回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)熱平衡計算

1、精品好資料學習推薦回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)熱平衡計算1熱平衡計算基準、范圍及原始數(shù)據(jù)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(jù)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的設計或熱工測定的目的、要求來確定。在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)設計時，其平衡范圍，可以回轉(zhuǎn)窯、回轉(zhuǎn)窯加窯尾預熱分解系統(tǒng)、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(shù)據(jù)易測定或取得，但往往需要的數(shù)據(jù)較多，計算也煩瑣。因此一般選回轉(zhuǎn)窯加窯尾預熱分解系統(tǒng)作為平衡范圍。1.3原始數(shù)據(jù)根據(jù)確定的計算基準和平衡范圍，取得必要的原始數(shù)據(jù)，這是一項非常重要的工作。計算結果是否符合實際情況，主要取決于所

2、選用的數(shù)據(jù)是否合理。對新設計窯或改造窯來說，主要是根據(jù)同類型窯的生產(chǎn)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(shù)；對于生產(chǎn)窯來說，主要通過熱工測定取得實際生產(chǎn)中各種參數(shù)。若以窯加窯尾預熱系統(tǒng)為平衡范圍，一般要取得如下原始數(shù)據(jù)：生料用量、化學組成、水分、入窯溫度；燃料成分、工業(yè)分析和入窯溫度；一、二次空氣的比例和溫度；空氣過剩系數(shù)、漏風系數(shù)；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(jù)熟料形成過程中的各項物理化學熱效應求得，也可用經(jīng)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：1kg熟料；

3、0平衡范圍：窯+預熱器系統(tǒng)根據(jù)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(chǎn)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，kg/kg熟料；收塵器、

4、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(tǒng)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(shù)。 漏入空氣量（包括生料送風量）

5、式中，VLok窯尾系統(tǒng)漏風量，Nm3/kg熟料；mLok窯尾系統(tǒng)漏風量，kg/kg熟料；f預熱器出口過?？諝庀禂?shù)。漏入空氣量也可用漏風系數(shù)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；CO2干生料中CO2含量，%。

6、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(zhì)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 熱量平衡計算2.2.1收入項目（1）燃料燃燒

7、生成熱（kJ/kg熟料）式中，Qnet,ar燃料收到基低位發(fā)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?guī)霟崃縌yhmyhCyhtyh（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/kg熟料）式中，K1一次空氣占總?cè)敫G空氣量的比例，%；Cy1k一次空氣在0

8、ty1k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+ QLOK2.2.2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(fā)生料中水分耗熱Qss(mws+mhs)q

9、qh（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Qysh1Cyshtysh（kJ/kg熟料）式中，Cysh熟料在0tysh間的平均比熱；kJ/kg；tysh出窯熟料溫度，。（5）出預熱器飛灰?guī)ё邿酫fh=mfhCfhtfh（kJ/kg熟料）式中，Cfh0tfh間飛灰平均比熱，J/kg；tfh飛灰溫度，

10、。（6）系統(tǒng)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(shù)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(zhuǎn)窯的熱效率應為熟料形成熱與入窯總熱量之比值但入窯總熱量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(jù)單位熟料的燃料消耗量，回轉(zhuǎn)窯的規(guī)格尺寸、燃燒帶長度等，還可計算一些窯

11、的主要熱工技術參數(shù)，如窯的發(fā)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(shù)，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(shù)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；4.060m帶RSP型預分解窯；（2）生產(chǎn)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(yè)分析見表2及表3。表1 物料化學成分原 料燒失量SiO2A12O3Fe2O3Ca

12、OMgOSO3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表3 工業(yè)分析及發(fā)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

13、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(huán)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(zhuǎn)窯(Ky) :分解護(KF)40:60；（8）出預熱器飛灰量：0.1kg/kg熟料；（9）出預熱器飛灰燒失量：35.20；（10）各處過剩空氣系數(shù)：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K

14、50.09，折合料風比為19.8kg/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：1736.9kJ/kg熟料；（14）系統(tǒng)表面散熱損失：460kJ/kg熟料；（15）生料水分：0.2；（16）窯的產(chǎn)量2000t/日(或83.3t/h)。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）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.

15、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）=0.10.9960.10（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(tǒng)空氣量 燃料燃燒理論空氣量（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?？諝饬?/p>

16、（Nm3/kg熟料）b分解爐燃料燃燒空氣量（Nm3/kg熟料）c窯尾過?？諝饬浚∟m3/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(tǒng)漏入空氣總量（Nm3/kg熟料）c全系統(tǒng)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

17、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(0.281-0.072mr+1.122mr)+(4.872mr +1.946mr)+(0.004-0.001mr+0.021-0.005mr+0.456mr)+0.517mr+0.002mr0.572+11.729mr（kg/kg熟料）（3）出預熱器飛灰量（kg/kg

18、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=mr1.15460=69.240mr（kJ/kg熟料）（060時，熟料平均比熱Cr=1.154kJ/kg）（3）生料帶入顯熱Qs= (mgsCs十mwsCw)ts= (1.560-0.401mr)0.878+(0.003-0.001mr)4.18250 = 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?guī)霟崃縌yh = myhCyhtyh = 0.10

19、00.83650= 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= 0.152.586mr1.29830=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 = 0.802.586mr1.403950 = 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= 4.310mr1.3

20、77740 = 4391.8mr（kJ/kg熟料）（0740時，空氣平均比熱CF3k=1.377kJ/Nm3） 氣力提升泵喂料空氣帶入熱量Qsk = VskCsktsk = 0.554mr1.29950 = 35.983mr（kJ/kg熟料）（050時，空氣平均比熱Csk=1.299 kJ/Nm3）系統(tǒng)漏風帶入熱量QLOK= VLOKCLOKtLOK = 1.299mr1.29830 = 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 +QF3k+Qsk+ QLOK=

21、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= 32.0166.83+17.195.54+27.100.59-21.4022.48-2.473.79= 1760（kJ/kg熟料）（2）蒸發(fā)生料中水分耗熱Qss = (mws+mhs)qqh = (0.003-0.001mr+0.017-0.004mr) 2380 = 47.60-11.9mr（kJ/kg熟料）（50時，水的汽化熱q

22、qh= 2380 kJ/kg水）（3）廢氣帶走熱量 = (0.281+1.050mr)1.921+6.818mr1.319+(0.025+0.450mr)1.550+0.517mr1.370+0.002mr1.965370=214.06+4595.3mr（kJ/kg熟料）（0370時，各氣體平均比熱=1.921kJ/Nm3；=1.319kJ/Nm3；=1.550kJ/Nm3；=1.370kJ/Nm3；=1.965kJ/Nm3）（4）出窯熟料帶走熱量Qysh1Cyshtysh = 11.0781360 = 1466.1（kJ/kg熟料）（01360時，熟料平均比熱Cysh=1.078 kJ/kg

23、）（5）出預熱器飛灰?guī)ё邿崃縌fh=mfhCfhtfh = 0.1000.895340 = 30.43（kJ/kg熟料）（0340時，飛灰平均比熱Cfh=0.895J/kg）（6）系統(tǒng)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0.1483kg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(shù)。熟料單位燒成熱耗QrRmrQnet,ar = 236140.1483 = 3502.0（kJ/kg