建筑材料熱工設(shè)備-1-水泥窯-第5節(jié) 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 (2)

1、建筑材料熱工設(shè)備 過(guò)程裝備與控制工程系 嚴(yán)晗 第一章 水泥回轉(zhuǎn)窯 3 第5節(jié) 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容， 是根據(jù)原料和燃料情況，生產(chǎn)的水泥品種 和質(zhì)量，工廠的自然條件和生產(chǎn)規(guī)模等來(lái) 確定窯的類(lèi)型和尺寸，或?qū)σ呀ǔ傻母G進(jìn) 行產(chǎn)量標(biāo)定，以及計(jì)算單位產(chǎn)品的燃料消 耗量，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的重要配套設(shè)備，如冷 卻機(jī)、預(yù)熱器、分解爐、煤磨、收塵器、 喂料裝置及通風(fēng)設(shè)備等也要在窯的產(chǎn)量和 燃料消耗量確定后進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 一、回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸與產(chǎn)量的關(guān)系一、回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸與產(chǎn)量的關(guān)系 影響回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的因素很多，如窯的類(lèi)型和尺 寸、冷卻機(jī)、預(yù)熱器和分解爐等設(shè)備的配套情況，原 燃料成分和質(zhì)量、

2、熟料的品種、操作水平，運(yùn)轉(zhuǎn)率等 。但是，就窯本身來(lái)說(shuō)，決定其產(chǎn)量的直接因素是窯 的規(guī)格尺寸，即其直徑和長(zhǎng)度，而其他因素相對(duì)來(lái)說(shuō) 是客觀可變的，只能隨條件不同而使窯的生產(chǎn)能力在 一定范圍內(nèi)波動(dòng)。窯產(chǎn)量與其尺寸的函數(shù)關(guān)系，目前 還不能通過(guò)理論推導(dǎo)來(lái)求得，可行的方法是通過(guò)對(duì)大 量的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，建立一些實(shí)用的相 關(guān)關(guān)系。即經(jīng)驗(yàn)公式。 本課程介紹常用的幾個(gè)計(jì)算式： 1 1、日本水泥協(xié)會(huì)推薦的公式：、日本水泥協(xié)會(huì)推薦的公式： LKDG 5 . 1 式中： G窯的小時(shí)產(chǎn)量，t/h； D窯燒成帶筒體內(nèi)徑，m； L窯有效長(zhǎng)度，m； K系數(shù)，因窯型而異，見(jiàn)P108表2-28。 DLG LDG 5 .

3、 1 對(duì)這個(gè)公式，可以從理論上略加分析，即窯的燒成能力主要與氣 加上直徑大的窯使氣體輻射率提高，促進(jìn)了換熱，也增大了產(chǎn)量， ，而系數(shù)K是根據(jù)實(shí)際值所作的修正。 固傳熱有關(guān)，而傳熱量又大體與窯內(nèi)表面積成比例，即， 計(jì)認(rèn)為 統(tǒng) 2 2、日本池田提出的計(jì)算、日本池田提出的計(jì)算SPSP窯生產(chǎn)能力的公式：窯生產(chǎn)能力的公式： 88. 2 425. 1 i DG 式中： G熟料小時(shí)產(chǎn)量，t/h； i D回轉(zhuǎn)窯燒成帶襯磚內(nèi)徑，m； 為了反映窯長(zhǎng)度的影響，該式還附帶要求窯長(zhǎng)L與內(nèi)徑 i D 的關(guān)系應(yīng)符合下式： L=23 i D -20 3 3、北京建材院提出的計(jì)算、北京建材院提出的計(jì)算NSPNSP窯的生產(chǎn)能力公

4、式：窯的生產(chǎn)能力公式： 762. 052. 2 LKDG 式中： G熟料小時(shí)產(chǎn)量，t/h； K系數(shù)，K=0.1140.119。 1986年，南京化工學(xué)院匯總了世界上54個(gè)國(guó)家，從1951 年到1984年投產(chǎn)的617臺(tái)各懸浮預(yù)熱器和分解窯的生產(chǎn)數(shù)據(jù)或 設(shè)計(jì)資料，利用微機(jī)進(jìn)行產(chǎn)量回歸分析，得到了旋風(fēng)預(yù)熱器 窯、立筒預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯三組產(chǎn)量計(jì)算公式。參見(jiàn)P109 表2-29。 4 4、南京化工學(xué)院推薦公式、南京化工學(xué)院推薦公式 5 5、我國(guó)水泥工業(yè)設(shè)計(jì)院，根據(jù)國(guó)內(nèi)窯的生產(chǎn)資料統(tǒng)計(jì)，推、我國(guó)水泥工業(yè)設(shè)計(jì)院，根據(jù)國(guó)內(nèi)窯的生產(chǎn)資料統(tǒng)計(jì)，推 薦的濕法窯生產(chǎn)能力計(jì)算公式：薦的濕法窯生產(chǎn)能力計(jì)算公式： （因濕

5、法窯不在發(fā)展之列，略）。（因濕法窯不在發(fā)展之列，略）。 二、回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸的確定二、回轉(zhuǎn)窯筒體尺寸的確定 對(duì)于新設(shè)計(jì)窯或舊窯改造時(shí)，必須合理地確定窯的規(guī) 格尺寸（直徑、長(zhǎng)度或長(zhǎng)徑比）。 窯的類(lèi)型和規(guī)格尺寸不同，則窯的單位產(chǎn)量指標(biāo)也不 盡相同，目前，確定窯尺寸時(shí)，一般是根據(jù)選取合理的單 位熟料產(chǎn)量指標(biāo)計(jì)算窯尺寸。 1 1、單位容積產(chǎn)量：、單位容積產(chǎn)量： LD G m i v 2 4 24 （t/m3日） 2 2、單位表面積產(chǎn)量：、單位表面積產(chǎn)量： LD G m i F 1000 （kg/ m2h） 3 3、單位截面積產(chǎn)量：、單位截面積產(chǎn)量： 2 4 i A D G m （t/ m2h） 4 4、

6、單位熟料產(chǎn)量指標(biāo)與窯徑的關(guān)系：、單位熟料產(chǎn)量指標(biāo)與窯徑的關(guān)系： 根據(jù)國(guó)內(nèi)外大量已投產(chǎn)的統(tǒng)計(jì)資資，計(jì)算各窯的單位 產(chǎn)量指標(biāo)，再建立與窯內(nèi)徑之間的關(guān)系，可以作成以上三 項(xiàng)指標(biāo)與窯直徑的關(guān)系。 然后根據(jù)圖可推導(dǎo)得到各項(xiàng)指標(biāo)與窯尺寸的相關(guān)關(guān)系。 參見(jiàn)P111表2-30，9個(gè)公式。 6 6、窯的長(zhǎng)徑比與窯徑的關(guān)系：、窯的長(zhǎng)徑比與窯徑的關(guān)系： 懸浮預(yù)熱器窯： 002208. 0 09.21/ ii DDL 立筒預(yù)熱器窯 04162. 0 72.17/ ii DDL 預(yù)分解窯： 07923. 0 36.15/ ii DDL 7 7、窯尺寸的計(jì)算公式：、窯尺寸的計(jì)算公式： vFi mmD/096. 0 （m）

7、 vA mmL/24 （m） FAi mmDL/250/ 三、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的標(biāo)定三、回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的標(biāo)定 回轉(zhuǎn)窯的產(chǎn)量是確定工廠生產(chǎn)規(guī)模、原料、燃料消耗定 額，和全廠設(shè)備選型設(shè)計(jì)的依據(jù)，是水泥廠工藝設(shè)計(jì)的重要 指標(biāo)。 1 1、產(chǎn)量標(biāo)定的意義、產(chǎn)量標(biāo)定的意義 正如前面所論述的，除了窯的類(lèi)型和尺寸外，影響回轉(zhuǎn) 窯產(chǎn)量的因素很多，特別是近年來(lái)，隨著生料預(yù)均化系統(tǒng)的 完善，懸浮預(yù)熱器窯與窯外分解窯技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)控制 過(guò)程的廣泛應(yīng)用，和科學(xué)管理的加強(qiáng)，使窯的單位產(chǎn)量指標(biāo) 有所提高，因此對(duì)設(shè)計(jì)中已確定的回轉(zhuǎn)窯，必須進(jìn)行產(chǎn)量的 標(biāo)定。 2 2、產(chǎn)量標(biāo)定的要求、產(chǎn)量標(biāo)定的要求 產(chǎn)量的標(biāo)定應(yīng)在確保優(yōu)質(zhì)、低消耗，長(zhǎng)

8、期安全運(yùn)轉(zhuǎn) 的情況下，窯所能達(dá)到的合理產(chǎn)量，如果對(duì)窯的產(chǎn)量標(biāo) 定過(guò)低或過(guò)高，均會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)不配套、生產(chǎn)操作出現(xiàn) 不平衡。 標(biāo)定過(guò)低，在設(shè)計(jì)計(jì)算其他附機(jī)設(shè)備時(shí)，可能出現(xiàn) 選型小，在投產(chǎn)后會(huì)出現(xiàn)限制窯生產(chǎn)能力的發(fā)揮。 標(biāo)定過(guò)高，附機(jī)選型可能出現(xiàn)偏大，而窯實(shí)際產(chǎn)量 達(dá)不到，造成設(shè)備能力的浪費(fèi)。同時(shí)給窯生產(chǎn)達(dá)標(biāo)帶來(lái) 困難。 3 3、標(biāo)定的方法、標(biāo)定的方法 （1 1）根據(jù)公式計(jì)算：）根據(jù)公式計(jì)算： 可以根據(jù)同類(lèi)型窯的理論與經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，如前所述計(jì) 算窯產(chǎn)量的公式很多，標(biāo)定時(shí)，應(yīng)進(jìn)行多個(gè)公式的計(jì)算，一 般以各公式計(jì)算的平均值確定為標(biāo)定產(chǎn)量。 （2 2）根據(jù)同類(lèi)型同規(guī)格窯產(chǎn)量標(biāo)定根據(jù)同類(lèi)型同規(guī)格窯產(chǎn)量標(biāo)定

9、可根據(jù)國(guó)內(nèi)外已投產(chǎn)的同類(lèi)型同規(guī)格窯的實(shí)際產(chǎn)量進(jìn)行 標(biāo)定，最好是綜合多家廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)，一般也采用平均值。 同時(shí)應(yīng)結(jié)合國(guó)內(nèi)生產(chǎn)條件和生產(chǎn)廠實(shí)際情況進(jìn)行綜合考 慮。 3 3、計(jì)算公式與實(shí)際產(chǎn)量綜合標(biāo)定、計(jì)算公式與實(shí)際產(chǎn)量綜合標(biāo)定 在進(jìn)行產(chǎn)量標(biāo)定時(shí)，還可采用公式計(jì)算與實(shí)際生產(chǎn) 產(chǎn)量相結(jié)合的辦法進(jìn)行標(biāo)定，一般也取平均值。 四、回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)熱耗與熱平衡計(jì)算四、回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)熱耗與熱平衡計(jì)算 （一）窯的熱耗、發(fā)熱能力和熱負(fù)荷（一）窯的熱耗、發(fā)熱能力和熱負(fù)荷 （1 1）回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)熱耗分析）回轉(zhuǎn)窯燒成系統(tǒng)熱耗分析 1 1、熱平衡計(jì)算的目的、熱平衡計(jì)算的目的 進(jìn)行熱平衡計(jì)算的主要目的： u是對(duì)新建窯確定燃料消耗量，計(jì)

10、算單位熟料熱耗； u對(duì)生產(chǎn)窯分析系統(tǒng)熱工技術(shù)性能，為優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗 及節(jié)能技改提供科學(xué)的依據(jù)。 2 2、單位熟料熱耗、單位熟料熱耗 窯的單位熟料熱耗是指窯系統(tǒng)生產(chǎn)單位熟料產(chǎn)量的實(shí)際燒 成熱耗。 由于熟料在煅燒過(guò)程中，損失了大量的熱量，如廢氣帶走 的熱焓，窯體向外界散失的熱量等，因此，窯的實(shí)際熱耗比理 論熱耗高得多。 單位熟料熱耗的實(shí)際熱耗，由下式計(jì)算： GQMQmQ y DWr y DWrrR 1000/ （kJ/kg熟料） 式中： r m 單位熟料燒成實(shí)用總?cè)剂狭?，kJ/kg熟料； r M 窯系統(tǒng)小時(shí)總耗實(shí)物燃料量，kJ/h熟料； G熟料小時(shí)產(chǎn)量，t/h； y DW Q燃料應(yīng)用基低位熱值，

11、kJ/kg熟料。 標(biāo)準(zhǔn)煤耗標(biāo)準(zhǔn)煤耗： 2927029270 y DWrrR br QmQ m （kg/kg熟料） r m br m 通常為了便于比較，取熱值為29270 kJ/kg的煤為標(biāo)準(zhǔn)煤， 可換算成標(biāo)準(zhǔn)煤耗 ： 則單位熟料燃料量 3 3、影響單位熟料熱耗的因素、影響單位熟料熱耗的因素 熟料燒成過(guò)程所消耗的實(shí)際熱量與煅燒全過(guò)程有關(guān)，除 涉及到原、燃料性質(zhì)和回轉(zhuǎn)窯（包括分解爐）外，還與廢氣 回收（如預(yù)熱器、鍋爐、烘干）和熟料顯熱回收（如冷卻機(jī) ）等有關(guān)。因此往往需從總的煅燒系統(tǒng)加以考察。 p 原料組分原料組分：關(guān)系到完成燒成反應(yīng)所需的條件和理論熱耗及 易燒性。 p 燃料的質(zhì)量燃料的質(zhì)量：影響

12、到窯內(nèi)溫度及其分布； p 窯型與窯規(guī)格窯型與窯規(guī)格：不同類(lèi)型窯，熱耗指標(biāo)差異很大，同一種 窯型，由于規(guī)格尺寸、熟料品種、保溫情況操作參數(shù)控制 不同，熱耗也有不同。 p 熟料品種與質(zhì)量熟料品種與質(zhì)量：熟料品種涉及到熟料的礦物組成， 礦物組成不同其理論熱耗不同；要求的熟料的品質(zhì)不 同，其熱耗也有差別。 p 窯的單位產(chǎn)量窯的單位產(chǎn)量：窯的單位產(chǎn)量直接影響到單位熱耗， 在耗煤量相同時(shí)，單位產(chǎn)量高，單位熱耗降低。 p 窯內(nèi)熱工制度窯內(nèi)熱工制度：一、二次風(fēng)量與風(fēng)溫，窯尾排風(fēng)情況 等都直接影響到單位熱耗。 總之，影響回轉(zhuǎn)窯單位熱耗的因素很多，匈牙利學(xué)者對(duì)日產(chǎn)2000t熟 料的帶二次燃燒的懸浮預(yù)熱器窯進(jìn)行研究

13、，得到如下數(shù)學(xué)關(guān)系式： LSTSMAMKMQrR5 . 19 .1506 . 26 . 171. 07 .4589 式中： rR Q 熟料熱耗，kJ/kg熟料； 熟為日產(chǎn)量，t/日； 二次燃燒燃料（指在窯尾上升煙道加入的燃料） 生料的鋁氧率； 生料硅酸率； 生料石灰標(biāo)準(zhǔn)。 比例，； 從以上公式可以看出，熟料產(chǎn)量對(duì)熱耗影響最大，其次是 硅酸率，隨供給二次燃燒的燃料比例增加，單位熱耗也增加。 以上公式揭示了某一窯熟料熱耗和影響因素之間的關(guān) 系，但公式不適合其他窯，其他窯的單位熱耗也可依 據(jù)熟料產(chǎn)量，生料成分及供給二次燃料的比例計(jì)算，但計(jì)算公 式必須根據(jù)各廠具體生產(chǎn)數(shù)據(jù)重新回歸得到。 4 4、關(guān)于回

14、轉(zhuǎn)窯熟料熱耗的綜合討論、關(guān)于回轉(zhuǎn)窯熟料熱耗的綜合討論 如上所述影響熟料熱耗的因素很多，但從總體分析來(lái)看， 燒成熱耗中影響最大的是熱損失。如窯系統(tǒng)排出廢氣帶走熱、 熟料帶走熱、窯體表面散熱等。 廢氣帶走熱廢氣帶走熱 出窯廢氣帶走熱，對(duì)回轉(zhuǎn)窯單位熱耗的影響很顯著，其 熱損失量主要由廢氣量和廢氣溫度決定。 中空干法窯，即使長(zhǎng)徑比大，但由于窯內(nèi)物料堆積與氣 體間換熱效果差，排出廢氣溫度很高，往往高達(dá)600700 以上，若不回收，熱耗肯定很高。 濕法長(zhǎng)窯，雖排氣溫度不高（200240），但因料漿中 大量水分在窯內(nèi)蒸發(fā)，耗熱本身相當(dāng)高，同時(shí)排量高。 新型SP和NSP窯，由于廢氣經(jīng)幾級(jí)預(yù)熱后，將大量熱傳給生

15、料 ，使排氣最終溫度達(dá)到320380，個(gè)別系統(tǒng)甚至降到240，因 而能大大降低燒成熱耗。 但應(yīng)指出的是，單位熟料排氣量，除與燃料特性，熱耗水平 及燃燒控制條件（過(guò)?？諝庀禂?shù)）有關(guān)外，還與漏風(fēng)情有很大關(guān) 系，因此往往是評(píng)價(jià)設(shè)備及操作水平的一個(gè)指標(biāo)。 在生產(chǎn)中應(yīng)控制好排氣量和排氣溫度，更主要的是加強(qiáng)廢氣加強(qiáng)廢氣 熱的回收。熱的回收。 熟料帶走顯熱熟料帶走顯熱 主要與熟料離窯溫度有關(guān)?；厥帐炝巷@熱的主要措施是加 強(qiáng)冷卻，提高冷卻機(jī)的熱效率。 窯體散熱窯體散熱 主要與窯皮及窯襯材料的隔熱性能有關(guān)?？刹捎酶魺岵?料降低熱損失。 （2 2）回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力及熱負(fù)荷）回轉(zhuǎn)窯的發(fā)熱能力及熱負(fù)荷 （前已討論，略

16、） （二）熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)、范圍及原始數(shù)據(jù)（二）熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)、范圍及原始數(shù)據(jù) （1 1）熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)）熱平衡計(jì)算基準(zhǔn) 1 1、物料基準(zhǔn)：、物料基準(zhǔn)：一般以1kg熟料為基準(zhǔn)； 2 2、溫度基準(zhǔn)：、溫度基準(zhǔn)：一般以0為基準(zhǔn)。 （2 2）熱平衡范圍）熱平衡范圍 熱平衡的范圍必須根據(jù)回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的設(shè)計(jì)或熱工測(cè)定的目 的、要求來(lái)確定。 在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)熱平衡計(jì)算時(shí)，其平衡范圍，可以回轉(zhuǎn)窯、 回轉(zhuǎn)窯加窯尾預(yù)熱分解系統(tǒng)、或再加冷卻機(jī)和煤磨作為平衡范 圍，范圍選得大，則進(jìn)出口物料、氣體溫度較低，數(shù)據(jù)易沒(méi)定 或取得，但往往需要的數(shù)據(jù)較多，計(jì)算也煩瑣。因此一般選回 轉(zhuǎn)窯加窯尾預(yù)熱分解系統(tǒng)作為平衡范圍。 （3 3）原始

17、數(shù)據(jù)）原始數(shù)據(jù) 根據(jù)確定的計(jì)算基準(zhǔn)和平衡范圍，取得必要的原始數(shù)據(jù) ，這是一項(xiàng)非常重要的工作。計(jì)算結(jié)果是否符合實(shí)際情況， 主要取決于所選用的數(shù)據(jù)是否合理。 對(duì)新設(shè)計(jì)窯或改造窯來(lái)說(shuō)，主要是根據(jù)同類(lèi)型窯的生 產(chǎn)資料，結(jié)合工廠具體情況、合理地確定各種參數(shù)；對(duì)于 生產(chǎn)空來(lái)說(shuō)，主要通過(guò)熱工測(cè)定取得實(shí)際生產(chǎn)中各種參數(shù) 。 若以窯加窯尾預(yù)熱系統(tǒng)為平衡范圍，一般要取得如下原始數(shù)據(jù)： 生料：生料用量、化學(xué)組成、水分、入窯溫度； 燃料：燃料成分、工業(yè)分析和入窯溫度； 風(fēng)：一、二次風(fēng)的比例和溫度、空氣過(guò)剩系數(shù)、漏風(fēng)系數(shù)、 廢氣量與溫度； 料損：飛灰量、飛灰溫度和燒失量；收塵效率； 熱損失：窯體散熱、熟料帶走熱； 熟料

18、形成熱：可根據(jù)熟料形成過(guò)程中的各項(xiàng)化學(xué)熱效應(yīng)求得 ，也可用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算或直接選定。 （三）物料平衡（三）物料平衡 窯型：以懸浮預(yù)熱器窯為例。 基準(zhǔn)：1kg熟料；溫度0； 平衡范圍：窯+預(yù)熱器系統(tǒng)。 根據(jù)確定的平衡范圍，繪制物料平衡圖如下。 （參見(jiàn)教材，物料平衡圖） 物料平衡計(jì)算：物料平衡計(jì)算： （1 1）收入項(xiàng)目）收入項(xiàng)目 1 1、燃料消耗量、燃料消耗量 r m（kg/kg熟料） 設(shè)計(jì)新窯或技術(shù)改造時(shí)， r m 是未知量，通過(guò)熱平衡方程 2 2、入預(yù)熱器物料量、入預(yù)熱器物料量 干生料理論消耗量：干生料理論消耗量： s y r gsL L aAm m 100 100 式中： gsL m 干生料理

19、論消耗量，kg/kg熟料； y A 燃料應(yīng)用基灰分含量，%； a燃料灰分摻入熟料中的量，%； s L 生料的燒失量，%。 求得，已生產(chǎn)的窯，通過(guò)熱工測(cè)定得到。 入窯回灰量和飛損量：入窯回灰量和飛損量： hyh mm yhfhFh mmm 式中： yh m 入窯回灰量，kg/kg熟料； fh m 出預(yù)熱器飛灰量，kg/kg熟料； Fh m出收塵器飛灰損失量，kg/kg熟料； 收塵器、增濕塔綜合收塵效率，%。 考慮飛損后干生料實(shí)際消耗量：考慮飛損后干生料實(shí)際消耗量： s fh FhgsLgs L L mmm 100 100 式中： gs m 考慮飛后干生料實(shí)際消耗量，kg/kg熟料； fh L飛灰

20、燒失量，%。 考慮飛損后生料實(shí)際消耗量：考慮飛損后生料實(shí)際消耗量： s gss W mm 100 100 式中： s m 考慮飛損后生料實(shí)際消耗量，kg/kg熟料； s W 生料中水分含量，%。 入預(yù)熱器物料量：入預(yù)熱器物料量： yhs mm 入預(yù)熱器物料量 （kg/kg熟料） 3 3、入窯系統(tǒng)空氣量、入窯系統(tǒng)空氣量 燃料燃燒理論空氣量：燃料燃燒理論空氣量： yyyy LK OSHCV033. 0267. 0089. 0 LKLK Vm293. 1 式中： LK V 燃料燃燒理論干空氣量，Nm3/kg煤； LK m燃料燃燒理論干空氣量，kg/kg煤。 y C y H y S y O 、 燃料應(yīng)

21、用基元素分析組成，%。 入窯實(shí)際干空氣量：入窯實(shí)際干空氣量： rLKyyk mVV ykyk Vm293. 1 式中： yk V入窯實(shí)際干空氣量，Nm3/kg熟料； yk m 入窯實(shí)際干空氣量，kg/kg熟料； y 窯尾空氣過(guò)剩系數(shù)。 漏入空氣量（包括生料送風(fēng)量）：漏入空氣量（包括生料送風(fēng)量）： rLKyfLOK mVV 293. 1 LOKLOK Vm 式中： LOK V窯尾系統(tǒng)漏風(fēng)量，Nm3/kg熟料； LOK m窯尾系統(tǒng)漏風(fēng)量，kg/kg熟料； f 預(yù)熱器出口過(guò)?？諝庀禂?shù)。 漏入空氣量也可用漏風(fēng)系數(shù)求得。 （2 2）支出部分）支出部分 1 1、熟料量：、熟料量： kgmsh1 2 2、廢

22、氣量：、廢氣量： 生料中物理水：生料中物理水： 100 s sws W mm 804. 0/ wsws mV 式中： 0.804為水蒸汽密度，kg/Nm3； ws m生料中物理水量，kg/kg熟料； ws V 生料中物理水量，Nm3/kg熟料。 生料中化學(xué)水：生料中化學(xué)水： s gshs OAlmm 32 00353. 0 804. 0 hs hs m V 式中： hs m 生學(xué)中化學(xué)水量，kg/kg熟料； hs V 生學(xué)中化學(xué)水量，Nm3/kg熟料； s OAl 32 干生料中三氧化鋁含量，%。 生料分解放出生料分解放出 2 CO氣體量：氣體量： 100100 2 2 fh Fhgs s C

23、O L m CO mm 977. 144 4 .22 2 22 CO s CO s CO m mV 式中： s CO m 2 2 CO 生料中分解出氣體量，kg/kg熟料； S CO V 2 2 CO 生料中分解出氣體量，Nm3/kg熟料； 2 CO2 CO 干生料中含量，%。 MgO CO s CaO CO s M M MgO M M CaOCO 22 2 式中： s CaO s MgO、分別為干生料中CaO和MgO的含量，%； 2 CO M CaO M MgO M 2 CO 、 分別為、CaO和MgO的分子相對(duì)質(zhì)量； 1.977為 2 CO 密度，kg/ Nm3。 燃料燃燒生成煙氣量：燃料

24、燃燒生成煙氣量： gf CO CV0187. 0 2 （Nm3/kg煤） y yLK f N NVV008. 079. 0 2 （Nm3/kg煤） 121. 0 2 LKy f O VV （Nm3/kg煤） yyf OH WHV0124. 0112. 0 2 （Nm3/kg煤） f OH f O f N f COfL VVVVV 2222 （Nm3/kg煤） 100 1293. 1 y yLKfL A Vm （kg/kg煤） 式中： fL V燃料燃燒實(shí)際煙氣量，（Nm3/kg煤）； fL m燃料燃燒實(shí)際煙氣量，（kg/kg煤）。 （5 5）漏入空氣量：）漏入空氣量： LOK V，Nm3/kg熟

25、料； LOK m，kg/kg熟料。 總廢氣量：總廢氣量： LOKrfL s COhswsf VmVVVVV 2 （Nm3/kg煤）； LOKrfL s COhswsf mmmmmmm 2 （kg/kg煤）。 3 3、出預(yù)熱飛灰量、出預(yù)熱飛灰量 fh m （kg/kg熟料） 四、熱量平衡四、熱量平衡 參見(jiàn)教材，熱量平衡圖。 （一）收入項(xiàng)目（一）收入項(xiàng)目 1 1、燃料燃燒生成熱、燃料燃燒生成熱 y DWrrR QmQq 1 （kJ/kg熟料） 式中： y DW Q 燃燒應(yīng)用基低位發(fā)熱量，（kJ/kg煤） 2 2、燃料帶入顯熱、燃料帶入顯熱 rrrr tCmQq 2 （kJ/kg熟料） 式中： r

26、C 燃料的比熱，kJ/kg； r t 燃料入窯溫度，。 3 3、生料帶入顯熱、生料帶入顯熱 swwssgss tCmCmQq)( 3 （kJ/kg熟料） 式中： s C w C、分別為生料、水的比熱，kJ/kg； s t 生料入窯溫度，。 4 4、回灰?guī)霟崃俊⒒鼗規(guī)霟崃?yhyhyhyh tCmQq 4 （kJ/kg熟料） 式中： yh C回灰的比熱，kJ/kg； yh t 回灰入窯的溫度，。 5 5、空氣帶入熱量、空氣帶入熱量 （1 1）一次空氣帶入熱量：）一次空氣帶入熱量： kyKyyKKy tCVKQq 111115 （kJ/kg熟料） 1 K 一次窯占總?cè)敫G量的比例，%； 式中：

27、Ky C 1 Ky t 1一次空氣在0溫度的平均比熱，kJ/ Nm3； Ky t 1 一次空氣入窯溫度，。 （2 2）二次空氣帶入熱量：）二次空氣帶入熱量： KyKyyKKy tCVKQq 22126 1（kJ/kg熟料） 式中： Ky C 2Ky t 2 二次空氣在0溫度的平均比熱，kJ/ Nm3； Ky t 2 二次空氣入窯溫度，。 （3 3）漏入空氣帶入熱量：）漏入空氣帶入熱量： LOKLOKLOKLOK tCVQq 7 （kJ/kg熟料） 式中： LOK C LOK t 漏入空氣在0溫度的平均比熱，kJ/ Nm3； LOK t 漏入空氣入窯溫度，。 總收入熱量：總收入熱量： 76543

28、21 qqqqqqqqzs （二）支出項(xiàng)目（二）支出項(xiàng)目 1 1、熟料形成熱、熟料形成熱 sh Qq 8 （kJ/kg熟料） 2 2、蒸發(fā)生料中水分耗熱：、蒸發(fā)生料中水分耗熱： qhhswsss qmmQq 9 （kJ/kg熟料） 式中： qh q入窯生料溫度時(shí)水的汽化熱，kJ/kg水。 （3 3）廢氣帶走熱量：）廢氣帶走熱量： ffff tCVQq 10 （kJ/kg熟料） 式中： f C混合氣體的平均比熱，kJ/ Nm3； f t 廢氣溫度，。 f NNOHOHOOCOCO f V VCVCVCVC C 22222222 式中： 2 CO C f t 、分別為相應(yīng)應(yīng)氣體在溫度時(shí)的平均比熱，

29、kJ/ Nm3； 2 CO V 、分別為廢氣中各氣體的量， Nm3/kg熟料。 （4 4）出窯熟料帶走熱：）出窯熟料帶走熱： yshyshysh tCQq1 11 （kJ/kg熟料） 式中： ysh C ysh t熟料在0溫度間的平均比熱，kJ/ kg； ysh t 出窯熟料溫度，。 （5 5）出預(yù)熱器飛灰?guī)ё邿幔海┏鲱A(yù)熱器飛灰?guī)ё邿幔?fhfhfhfh tCmQq 12 （kJ/kg熟料） 式中： fh C ysh t在0溫度間飛灰的平均比熱，kJ/ kg； fh t 飛灰溫度，。 （6 6）系統(tǒng)表面散熱損失：）系統(tǒng)表面散熱損失： B Qq 13 （kJ/kg熟料） 總支出熱量：總支出熱量：

30、 1312111098 qqqqqqqzc 收支熱量平衡：收支熱量平衡： zczs qq 單位熟料的燃料消耗量單位熟料的燃料消耗量 r m ： 熟料燒成熱耗：熟料燒成熱耗： y DWrrR QmQ（kJ/kg熟料） r m r m 上述方程式，為含有一個(gè)未知數(shù)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 回轉(zhuǎn)窯的熱效率：回轉(zhuǎn)窯的熱效率： 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(yīng)為熟料形成熱與入窯 總熱量之比，即： zs q q8 s s 但入窯總熱量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比 表示，

31、 也稱(chēng)窯 %100 rR sh s Q Q 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(zhǎng)度等，還可計(jì)算一些窯的主要熱工技術(shù)參數(shù)，如窯的發(fā)熱 量、燒成帶容積熱力強(qiáng)度、截面積熱力強(qiáng)度、表面積熱力強(qiáng)度 等。 以上熱平衡計(jì)算中，將入窯空氣量看成入窯一、二次 空氣量之和，實(shí)際入窯空氣量應(yīng)是入窯一、二次空氣量，及少 量窯頭漏風(fēng)量組成。設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，也可確定窯頭漏風(fēng)系數(shù)，計(jì) 算窯漏風(fēng)量。 另外，計(jì)算中還忽略了空氣中帶入的水分、飛損飛灰 脫水及二氧化碳分解耗熱兩項(xiàng)，此兩項(xiàng)數(shù)量極小，對(duì)熱平衡計(jì) 算結(jié)果無(wú)影響。 五、平衡計(jì)算舉例五、平衡計(jì)算舉例 參見(jiàn)教材。 六、降低熟料熱耗的節(jié)能途徑六、降

32、低熟料熱耗的節(jié)能途徑 節(jié)能是當(dāng)今世界各國(guó)高度重視的重大課題。水泥工業(yè)是 耗能較多的工業(yè)，在水泥生產(chǎn)中，熟料燒成所消耗的熱能約 占總能耗的3/4，降低熟料燒成熱耗，具有特別重要的意義 。 自上世紀(jì)80年代以來(lái)，我國(guó)水泥回轉(zhuǎn)窯采用先進(jìn)的節(jié)能裝 備和節(jié)能技術(shù)取得了一定成效。但與國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比， 熟料平均熱耗高出70%左右，尤其是我國(guó)現(xiàn)有的濕法回轉(zhuǎn)窯熱 耗比新型干法工藝的先進(jìn)水平高出一倍左右，水泥費(fèi)用中能耗 已占生產(chǎn)成本的3550%，能源問(wèn)題嚴(yán)重制約了水泥工業(yè)的發(fā) 展。因此在回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)新窯設(shè)計(jì)和舊窯改造中，必須充分重視 節(jié)能降耗，采取各種技術(shù)措施，降低熟料燒成熱耗。 通過(guò)以上分析可以看出，回轉(zhuǎn)窯

33、熱耗高的主要原因有： 1 1、預(yù)熱器出口廢氣與飛灰熱損失大：、預(yù)熱器出口廢氣與飛灰熱損失大： 影響廢氣熱損失的主要因素是廢氣溫度及單位熟料廢氣量 ，因此降低廢氣溫度和單位熟料廢氣量是減少?gòu)U氣熱損失的主 要途徑。 為了降低廢氣溫度，除了保持窯、爐的合理煅燒外，應(yīng)設(shè) 計(jì)換熱效率高的預(yù)熱器系統(tǒng)，并注意系統(tǒng)參數(shù)的優(yōu)化匹配，或 采用五級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器以有效降低廢氣溫度。 為了降低廢氣量，必須重視窯系統(tǒng)的密封堵塞，減少系統(tǒng) 漏風(fēng)及燃燒過(guò)?？諝饬俊?為減少飛灰熱損失，應(yīng)采用分離效率高的預(yù)熱器和密封性 能好的鎖風(fēng)裝置，減少飛灰量。 2 2、系統(tǒng)表面散熱損失大：、系統(tǒng)表面散熱損失大： 單位熟料散熱損失主要與窯系統(tǒng)的隔熱保溫材料和耐 火材料及窯的操作有關(guān)，因此，必須大力改善隔熱材料及 耐火材料的性能，合理使用隔熱材料和耐火材料