1、精選優質文檔-傾情為你奉上回轉窯系統熱平衡計算1 熱平衡計算基準、范圍及原始數據1.1 熱平衡計算基準物料基準：一般以1kg熟料為基準；溫度基準：一般以0為基準；1.2 熱平衡范圍熱平衡范圍必須根據回轉窯系統的設計或熱工測定的目的、要求來確定。在回轉窯系統設計時，其平衡范圍，可以回轉窯、回轉窯加窯尾預熱分解系統、或再加冷卻機和煤磨作平衡范圍。范圍選得大，則進出口物料、氣體溫度較低，數據易測定或取得，但往往需要的數據較多，計算也煩瑣。因此一般選回轉窯加窯尾預熱分解系統作為平衡范圍。1.3 原始數據根據確定的計算基準和平衡范圍，取得必要的原始數據，這是一項非常重要的工作。計算結果是否符合實際情況，

2、主要取決于所選用的數據是否合理。對新設計窯或改造窯來說，主要是根據同類型窯的生產資料，結合工廠具體條件和我國實際情況、合理地確定各種參數；對于生產窯來說，主要通過熱工測定取得實際生產中各種參數。若以窯加窯尾預熱系統為平衡范圍，一般要取得如下原始數據：生料用量、化學組成、水分、入窯溫度；燃料成分、工業分析和入窯溫度；一、二次空氣的比例和溫度；空氣過剩系數、漏風系數；廢氣溫度；飛灰量、灰溫度及燒失量；收塵器收塵效率；窯體散熱損失；熟料形成熱等等。熟料形成熱可根據熟料形成過程中的各項物理化學熱效應求得，也可用經驗公式計算或直接選定。2 物料平衡與熱量平衡計算方法與步驟說明于下：窯型：懸浮預熱器窯基準

3、：1kg熟料；0平衡范圍：窯+預熱器系統根據確定的平衡范圍，繪制物料平衡圖和熱量平衡圖，如圖1和圖2所示。 圖1 物料平衡圖 圖2 熱量平衡圖2.1 物料平衡計算2.1.1 收入項目（1）燃料消耗量mr（kg/kg熟料）設計新窯或技術改造時，mr是未知量，通過熱平衡方程求得，已生產的窯，通過熱工測定得到。（2）入預熱器物料量 干生料理論消耗量式中，mgsL干生料理論消耗量，kg/kg熟料；Aar燃料收到基灰分含量，%；a燃料灰分摻入熟料中的量，%；Ls生料的燒失量，%。 入窯回灰量和飛損量式中，myh入窯回灰量，kg/kg熟料；mfh出預熱器飛灰量，kg/kg熟料；mFh出收塵器飛灰損失量，k

4、g/kg熟料；收塵器、增濕塔綜合收塵效率，%。 考慮飛損后干生料實際消耗量式中，mgs考慮飛損后干生料實際消耗量，kg/kg熟料；Lfh飛灰燒失量，%。 考慮飛損后生料實際消耗量式中，ms考慮飛損后生料實際消耗量，kg/kg熟料；Ws生料中水分含量，%。 入預熱器物料量（kg/kg熟料）（3）入窯系統空氣量 燃料燃燒理論空氣量式中，燃料燃燒理論干空氣量，Nm3/kg煤；燃料燃燒理論干空氣量，kg/kg煤；Car、Har、Sar、Oar燃料應用基元素分析組成，%。 入窯實際干空氣量式中，Vyk入窯實際干空氣量，Nm3/kg熟料；myk入窯實際干空氣量，kg/kg熟料；y窯尾空氣過剩系數。 漏入空

5、氣量（包括生料送風量）式中，VLok窯尾系統漏風量，Nm3/kg熟料；mLok窯尾系統漏風量，kg/kg熟料；f預熱器出口過剩空氣系數。漏入空氣量也可用漏風系數求得。2.1.2 支出項目（1）熟料量msh1kg（2）廢氣量 生料中物理水式中，0.804為水蒸氣密度，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。 生料中化學水式中，mhs生料中化學水量，kg/kg熟料；Vhs生料中化學水量，Nm3/kg熟料；干生料中三氧化鋁含量，%。 生料分解放出CO2氣體量式中，生料中分解出CO2氣體量，kg/kg熟料；生料中分解出CO2氣體量，Nm3/kg熟料；

6、CO2干生料中CO2含量，%。式中，CaOs、MgOs分別為干生料中CaO和MgO的含量，%；MCO2、MCaO、MMgO分別為CO2、CaO、MgO分子的相對質量；1.977CO2密度，kg/Nm3。 燃料燃燒生成煙氣量（Nm3/kg煤）（Nm3/kg煤）（Nm3/kg煤）（Nm3/kg煤）（Nm3/kg煤）（Nm3/kg煤）式中，VfL燃料燃燒實際煙氣量，Nm3/kg煤；mfL燃料燃燒實際煙氣量，kg/kg煤。 漏入空氣量VLok（Nm3/kg熟料）；mLok （Nm3/kg熟料）；總廢氣量（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料）（3）出預熱器飛灰量mfh（kg/kg熟料）2.2 熱量平衡計

7、算2.2.1 收入項目（1）燃料燃燒生成熱（kJ/kg熟料）式中，Qnet,ar燃料收到基低位發熱量，kJ/kg煤；（2）燃料帶入顯熱QrmrCrtr（kJ/kg熟料）式中，Cr燃料的比熱，kJ/kg·；tr燃料入窯溫度，。（3）生料帶入顯熱Qs(mgsCs十mwsCw)ts（kJ/kg熟料）式中，Cs、Cw分別為生料、水的比熱，kJ/kg·；ts生料入窯溫度，。（4）回灰帶入熱量QyhmyhCyhtyh（kJ/kg熟料）式中，Cyh回灰的比熱，kJ/kg·；tyh回灰入窯的溫度，。（5）空氣帶入熱量 一次空氣帶入熱量QylkK1VyklCylktylk（kJ/k

8、g熟料）式中，K1一次空氣占總入窯空氣量的比例，%；Cy1k一次空氣在0ty1k溫度的平均比熱，kJ/Nm3·；ty1k一次空氣入窯溫度，。 二次空氣帶入熱量Qy2k(1K1)VykCy2kty2k（kJ/kg熟料）式中，Cy2k二次空氣在0ty2k間的平均比熱，kJ/Nm3·；ty2k二次空氣入窯溫度，。 漏入空氣帶入熱量QLOKVLOKCLOKtLOK（kJ/kg熟料）式中，CLOK漏入空氣在0tLOK間的平均比熱，kJNm3·；tLOK漏入空氣溫度，。總收入熱量QzsQzsQrR + Qr + Qs + Qyh + Qylk + Qy2k + QLOK2.2

9、.2 支出項目（1）熟料形成熱（kJ/kg熟料）式中，分別為熟料中各成分百分含量。（2）蒸發生料中水分耗熱Qss(mws+mhs)qqh（kJ/kg熟料）式中，qqh入窯生料溫度時水的汽化熱，kJ/kg水。（3）廢氣帶走熱量QfVfCftf（kJ/kg熟料）式中，Cf混合氣體的平均比熱，kJ/Nm3·；tf廢氣溫度，式中，、分別為CO2、O2、H2O、N2在tf溫度時的平均比熱，kJ/Nm3·；、分別為廢氣中CO2、O2、H2O、N2的量；Nm3/kg熟料。（4）出窯熟料帶走熱Qysh1×Cyshtysh（kJ/kg熟料）式中，Cysh熟料在0tysh間的平均比熱

10、；kJ/kg·；tysh出窯熟料溫度，。（5）出預熱器飛灰帶走熱Qfh=mfhCfhtfh（kJ/kg熟料）式中，Cfh0tfh間飛灰平均比熱，J/kg·；tfh飛灰溫度，。（6）系統表面散熱損失QB（kJ/kg熟料）總支出熱量QzcQzcQshQssQfQyshQfhQB收支熱量平衡式：QzsQzc上述熱平衡方程式，為含有一個未知數mr的一元一次方程式。求解上述方程，即可求得單位熟料的燃料消耗量mr。熟料燒成熱耗的計算 QrRmrQnet,ar（kJ/kg熟料）在所有的熱量支出中，只有熟料形成熱量是真正消耗于熟料形成的熱量，因此回轉窯的熱效率應為熟料形成熱與入窯總熱量之比

11、值但入窯總熱量Qzs隨熱平衡范圍不同而變化，因此窯的熱效率也可用熟料形成熱與燃料燃燒熱之s比表示，s也稱窯的燒成熱效率。根據單位熟料的燃料消耗量，回轉窯的規格尺寸、燃燒帶長度等，還可計算一些窯的主要熱工技術參數，如窯的發熱量、燃燒帶容積熱負荷、燃燒帶襯磚斷面熱負荷及表面熱負荷等。以上熱平衡計算中，將入窯空氣量看成入窯一、二次空氣量之和，實際入窯空氣量應是入窯一、二次空氣量及少量窯頭漏風量組成。設計計算時，也可確定窯頭漏風系數，計算窯漏風量。另外，計算中還忽略了空氣中帶入的水分、飛損飛灰脫水及CO2分解耗熱兩項，此兩項數量極小，對熱平衡計算結果無影響。熱平衡計算舉例1、原始資料：（1）窯型；4.

12、0×60 m帶RSP型預分解窯；（2）生產品種：普通硅酸鹽水泥熟料；（3）物料化學成分，見表1；（4）燃料組成，工業分析見表2及表3。表1 物料化學成分原 料燒失量SiO2A12O3Fe2O3CaOMgOSO3其他總和干生料熟 料煤 灰35.880013.2722.4851.603.035.5431.792.093.794.1644.6866.833.620.290.590.680.160.052.200.600.725.95100.00100.00100.00表2 燃料元素分析()CarHarSarNarOarAarWar60.103.960.350.977.9125.711.00

13、表3 工業分析及發熱量AarVarF.CarWarQnet,ar(kJ/kg)%25.7128.3644.931.0023614（5）溫度表4 溫度（）入預熱器生料溫度50入分解爐三次空氣溫度740入窯回灰溫度50氣力提升泵輸送生料空氣溫度50入窯一次空氣溫度30熟料出窯溫度1360入窯二次空氣溫度950廢氣出預熱器溫度370環境溫度30飛灰出預熱器溫度330入窯、分解爐燃料溫度60（6）入窯風量比(%)一次空氣(K1)：二次空氣(K2)：窯頭漏風(K3)15:80:5；（7）燃料比(%)回轉窯(Ky) :分解護(KF)40:60；（8）出預熱器飛灰量：0.1 kg/kg熟料；（9）出預熱器飛

14、灰燒失量：35.20；（10）各處過剩空氣系數：窯尾yl.05；分解爐混合室出口L1.15；預熱器出口f1.40；其中：預熱器漏風量占理論空氣量的比例K40.16；氣力提升泵喂料帶入空氣量占理論空氣量的比例K50.09，折合料風比為19.8 kg/Nm3（11）分解爐及窯尾漏風(包括分解爐一次空氣量)占分解護用燃料理論空氣量的比例K60.05；（12）收塵器和增濕塔綜合收塵效率為99.6；（13）熟料形成熱：1736.9 kJ/kg熟料；（14）系統表面散熱損失：460 kJ/kg熟料；（15）生料水分：0.2；（16）窯的產量2000t/日(或83.3t/h)。2.1 物料平衡計算2.1.1

15、 收入項目（1）燃料消耗量mr（kg/kg熟料）其中，窯頭燃料量：Myr=Kymr（kg/kg熟料）分解爐燃料量：mFr=KFmr（kg/kg熟料）（2）生料消耗量、入預熱器物料量 干生料理論消耗量=1.560-0.401mr（kg/kg熟料）式中，a燃料灰分摻入熟料中的量，取100%。 出收塵器飛損量及入窯回灰量=0.1×(1-0.996)=0.0004（kg/kg熟料）=0.1×0.9960.10（kg/kg熟料） 考慮飛損后干生料實際消耗量（kg/kg熟料） 考慮飛損后生料實際消耗量（kg/kg熟料） 入預熱器物料量（kg/kg熟料）（3）入窯系統空氣量 燃料燃燒理論

16、空氣量 （kg/kg煤）（kg/kg煤） 入窯實際干空氣量（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料）其中，入窯一次空氣量、二次空氣量及漏風量：（Nm3/kg熟料）（Nm3/kg熟料）（Nm3/kg熟料） 分解爐從冷卻機抽空氣量a出分解爐過剩空氣量（Nm3/kg熟料）b分解爐燃料燃燒空氣量（Nm3/kg熟料）c窯尾過剩空氣量（Nm3/kg熟料）d分解爐及窯尾漏入空氣量（Nm3/kg熟料）e分解爐從冷卻機抽空氣量（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料） 氣力提升泵喂料帶入空氣量（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料） 漏入空氣量a預熱器漏入空氣量（Nm3/kg熟料）b窯尾系統漏入空氣總量（Nm3/kg熟料

17、）c全系統漏入空氣量（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料）2.1.2 支出項目（1）熟料量msh1kg（2）出預熱器廢氣量 生料中物理水（kg/kg熟料）（Nm3/kg熟料） 生料中化學水（kg/kg熟料）（Nm3/kg熟料） 生料分解放出CO2氣體量（kg/kg熟料）（Nm3/kg熟料） 燃料燃燒生成煙氣量（Nm3/kg熟料）（Nm3/kg熟料）（Nm3/kg熟料）（Nm3/kg熟料）（Nm3/kg熟料）（Nm3/kg熟料） 煙氣中過剩煙氣量（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料）其中，（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料）（Nm3/kg熟料）（kg/kg熟料） 總廢氣量(0.281-0.07

18、2mr+1.122mr)+(4.872mr +1.946mr)+(0.004-0.001mr +0.021-0.005mr +0.456mr)+0.517mr+0.002mr 0.572+11.729mr（kg/kg熟料）（3）出預熱器飛灰量（kg/kg熟料）2.2 熱量平衡計算2.2.1 收入項目（1）燃料燃燒生成熱（kJ/kg熟料）（2）燃料帶入顯熱Qr = mrCrtr=mr×1.154×60=69.240mr（kJ/kg熟料）（060時，熟料平均比熱Cr=1.154 kJ/kg·）（3）生料帶入顯熱Qs = (mgsCs十mwsCw)ts= (1.560-

19、0.401mr)×0.878+(0.003-0.001mr)×4.182×50 = 69.111-17.813mr（kJ/kg熟料） （050時，水的平均比熱Cw =4.182 kJ/kg·；干生料水平均比熱Cs =0.878 kJ/kg·）（4）入窯回灰帶入熱量Qyh = myhCyhtyh = 0.100×0.836×50 = 4.180（kJ/kg熟料）（050時，回灰平均比熱Cyh =0.836 kJ/kg·）（5）空氣帶入熱量 一次空氣帶入熱量QylkVy1kCylktylk= 0.15×2.5

20、86mr×1.298×30 = 15.105mr（kJ/kg熟料）（030時，空氣平均比熱Cy1k =1.298 kJ/Nm3·） 入窯二次空氣帶入熱量Qy2k = Vy2kCy2kty2k = 0.80×2.586mr×1.403×950 = 2757.4mr（kJ/kg熟料）（095時，空氣平均比熱Cy2k =1.403 kJ/Nm3·） 入分解爐三次空氣帶入熱量QF3k = VF3kCF3ktF3k= 4.310mr×1.377×740 = 4391.8mr（kJ/kg熟料）（0740時，空氣平均比

21、熱CF3k =1.377kJ/Nm3·） 氣力提升泵喂料空氣帶入熱量Qsk = VskCsktsk = 0.554 mr×1.299×50 = 35.983mr（kJ/kg熟料）（050時，空氣平均比熱Csk =1.299 kJ/Nm3·） 系統漏風帶入熱量QLOK = VLOKCLOKtLOK = 1.299mr×1.298×30 = 50.595（kJ/kg熟料）（030時，空氣平均比熱CLOK =1.298 kJ/Nm3·）總收入熱量QzsQzs = QrR + Qr + Qs + Qyh + Qylk + Qy2k

22、+ QF3k+ Qsk+ QLOK = 23614mr+69.240mr+(69.111-17.813mr)+4.180+15.105mr+2757.4mr+4391.8mr +335.983mr+50.595mr = 73.291+30916mr（kJ/kg熟料）2.2.2 支出項目（1）熟料形成熱= 32.01×66.83+17.19×5.54+27.10×0.59-21.40×22.48-2.47×3.79= 1760（kJ/kg熟料）（2）蒸發生料中水分耗熱Qss = (mws+mhs)qqh = (0.003-0.001mr+0.01

23、7-0.004mr) ×2380 = 47.60-11.9mr（kJ/kg熟料）（50時，水的汽化熱qqh = 2380 kJ/kg水）（3）廢氣帶走熱量 = (0.281+1.050mr)×1.921+6.818mr×1.319+(0.025+0.450mr)×1.550+0.517mr×1.370+0.002mr×1.965×370=214.06+4595.3mr（kJ/kg熟料）（0370時，各氣體平均比熱=1.921 kJ/Nm3·；=1.319 kJ/Nm3·；=1.550 kJ/Nm3

24、3;；=1.370 kJ/Nm3·；=1.965kJ/Nm3·）（4）出窯熟料帶走熱量Qysh1×Cyshtysh = 1×1.078×1360 = 1466.1（kJ/kg熟料）（01360時，熟料平均比熱Cysh=1.078 kJ/kg·）（5）出預熱器飛灰帶走熱量Qfh=mfhCfhtfh = 0.100×0.895×340 = 30.43（kJ/kg熟料）（0340時，飛灰平均比熱Cfh=0.895J/kg·）（6）系統表面散熱損失QB = 460（kJ/kg熟料）總支出熱量QzcQzc = QshQssQfQyshQfhQB = 1760+(47.60-11.9mr)+(214.06+4595.3mr)+1466.1+30.43+460 = 3978.2+4583.4mr（kJ/kg熟料）收支熱量平衡式QzsQzc73.291+30916mr = 3978.2+4583.4mr求得：mr = 0.1483（kJ/kg熟料）即燒成1 kg熟料需要消耗0.1483 kg燃料。求得燃料消耗后，即可列出物料平衡表（表5）和熱量平衡表（表6），并計算一些主要熱工技術參數。熟料單位燒成熱耗QrRmrQnet,ar = 23614×0.1483 = 3502.0（