普通硅酸盐水泥机械立窑设计计划书.doc

普通硅酸盐水泥机械立窑设计计划书一、 题目：普通硅酸盐水泥机械立窑设计二、 窑型：机械立窑三、 产品与产量1、 名称：普通硅酸盐水泥熟料2、 产量：Gsh=2400t/h3、 煅烧方法：半黑生料法四、课程设计用的原始资料（1）干白生料化学成份见表1表1 干白生料化学成份成份LsSiO2SAl2O3SFe2O3SCaOSMgOS其 它含量（%）38.9512.423.592.2240.042.280.59（2）熟料成份见表2表2 熟料成份成份SiO2ShAl2O3ShFe2O3ShCaOShMgOShLsh其 它含量（%）20.356.223.8166.351.980.660.63（3）煤灰成份见表3表3 煤灰成份成份SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其 它含量（%）48.1243.553.242.971.230.89（4）原煤成份见表4表4 原煤成份元 素 分 析（%）工 业 分 析（%）CyHyOyNySyAyWyVyFCyAyWy72.963.543.550.830.3116.372.447.7473.4516.372.44原煤发热量：Qdwy=27790kJ/kg（5）其它条件1） 环境温度： 32C； 相对湿度：51%2） 料球水分：Wlq=13.3%； 料球温度：tlq=35C3） 熟料出窑温度：tysh=120C； 烟囱废气温度：tf=120C4） 鼓入窑空气温度：tyk=46； 入窑过剩空气系数：yk=1.055） 窑面过剩空气系数：yf=1.0； 料封管漏风系数：lk=0.056） 烟囱飞灰量：mfh=0.015kg/kg-ck ； 飞灰烧失量：Lfh=35%7） 窑罩门漏入空气量：Vl=1.65Nm3/kg-ck8） 窑体表面散热损失：占总热耗的8.5%五、课程设计的要求1、 编写设计计算说明书一份，1.2万字左右（2025页），内容包括： 1) 立窑结构参数的确定； 2) 燃料燃烧计算：理论空气量Vao和实际空气量Va计算，烟气生成量Vfl及其成分和密度计算， 理论燃烧温度tflo和实际燃烧温度tfl计算； 3) 熟料形成热Qsh计算； 4) 物料平衡计算； 5) 热平衡计算； 6) 专题讨论： 立窑配风， 立窑耐火材料（选一）；2、 绘制立窑本体图一张（A1）；3、 用计算机书写文本，用AutoCAD绘图；4、 公式要有出处，符号要有说明。目 录前言1摘要2第1章 概 述4 1.1 立窑煅烧水泥熟料4 1.2 立窑的结构5第2章 立窑的结构设计计算7 2.1 窑的内径和高度7 2.2 喇叭口尺寸计算7 2.3 机械立窑工艺参数确定8第3章 燃料燃烧计算10 3.1 燃料燃烧计算内容及基本概念103.2 空气用量和烟气生成量计算103.3 燃烧温度计算14第4章 水泥熟料形成热的计算184.1 物料消耗量的计算194.2 吸收热量的计算21 4.3 放出热量的计算244.4 熟料形成热的计算26第5章 物料平衡275.1 原始资料275.2 物料平衡计算28第6章 热量平衡356.1 收入热量356.2 支出热量37 6.3 熟料单位热耗及热效应39第7章 计算汇总40结束语49参考文献44附 录：普通硅酸盐水泥机械立窑设计图 前 言机械立窑是中小水泥行业的主要煅烧设备，与用回转窑厂相比具有投资小，见效快，就地取材，适应性强等显著特点，在发展中国家广为利用。水泥（Cement）作为建筑材料的主要材料，使用广，用途大，水泥产业是我国的支柱产业，在国民经济中占了比较重要的作用。 大中型水泥厂的生产设备还是比较落后，小水泥厂的成本高，污染严重。因此，围绕世界水泥工业的中心课题，也即能源、资源和环境保护等，依靠技术进步来加速发展水泥工业，要在现有的技术基础上，因地制宜地采用先进技术，减少能耗，提高质量，降低成本，改善环境，增加产量，不断提高经济效益。要进一步优化工厂布局，加速发展采用预分解窑的骨干企业，合理配置以机械立窑为中心的小型生产线，大力推进水泥工业的现代化。要以节能、提高效益为目的，有选择地对老厂进行技术改造；利用资源优势，扩大品种生产，进一步提高社会效益；同时要更好地重视理论建设，加强基础研究和应用基础研究，有效开发人才。在设计过程中，得到了肖奇老师的精心指导和同学们的真诚帮助，在此表示诚挚感谢！书中的错误在所难免，请大家批评指正。编 者2010年1月摘 要水泥机械立窑具有热耗低，结构简单，占地小，投资少，节省钢材，建厂快等优点，因而适合于规模较小、交通不方便和边远地区建厂，以满足当地基本建设和民用建设的需要。机械立窑的加料、卸料均为机械操作，连续进行生产，能节省卸料时间，产量可提高一倍，而且加料及卸料速度可以根据煅烧速度进行调整、熟料质量较稳定。本次设计根据目前我国水泥生产的实际现状，主要针对本专业无机非金属材料水泥机械立窑，从理论上对形成热水泥熟料以及燃料燃烧、物料平衡和热量平衡的计算确定机械立窑的结构，并对机械立窑的结构参数进行了设计计算。SummaryThere are many merits of the cement mechanical setting-up kiln , such as low heat use, simple structure, small occupying land area, few investment, saving the steel, establishing a factory quickly ect. Thus, it is suitable for establishing a factory with small scale, and in where the transportation is inconvenient or suburban, satisfiying the need of basic construction and civil construction of local. It is mechanical that the operation of loading and unloading materials in mechanical setting-up kiln. Continuous production can save the time of unloading materials, so that, the output may enhance a times more. Besides, the speed of loading an unloading materials can be carried on according to the speed of heat. The chamotte quality is stable. This design basis on the actuality of the present cement production in China and mainly aims at this specialty inorganic nonmetallic materialthe cement mechanical setting-up kiln. Confirming the structure of mechanical setting-up kiln theoretically by the computation of forming hot cement chamotte, fuel burning, mass balance and heat balance. At the same time, make some design and calculation to the structure parameter of the mechanical setting-up kiln.第1章 概 述1.1立窑煅烧水泥熟料立窑内的煅烧过程，对于每个料球，仍然经历着生料的干燥、预热、分解、固相反应、烧成、冷却等各阶段。从料球表面逐渐向内部进行的：首先，热气流向表面传热，使表面向内部扩散。其次，料球表面煤粒达到燃点，与气流中氧气反应燃烧，随着氧气自料球表面向内部扩散，燃料不断燃烧，料球温度逐渐提高，煤粒的燃烧与生料碳酸钙的分解同时进行。第三，碳酸钙分解的二氧化碳与燃烧产物一氧化碳、二氧化碳等由料球内部向外扩散，并从表面扩散至气流中。第四，随着碳酸钙分解与燃料燃烧，温度继续升高，固相反应与固液相反应也同样从料球表面向中心推进；逐渐完成熟料的烧成过程。第五，烧成各个料球反应的各阶段是相互交叉进行的。立窑煅烧熟料的过程，大致可分为预烧带、烧成带和冷却带。但是窑内各带之间并不存在一个明显的界限。为此，不可能象回转窑那样可以比较清楚地划分窑内各带，以及从各带通风等方面阐述立窑煅烧熟料的特点。同时，各带所占的高度比例也是根据设备、操作方法不同而变。例如，提高风压，冷却带将加长，其它两带缩短；采用暗火操作，预热带将加长。1.1.1 燃料燃烧立窑内燃料与生料一起成球入窑，并与冷空气逆向而行。随着料球向下移动，水分蒸发，料球预热、分解，燃料挥发物逐渐挥发，向上流动的空气与生料、燃料反应，氧气浓度逐渐降低。由于高温带生料中碳酸钙的分解产物二氧化碳分压随温度提高而增加，氧气高温带料球内部以“郝氏反应”为主，反应式如下： CaCO3CaO+CO2 （1-1） CO2+C2CO （1-2） CaCO3+CCaO+2CO （1-3）在氧气浓度较低，碳酸钙分解产物CO2与燃烧产物CO2遇到料球中灼热的煤（或碳）时，将发生“包氏反应”，其反应式为： CO2+C2CO （吸热反应） （1-4）在氧气浓度较高的料球表面的煤以及经“郝氏反应”与“包氏反应”生成的CO，将发生下列反应： C+O2CO2 （放热反应） （1-5）2CO+O22CO2（放热反应） （1-6）立窑高温带下部氧气浓度较高时，燃料已接近燃烧完毕，而立窑上部，挥发物的燃烧、CO以及碳的燃烧又发生在缺氧的条件下，因此，这是立窑内燃料易于燃烧不完全，出窑废气中一氧化碳浓度较回转窑高的主要原因；也是立窑煅烧适宜于用无烟煤而不宜于用烟煤的原因。由于立窑窑壁边壁效应的影响，通常窑边部通风较中部为好，使中部燃料燃烧处于缺氧状态。由此可知，立窑内的燃料燃烧是在料球内部中心缺氧、窑上部和窑中部缺氧的条件下进行的。因此，如不采取各种有效措施，立窑的化学不完全燃烧将成为立窑热耗高的主要原因之一。1.1.2 传热立窑内堆满料球，气流与物料直接接触，相当于物料直接接触，相当于颗粒层传热，因而立窑内以对流可传导传热为主，不同于回转窑。立窑内由于物料煅烧各阶段的反应与燃料燃烧几乎是同时进行的。固相反应放热效应的热利用比较充分，表面散热较小，又没有空洞(暗火操作)，特别是立窑内料球中生料的分解和碳粒子的燃烧形成的多孔结构，使立窑内基本上是以无焰燃烧进行的，这对传热过程非常有利了。因此，立窑的热效率较高，其单位熟料热耗较低，可以低达2800-2880kJ/kg熟料（9670-690kcal/kg熟料）。1.1.3 通风立窑内充满料球，料球之间的空隙产生的通风阻力较料球与窑内产生的阻力为大，特别是料球在煅烧过程中，熟料会因烧结产生收缩，从而使料球与窑内壁间的空隙更大而不足造成边风过剩。同时，窑中心部分燃料燃烧过程易于产生还原气氛，因而当窑中心、供氧不足时，一氧化碳浓度高至一定程度，物料中氧化铁会还原成FeO，形成FeOSiO2与2FeOSiO2等的低熔液相，易使料球粘结成大块，进一步使窑中部通风不良。若原料质量差或成球不良等会加剧这一过程。因此，立窑在同一截面上的通风阻力是不同的。通风不均，中部通风不良，边风过剩是立窑常出现的主要问题之一，也是影响立窑熟料质量的主要原因之一。立窑是一种填满料球的竖式固定床煅烧设备内衬耐火材料。分普通立窑和机械化立窑。含煤的生料球从窑顶喂入，空气从窑下部用高压风机鼓入，窑内物料借自重自上而下移动。料球在窑内经预热、分解、烧成和冷却等一系列物理、化学变化，形成熟料，从窑底部卸出。废气经窑罩、烟囱排出。立窑具有热耗小，结构简单，占地面积小，单位投资少，省钢材，建厂快等优点，因而适宜于地方规模较小、交通不便和边远地区建厂，以满足当地基本建设和民用建设的需要。但由于立窑厂规模较小，劳动生产率较低，特别是建厂条件和原材料、燃料运输费用较高等，致使水泥成本较高。另外，因立窑煅烧温度不均，对熟料质量有一定影响。1.2 立窑的结构机械立窑是指机械加料和机械卸料的立窑。除窑体本身外，包括喂料装置、卸料篦子和卸料密封装置等三部分。1.2.1 喂料装置在立窑的窑罩内安装一个回转撒料溜子，将料球均匀地撒在窑面上。喂料装置有单撒料溜子和双撒料溜子两种。单撒料溜子的倾角可通过手动或电动操纵改变撒料点，也可以将不同含煤量的料球交替撒入窑的边部和中部，以满足差热煅烧的需要。双撒料溜子可以同时将边料和中料撒入窑内，但需采用双供料系统。1.2.2 卸料篦子机械化立窑的卸料篦子有塔式、塔盘式、往复式、辊式、盘式等数种。本文为改进后的塔蓖结构，用双偏心结构，改善立轴受力情况，轴承使用寿命较长，篦子为整体铸造，具有强度高，通风面积大，维修方便等优点；同时，熟料经颚板间受挤压破碎后卸出，出料粒度约为100mm，能保证熟料有控制地卸出，而不受熟料烧结情况、粒度、或松散性的影响。这种篦子通风、卸料较均匀（特别是立窑中塔式篦子使中部料层较薄而暖和通风不均的影响），出料粒度较小，虽篦子及传动装置的结构与加工较为复杂，仍是目前使用比较广泛的一种形式。往复式、辊式、盘式等卸料篦子，由于不易控制卸料，出料粒度较大，且通风均匀性不如塔式篦子而逐渐被塔式篦子所取代。1.2.3卸料密封装置该装置的作用是防止卸料时鼓入窑内的空气随熟料卸出。目前采用的主要是料封式卸料器，过去曾用三道闸门，或四道闸门，现已逐渐淘汰。料封式卸料由我国水泥工艺设计院所发明。这种装置是利用卸料管中的物料来锁风。料风管内料柱高度变化所显示的风压差通过电控线路自动控制：当料柱到一定的高度后开始卸料；料柱下降到一定高度后停止卸料。应该指出，料封式卸料器的高度和直径要适当，直径愈大，漏风愈严重；直径愈小，愈易拱料，一般如卸料粒度小于300mm，料风管直径为350mm左右；如卸料粒度小于300mmm，则料风管直径为300mm左右。如卸料粒度过大，则料风管高度要求约为2.8-3.0m，否则应加一水平料封。料封管倾角，要注意物料能自由卸料，通常应大于55-60。为了消除偶然出现的拱料，料风管上可装震动器。第2章 立窑的结构设计计算机械立窑的规格以窑的有效直径（内径D）和有效高度（C）来表示，如3.0m10m塔式机械立窑表示有效内径为3m，有效高度为10m。立窑的规格是根据水泥的年产量要求选定的，因此机械立窑的结构参数应满足窑的生产能力，尽可能达到高产的目的。机械立窑的主要结构尺寸是窑径和窑体扩大口尺寸。2.1 窑的内径和高度立窑的产量与煅烧带截面积成正比，亦即与立窑内径的平方成正比。立窑的内径可按下式计算： （2-1）式中：D立窑煅烧内径，m； G要求熟料小时产量，kg/h； GF立窑煅烧带单位截面积产量，机械立窑取GF=1700kg/m2h则：（2-3）（2-2）立窑内径愈大，产量愈高，但内径过大，窑截面的通风、煅烧和卸料都不易均匀。立窑的内径确定之后，可根据立窑的高径比确定立窑的高度。目前国内生产的机械立窑高径比一般为3-4，立窑的高径比取决于物料在窑内预热、分解、烧成及冷却各带所需要停留的时间，高径比过大通风电阻力增加，风机电耗增高，并影响煅烧速度；高径比过低，窑断面通风不均，熟料煅烧不稳，并会使熟料冷却不良，热损失增加。对于D=8.66m，相应取C=30m2.2 喇叭口尺寸计算立窑窑口扩大内径主要取决于料球的线收缩率，鼓风能力及操作情况，喇叭口高度则取决于煅烧带的位置，其间关系可按下式计算：（2-4）扩大口角度对窑内的煅烧情况有很大影响。若扩大角过小，则减少边风的效果不显著；若扩大角过大，扩大部分物料收缩之后的体积比直筒部位大，则物料容易卡在扩大口而卸不下去，因此扩大口角度要适当。扩大口高度，主要与立窑规格、煅烧情况和操作方法有关，过高操作上不易处理炼边；若过小，又易卡窑。暗火操作比明火操作应高，太深对熟料冷却会有影响。通常采用暗火操作，=1.5-1.65m；明火操作=1.3-1.4。本次设计中取=1.5m。2.2.1料球与熟料体积比（2-5）式中：生料球平均容量，kg/m3 ，； 熟料平均容量，kg/m3 ，； 生料球平均水分，%，； 入窑生料烧失量，% ，；则：2.2.2计算扩大口角度（2-6） 2.3 机械立窑工艺参数确定2.3.1转速机械立窑卸料装置转速决定了窑的卸料能力，而卸料能力又与立窑的煅烧情况有关。影响烧成质量的因素很多，如料球的水分、球径、燃料的发热值、风压、风速、操作水平等。因此，还不能由理论公式来计算并确定机械立窑卸料篦子的转速。常用3-9r/h，并转速必可调，调速范围一般为1:31:4。2.3.2功率目前，用理论方法还不能正确地确定卸料篦子的功率消耗。因此，一般采用与同类型同规格的机械立窑相类比或现场实际测试方法来确定。2.3.3 生产能力（2-7）2.3.4 风量鼓入窑内的风量，表明供给燃料燃烧的氧量。在一定的合理范围内，风量越大，燃烧用氧量越足，燃烧快而完全，传热也越快，并加速了熟料烧成，有利于熟料产质量提高。但风量并不是越大越好，风量若过大使烟气量增加，烟气带出的热损失也增加，反而使燃烧温度降低，影响熟料煅烧，因此，鼓入窑内的风量要适当。机械立窑所需的风量，即煅烧物料的基本风量，按如下W安谢尔姆公式计算：（2-8）式中：空气需求量，m3/min； q熟料单位热耗，kJ/（kg熟料）； G立窑的日产量，G=2400t/h； t入窑风温度，t=28； k修正系数，机械立窑：k=1.2-1.3，取k=1.25；则：2.3.5 风压风压是风本身所具有的能量，用风压来克服室内阻力，窑内阻力，需要克服阻力的风压应大，这样才能到达燃烧带，使燃料充分燃烧。在确定了入窑风量和风压后，就可选择出鼓风机的型号。第3章 燃料燃烧计算3.1 燃料燃烧计算内容及基本概念燃料燃烧计算的主要目的是求出燃料燃烧时所需的空气量，燃烧产物（烟气）生成量和燃烧温度等，以便正确进行工业窑炉的热工设计和对已在运行的工业窑炉进行热工标定等。3.1.1 空气需要量的计算燃料燃烧实际上就是燃料中的可燃成分和空气中的氧进行剧烈的氧化反应过程，因此，当燃料进行燃烧时需要不断地供给空气。但供给的空气量应该适当，过少，由于空气的不足会引起燃烧的不完全；过多，则会降低燃烧温度，可见供应适量的空气是燃烧中的重要问题，为做到这一点，我们必须较确切地计算燃料在燃烧时所需要的空气量，并以此作为进行鼓风机选型计算等的依据。3.1.2 烟气生成量的计算燃料燃烧时所生成的烟气必须及时地从窑炉中排除，否则燃烧就不能继续进行，故在所有的工业窑炉上都有烟囱、排风机和烟道等排风系统。为了确定排风系统和设备的规格型号，就必须知道烟气的生成量，它是窑炉设计计算中不可缺少的数据。3.1.3 烟气成分的计算在燃烧产物中包含着燃料燃烧所放出的全部热量，因而烟气是窑炉内主要传热介质，其热容量与成分有关，故需计算烟气的成分。3.1.4 燃烧温度的计算燃料燃烧的主要目的是要获取一定的温度，达到煅烧制品的目的。某种燃料在燃烧之后能否达到所需的温度，可以通过计算来求得。通过燃烧温度的计算，并可分析影响燃烧温度的因素，改进燃烧条件，从而提高燃烧温度。3.2 空气用量和烟气生成量计算在进行燃烧计算时，首先应该确定计算基准，一般的计算基准是以1kg或100 kg燃料完全燃烧时所需要空气量和烟气生成量，确定基准后，根据燃料的元素分析成分和可燃元素的燃烧反应方程式，分别计算出各可燃元素燃烧时，所需的氧量和燃烧产物生成量，然后相加起来，即得1 kg或100 kg燃料完全燃烧时所需的总氧量，知道了氧的总需用量并根据其在空气中的比例就可得空气需用量和燃烧产物总生成量。在计算时，用kmol表示较用kg表示要简便得多，因此，在燃烧计算中常采用摩尔数表示法。若已知的是质量百分数，在计算时应先换算为摩尔数。已知煤的成分以应用基表示为：（3-1）Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100%计算100 kg煤所需空气量和烟气生成量：把100 kg煤所含各成分的质量分数换成摩尔分数，即：（3-2）燃烧中灰分不参加燃烧反应，也不变为气体，故不计算它。列下表：（3-3）(1/2)(Hy/2)=Hy/4表31 煤的可燃成分的燃烧反应元素名称反应式所需氧量kmol燃烧产物CO2H2OSO2N2CC+O2CO2Cy/12Cy/12HH2+1/2O2H2O(1/2)(Hy/2)=Hy/4Hy/2SS+O2SO2Sy/32Sy/32O参与反应Oy/32NNyN2Ny/28WWyH2OWy/183.2.1 理论空气量和实际空气需用量已知：所用的煤应用基成分如下：表32 所用的煤应用基成分%72.963.543.550.830.3116.372.44过剩空气系数：=1.05以表格形式取100kg煤为基准计算如下： 表33燃料反应式所需质量（kmol）燃烧产物成分百分含量（%）质量（kg）摩尔数（kmol）CO2H2OSO2N272.9672.966.080C+O2CO26.0806.083.543.541.770H2+1/2O2H2O0.8851.770.310.310.010S+O2SO20.0100.010.830.830.030NyN20.033.553.550.111参与反应-0.1112.442.440.136WyH2O0.1316.3716.37合计6.8646.081.900.010.03（3-4）根据氧在空气中的含量和空气在标准状态下摩尔体积，可得1kg燃料燃烧时所需的理论空气量，以表示：实际空气需用量： （3-5）式中：理论空气需用量，Nor m/kg燃料；实际空气需用量，Nor m/kg燃料；过剩空气系数 ，=1.05故： Nor m/（kg燃料） 7.3211.05=7.687 Nor m/（kg燃料） 3.2.2烟气生成量烟气是指燃料燃烧时所产生的全部气态产物，不考虑灰分在内，燃料燃烧后所得到的气态产物，由两部分组成，一部分是由燃料燃烧生产的，另一部分是由空气带入的。根据上表，可计算出1kg燃料完全燃烧所生成的气体量，其中：（1） CO2来源于碳的燃烧，即: Nor m/（kg燃料）（2） H2O来源于氢的燃料中的水分的蒸发: Nor m/（kg燃料）（3） SO2来源于硫的燃烧，即: Nor m/（kg燃料）（4） O2来源于过剩空气，即:Nor m/（kg燃料）（5） N2来源于燃料中的氮和空气中引入的氮之总和，即: Nor m/（kg燃料）Nor m/kg燃料以上各项计算结果相加，即可得1kg燃料完全燃烧时产生的烟气总量：3.2.3 烟气成分及密度（1）烟气成分计算（2）烟气密度计算3.3 燃烧温度计算3.3.1 理论燃烧温度燃料完全燃烧放出的热量以及燃料和空气带入的物理热全部用于加热烟气，在此情况下的烟气温度，称为理论燃烧温度，也就是假定燃料在燃烧过程中没有任何损失时，烟气所能达到的温度。在热量方面，根据能量守恒定律，进入热量必等于支出热量，这就是热平衡。进入的热量主要有：燃料的发热量，燃料带入的物理热和空气带入物理热；支出的热量主要有：排出烟气的物理热，化学和机械不完全燃烧的热损失以及散热损失。它们之间的关系可用热平衡方程式表示（以单位燃料为计算基准）（3-6）+=+理论燃烧温度计算时，取热平衡方程式为:（3-7）+=（3-9）（3-8）式中：理论燃烧温度,； 燃料温度，； 空气温度，； 燃料的平均热容量，kJ/kg； 空气的平均热容量，kJ/Nm3； 烟气的平均热容量，kJ/Nm3；查表知各种气体的平均热容量，可以利用加和法计算烟气的平均热容量。（3-10）3.3.2 实际燃烧温度计算按照实际情况考虑到各种热损失时,燃料燃烧生成的烟气可能达到的温度,称为实际燃烧温度。由此可见，实际燃烧温度必低于理论燃烧温度。一般计算实际燃烧是很困难的，因为影响实际燃烧温度的因素很多，这些因素很难用计算方法准确地求得，因此，在某种特定的窑炉上，根据实际生产经验总结出理论燃烧温度和实际燃烧温度的关系，得出一个经验公式：（3-11）式中：为高温系数或燃烧热效率；根据实际生产经验，立窑的t数值为0.550.70；3.3.3燃烧温度计算已知：煤的应用基组成 表34 煤的应用基组成（%）含量(%)72.963.543.550.830.3116.372.44煤的温度：32； 热容量：Cfu=1.259kJ/kg空气温度：32； 热容量：Ca=1.298kJ/kg且过剩空气系数为=1.05，则计算有：理论空气量：=7.321 Nm/kg燃料烟气量：=7.946 Nm/kg燃料低发热量：=27790 kJ/kg烟气组成：CO2=17.13% H2O=5.37% SO2=0.03% O2=0.97% N2=76.50%根据热平衡方程式计算理论燃烧温度时，可改写为：（3-12）式中Q为一定值，可以准确计算出来，烟气量也是已知数，但烟气的热容量是随温度变化而变化的，可采用试算内插法计算求解。KJ/（kg燃料） 先估计（kJ/Nm）则：估计约在21002200之间再设1=2000,查表并利用公式kJ/（Nm）KJ/（kg燃料）设=2200，同理：kJ/（Nm） KJ/kg燃料由上可知符合 ，因此，必定在20002200之间，则可得，选取高温系数=0.70，则得实际燃烧温度为： 第4章 水泥熟料形成热的计算由熟料的形成过程看出，在一系列的物理化学变化过程中，有的吸热有的放热。现将各反应过程的温度与热性质归纳如下表：表41 水泥熟料形成时各反应过程的温度与热性质温度反应热性质100-150自由水分蒸发吸热450粘土结合水脱水吸热600碳酸镁分解吸热900粘土中无定形物转变成晶体放热900碳酸钙分解吸热900-1300固相反应放热1300液相反应吸热1300-1450-1300C2S+CaOC3S微吸热所谓熟料形成热，是指在一定的生产条件下，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量损失的条件下，制成1kg同温度下的熟料所需要的热量，也就是用一定成分的干物料生产一定熟料进行物理化学变化所需要的热量。因此，它是熟料形成理论上的消耗的热量，仅与原料、燃料的品种，性质及熟料的化学成分与矿物组成有关。已知：（1） 熟料及煤灰的化学成分如下： 表42 熟料及煤灰的化学成分物料名称SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他合计熟料20.356.223.8166.351.981.29100煤灰48.1243.553.242.971.230.89100（2） 煤的工业分析积及热值如下 表43 煤的工业分析积及热值成分水分Wy挥发分Vy固定碳Cy灰分Ay热值含量%2.447.7473.4516.3727790kJ/kg（3） 熟料的单位热耗q，kJ/kg熟料； （见物料平衡计算）计算：确定计算基准为 1kg熟料 04.1 物料消耗量的计算4.1.1 煤灰消耗量的计算（4-1）式中：生成1kg熟料，煤灰的掺入量，kg/（kg熟料）； 煤灰的应用基含量，； q 熟料单位热耗，kJ/（kg熟料）； a煤灰掺入的百分比，a=1； 煤的应用基低热值，kJ/（kg干煤）；则： 4.1.2 碳酸钙消耗量的计算（4-2）式中：生成1kg熟料，生料中碳酸钙的含量，kg/（kg熟料）；熟料中氧化钙的含量，；煤灰分中氧化钙的含量，；、分别为碳酸钙，氧化钙的分子量；则： 4.1.3碳酸镁消耗量的计算（4-3）式中： 生成1kg熟料生料中碳酸镁的含量（kg/kg熟料）；、熟料中氧化镁的含量、煤灰中氧化镁的含量，%；、分别为碳酸镁、氧化镁的分子量； 则：4.1.4 高岭土消耗量的计算（4-4）式中： 生成1kg熟料生料中高岭土的含量，kg/kg熟料； 熟料中三氧化二铝的含量，； 煤灰中三氧化二铝的含量，； 、分别为高岭土、三氧化二铝的分子量；则： 4.1.5二氧化硅的消耗量的计算（4-5） 式中： 生成1kg熟料生料中除去高岭土所含二氧化硅剩余的二氧化硅 熟料中二氧化硅的含量，； 煤灰中二氧化硅的含量，； 二氧化硅的分子量；则4.1.6 三氧化二铁消耗量的计算（4-6）式中： 生成1公斤熟料生料中三氧化二铁的含量，kg/kg熟料； 熟料中三氧化二铁的含量，； 煤灰中三氧化二铁的含量，；则： 4.1.7 生成1公斤熟料主要物料消耗量之和（4-7）+式中：生成1公斤熟料主要干物料消耗量之和，kg/kg熟料；则： 4.1.8 生成1公斤熟料干物料消耗量（4-8）式中 ： 生成1公斤熟料物料消耗量，kg/kg熟料； 熟料中其他成分含量之和，；=1.29则： 4.2 吸收热量的计算4.2.1 物料从0加热到450吸收热量的计算（4-9）式中 ：物料从0加热到450吸收的热量，kJ/（kg熟料）； 干物料在0450时的平均比热，kJ/（kg）。 则： 4.2.2 粘土脱水吸收热量的计算由于一般生产水泥用的粘土原料主要成分是高岭土，因此实际是高岭土的脱水。（4-10）式中： 高岭土脱水吸收的热量，kJ/（kg熟料）； 生料中结合水量，kg/（kg熟料）；（4-11） 6700高岭土脱水热效应，kJ/kg-H2O； 则： 4.2.3 脱水后物料由450加热到600吸收热量的计算（4-12）式中 ：脱水物料吸收热量，kJ/（kg熟料）； 脱水后物料在450-600之间的平均比热，=1.076kJ/（kg） 则： 4.2.4 碳酸镁分解吸收热量的计算（4-13）式中： 物料中碳酸镁的含量，kg/（kg熟料）； 碳酸镁分解吸收热量，kJ/（kg熟料）； 1420碳酸镁在600时分解热效应，kJ/kg-MgCO3 则： 4.2.5 物料由600加热到900时吸收热量（4-14） 式中：物料由600加热到900时吸收的热量，kJ/（kg熟料）； 由碳酸镁分解出的CO2量，kg/（kg熟料）； = 分别为CO2, MgCO3的分子量。物料在600-900之间的平均比热， =1.189 kg/kg。4.2.6碳酸钙分解吸收热量的计算（4-15）式中： 物料中碳酸钙的量，kg/kg熟料； 1660CaCO3在900时分解热效应，kJ/kg-CaCO3；则：4.2.7 物料由900加热到1400时吸收热量的计算（4-16）式中： 物料由900加热到1400时吸收的热量，kJ/kg熟料； 生料中碳酸钙分解出之CO2量； 物料在900到1400之间的平均比热，=1.043kJ/kg；则：4.2.8形成液相吸收热量的计算 kJ/（kg熟料）故以上结果知总吸收热量：4.3 放出热量的计算4.3.1 粘土中无定形物质转变成晶体放热（4-17）式中： 粘土脱水后无定形物质转变成晶体放热，kJ/kg熟料；生料中高岭土的量，kg/kg熟料；0.86偏高岭土（Al2O32SiO2）和高岭土（Al2O32SiO22H2O）分子量之比； 302脱水高岭土的结晶热，kJ/kg-AS2；则：4.3.2熟料矿物形成放热量熟料矿物形成放热与各矿物的含量有关，若已知熟料的化学组成，可根据下式计算各矿物的含量。硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙（铁率P0.64） 式中： C3S、C2S、C3A、C4AF分别为熟料各矿物的含量，；CaOk、SiO2k、Al2O3k、Fe2O3k分别为熟料各化学成分含量， 。则：熟料各矿物形成热效应（1300）如下：C3S形成放热465（kJ/kg-C3S）；C2S形成放热620（kJ/kg-C2S）；C3A形成放热88（kJ/kg-C3A）； C4AF形成放热105（kJ/kg-C4AF）熟料矿物形成放热等于各矿物形成热效应乘以各矿物含量之和，故：kJ/kg熟料 4.3.3 熟料由1400冷却到0时放出的热量（4-18）式中： 熟料量，mk=1kg； 熟料在01400时的平均比热，kJ/kg。则： kJ/（kg熟料）4.3.4 CO2由600、900冷却到0时放出的热量（4-19）式中： CO2冷却放出的热量，kJ/kg-Ck；CO2在0900时的平均比热，=1.072 kJ/kg-Ck则：4.3.5 水蒸汽由450冷却到0时放出热量（4-20）式中： 水蒸气冷却放出热量，kJ/kg-Ck； 生料中结合水量，kg/kg-Ck； 1.968水气的平均比热，kJ/（kg）； 24900时水的汽化潜热，kJ/kg-H2O；则：故总放热量 : 4.4 熟料形成热的计算（4-21）式中 ： 形成1公斤熟料理论耗热量，kJ/kg-Ck； 熟料形成过程中吸收热量之和，kJ/kg-Ck；熟料形成过程中放出热量之和，kJ/kg-Ck 。故： 第5章 物料平衡5.1 原始资料1、窑型及规格：机械立窑产量：Gsh=2400t/d煅烧方法：半黑生料法2、干白生料化学成份,表51 干白生料化学成份（%）LsSiO2SAl2O3SFe2O3SCaOSMgOS其他38.9512.423.592.2240.042.280.593、熟料成份,表52 熟料成份（%）SiO2ShAl2O3ShFe2O3ShCaOShMgOShLsh其他20.356.223.8166.351.980.660.634、煤灰成份,表53 煤灰成份（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他48.1243.553.242.971.230.895、原煤成份,表54 原煤成份（%）元 素 分 析工 业 分 析CyHyOyNySyAyWyVyFCyAyWy72.963.543.550.830.3116.372.447.7473.4516.372.44原煤发热量：Qdwy=27790kJ/kg6、其他条件 环境温度：32C； 相对湿度：51%； 料球水分：Wlq=13.3%； 料球温度：tlq=35C； 熟料出窑温度：tysh=120C； 烟囱废气温度：tf=120C； 鼓入窑空气温度：tyk=46； 入窑过剩空气系数：yk=1.05； 窑面过剩空气系数：yf=1.0； 料封管漏风系数：lk=0.05； 烟囱飞灰量：mfh=0.