旁路放风量的计算方法.docx

中图分类号：TQ172.622.26文献标识码：B文章编号：1008-0473(2011)01-0019-03旁 路 放 风 量 的 计 算 方 法侯勋伟1 陈红建21. 中国建材装备有限公司，100037；2. 河北联合大学，063009摘 要 通过分析水泥熟料烧成系统高挥发性物质的循环富集过程，推导出烧成系统旁路放风量的计算方法。关键词 富集浓度 挥发率 排放率0 引言由于国内的水泥厂一般都选用有害成分较少的 原、燃料，不需要采用旁路放风技术，所以国内对 旁路放风技术的理论研究较少，但随着全球经济一 体化的发展，我们加入到国际水泥工程建设总承包 商的行列，同时也就必须面对一些需要采用旁路放 风技术的水泥工程。本文结合国内外的旁路放风研 究技术整理出简单的计算方法。1 旁路放风的目的（1）生产低碱水泥时，可以利用原、燃料中 碱的高挥发性，通过旁路放风来降低烧成系统碱的 富集，从而减少熟料中的碱含量。（2）为了利用高硫、高氯和高碱原料，旁路 放风技术可以有效地避免挥发性物质在窑尾富集， 引起堵塞。国外同行在实践中总结出了预分解窑系统对挥 发性有害物质在入窑热生料中的含量限值，见表1。表1 预分解窑系统对挥发性有害物质在入窑热生料中的含量限值查看SO3的质量百分含量落在横坐标轴上的判点在哪个区域；如果是入窑热生料中S元素和Cl元素共存，那么需要查看以SO 3 的质量百分含量为横坐 标，以Cl元素的质量百分含量为纵坐标的判点落在 哪个区域。最后都需要从判点在图中所在的位置来 判断窑尾烟室产生结皮的可接受程度。图1 硫与氯共存系统对挥发性有害物质的限值2 水泥生产系统挥发性物质的富集过程分析挥发性物质的富集过程是随物料进入高温区的 挥发性物质升华成为气态形式，然后随气流至低温 区，在此凝华并粘附在较低温区的物料表面，再随物 料进入高温区又一次升华为气态形式，周而复始，一 直达到系统平衡。假设灼烧基原料和燃料带入系统的 各种挥发性物质含量为c，则各种挥发性物质的循环 过程可以表示为图2。由图2可见，挥发性物质在烧成系统中的富集 量取决于挥发率和排放率两个因素，据此推导出富 集浓度k 的计算公式如下：为了更直观地表述硫和氯共存系统对挥发性有害物质的限值，表1可以用图1来描述。 在图1中可以看出，如果入窑热生料中只有Cl元素，而没有S元素时，只需查看Cl元素的质量百 分含量落在纵坐标轴上的判点在哪个区域；如果 入窑热生料中只有S元素而没有Cl元素时，只需要式中：192011年第1期No.12011侯勋伟，等：旁路放风量的计算方法专题论述k 富集浓度；e 挥发率；v 排放率（排放率=1-吸收率）。室对原、燃料的分析结果中获得；另一方面是由构成系统的设备：预热器、增湿塔、生料料磨、旋风 筒和收尘器在生产的过程中循环产生的。因此从图4中可以得出烧成系统总的排放率V 总计算式：V 总= av t+(1-a)(1-v m)v c v fv p式中：a 通过增湿塔的窑尾废气比例；（1-a ）用于生料磨热风的窑尾废气比例。 将表中的经验数据代入上式可以得出： 2O在系统中的总排放率V 总=0.038 4a +0.021 6a2O在系统中的总排放率V 总=0.123 2a +0.156 8Cl在系统中的总排放率V 总=0.009 75a +0.005 25SO3在系统中的总排放率V 总=0.334a +0.066表2 e 和v 的经验数据vekekek(1-v)ek(1-e)kck图2 各种挥发性物质的循环过程当旁路放风量与窑内总烟气量比例为 时，挥 发性物质的循环过程演变为图3所示，富集浓度k 的 计算公式也演变为下式：ekvek(1-)ek(1-)(1-v)(1-)ekek烟囱排放c(1-e)k收尘器v(av+(1-a )(1-v )v) (1-v )v ekk(av+(1-a )(1-v )v )v ek图3 挥发性物质循环过程的演变3 旁路放风量的计算方法虽然挥发性的碱、硫和氯等物质在生产设备的 每一个部位都同时发生着挥发和吸收（冷凝）过 程，但是无法测定各个部位真实的挥发率和吸收 率，能够测定是在这两个过程共同作用下，表现出 来的相对挥发率或相对吸收率。例如在挥发过程占 主导时，只能测定出该设备的相对挥发率；吸收过 程占优势时，只能测定出该设备的相对吸收率。另 外在富集浓度k 的计算公式中也无需测定实际的挥 发率和实际的吸收率。因此FLS根据对新型干法窑 系统的测定数据总结出的各种挥发性物质在生产系 统各个部位的e 和v 值见表2。另外FLS指出两设备串 联时，v =v 1+v 2；两设备并联时，v =(1-a )v 1+av 2，其 中a 为气流在排放率为v 2的设备中的分流百分比。图4是挥发性物质在烧成系统的平衡图，从中 可以比较精确地看出挥发性物质在各个设备中的 富集量。从图4中可以看出富集浓度k 由两个方面构 成，一方面是原、燃料中固有的，这个可以从化验20(1-a )(1-v )(1-v )v ek旋风筒v原料+燃料c(1-a )v v ek生料磨va (1-v )v ek增湿塔va1-av ek(1-v ) ek预热器v旁路放风率ekk回转窑e熟料(1-e )k图4 挥发性物质在烧成系统的平衡图显然通过分析图4，还可以计算出熟料和窑尾 烟囱中的挥发性物质的含量。如果初步判断系统的挥发性物质含量比较高 时，可以直接将各种挥发性物质在烧成系统中的 总排放率带入放风量为 时的富集浓度k 的计算公 式，即可推导出系统达到希望的富集浓度k 时，所av v ek(1-a )(1-v )v ek2011年第1期新世纪水泥导报Cement Guide for New EpochNo.12011专题论述需要的旁路放风量 的计算式：c 带入富集浓度k 的计算公式即可得到各种挥发性物质在窑尾烟室的富集浓度，计算结果见表6。将表6中SO 3 和Cl百分浓度对应到图1所示坐 标系中，判点位于正常清理区，当旁路放风量 为3.9%时，窑尾烟室会产生少量结皮，但通过 正常的空气炮喷吹后，不会影响到生产线的运 转。另外可计算出入窑热生料中总碱含量为： Na2O+0.67K2O=1.37%，远小于表1中对碱的限值， 此时碱也不会影响生产线的运转。表6 各种挥发性物质在窑尾烟室的富集浓度（%）式中：c灼烧基原料和燃料带入系统的各种挥发性物质含量。4 实例计算例如国外某项目的原、燃料中的碱、氯和硫含 量如表3所示。表3 原、燃料中的碱、氯和硫含量5 结束语在旁路放风设计过程中，利用本文介绍的计算 方法所得结果可以作为旁路放风车间设备选型的基 础数据，但是在计算过程中应该考虑特定项目所采 用的新工艺和新设备，例如高效率预热器和两档窑 等，可能会使表2中的各设备挥发率和排放率发生 变化，因此在以后的工程设计和生产过程中，还应 注意修正和完善表2中的数据。参考文献1 李元俊. 挥发性物质的循环量和旁路放风量的计算J. 水 泥, 1985(04).（收稿日期：2010-10-10）为了将燃料中的挥发性物质也考虑在内，按理论料耗为1.55 kg生料/kg熟料，热耗为7304.2 kJ/kg 熟料，重油热值9 2004.2 kJ/kg，将表3中的换算 为灼烧基原料和燃料带入系统的总挥发性物质含量 见表4。表4 灼烧基生、燃料带入系统的总挥发性物质含量根据经验从表4中可以看出，带入系统的挥发性物质碱和硫含量都比较少，只有氯远远超出了预 分解窑允许的范围，所以按系统对氯在窑尾烟室的 允许含量来确定旁路放风量 ，然后再验证在放风 量为 时，碱和硫在窑尾烟室的富集浓度可以满足 系统要求。考虑到该项目处于干旱地带，原料的水分比较 少，约为3%，所以出预热器的废气大约50%作为 生料磨烘干热源，