水泥烧成系统热工计算书

水泥烧成系统热工计算书目录TOC\o"1-3"\h\z第一章参数选定41.1空气过剩系数α41.2温度参数51.3有关物质量的确定81.4入窑生料分解率101.5系统表面散热损失Qbsr101.6旋风筒的分离效率与匹配11第二章配料方案112.1原燃材料化学成份112.2煤的工业分析122.3熟料率值、热耗设定122.4煤耗与煤灰掺入量122.5配料计算122.6熟料率值与矿物组成122.7料耗132.8物料平衡表14第三章系统熟料形成热Qsh的计算143.1公式法143.2理论计算法143.3结论20第四章燃料燃烧计算204.1燃料的元素分析204.2燃料的应用基低位发热量204.3每kg燃料燃烧空气消耗与烟气组成214.4燃料的理论燃烧温度trs的计算22第五章生料在预热器系统中的灼烧基平衡255.1已知条件255.2窑尾飞灰的烧失量Lffh255.3平衡计算265.4出系统飞灰的计算285.5各旋风筒进口物料的烧失量29第六章回转窑系统热工计算306.1平衡范围与基准306.2物料平衡306.3热量平衡356.4平衡计算表43第七章回转窑系统气体量与温度确定447.1系统各部位气体量的确定447.2系统各部位温度的确定477.3系统各部分风量的确定61第八章悬浮预热器的理论设计618.1旋风筒设计所需结构参数618.2悬浮预热器结构参数确定648.3旋风筒间连接风管设计648.4分解炉、混合室设计65第一章参数选定1.1空气过剩系数α1.11由《热工系统工程》P435知部分厂的过剩空气系数见表1-11.12回转窑内的空气过剩系数α1：⑴《常熟水泥厂φ1.4/1.15×25米窑加装分解炉设计计算书》（以下简称设计计算书）选定α1=1.05；⑵《计算手册》P171选定α1=1.15；⑶《计算手册》P353表12—15选定α1=1.10—1.25；考虑到《设计计算书》为1975年资料，时间较久，数据的可比性较差，因此以《计算手册》数据做为选用依据，选定α1=1.15各部位气体过剩空气系数反求结果表1–1项目JDNGLZJXYFSCYXXH炉列窑列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炉出口1.18400.9821.2201.041.19窑尾出口1.231.252--1.0701.0501.151.3741.241.13回转窑尾（烟室）的空气过剩系数α2⑴《设计计算书》选定α2=1.20；⑵《工艺设计》P218选定α2=1.05；⑶《水泥厂工艺设计概论》P140表5—62的设计的操作参数选定α2=1.1；⑷由表3-1知，各部位气体过剩空气系数反求结果中α2的平均值为：α2=（1.230+1.252+1.070+1.050+1.15+1.374+1.24）÷7=1.195《设计计算书》为1975年资料，时间较久，数据的可比性较差，《水泥厂工艺设计》数据为XX厂的测定数据，可比性较由表1-1小，因此以表1-1和《水泥厂工艺设计概论》的平均值做为选用依据，取α2=1.20;1.14分解炉内的空气过剩系数α3⑴《设计计算书》选定α3=1.25；⑵《计算手册》P171选定炉内燃料燃烧的空气过剩系数α3=1.17；⑶《计算手册》P183表6—18喷腾分解炉的空气过剩系数α3=1.05—1.25;《设计计算书》为1975年资料，时间较久，数据的可比性较差，因此以《计算手册》的数据做为选用依据，取α3=1.16;1.15预热器的过剩空气系数αY⑴《工艺设计》P218:每级旋风筒漏入空气量为理论空气量的5%。⑵《水泥厂工艺设计参考书》P234:第四级筒至第一级筒按每上升一级筒新增风量5~10%考虑过剩空气系数。⑶《水泥厂工艺设计概论》P140表5—62为日产2000吨RSP窑设计的操作参数，其预热器的过剩空气系数见表1-2日产2000吨RSP窑设计的操作参数表1-2部位C4出口C3出口C2出口C1出口排风机入口过剩空气系数1.21.251.31.35＋δ1.4＋δ其中：δ为输送生料气力提升泵带入空气与理论空气量之比，计算为0.0902。由表1-2可以得出，日产2000吨RSP窑预热器过剩空气系数是按预热器每上升一级新增漏风量5%来考虑过剩空气系数。⑷由表1-1求得预热器各部位过剩空气系数的平均值见表1-3部分厂预热器各部位过剩空气系数的平均值表1-3部位C5出口C4出口C3出口C2出口C1出口过剩空气系数1.1381.1691.2131.2661.36⑸《设计计算书》选定各级旋风筒的过剩空气系数1#为1.30、2#为1.35、3#为1.40，即按预热器每上升一级新增漏风量5%考虑过剩空气系数。⑹考虑现在生产实际情况，预热器系统漏风量控制在14%以内，其中五级、四级的漏风量各为2.0％；三级、二级的漏风量各为3％；一级双筒漏风量为4.0；确定各级旋风筒的过剩空气系数见表1-4：预热器的过剩空气系数设定值表1-4部位C5进口C5出口C4出口C3出口C2出口C1出口过剩空气系数αXi1.1761.1961.2161.2461.2761.3161.2温度参数1.21入窑煤粉温度tr参照《工艺设计》P217，取tr＝40℃。1.22系统一次空气温度tk1⑴《工艺设计》P217，tk1=36℃;⑵《水泥工业热工设备》P124，tk1=30℃。通常条件下,环境空气温度取20℃,经风机后温度有所提高,故取tk1=30℃。1.23入炉三次风温度tlsk3大窑门罩技术的出现，三次风从篦冷机中部转为窑门罩抽取，使入分解炉的三次风温和入窑煅烧的二次风温基本相等，三次风温的提高，有利于分解炉内燃料的燃烧，相应提高了入窑物料分解率。⑴济南大学对浩良河水泥2000t/d生产线热工标定：三次风由窑头罩抽取，温度为855℃。⑵XX太行2000t/d熟料新型干法生产线，三次风取风口从篦冷机热室中部移至窑头罩，三次风温度由740～750℃上升到840～860℃。⑶济南大学对鲁南水泥XX2条2000t/dNSP窑生产线热工标定：入炉三次风温度分别为862℃和854℃。⑷XX江山虎球水泥XX1000t/d熟料新型干法生产线烧成系统控制参数与控制实例：入炉三次风温分别为850～950℃和900℃。⑸部分企业的入炉三次风温度见表1-5：部分企业三次风温（℃）表1-5-1JDNGLZJXYFSCYX华新鲁南双阳 XX张店平均715803742.5740710890735793866649793.5734.5764⑹德州晶华集团大坝XX2500t/d熟料新型干法生产线热工标定：部分水泥厂入炉三次风温：表1-5-2项目BMCCJSHDGZB3号QLS1号QLS2号大坝厂平均标定产量2511214321552242226123092862入炉三次风温887937878958913901905911分析以上数据：数据⑸的三次风大部分抽自篦冷机，风温普遍偏低。其他五组数据，三次风抽自窑头罩，与现工艺生产实际情况相符，故：故确定三次风温tlsk3=850℃。1.24熟料出冷却机时的温度tSh⑴由HX篦冷机图纸提供的参数知，篦冷机出料温度tSh=65+环境温度，按夏季温度35℃计，熟料出冷却机温度为tSh=65+35=100（℃）。(2)由《工艺设计》P245表7—30知:篦冷机出料温度为100℃因此，取tSh=100（℃）1.25入冷却机空气温度tbrk由《热工系统工程》P389表3-2-28可知，入冷却机空气的温度为环境温度，参照《工艺设计》，考虑到空气是经风机鼓入冷却机，其温度比为环境温度稍高，因此取tbrk＝30℃（ρbrk=1.165Kg/m3）。1.26出预热器废气温度tf设计采用五级悬浮预热器（双一筒），出预热器废气温度根据《新型干法水泥技术原理与应用》P287得部分厂家出预热器废气温度：见下表1-6：表1-6名称JD-NSFNG-MFCJX-RSPSC-ILCYX-DDCZ-TDFTL-NST气温350329390330348331329飞灰温 346310390330348结合现在实际生产情况，当设有五级悬浮预热器时，废气温度一般控制在350℃左右，因此，取出预热器废气温度tf=350℃。1.27系统漏风温度tLk由《热工系统工程》P389表3-2-28可知,系统漏风的温度为环境温度,因此取系统漏风温度为通常状况的环境温度即tLk=20℃。1.28冷却机余风的温度tbpk⑴《工艺设计》P218，取tbpk＝220℃。⑵《水泥》杂志1999№6《预分解窑熟料热耗的影响因素和降低的途径》提供8个厂的余风温度为：238、221、332、206、198、138、250、213，其平均数为224.5℃。⑶由《热工系统工程》P380得部分厂篦冷机废气温度见表1-7：部分厂出篦冷机废气温度（℃）表1-7厂别JDNGLZJXYFSCYX废气温度176200231270226260206平均值224综上述取tbpk=220℃。1.29入预热器生料温度ts生料入预热器采用提升机，入预热器生料温度按30℃考虑即ts=30℃。1.210出窑熟料温度trsh由《热工系统工程》P437得部分厂出窑熟料温度的平均值为1361.78℃,取trsh=1360℃,见表1-8。部分厂出窑熟料温度℃表1-8厂别JDNGLZJXYFSCLNSYXJ反求值136513601311142013001380140013201400平均1361.781.211部分分解生料入窑温度tyjs⑴预分解窑生产工艺的最大特点是约60%的燃料在分解炉内燃烧，一般入窑生料温度可达830～850℃，分解率达90%以上；⑵由《热工系统工程》P437得部分厂部分分解生料入窑温度，见表1-9：部分厂部分分解生料入窑温度℃表1-9厂别JDNGLZJXYFSCYXXH测定值858858865800865860863852834平均850因此，取部分分解生料入窑温度tyjs=800℃。1.212入分解炉生料的温度tsrl由工艺流程知：入分解炉生料的温度tsrl为C(n－1)级旋风筒的出料温度。由《热工系统工程》P427得部分厂入炉生料温度tsrl见表1-10,其平均值为763℃,参照张店厂温度参数设定，取tsrl=750℃。部分厂入分解炉生料的温度℃表1-10厂别JDNGLZJXYFSCYXXH测定值710715740820810781769760平均7631.3有关物质量的确定1.31入冷却机冷空气量Vbrk：⑴《水泥厂工艺设计》P245：Vbrk＝2.1—2.3（Nm3/Kgsh）；⑵《水泥厂工艺设计》P217：Vbrk＝2.14（Nm3/Kgsh）；⑶《计算手册》P198：Vbrk＝1.6—2.2（Nm3/Kgsh）；⑷《水泥》1998№10《篦冷机的更新技术》提供:Vbrk＝2.56（Nm3/Kgsh）；⑸《水泥厂工艺设计概论》P155：Vbrk＝2—2.8（Nm3/Kgsh）；⑹《水泥工业热工设备》P106提出：我国四台预分解设备的篦冷机风量为：2.58、2.58、2.605、2.468，取平均数为Vbrk＝2.558（Nm3/Kgsh）；⑺由《热工系统工程》P380得部分厂篦冷机冷却风量见表3-11。以上数据的平均值为2.28（Nm3/Kgsh）。上述企业基本采用第二代篦冷机,本设计拟采用第三代充气梁式篦冷机,其冷却风量较第二代要小,故取Vbrk=2.1(Nm3/Kgsh)。篦冷机冷却风量表（Nm3/Kgsh）表1-11厂别JDNGLZJXSCYXCZ三代TL三代冷却风量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《水泥厂工艺设计》P217指出：回转窑：分解炉＝47:53。⑵《水泥工业热工基础》P124指出：回转窑：分解炉＝40:60。⑶《计算手册》P182：当采用AS型窑时,分解炉用燃料占55—65%。⑷《水泥厂工艺设计概论》P160指出:对于直径3m以下的小窑，因窑的热效率低，分解炉与窑的燃料比为55:45或50:50。综上述，分解炉与窑的燃料比为取为60:40即mlr：myr=60：40。1.33分解炉漏风占分解炉燃料燃烧用理论空气用量的4%。1.34窑尾飞灰量myfh由《热工系统工程》P429得部分厂窑尾飞灰量见表1-12：部分厂窑尾飞灰量反求值（Kg/Kgsh）表1-12厂别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入窑风量比⑴《工艺设计》取：一次风：二次风：漏风＝29:64:7；⑵《水泥热工设备》取：一次风：二次风：漏风＝15:80:5；⑶《计算手册》P176:预分解窑采用篦冷机时,一次风的比例为0.12-0.18；⑷《计算手册》P176表6—14指出:预分解窑采用篦冷机时的计算取值为0.1-0.5(考虑操作富裕)，取0.15。综上述：取入窑风量比为：一次风：二次风：窑头漏风＝15:80:5。1.36分解炉风量比由《热工系统工程》P359得部分厂的分解炉风量比，见表1-13：部分厂的分解炉风量比表表1-13厂别JDNGLZJXYFYXXH送煤风918934582551.390020647402236三次风1345906137380348.450525374374208013918比值（%）6.8274 5.63443.17531.78135.51330.017616.0655平均5.5735%由上述参数选定知分解炉漏风占分解炉内燃料燃烧用理论空气用量的4%，即送煤风与三次风占分解炉内燃料燃烧用理论空气用量的96%，由此得三者间的比例为：入炉风：三次风：漏风=5:91:4。1.4入窑生料分解率由《热工系统工程》P435得部分厂入窑生料分解率，见表1-14：部分厂入窑生料分解率表1-14厂别JDNGLZJXSCYXCZ平均值测定值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因此参照上表取λ=95%。1.5系统表面散热损失Qbsr⒈由《计算手册》P108表4-23知，预热预分解窑向外散热占总热耗量的8-15%（预热预分解窑包括窑体、预热预分解系统、三次风管、篦冷机）；⒉由《水泥》1998№2《从4台2000t/d预分解窑热工标定来探讨新一代2000t/d预分解窑的技术指标》知部分厂窑系统散热的数据，见表1-15。⒊由《水泥》1999№6《预分解窑熟料热耗的影响因素和降低途径》载七家工厂窑系统散热占总热支出的比例分别为：10.7%、11.7%、13.4%、14.2%、18.6%、15.3%、8.77%，平均为13.239%。⒋《热工系统工程》P389载部分厂系统散热数据见表1-16。上述资料可看出系统表面散热损失占总热支出的比例为：η=(8+15+9.978+13.239+9.5875)/5=11.565=11.169%综上，系统表面散热损失取平均值Qbsr=11%QZR（KJ/Kgsh）。5台2000t/d窑系统散热表1-15厂别表面散热总热支出所占比例平均XX448.44 3801.7311.809.978%鲁南373.514050.369.22双阳397.133421.8711.61XX251.783312.297.60洪堡28729709.66部分厂系统散热表1-16厂别JDNGLZJXYFSCYX系统散热404.63 340.03328.48448.44448.38395.14497.5比值（%）11.399.558.9811.8010.7710.9513.26平均9.5875⒌系统散热分布由《热工系统工程》P389和P433得部分厂系统散热分布，见表1-17：部分厂系统散热占热支出的百分比（%）表1-17序号厂别JDNGLZJXYFSCYX平均1窑体5.805.555.046.764.955.776.575.782三次风管1.101.090.541.650.630.910.680.943冷却机0.160.130.100.370.700.300.400.314预热器与炉4.292.783.283.034.483.975.603.92炉占其中的18.8212.4742.1544.1243.6135.3022.6431.30由表1-17得各部位散热占系统表面散热的百分比为：窑体：52.8%、三次风管：8.6%、冷却机：2.8%、预热器：24.6%、炉：11.2%1.6旋风筒的分离效率与匹配由《热工系统工程》P447、《计算手册》P191和《悬浮预热和预分解窑技术经验交流会论文集》P81可确定旋风筒的分离效率匹配为η1＞η5＞η4＞η3＞η2，C1最高，一般在95%左右，中间级一般在85—88%，最下级仅次于C1，一般在86-89，由此确定各级旋风筒的目标分离效率为：η1=95%、η2=85%、η3=86%、η4=87%、η5=88%第二章配料方案2.1原燃材料化学成份原燃材料化学成份表2-1名称LOSSSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他∑石灰石42.461.960.530.5150.252.881.41100粘土7.4066.0411.255.534.161.953.67100铁粉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煤的工业分析煤的工业分析表2-2WVAFc热值(Kcal/kg)1.0130.9220.7747.3054002.3熟料率值、热耗设定KH=0.88±0.02、SM=2.50±0.10、IM=1.50±0.10、Q=800（Kcal/kgsh）2.4煤耗与煤灰掺入量⑴煤耗：800/5400=0.1482（kg/kgsh）⑵煤灰掺入量mA:mA=0.1482×20.77%=0.0308（kg/kgsh）2.5配料计算采用四组分配料：石灰石、粘土、铁粉、粉煤灰，配料结果见表4-3熟料化学成分:见表4-4配料计算结果表2-3名称配合比烧失量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铁粉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灼烧生料20.564.343.3064.684.162.936熟料化学成分表2-4名称配合比(%)SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他灼烧生料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熟料率值与矿物组成⑴熟料率值⑵熟料矿物组成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熟料矿物组成表2-5矿物组成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料耗生产损失P=5%、煤灰掺入量gA=3.08%,(1)理论料耗KTKT＝（100－mar）÷(100－Ls)式中：Ls—生料的烧失量，由配料计算得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—生产损失，P=5%；2.8物料平衡表物料平衡表表2-6物料名称天然水分生产损失配合比％消耗定额物料平衡干燥基t湿基t干基湿基时日年时日年石灰石0.881.061.2621.27252.59126237860053.01272381600粘土8.015.680.2440.26510.172447320011.0426579500铁粉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烧成用煤10.03.00.1460.1636.096146.3438906.771162.548750说明:新型干法窑η=82%运转时间300天第三章系统熟料形成热Qsh的计算熟料形成热是指在一定生产条件下，用某一基准温度（一般是0℃或20℃）的干燥物料，在没有任何物料和热损失的条件下，制成1kg同温度熟料所需要的热量。3.1公式法⑴根据国家标准GB4179—84，在不考虑碱的影响时可用下式计算：Qsh=1719A+2710M+3201C－2140－247FkJ/kgsh将有关数据代入得：Qsh=1719×0.05164+2710×0.04047＋3201×0.6266－2140×0.21374－247×0.03422=1738.334（kJ/kgsh）⑵日本标准提出的简化式：Q熟料=2047A+2998C+2457M－306kJ/kgsh=2047×0.05164+2998×0.6266+2457×0.04047－306=1777.68（kJ/kgsh）3.2理论计算法3.21以《水泥的制造与应用》熟料形成热的理论计算方法来计算：计算基准：1Kg熟料、0℃。干原料消耗量的计算生成1kg熟料的煤灰掺入量mA：由前计算得：煤灰掺入量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熟料的生料中高岭土消耗量: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熟料的生料中氧化铁消耗量: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；吸收热量计算①物料从0℃加热到450℃吸收热量:式中：q1—物料从0℃加热到450℃吸收的热量，KJ/Kgsh；Csd—干物料在0℃~450℃的平均比热，Csd=1.058（KJ/Kg.℃）；②粘土脱水吸收热量:粘土原料的主要成分一般是高岭土，因此粘土脱水实际是高岭土的脱水:式中：mASHH2O—高岭土的化学结合水，(Kg/Kgsh);6690—高岭土脱水热效应（KJ/Kg-H2O）③脱水后物料由450℃加热到600℃吸收量:式中：Cm—脱水后物料在450~600℃间的平均比热,Cm=1.076（KJ/Kg.℃）④MgCO3分解吸热量:式中：mSMgCO3—生料中碳酸镁的含量,由前知mMgCO3＝0.0845(KJ/Kgsh)；1420—MgCO3在600℃时的分解热效应，KJ/Kg-MgCO3；⑤物料由600℃加热到900℃吸热量：式中：—MgCO3分解出的CO2量,Kg/Kgsh；；Cm1—物料在600—900℃之间的平均比热，Cm1=1.189(KJ/Kg.℃)；⑥CaCO3分解吸收的热量：式中：1660—CaCO3在900℃时的分解热效应，KJ/Kg-CaCO3；⑦物料由900℃加热到1400℃时吸收的热量：式中：—CaCO3分解出的CO2量,Kg/Kgsh；Cm2—物料在900℃~1400℃间的平均比热，Cm2=1.034（KJ/Kgsh）;⑧形成液相吸收的热量：⑨吸收热量的和：放出热量计算①粘土中无定形物质转变成晶体放热:式中：0.86—偏高岭土(Al2O3·2SiO2)和高岭土(Al2O3·SiO2·2H2O)分子量比；301—脱水高岭土的结晶热,KJ/Kg－AS2；②熟料矿物形成放热量式中：C3S、465—熟料中C3S含量(%)和C3S形成放热(KJ/Kg-C3S)；由前述知：C3S＝54.233％；C2S、610—熟料中C2S的含量(%)和C2S形成放热(KJ/Kg-C2S)；由前述知：C2S＝20.449％；C3A、88—熟料中C3A的含量(%)和C3A形成放热(KJ/Kg-C3A)；由前述知：C3A＝7.808%；C4AF、105—熟料中C4AF含量(%)和C4AF形成放热(KJ/Kg-C4AF)；由前述知：C4AF=10.415％；③熟料由1400℃冷却到0℃时放出的热量：式中：msh—熟料量，msh＝1Kg；Csh—熟料在0~1400℃的平均比热，Csh=1.092(KJ/Kg·℃)；④CO2由600℃、900℃冷却到0℃时放出的热量：式中：CCO2—CO2在0—900℃时的平均比热，CCO2=1.104（KJ/Kg·℃）；⑤水蒸汽由450℃冷却到0℃时放出热量：式中：1.966—水气的平均比热,KJ/Kg·℃（见GB4179—84）；2496—0℃时水的汽化潜热,KJ/Kg-H2O（见GB4179—84）；⑥放热量和qFR熟料形成热：3.22以胡道和主编《水泥工业热工设备》单位熟料形成理论热耗为参考:用石灰石、粘土、铁粉作原料配制生料，经煅烧后所得熟料的化学成分为：Al2O3Fe2O3CaOMgO理论料耗5.16％3.42％62.66％4.05％1.51kg/kgsh计算基准：1Kg熟料；0℃；热平衡关系示意于图3-1中。图3-1Qsh计算热平衡示意图⒈吸收热量：⑴原料由0℃--900℃升温吸热Q1：式中：1.086—生料的比热容，kJ/kgsh.℃；⑵CaCO3、MgCO3分解与混合料分解共耗热量Q2：式中：2958—CaCO3分解产生1kgCaO所需热量数；2458—MgCO3分解产生1kgMgO所需热量数；2358—混合料产生1kgAl2O3所需热量数；CaO、MgO、Al2O3分别为熟料中该组分的百分含量。⑶分解后原料由900℃~1450℃需吸热Q3：式中：1.108、0.978—分解后生料在1450℃和900℃时的比热容，kJ/kgsh.℃；总计吸收热量：⒉放出热量：⑴1000℃～1400℃范围内矿物形成放出热量：按Nacken所提供的数据估算得：⑵900℃分解出CO2与H2O（汽）得显热Q5:式中：各氧化物系数指每kg该氧化物所释放得气体量与热容量与温度的乘积。⑶1450℃熟料所含的显热Q6：总计放出热量：则，熟料形成理论热耗为3.3结论取理论计算法与公式法计算所得结果的平均数作为热工计算基准：Qsh=1735（kJ/kgsh）第四章燃料燃烧计算4.1燃料的元素分析计算基准:1kgsh、0℃由于厂方未提供燃料的元素分析,可参照有关资料设定。设煤工业分析的样品是在分析基状态取样，生产中即用此状态的煤，其应用基与分析基相同。参照《水泥的制造和应用》P211表6—5，设定煤的元素分析结果见表4-1。煤的可燃基元素分析表4-1CrHrOrNrSrWfAf83.04.411.11.00.51.0120.77上述结果换算为应用基,见表4-2煤的应用基元素分析表4-2CyHyOyNySyWyAy64.9233.4428.6820.7820.3911.0120.774.2燃料的应用基低位发热量燃料的应用基低位发热量按济南大学《热工过程与设备》提供公式计算:计算结果较厂供煤高，故燃料可用。4.3每kg燃料燃烧空气消耗与烟气组成基准：100kg燃料；列计算表4-3，如下：表4-3组成重量(kg)Katom(kmol)燃烧所需理论空气量(kmol)烟气量(kmol)N2O2CO2H2OSO2O2N2总计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合计100.022.616.0115.4101.7760.01222.63829.836窑头α＝1.15时过剩组分量0.9023.393实际烟气量5.4101.7760.0120.90226.03134.131实际烟气组成(%)15.855.200.0352.6476.27100分解炉α＝1.16时过剩组分量0.9623.619实际烟气量5.4101.7760.0120.96226.25734.417实际烟气组成(%)15.725.160.0352.8076.29100⒈1kg燃料燃烧所需的理论空气消耗量：式中：γk—空气的标态密度，γk=1.293（kg/Nm3）；⒉1kg燃料燃烧的实际空气消耗量：⑴窑头1kg燃料燃烧的实际空气消耗量：⑵分解炉1kg燃料燃烧的实际空气消耗量：式中：γk—空气的标态密度，γk=1.293（kg/Nm3）。⒊1kg燃料燃烧的理论烟气生成量：⒋1kg燃料燃烧实际烟气生成量：⑴窑头燃料燃烧实际烟气生成量；⑵分解炉内燃料燃烧实际烟气生成量：；⒌烟气含量组成根据表6-3计算1kg燃料产生烟气含量组成，见下表4-4：表4-4烟气成分CO2H2OSO2O2N2总计理论烟气量(Nm3/kg)1.2120.3980.00305.0716.683理论成分含量(％)18.135.950.04075.88100窑内烟气量(Nm3/kg)1.2120.3980.0030.2025.8317.645窑内成分含量(％)15.855.200.042.6476.27100分解炉烟气量(Nm3/kg)1.2120.3980.0030.2155.8827.709分解炉成分含量(％)15.725.160.042.8076.29100⒍烟气密度:理论值：窑内:分解炉:4.4燃料的理论燃烧温度trs的计算式中：trs—燃料燃烧的理论燃烧温度，℃；tr、Cr—燃料的温度和比热，tr=40℃、Cr=1.1656(KJ/Kg℃)；tsk、Csk—燃烧实际需要空气的温度和比热，℃，KJ/Nm3℃；Csy—燃烧实际生成的烟气由0℃到trs的平均比热，KJ/Nm3℃；⒈当α1=1.15时:tsk=tk1=30℃，Csk=1.297（KJ/Nm3℃）；Vsy=V0tsy=7.645(Nm3/kg)，V0sk=V0tsk=7.374（Nm3/kg）；假设trs=2100℃；⑴烟气由0℃到2100℃平均比热Csy的计算：烟气各成分在0℃和2100℃的比热见表4-5：烟气成分0℃和2100℃的比热(KJ/Nm3℃)表4-5成分CO2H2OSO2O2N2成分含量（%）15.855.200.042.6476.27比热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理论燃烧温度(℃)；由假设理论燃烧温度与理论燃烧温度计算结果可知，二者相差17℃，对计算影响不大,因此取α=1.15时的理论燃烧温度为2100℃。⒉当α3=1.16时，由于α3=1.16与α1=1.15相差不大，因此取相同的理论燃烧温度trs=2100℃。⒊空气预热情况下的理论燃烧温度：当α3=1.16，空气预热到tsk=tlsk3=765℃时：Csk=1.380（KJ/Nm3℃），Vsk=7.461（Nm3/kg），Vsy=7.729（Nm3/kg）假设trs=2500℃。⑴烟气由0℃到2500℃的平均比热Csy计算：烟气各成分在0℃和2500℃的比热见表4-6：烟气成分0℃和2500℃的比热(KJ/Nm3.℃)表4-6成分CO2H2OSO2O2N2成分含量（%）15.725.160.0352.8076.29比热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理论燃烧温度计算(℃)；由假设理论燃烧温度与理论燃烧温度计算结果可知，二者相差258.5℃，由于缺少各成分在2500℃以上的比热数据，因此取α=1.16时的理论燃烧温度为（2758+2500）÷2=2629℃。第五章生料在预热器系统中的灼烧基平衡5.1已知条件⒈窑尾飞灰量myfh=0.25（kg/kgsh）；⒉入窑生料分解率λ=95%；⒊预热器的分离效率η1=95%、η2=85%、η3=86%、η4=87、η5=88%；5.2窑尾飞灰的烧失量Lffh⒈入窑部分分解生料的烧失量Lfjs：入窑部分分解生料的烧失量Lfjs下式求出（《水泥的制造和应用》P223）：即：式中：λ—入窑生料分解率,由参数设定知λ=95；LS—生料烧失量，由前得LS=35.737；⒉窑尾飞灰的烧失量Lyfh根据入窑部分分解生料的烧失量Lyjs=2.705%，取窑尾飞灰的烧失量Lyfh=2.50%。⒊入窑物料的真实分解率为:⒋窑尾飞灰的灼烧基量mSyfhmSyfh=myfh×（1－Lyfh）=0.25×（1－2.5%）=0.2438（kg/kgsh）。5.3平衡计算平衡计算以每一级旋风筒、分解炉分别为计算单元，计算进入和排出该级旋风筒、分解炉的物料灼烧基量，计算基准：1kgsh⒈进入窑内的灼烧燃料量Jyr由前计算知，窑内的燃料耗量为燃料总耗量的40%，所以煤灰的掺入量也为煤灰总掺入量的40%，由此得JYr=0.4×0.0308=0.01232（kg/kgsh）⒉C5旋风筒⑴C5入窑的灼烧物料量S5：⑵C5进入C4的灼烧物料量P5：⑶进入C5的灼烧物料量J5：⒊分解炉⑴分解炉进入C5的灼烧物料量PL：由示意图得：⑵进入分解炉的灼烧燃料量JLr：由前计算知，分解炉的燃料耗量为燃料总耗量的60%，所以煤灰的掺入量为煤灰总掺入量的60%，由此得：⒋C4旋风筒⑴C4进入分解炉的灼烧物料量S4：⑵进入C4的灼烧物料量J4:⑶C4进入C3的灼烧物料量P4:⒌C3旋风筒⑴C3进入C4的灼烧物料量S3:由示意图得：⑵进入C3的灼烧物料量J3:⑶C3进入C2的灼烧物料量P3:⒍C2旋风筒⑴C2进入C3的灼烧物料量S2:由示意图得：⑵进入C2的灼烧物料量J2:⑶C2进入C1的灼烧物料量P2:⒎C1旋风筒⑴C1进入C2的灼烧物料量S1:⑵进入C1的灼烧物料量J1:⑶C1排出的灼烧物料量P1（即出预热器飞灰的灼烧基量）:⑷进入系统的灼烧生料量JS:5.4出系统飞灰的计算⒈为便于计算，参照《热工系统工程》P273作以下假设：⑴每级旋风筒排出的物料与收集下来的物料的烧失量相等；⑵生料中的物理水在C1入口管道中脱除；生料中的物理水在C1入口管道中脱除即P1为脱除物理水的料，该部分生料的烧失量等于干生料的烧失量Ls=35.737%。⑶生料中的化合水在C2入口管道中脱除：①生料中化合水的百分含量为：式中：—生料中CO2的百分含量；②生料的化合水在C2入口管道脱除,即P2脱除物理水与化合水的生料,其烧失量等于生料中的CO2的含量,为35.58%。⑷MgCO3在C4入口管道中分解：①生料中MgO带入的CO2量②MgO在C4入口管道分解，即P4为脱除物理水与化合水并MgO完全分解后的生料，其烧失量35.58－2.92=32.66%。⑸CaCO3在分解炉与混合室中分解，所以S5烧失量等于入窑部分分解生料的烧失量。⒉设出系统飞灰有以下部分组成：⑴未被收集下来的窑尾飞灰，其烧失量为2.65%，其灼烧基含量为：⑵未被收集的部分分解的生料，其烧失量为2.705%，其灼烧基含量为：⑶未被收集的MgO完全分解后生料,烧失量为32.66%,其灼烧基含量为⑷未被收集的完全脱去化合水的生料,烧失量为35.58%,其灼烧基含量为：⑸未被收集的脱去物理水的生料,其烧失量为35.737%,其灼烧基含量为：⒉出系统飞灰烧失量Lfh：⒊出系统飞灰量mfh5.5各旋风筒进口物料的烧失量⒈C4旋风筒进口物料的烧失量⒉C3旋风筒进口物料的烧失量⒊C2旋风筒进口物料的烧失量⒋C1旋风筒进口物料的烧失量设C1旋风筒进口物料的烧失量与出系统飞灰的烧失量相同,即:LX1=Lfh=35.72%第六章回转窑系统热工计算回转窑热工计算的目的是确定燃料消耗量，分析煅烧系统内热量收支情况，确定窑的热效率，最大限度的降低热耗。6.1平衡范围与基准平衡范围：从冷却机熟料出口到预热器废气出口，即包括回转窑、冷却机、分解炉和预热器系统，并考虑窑灰回窑和燃料制备与窑按闭路循环操作的情况，为简化计算作如下假设：冷却机入窑热风所含粉尘的85%仍从窑头返回，15%随三次风在三次风管中沉降。温度基准：0℃；物料基准：1kg熟料。6.2物料平衡图6-1物料平衡示意图(一)收入物料⒈燃料消耗量式中：mr—燃料消耗量，kg/kgsh;myr—窑用燃料量，myr＝0.4mrkg/kgsh；mFr—分解炉用燃料量，mFr＝0.6mrkg/kgsh。⒉生料消耗量由于预热器出来的废气用于烘干原料，出系统飞灰与生料混合，组成掺有飞灰的生料入窑，由上面计算知系统飞灰量比较小，且烧失量与生料烧失量相差不大，故把掺有飞灰的生料看作生料来计算。⑴干生料消耗量式中：mgsl—干生料理论消耗量，kg/kgsh;a—熟料中燃料灰分掺入百分比；Af—燃料中灰分含量，20.77％；Ls—干生料烧失量，35.737％。⑵出系统飞灰量：⑶考虑出系统飞灰后干生料的实际消耗量：⑷生料（含物理水）实际消耗量式中：Ws—生料中水分含量，％；取Ws＝1％；⒊系统空气消耗量⑴窑头用空气量分布：窑头用风量：由参数设定:一次风:二次风:漏风=15:80:5，窑头用空气量分布如表6-1:表6-1一次风tsk1二次风tsk2漏风tLk15％80％5％气体量(Nm3/kgsh)0.443mr2.360mr0.148mr气体量(kg/kgsh)0.572mr3.051mr0.191mr⑵分解炉用空气量分布分解炉用风量：由参数设定:一次（送煤）风:三次风:漏风=5:91:4，分解炉用空气量分布如表6-2:表6-2一次风lsk1三次风lsk3漏风lLk5％91％4％气体量(Nm3/kgsh)0.223mr4.061mr0.179mr气体量(kg/kgsh)0.289mr5.251mr0.231mr⑶窑尾烟室漏风量Vysl、mysl：由参数设定知:窑头空气过剩系数为1.15,烟室空气过剩系数为1.20,由此得:⑷旋风预热器系统漏风量VxLk、mxLk：由参数选定知C1出口、C5进口的空气过剩系数为1.316、1.176，由此得预热器系统的漏风系数为(1.316－1.176)=0.14，漏风量为:⑸入篦冷机的空气量由参数选定知，进入冷却机冷空气量按Vbrk＝2.1(Nm3/kgsh)计算即：⒋物料总收入：㈡支出物料⒈预热器出口飞灰量mfh：⒉冷却机余风量Vbpk、mbpk：⒊冷却机余风排出粉尘量mbfh：式中：mbfh—冷却机余风排出粉尘量，kg/kgsh；Vbpk—冷却机余风量，由前得Vbpk=（2.1－6.421mr）(Nm3/kgsh)；0.02—冷却机余风的含尘量，kg/Nm3，由《水泥的制造和应用》P410和《计算手册》P255知，冷却机余风的含尘量一般在20—30（g/Nm3）；由《热工系统工程》P361得部分厂冷却机余风含尘量的平均值为13.3，由此确定冷却机余风的含尘量为20g/Nm3，即0.02（kg/Nm3）。⒋三次风管中沉降的三次风含尘m3fh：式中：m3fh—次风管中沉降的三次风含尘，kg/kgsh；Vbry—篦冷机进入窑系统热风量，由平衡图知：0.1—热风含尘量,参照《水泥的制造和应用》P223取为0.1(kg/Nm3)；85%—窑头罩的沉降效率⒌出冷却机熟料量msh：⒍预热器出口废气量Vf、mf：⑴生料中物理水蒸发成的水蒸气量VSwH2O：由前述知生料中的水分为ωS=1%,得：⑵生料中的化合水蒸发成的水蒸气量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燃料燃烧生成的理论烟气量VLy、mLy：由前知单位燃料燃烧生成的理论烟气量为V0Ly=6.683（Nm3/kgsh），因此：⑸烟气中过剩空气量Vgy、mgy：已知系统预热器出口过剩空气系数为1.316， 则⑹预热器出口的废气总量Vf、mf：⒎物料总支出㈢物料平衡物料平衡的原则：物料总收入＝物料总支出，即mWS＝mWZ，由此得可知：6.3热量平衡图6-2为热量平衡示意图。图6-2热量平衡示意图㈠收入热量QRS：⒈燃料的燃烧热QrR：式中：QyDW—燃料的应用基低位发热量，QyDW=24625(kJ/kg)；mr—燃料消耗量，kgr/kgsh；⒉燃料带入显热Qr：式中：Qr—燃料带入显热，kJ/kgsh；tr—燃料的温度,由前述知:tr=40℃；Cr—燃料比热,查《计算手册》得：Cr=1.1656(kJ/kg.℃)；⒊生料中可燃物质燃烧热Qsr：式中：Qsr—生料中可燃物质燃烧热，kJ/kgsh；msr—生料中可燃物质含量,kg/kgsh；QsrDW—生料中可燃物质的低位发热量，kJ/kg；由于缺少有关生料中可燃物质的数据，此项暂按零考虑即：Qsr＝0⒋生料带入显热Qs：式中：Qs—生料带入显热，kJ/kgsh；Cs—生料的比热，kJ/kg.℃,由《水泥的制造和应用》P220知：Cs一般为0.88+0.000293t（kJ/kg.℃）因此：Cs=0.88+0.000293×30=0.9（kJ/kg.℃）；ts—入窑生料的温度，由参数设定知ts=30℃；⒌空气带入显热Qk：⑴窑头一次空气带入显热Qtsk1：式中：Qtsk1—窑头一次空气带入显热，kJ/kgsh；Vtsk1—窑头一次空气的体积,由前计算知:Vtsk1=0.443mr(Nm3/kgsh)；tk1—一次空气的温度，由前述知:tk1=30℃；Ck1—一次空气30℃的比热,查《计算手册》得Ck1=1.2975(kJ/Nm3.℃)；⑵窑头漏入空气带入显热QtLk：式中：QtLk—窑头漏入空气带入显热，kJ/kgsh；VtLk—窑头漏入空气的体积，Nm3/kgsh,由前计算知:VtLk=0.148mr(Nm3/kgsh)；tLk—窑头漏入空气的温度，由前述知tLk=20℃；CLk—漏入空气20℃的比热,查《计算手册》得CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑶入冷却机空气带入显热Qbrk：式中：Qbrk—入冷却机空气带入显热，kJ/kgsh；Vbrk—入冷却机的空气量，由参数设定知：Vbrk＝2.1(Nm3/kgsh)；tbrk—入冷却机空气的温度,由参数设定得：tbrk=30℃；Cbrk—空气30℃的比热,查《计算手册》得:Cbrk=1.2975(kJ/Nm3.℃)；⑷分解炉一次送煤风带入显热Qlsk1：式中：Qlsk1—分解炉送煤风带入显热，kJ/kgsh；Vlsk1—分解炉送煤风量,由前计算知:Vlsk1=0.223mr(Nm3/kgsh)；tk1—分解炉送煤风的温度，由前述知，tk1=30℃；Ck1—空气30℃的比热,查《计算手册》Ck1=1.2975(kJ/Nm3.℃)；⑸分解炉漏入空气带入显热QlLk：式中：QlLk—分解炉漏入空气带入显热，kJ/kgsh；VlLk—分解炉漏入空气的体积，VlLk=0.179mr（Nm3/kgsh）；tLk—分解炉漏入空气的温度，由前述知，tLk=20℃；CLk—空气20℃的比热,查《计算手册》得CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑹窑尾烟室漏入空气带入显热Qysl：式中：Qysl—窑尾烟室漏入空气带入显热，kJ/kgsh；Vysl—窑尾烟室漏入空气的体积，Vysl=0.128mr（Nm3/kgsh）；tLk—漏风温度，tLk=20℃；CLk—漏风20℃的比热,CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑺预热器系统漏入空气带入显热QxLk：式中：QxLk—预热器系统漏入空气带入显热，kJ/kgsh；VxLk—预热器系统漏入空气的体积，VxLk=0.898mr（Nm3/kgsh）；tLk—漏风温度，tLk=20℃；CLk—空气20℃的比热,CLk=1.297(kJ/Nm3.℃)；⑻空气带入显热Qk：⒍收入总热量QRS：㈡支出热量QRZ：⒈系统熟料形成热Qsh：由前计算得：Qsh=1735（kJ/kgsh）；⒉蒸发生料中物理水耗热Qss：式中：QSS—蒸发生料中物理水耗热，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—水的汽化热，h＝2490（kJ/kg.H2O）；⒊预热器出口废气带走热量Qf：方法一：根据预热器出口废气的各成分与比热计算所含热量：结合物料平衡计算中出口废气含量，列下表6-3：表6-3成分含量CO2H2OSO2O2N2单位理论烟气量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烟气中过剩空气量0.4635mr1.6005mr合计0.299+1.154mr0.024+0.393mr0.003mr0.464mr6.672mr350℃气体比热1.9091.5461.9931.3661.318KJ/Nm3℃则废气带走热量：方法二：逐项进行热量计算。⑴生料含水蒸发成的水蒸汽出预热器时带走热量QSH2O：式中：QSH2O—生料含水蒸发成的水蒸汽出预热器时带走热量,kJ/kgsh；VfZH2O—生料含水蒸发成的水蒸汽的体积，Nm3/kgsh；tf—出预热器废气的温度，由前述知：tf=350℃；CH2O—水蒸汽在350℃的比热,查《计算手册》CH2O=1.546(kJ/Nm3.℃)；⑵生料中分解出的CO2出预热器时带走热量QSCO2：式中：QSCO2—生料中分解出的CO2出预热器带走热量,kJ/kgsh；VSCO2—生料分解的CO2量,由前得VsCO2=(0.2992－0.0585mr)(Nm3/kgsh)；tf—出预热器废气的温度，tf=350℃；CCO2—350℃时CO2的比热，查《计算手册》得CCO2＝1.909(kJ/Nm3.℃)；⑶燃料燃烧生成的烟气出预热器时带走热量QY：①窑头燃料燃烧生成的烟气出预热器时带走热量Qtsy：式中：Qtsy—窑头燃料燃烧生成的烟气出预热器时带走热量，kJ/kgsh；Vtsy—窑头燃料燃烧生成的烟气量,Vtsy＝0.4mrV0tsy=3.058mr(Nm3/Kgsh)；tf—废气温度，tf=350℃；Cftsy—烟气在350℃时的比热，由前计算得烟气成分并查《计算手册》得各成分在350℃时的比热，见表6-4窑头生成烟气成分350℃时的比热表6-4成分名称CO2H2OSO2O2N2成分含量15.855.200.042.6476.27成分比热(kJ/Nm3.℃)1.9091.5461.9931.3661.318Ctsy(kJ/Nm3.℃)1.4251②分解炉燃料燃烧生成的烟气出预热器时带走热量Qlsy：式中：Qlsy—分解炉燃料燃烧生成的烟气出预热器时带走热量，kJ/kgsh；Vlsy—分解炉燃料燃烧生成的烟气量,Vlsy=0.6mrV0lsy＝4.6254mr(Nm3/kgsh)；tf—废气温度，tf=350℃；Cflsy—烟气在350℃时的比热，由前知烟气成分并《计算手册》得各成分在350℃时的比热见表6-5：分解炉生成的烟气350℃时的比热表6-5成分名称CO2H2OSO2O2N2成分含量15.725.160.042.8076.29成分比热(kJ/Nm3.℃)1.9091.5461.9931.3661.318Ctsy(kJ/Nm3.℃)1.4244③燃料燃烧生成的烟气带走显热QY：⑷烟室漏入空气出预热器时带走热量Qfysl：式中：Qfysl—烟室漏入空气出预热器时带走热量，kJ/kgsh；Vysl—烟室漏入空气量，由前计算得：Vysl＝0.128mr(Nm3/kgsh)；tf—废气温度，tf=350℃；CfLk—空气350℃时的比热,由《计算手册》得CfLk＝1.324(kJ/Nm3.℃)⑸预热器系统漏入空气出预热器时带走热量QxLk：式中：QfxLk—预热器系统漏入空气出预热器时带走热量，kJ/kgsh；VxLk—预热器系统漏入空气量,由前得：VxLk＝0.898mr(Nm3/kgsh)；tf—废气温度，tf=350℃；CfLk—空气350℃时的比热,由《计算手册》得:CfLk＝1.324(kJ/Nm3.℃)⑹预热器出口废气带走显热Qf：结合方法一和方法二，可以得出二者所得结果相差不大。由于由预热器排出的废气，已经成为混合均匀的烟气，但方法二是分开计算各部分气体的热量，其比热误差较方法一较大，故预热器出口废气带走热量Qf取方法一所得结果：⒋出预热器飞灰带走热量Qfh：式中：Qfh—预热器出口飞灰带走热量,kJ/kgsh；mfh—预热器出口飞灰量,由前得：mfh=0.096（kg/kgsh）；tfh—飞灰的温度,由《热工系统工程》P427知：预热器出口飞灰的温度与出口废气的温度基本相同,由此得tfh=tf=350℃；Cfh—飞灰350℃时的比热,查《计算手册》得:Cfh=0.899(kJ/kg.℃)；⒌飞损飞灰脱水与碳酸盐分解耗热Qtf：式中：Qtf—飞损飞灰脱水与碳酸盐分解耗热,kJ/kgsh；CO2S—生料中CO2百分含量,由前计算得CO2S＝35.58%；Lfh—飞灰的烧失量，由前计算得：Lfh=35.72%；LS—生料烧失量，由前计算得：LS=35.737%；H2OS—生料中化合水的含量，由前计算得H2OS=0.157%；6699—高岭土脱水热效应，kJ/kg；1662—CaCO3分解热效应，kJ/kg；由计算知此部分耗热量较系统耗热量相比，十分微小，故以后计算可忽略此项。⒍冷却机余风带走热量Qbpk:式中：Qbpk—冷却机余风带走热量,kJ/kgsh；Vbpk—冷却机余风量，由前计算得：Vbpk=2.1－6.421mr(Nm3/kgsh)；tbpk—冷却机余风的温度，由参数设定得：tbpk=220℃；Cbpk—空气220℃时的比热,查《计算手册》得Cbpk＝1.3106(kJ/Nm3.℃)；⒎冷却机排出粉尘带走热量Qbfh：式中：Qbfh—冷却机排出粉尘带走热量,kJ/kgsh；mbfh—冷却机排出粉尘量,由前得mbfh=0.042－0.1284mr（kg/kgsh）；tbfh—冷却机排出粉尘的温度，设与冷却机温度tbpk相同，为220℃；Cbfh—冷却机排出粉尘的比热，设等于熟料在220℃的比热，由《水泥的制造和应用》P220知熟料的比热为：Csh=0.76+0.000297t，由此得：Cbfh=0.76+0.000297×220=0.8253(kJ/kg.℃)；8.出冷却机熟料带走热量QLsh：式中：QLsh—出冷却机熟料带走热量，kJ/kgsh；mLsh—出冷却机熟料量，有前得mLsh=0.958+0.032mr(kg/kgsh)；tsh—出冷却机熟料的温度，由参数设定知:tsh=100℃;Csh—熟料100℃的比热，查《计算手册》得:Csh=0.782(kJ/kg.℃)；9.不完全燃烧的热损失Qbr：⑴机械不完全燃烧的热损失Q：式中：Q—机械不完全燃烧热损失，kJ/kgsh；Lsh—熟料烧失量，%；33913—碳的热值,kJ/kg；⑵化学不完全燃烧热损失Qhb：式中：Qhb—化学不完全燃烧热损失,kJ/kgsh；VCO—废气中CO的含量,Nm3/kgsh；12644—CO的热值，kJ/Nm3；由于不完全燃烧的热损失这里无法确定，因此暂按总热支出的5%计算,即Qbr=5%QRZ10.系统表面散热损失Qbsr：式中：Qbsr—系统表面散热损失，kJ/kgsh；∑Qbsri—系统各部分表面总散热损失；由参数设定知:Qbsr=11%QRZ（kJ/kgsh）。11.支出热量QRZ：㈢热量平衡计算热量平衡计算的原则：热量总收入＝热量总支出，即QRS＝QRZ，由此得：mr=0.1411取mr=0.141（kg/kgsh）。㈣烧成热耗与热效率：⒈熟料单位烧成热耗:⒉熟料烧成热效率：6.4平衡计算表物料平衡表6-6；热量平衡表6-7；物料平衡表表6-6收入项目kg/kgsh%支出项目kg/kgsh%燃料消耗量(mr)0.1412.909出预热器飞灰(mfh)0.0961.956生料消耗量(ms)1.62333.481冷却机余风量(mbpk)1.54431.466窑头一次风(mtsk1)0.0811.664出冷却机粉尘(mbfh)0.0240.487窑头漏风(mtlk)0.0270.556三次风管降尘(m3fh)0.0140.276炉用一次风(mlsk1)0.0410.841出冷却机熟料(msh)0.96319.610分解炉漏风(mllk)0.0330.672预热器出口废气(mf)2.26846.205烟室漏风(mysl)0.0230.483预热器漏风(mxl)0.1643.378入冷却机空气(mblk)2.71556.017合计4.847100.0004.908100.000热量平衡表表6-7收入项目kJ/kgsh%支出项目KJ/kgsh%燃料燃烧热(QRr)3472.12596.10熟料形成热Qsh1735.00047.82燃料带入显热(Qr)6.5740.18蒸发生料中物理水耗热(Qss)40.4071.11生料带入显热(Qs)43.8151.21出预热器废气带走显热(Qfx)817.00822.52窑头一次风带入显热(Qtsk1)2.4310.07出系统飞灰带走热(Qfh)30.2060.83窑头漏风带入显热(QtLk)0.5410.01飞损飞灰脱水分解耗热(Qtf)0.8130.02炉用一次风带入显热(Qlsk1)1.2240.03冷却机余风带走显热(Qbpk)344.4529.49分解炉漏风带入显热(QlLk)0.6550.02冷却机排尘带走显热(Qbfh)4.3390.12入冷却机空气显热(Qblk)81.7432.26出冷却机熟料(QLsh)75.2732.07烟室漏风带入显热(Qysl)0.4680.01不完全燃烧热损失(Qbr)181.3995.00预热器漏风带入显热(QxlK)3.2840.09系统表面散热(Qbr)399.07711.00合计 3612.861100.003627.974100.00第七章回转窑系统气体量与温度确定7.1系统各部位气体量的确定基准：mr=0.141（kg/kgsh）⒈燃料燃烧所需空气量：⑴窑头用空气量Vtsk：其空气量分布如表7-1:表7-1组成Vtsk1Vtsk2VtLk比例15％80％5％气体量(Nm3/kgsh)0.0620.3330.021⑵分解炉用空气量Vlsk：其空气量分布如表7-2:表7-2组成Vlsk1Vlsk3VlLk比例5%91%4%气体量(Nm3/kgsh)0.0310.5730.025⒉燃料燃烧生成的实际烟气量：⑴窑头燃料燃烧生成实际烟气量Vtsy：；⑵分解炉燃料燃烧生成实际烟气量Vlsy：;⒊冷却机余风量Vbpk：⒋预热器出口废气量Vf：⒌窑尾出口烟气量Vfyw：式中：Vfyw—窑尾出口烟气量，Nm3/Kgsh；Vtsy—窑头燃料燃烧生成实际烟气量，Vtsy=0.431(Nm3/Kgsh)；VsyCO2—窑内生料分解出CO2量，Nm3/Kgsh；设窑尾飞灰收回部分全部进入窑中分解，其烧失量有2.50%变为0，新的窑尾飞灰由部分分解生料产生，其烧失量有2.705%变为2.50，由此得：窑尾出口烟气量Vfyw：⒍烟室出口烟气量Vfys：式中：Vfys—烟室出口烟气量，Nm3/kgsh；Vfyw—窑尾出口烟气量，Vfyw=0.452（Nm3/kgsh）；Vysl—烟室漏风量，Vysl=0.018（Nm3/kgsh）；⒎分解炉出口烟气量Vlcy：式中：Vlcy—分解炉出口烟气量，Nm3/kgsh；Vlsy—分解炉燃料燃烧生成的烟气量，Vlsy=0.652（Nm3/kgsh）；VslCO2—分解炉内生料分解出CO2量，Nm3/kgsh；VSCO2—全系统生料分解的CO2,由前得VSCO2＝0.291(Nm3/kgsh)；VSyCO2—窑内生料分解出CO2，VSyCO2=0.0208(Nm3/kgsh)；VMgOCO2—MgO带入CO2，有前得MgO带入的CO2为2.92%；⒏混合室烟气量Vfhs：混合室烟气量包括烟室出口烟气量Vfys与分解炉出口烟气量Vlcy,由此得：⒐各级旋风筒的进出口风量由参数选定知：预热器漏风量按每上升一筒增加燃料燃烧理论空气量的百分比来考虑，其中五级、四级的漏风量各为2.0％；三级、二级的漏风量各为3％；一级双筒漏风量为4.0，即⑴C5进出口烟气量①C5进口烟气VJx5由工艺流程可知：混合室烟气量Vfhs即为C5进口烟气VJx5，所以②C5出口烟气Vcx5：⑵C4进出口烟气①C4进口烟气VJx4：C4进口烟气VJx4为C5出口烟气Vcx5与MgCO3分解出的CO2之和，由前得MgCO3分解出的CO2为0.024Nm3/kgsh，因此：②C4出口烟气Vcx4：⑶C3进出口风量①C3进口风量VJx3：由工艺流程可知：C4出口烟气Vcx4即为C3进口烟气VJx3，所以②C3出口风量Vcx3：⑷C2进出口风量①C2进口风量VJx2：C2进口风量VJx2等于C3出口风量Vcx3与生料中化合水蒸发成的水蒸气VSHH2O的和,由前知VSHH2O=0.00295(Nm3/kgsh)，所以②C2出口风量Vcx2⑸C1进出口风量①C1进口风量VJx1C1进口风量VJx1等于C2出口风量Vcx2与生料中物理水蒸发的水蒸气之和,由前知生料中物理水量为VSWH2O=0.0190(Nm3/Kgsh)，因此:②C1出口风量Vcx17.2系统各部位温度的确定为简化计算，参照《水泥的制造和应用》P223作如下假设：⑴冷却机入窑热风所含粉尘的85%仍从窑头返回,起一循环作用,仅由于温度提高造成热损失。⑵从窑尾排出的粉尘也同样等量从预热器系统返回，分解程度不改变，也仅由于温度变化造成热损失。⑶自窑头罩抽出的三次风所含粉尘在三次风管中沉降，其所带热量一部分传递给三次风,一部分传递给风管散失掉,入炉时的含尘量为零。⒈篦冷机进入窑系统热风的温度tbry篦冷机进入窑系统热风的温度tbry可由对篦冷机系统即由冷风入口、熟料出口至入料口Ⅰ—Ⅰ界面进行热平衡计算可求得，见7-1篦冷机系统计算用图：图7-1篦冷机系统计算图⑴热收入Qbrs①入冷却机空气带入显热Qbrk：由前计算得：Qbrk=81.743(kJ/kgsh)②出窑熟料带入显热Qrsh：式中：Qrsh—出窑熟料带入显热，kJ/kgsh；msh—熟料量，msh=1kg；trsh—出窑熟料的温度，由参数设定得trsh=1360℃；Crsh—熟料1360℃时的比热,查《计算手册》得Crsh=1.0784(kJ/kg.℃);③篦冷机进入窑系统热风所带粉尘返回冷却机时的显热Qybfh:式中：Qybfh—篦冷机进入窑系统热风所带粉尘返回冷