃料收到基灰分含量，；A燃料灰分掺入熟料中的量，；LS生料的烧失量，。入窑回灰量和飞损量MYHMFHMFHMFH1式中，MYH入窑回灰量，KG/KG熟料；MFH出预热器飞灰量，KG/KG熟料；MFH出收尘器飞灰损失量，KG/KG熟料；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MGSMGSLMFH100LFH100LS式中，MGS考虑飞损后干生料实际消耗量，KG/KG熟料；LFH飞灰烧失量，。考虑飞损后生料实际消耗量MSMGS100100WS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MSMYH（KG/KG熟料）（3）入窑系统空气量燃料燃烧理论空气量0089CVLKAR0267HAR0033SAROAR1293VLKMLK2燃料燃烧理论干空气量，NM3/KG煤；MLK燃料燃烧理论干空气量，KG/KG煤；式中，VLKCAR、HAR、SAR、OAR燃料应用基元素分析组成，。入窑实际干空气量MYRVYKYKVLKMYK1293VYK式中，VYK入窑实际干空气量，NM3/KG熟料；MYK入窑实际干空气量，KG/KG熟料；Y窑尾空气过剩系数。漏入空气量（包括生料送风量）MRVLOKFYVLKMLOK1293VLOK式中，VLOK窑尾系统漏风量，NM3/KG熟料；MLOK窑尾系统漏风量，KG/KG熟料；F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。212支出项目（1）熟料量MSH1KG（2）废气量生料中物理水MWSMSVWSMWS0804WS100式中，0804为水蒸气密度，KG/NM3；MWS生料中物理水量，KG/KG熟料；VWS生料中物理水量，NM3/KG熟料。生料中化学水MHS000353MGSAL2O3VHSMHS0804S式中，MHS生料中化学水量，KG/KG熟料；VHS生料中化学水量，NM3/KG熟料；AL2OS3干生料中三氧化铝含量，。生料分解放出CO2气体量MCO2MGSSCO1002MFHLFH1003VCO2MCO2SS22444MCO21977SSSVCO生料中分解出CO2气体量，式中，KG/KG熟料；NM3/KGMCO生料中分解出CO2气体量，22熟料；CO2干生料中CO2含量，。CO2CAOSMCO2MCAOMGOSMCO2MMGO式中，CAOS、MGOS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；1977CO2密度，KG/NM3。燃料燃烧生成烟气量VCO200187CAR（NM/KG煤）Y0008NAR（NM/KG煤）VN2079VLK（NM/KG煤）VO2021Y1VLKVH2O0112HRRRYRRR33300124WRRAR（NM3/KG煤）3VFLVCO2VN2VO2VH2O（NM/KG煤）1293Y1AAR/100MFLVLK（NM3/KG煤）式中，VFL燃料燃烧实际烟气量，NM3/KG煤；MFL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VFVWSVHSVCO2VFLMRVLOK（NM3/KG熟料）SMFMWSMHSMCO2MFLMRMLOK（KG/KG熟料）S（3）出预热器飞灰量MFH（KG/KG熟料）22热量平衡计算221收入项目（1）燃料燃烧生成热QRRMRQNET,AR（KJ/KG熟料）式中，QNET,AR燃料收到基低位发热量，KJ/KG煤；4（2）燃料带入显热QRMRCRTR（KJ/KG熟料）式中，CR燃料的比热，KJ/KG；TR燃料入窑温度，。（3）生料带入显热QSMGSCS十MWSCWTS（KJ/KG熟料）式中，CS、CW分别为生料、水的比热，KJ/KG；TS生料入窑温度，。（4）回灰带入热量QYHMYHCYHTYH（KJ/KG熟料）式中，CYH回灰的比热，KJ/KG；TYH回灰入窑的温度，。（5）空气带入热量一次空气带入热量QYLKK1VYKLCYLKTYLK（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0TY1K温度的平均比热，KJ/NM3；TY1K一次空气入窑温度，。二次空气带入热量QY2K1K1VYKCY2KTY2K（KJ/KG熟料）式中，CY2K二次空气在0TY2K间的平均比热，KJ/NM3；TY2K二次空气入窑温度，。漏入空气带入热量QLOKVLOKCLOKTLOK（KJ/KG熟料）式中，CLOK漏入空气在0TLOK间的平均比热，KJNM3；TLOK漏入空气温度，。总收入热量QZSQZSQRRQRQSQYHQYLKQY2KQLOK222支出项目（1）熟料形成热QSH3201CAOK1719AL2O32710MGOSHSH2140SIOSH2247FE2O3SH（KJ/KG熟料）SHSHSH、MGO、SIO2、FE2O3分别为熟料中各成分百分含量。式中，CAOK、AL2OSH3（2）蒸发生料中水分耗热QSSMWSMHSQQH（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QFVFCFTF（KJ/KG熟料）式中，CF混合气体的平均比热，KJ/NM3；TF废气温度，CFCCO2VCO2CO2VO2CH2OVH2OCN2VN2VF5式中，CCO、CO、CH222O、CN分别为CO2、O2、H2O、N2在TF温度时的平均比热，KJ/NM；23VCO2、VO2、VH2O、VN2分别为废气中CO2、O2、H2O、N2的量；NM3/KG熟料。（4）出窑熟料带走热QYSH1CYSHTYSH（KJ/KG熟料）式中，CYSH熟料在0TYSH间的平均比热；KJ/KG；TYSH出窑熟料温度，。（5）出预热器飞灰带走热QFHMFHCFHTFH（KJ/KG熟料）式中，CFH0TFH间飞灰平均比热，J/KG；TFH飞灰温度，。（6）系统表面散热损失QB（KJ/KG熟料）总支出热量QZCQZCQSHQSSQFQYSHQFHQB收支热量平衡式QZSQZC上述热平衡方程式，为含有一个未知数MR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QRRMRQNET,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QSHQZS100但入窑总热量QZS随热平衡范围不同而变化，因此窑的热效率也可用熟料形成热与燃料燃烧热之S比表示，S也称窑的烧成热效率。SQSHQRR100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。6热平衡计算举例1、原始资料（1）窑型；4060M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物料化学成分原料干生料熟料煤灰烧失量358800SIO2132722485160A12O33035543179FE2O3209379416CAO44686683362MGO029059068SO3016005220其他060072595总和100001000010000表2燃料元素分析CAR6010HAR396SAR035NAR097OAR791AAR2571WAR100表3工业分析及发热量（5）温度表4温度（）入预热器生料温度入窑回灰温度入窑一次空气温度入窑二次空气温度环境温度入窑、分解炉燃料温度50503095030入分解炉三次空气温度气力提升泵输送生料空气温度熟料出窑温度废气出预热器温度飞灰出预热器温度740501360370330AAR2571VAR2836FCAR4493WAR100QNET,ARKJ/KG23614（6）入窑风量比一次空气K1二次空气K2窑头漏风K315805；（7）燃料比回转窑KY分解护KF4060；（8）出预热器飞灰量01KG/KG熟料；（9）出预热器飞灰烧失量3520；（10）各处过剩空气系数窑尾YL05；分解炉混合室出口L115；预热器出口F140；其中预热器漏风量占理论空气量的比例K4016；气力提升泵喂料带入空气量占理论空气量的比例K5009，折合料风比为198KG/NM3（11）分解炉及窑尾漏风包括分解炉一次空气量占分解护用燃料理论空气量的比例K6005；（12）收尘器和增湿塔综合收尘效率为996；（13）熟料形成热17369KJ/KG熟料；（14）系统表面散热损失460KJ/KG熟料；（15）生料水分02；（16）窑的产量2000T/日或833T/H。721物料平衡计算211收入项目（1）燃料消耗量MR（KG/KG熟料）其中，窑头燃料量MYRKYMR（KG/KG熟料）分解炉燃料量MFRKFMR（KG/KG熟料）（2）生料消耗量、入预热器物料量干生料理论消耗量MGSL100MRAARA100LS1002571M100358815600401MR（KG/KG熟料）式中，A燃料灰分掺入熟料中的量，取100。出收尘器飞损量及入窑回灰量1099600004（KG/KG熟料）MFHMFH101MYHMFH010996010（KG/KG熟料）考虑飞损后干生料实际消耗量MGSMGSLMFH100LFH100LS15600401MR000041003520100358815600401MR（KG/KG熟料）考虑飞损后生料实际消耗量MSMGS100100WS15600401MR1001000215630402MR（KG/KG熟料）入预热器物料量入预热器物料量MSMYH15630402MR010016630402MR（KG/KG熟料）（3）入窑系统空气量燃料燃烧理论空气量0089CVLKAR0267HAR0033SAROAR0089601002673960033035791615（7KG/KG煤）1293VLK615712937691（KG/KG煤）MLK入窑实际干空气量8MYRYKVLKKFMR1056157040MR2586MRVYKYKVLKMYK1293VYK12932586MR（NM3/KG熟料）（KG/KG熟料）其中，入窑一次空气量、二次空气量及漏风量VY1KK1VYK015VYK（NMVY2KK2VYK080VYK（NM3/KG熟料）/KG熟料）33VLOK1K3VYK005VYK（NM/KG熟料）分解炉从冷却机抽空气量A出分解炉过剩空气量MR11516157MR0924MR（NM/KG熟料）V1L1VLK3B分解炉燃料燃烧空气量MFRVLKKFMR6157060MR3694MR（NM3/KG熟料）V2VLKC窑尾过剩空气量MYRY1VLKKYMR0056157040MR0123MR（NMV3Y1VLK3/KG熟料）D分解炉及窑尾漏入空气量MFRY1VLKKFMR0056157060MR0185MR（NMV4K6VLK3/KG熟料）E分解炉从冷却机抽空气量VF3KV1V2V3V40924MR3694MR0123MR0185MR4310MR（NMMF3K1293VF2K12934310MR5573MR3/KG熟料）（KG/KG熟料）气力提升泵喂料带入空气量MR0096167MR0554MR（NM3/KG熟料）VSKK5VLKMSK1293VSK12930554MR0716MR（KG/KG熟料）漏入空气量A预热器漏入空气量MR0166167MR0985MR（NM3/KG熟料）V5K4VLKB窑尾系统漏入空气总量VLOK2V4V50185MR0985MR1170MR（NM3/KG熟料）C全系统漏入空气量9VLOKVLOK1VLK20052586MR1170MR1299MRMLOK1293VLOK129312994MR1680MR（NM3/KG熟料）（KG/KG熟料）212支出项目（1）熟料量MSH1KG（2）出预热器废气量生料中物理水MWSMSVWSWS10015630402MR00030001MR08040210000030001MR3（KG/KG熟料）MWS080400040001MR（NM/KG熟料）生料中化学水MHS000353MGSAL2O300035315600401MR30300170004MR（KG/KG熟料）VHSMHS080400170004MR080400210005MRS（NM3/KG熟料）生料分解放出CO2气体量CO2CAOSMCO2MCAO2MGOLFH100SMCO2MMGO4468445602935421004440335423520100MCO2MGSSCO100MFH15600401MR0000405520142MR（KG/KG熟料）VSCO2MSCO222444MCO21977S05520142MR199702810072MR（NM3/KG熟料）燃料燃烧生成烟气量VCO200187CARMR001876010MR1122MR（NM3/KG熟料）RYMR0008NARMR0796157MR0008097MR4872MR（NM3/KG熟料）VN2079VLKRVH2O0112HYMR00124WARMR01123960012410MR0456MR（NM3/KG熟料）RVSO207CARMR0007035MR0002MR（NM3/KG熟料）RVVCO2VN2VSO2VH2O1122487204560002MR6452MR（NM3/KG熟料）RRRFR1AAR/100MR79611MMLKR2571100MR8704MR（NM3/KG熟料）烟气中过剩烟气量10VKMR14016157MR2463MRF1VLKK（NM3/KG熟料）M1293VK12932463MR3185MR（KG/KG熟料）其中，VN2079VMN2VN2KKKK0792463MR1946MR（NM/KG熟料）28194628224MR2433MR3224K（KG/KG熟料）3VO2021VMO2VO2KKK0212463MR0571MR（NM/KG熟料）32051732224MR0739MR（KG/KG熟料）224总废气量VFVCO2VN2VH2OVO2VSO202810072MR1122MR4872MR1946MR00040001MR00210005MR0456MR0517MR0002MR057211729MR（KG/KG熟料）（3）出预热器飞灰量MFH0100（KG/KG熟料）22热量平衡计算221收入项目（1）燃料燃烧生成热QRRMRQNET,AR23614MR（KJ/KG熟料）（2）燃料带入显热QRMRCRTRMR11546069240MR（KJ/KG熟料）（060时，熟料平均比热CR1154KJ/KG）（3）生料带入显热QSMGSCS十MWSCWTS15600401MR087800030001MR4182506911117813MR（KJ/KG熟料）（050时，水的平均比热CW4182KJ/KG；干生料水平均比热CS0878KJ/KG）（4）入窑回灰带入热量QYHMYHCYHTYH01000836504180（KJ/KG熟料）（050时，回灰平均比热CYH0836KJ/KG）（5）空气带入热量一次空气带入热量QYLKVY1KCYLKTYLK0152586MR12983015105MR（KJ/KG熟料）11（030时，空气平均比热CY1K1298KJ/NM3）入窑二次空气带入热量QY2KVY2KCY2KTY2K0802586MR140395027574MR（KJ/KG熟料）（095时，空气平均比热CY2K1403KJ/NM3）入分解炉三次空气带入热量QF3KVF3KCF3KTF3K4310MR137774043918MR（KJ/KG熟料）（0740时，空气平均比热CF3K1377KJ/NM3）气力提升泵喂料空气带入热量QSKVSKCSKTSK0554MR12995035983MR（KJ/KG熟料）（050时，空气平均比热CSK1299KJ/NM3）系统漏风带入热量QLOKVLOKCLOKTLOK1299MR12983050595（KJ/KG熟料）（030时，空气平均比热CLOK1298KJ/NM3）总收入热量QZSQZSQRRQRQSQYHQYLKQY2KQF3KQSKQLOK23614MR69240MR6911117813MR418015105MR27574MR43918MR335983MR50595MR7329130916MR（KJ/KG熟料）222支出项目（1）熟料形成热QSH3201CAOK1719AL2O32710MGOSHSH2140SIOSH2247FE2O3SH3201668317195542710059214022482473791760（KJ/KG熟料）（2）蒸发生料中水分耗热QSSMWSMHSQQH00030001