新型干法熟料热平衡计算(2003版)

1、1一、NSP窑规格1.1NSP窑规格的确定1.1.1 NSP窑的直径要求生产能力 2000t/d由经验公式：G=53.5Di3.14其中G（t/d）窑产量，D为窑筒体有效内径（m）取窑内耐火砖的厚度=300mm#则窑内径 D= Dj 2、. =3.2+20.3=3.8（m）1.1.2NSP窑的长度将 D =3.2 带入经验公式：G=8.491Dj2.328L0.680L= 2.680G8.491D；328 -2000 二 57.4(m)0.680' 8.491 3.22.328“鹏飞”回转窑产品系列：规格（单位：米） 3.5m X 54m 3.8m X 58m 4.0m X 60m 4

2、.3m X 64m 4.8m X 74m 5.0m X 74m 5.6m X 87m初步确定窑的规格为3.8m X 58m 即D=3.8米 L=58 米1.1NSP窑产量的标定根据经验公式，将 D =3.2米，L=58米代入G=8.491D2.328 L0.6802 382=8.491 X 3.2 . X 580.680=2014t/d由于经验公式受数量、地域、工艺、时间限制， 以及产量受窑规格、原燃料、操作等影响极大。根据山西灵丘豪洋公司用3.8m X 58m窑的生产实际（大于 2000t/d ） 确定窑的规格为3.8mx 58m二、 主要热工参数的计算2.1 NSP窑系统物料平衡2.1 N

3、SP窑系统热平衡2.1 NSP窑系统主要热工参数的计算原始资料窑型为 4.0m x 60m带D D型预分解窑。生产品种为普通硅酸盐水泥熟料。物料化学成分见表 1-1。燃料元素分析和工业分析及发热量见表1及表2。表1-1物料化学成分单位：%成分 项目、烧失量SiO2Al 2QFe2QCaOMgOSO其他总和干生料35.8813.273.032.0944.680.290.160.60100.00熟料022.485.543.7966.830.590.050.72100.00煤粉051.6031.794.163.620.682.205.59100.00表1-2燃料元素分析单位：%CySyOAyW60.

4、103.960.350.977.9125.711.00表1-3工业分析及发热量单位：%AyVF. dWQdW (kJ/kg)25. 7128. 3644. 931 . 0023614温度。a.入预热器生料温度：50C。b.入窑回灰温度：50C。c.入窑一次空气温度：30C。d. 入窑二次空气温度：950Co e.环境温度：30C。f.入窑、分解炉燃料温度： 60C。g.入分解炉 二次空气温度：740Co h.熟料出窑温度：1360Co i.废气预热器温度：340 C。j.飞灰出预热器 温度：300 Co入窑风量比（。一次空气（K1 ）：二次空气（K2）：窑头漏风（K3）=15： 80： 5o燃

5、料比（。回转窑（Ky）：分解炉（Kf） =40： 60o出预热器飞灰量：0.1kg/kg熟料。出预热器飞灰烧失量：35.20%o各处过剩空气系数。窑尾：a y=1.05;分解炉混合室出口：a l=1.15 ；预热器出口 ： a f=1.40。其中，预热器漏风量占理论空气量的比例K4=0.16。（11）分解炉及窑尾漏风（包括分解一次空气量）占分解炉用燃料理论空气量的比例K5=0.05。（12）电收尘和增湿塔综合收尘效率为99.6%。（13）熟料的成熟：1736.9kJ/kg 熟料。（14）系统表面散热损失：460kJ/kg 熟料。(15) 生料水分:0.2% 。(16) 窑的产量 2000&qu

6、ot;日(或 83.3t/h)。解物料平衡与热量平衡计算步骤如下。基准：1kg熟料，温度：0C；范围：回转窑+分解炉+预热器系统。根据确定的基准和范围，绘制物料平衡图(图1)、热量平衡图(图2)。Vy1k+myrVy2k 9mFh物料平衡计算如下(1)收入项目 燃料总消量 m (kg/kg )其中，窑头燃料量 mr=kym,分解炉燃料量 mr=kFm。 生料消耗量、入预热器物料量a. 干生料理论消耗量100mrAjra 100 25.71mrm gsl=S丄=1.560 0.401mr100-Is 100-35.88式中a 燃料灰分掺入量，100%b. 出电收尘飞损量及回灰量mFh =mfh(

7、1 - ) =0.10 (1 -0996)=0.0004 kg/ kg 0.10 kg/kgmh=mhmh=0.10 0.0004=0.0996 kg / kkc. 考虑飞损后干生料实际消耗量100 Lfh100 35.2,mgs = mgsi mFh10560-0.401m 0.00041.560-0.401m / k§g g100-Ls100-35.88d. 考虑飞损后生料实际消耗量100ms-mgs 100 -Ws= (1.560-0.401mr)100100-0.2= 1.563 -0.402mr k / kge. 入预热器物料量入预热器物料量=ms myh =1.563-0

8、.402叶 0.100 = 1.663-0.402® kg / kg 入窑系统空气量a. 燃料燃烧理论空气量V'lk =0.089Car 0.267Har 0.033(SarOar)-0.089 60.10 0.267 3.96 0.033 (0.35 -7.91)-6.157m3/kg煤(标准状态)ml =1.293/'|k =1.293 6.157 = 7.961 k / kg煤b. 入窑实际干空气量3Vyk 二ayVmyr 二 ayV k K yg =1.05 6.157 0.40m= 2.586mm /kg (标准状态)myk = 1.293Vyk =1.29

9、3 2.586mr = 3.344口 k / k其中，入窑一次空气量、二次空气量及漏风量分别为Vyk1 = K1Vyk - 0.15/ykVyk2 = K2Vy 0.80VykV|ok1 二 KaVyk =0.05Vykc. 分解炉从冷却机抽空气量 出分解炉混合室过剩空气量V|=（： L_1）V 'lkmr=（1.15T）6.157mr=0.924m3/ kg（标准状态） 分解炉燃料燃烧空气量3V?=V k mFr=Vkmr=6.1570.60g= 0.924gm/ kg（标准状态） 窑尾过剩空气量V3 =（： y -1V 'ik myr =（： y -1V 1k Kymr =

10、 （1.05-1） 6.157 0.40m=0.123mr m3 / kg （标准状态） 分解炉及窑尾漏入空气量V4 = K5V 'lk mFr = K5V'lk KF mr - 0.05 6.157 0.60mr = 0.185mr m3/ kg （标准状态） 分解炉从冷却机抽空气量VF2k =V V2 V3 -Vi = 0.924m 3.694mr -0.123mr -0.18时=4.310叶 m3/ kg （标准状态）mF2k = 1.293VF2k =1.293 4.310mr = 5.573mr kg / kgd. 漏入空气量预热器漏入空气量为V5 = K4V'

11、;lk mr =0.16 6.157 mr =0.985mr m3/kg（标准状态）窑尾漏入空气总量为3V|ok2 = V4 V5 = 0.185+0.985mr =1.170mr m /kgVok2 =1.293 X Vok2=1.513m全系统漏入空气量为3Vlok 二V|°k1 V|°k2 =0.05 2.586mr 1.170mv =1.299 m /kg（标准状态）m lok= 1.293V lok =1.293 X 1.299mr=1.680kg / kg（2）支出项目熟料：mth Tkg 出预热器废气量a. 生料中物理水含量Ws0.2mws 二 ms 1.56

12、3 - 0.402mr0.003 -0.001mr kg/ kg100100mws0.0030.001mr3 丄一+Vws 一- = 0.004-0.001mr m /kg（标准状态）0.8040.804b. 生料中化学水含量msh = 0.00353mgsAL203s = 0.00353，门.5600.401m3.03 = 0.017-'0.004mr kg/ kg、， mhs 0.017 0.004mr 小 c c ccl 3 一亠亠 Vhs- = 0.021 - 0.005mr m /kg（标准状态）0.8040.804c. 生料分解放CO出气体量CO2心0s “妙瓷*68节0.

13、29总如2sm CO20.552-0.142 kk / kg100=mgsCO2 -mFh-Lfh1.560-0.401m 352-0.0004 35.20sV co 2sme。21.9770.552 -0.142 mr1 .97730.279 0.072 m m / kgr（标准状态）100 100 1009d. 燃料燃烧生成理论烟气量、八 22.4 Car22.4 60.10V co2mrm2 1210012 10022.4 N ar22.4 0.97mr =0.79 6.157 mrmr2810028100=1.122 mrm /kg（标准状态）VrN2二 0.79V /lkmr= 4.

14、872mr丝4也m2 10018 100经4空64!.2 100 18 100m =0.4561 m3/kg（标准状态）#22 4 s22 40 35VrS02 =mr =-mr = 0.002mr m3/kg（标准状态）3210032100Vr =Vrco VrN vo Vrsq 二 1.1224.8720.4560.002m =6.45m m3/kg（标准状态）mr = 8.704mr kg/kg/ik 1 一如 mr 17.961 1 一2571100 100e. 烟气中过剩空气量k/3V f -1 V ikmr = 1.40 -1 6.157mr = 2.463mr m /kg（标准状

15、态）mk =Vk 1.293叶=2.463 1.293m = 3.185mrkg / kg其中，有VkN2 =0.79Vk =0.79x2.463mr =1.946mr m3/kg（标准状态）28 28mkN =VkN 汉=1.946 汇mr = 2.433mrkg/kg22 22.422.4VkO = 0.21Vk =0.21 2.463mr =0.517mr m3/kg（标准状态）Q QQ Qm o2"kO2 232T°.517 2mr"739mrkg/kgf. 总废气量V f - V CO 2 VN 2 VH 2 O V O2V SO2二 0.279-0.0

16、72mr 1.122mr4.872mr 1.946mr0.004-0.001mr 0.021-0.005mr 0.456mr0.517mr 0.002口 =0.306 8.837mr m3/kg（标准状态） 出预热器飞灰量mfh =0.10Ckg/kg热量平衡计算如下。(1)收入项目 燃料燃烧生成热QrR =mrQnet,ar =23614mr kJ/kg 燃料带入显热Qr = mvCrtr = mv 1.154 60 = 69.240mrkJ/kg060 C时熟料平均比热容C r = 1.154kJ/(kg) 生料带入量Qs 二 mgsCs mwsCw ts 二 1.560-0.401mr

17、0.878 亠 i0.003-0.001mr 4.18250 = 69.111-17.81知 kJ/kg050 C时，水的平均比热 容cw二4.182kJ / (kg C ),干生 料平 均比热容Cs =0.878kJ /(kg C ) 入窑回灰带入热量Qyh miyhCyhtyh =0.100 0.836 50 =4.180kJ/kg050 C时,回灰平均比热容(Cyh 二 0.836kJ /kg C ) 空气带入热量a. 入窑一次空气带入热量Qy1k =Vy1kCy1kty1k = 0.15VykCy1kty1k = 0.15 2.586mir 1.298 3 15.105m- kJ /

18、kg030 C 时，空气平均比热容 Cy1k =1.298kJ/kg C )b. 入窑二次空气带入热量Qy2k 二Vy2kCy2kty2k =0.80VykCy2kty2k =0.80 2.586mr 1.403 950 = 2757.4mkJ/kg0950 C时，空气平均比热容 Cy2k =1.403kJ /kg C )c. 入分解炉二次空气带入热量Qf2k = Vf2rCf2讥尸 2k = 4.310g 1.377 740 = 4391.8mr kJ/kg0740 C 时，空气平均比热容 CF2k =1.377kJ /kg C )d. 系统漏风带入热量Qiok = V|ok C|okt|o

19、k = 1.299mr 1.298 3° = 50.583mr kJ/kg030 C时，空气平均比热容 Clok =1298kJ/(kg C )总收入热量Qzs = Q rR ' Q s ' Q yh ' Q y 1k Qy2k QF2k Qlok=23614m69.240QV, , C, , t 1.299m 1.298 30 =50.583mrlok lok lok lokrr69.11-17.813m i 亠 4.180 15.105mr 2757.4mr 4391.8叶 50.595mr= 73.29130880 m kJ/kg支出项目 熟料形成热Qs

20、h =1736.9 kJ/kg 蒸发生料中水分耗热量Qss 二 mws gs qqh 二 0.003 - 0.001口 0.017 - 0.004口2380=47.600 - 11.9mrkJ / kg(50 C时，水的汽化热 qqh = 2380kJ / kg) 废气带走热量Qf 二 Vco2 ' Vn2Cn2 ' Vh2oCh2o Vo2Co2 VsqCsq tf= (0.279 +1.050mr)汉 1.900 + 6.818m严 1.313 + (0.025 + 0.450mr)汶 1.547+ 0.517m rX1.364+0.002m r x 0.962汇 340

21、=193.38 + 4199.8口kJ/kg0340 C时，各气体平均比热容(标准状态): CCO =1.900kJ/(m3 C )Cw =1.313kJ /(m3 C ); Co =1.547kJ /(m3 C )；C = 1.364kJ /(m3 C )；Cso2 =1.962kJ/(m3 C ) 出窑熟料带走热量Qysh -1 Cshtsh -1 1.078 1360 = 1466.1kJ / kg01360 C 时，熟料平均比热容 Csh 二 1.078kJ /kg C ) 出预热器飞灰带走热量Qfh = mfhCfhtf = 0.100 0.895 340 = 30.43CkJ/kg

22、0300 C 时，飞灰平均比热容 Cfh 二 0.895kJ /kg C ) 系统表面散热损失Qb =460kJ/kg支出总热量为Qzc 二 QshQssQfQysh Qfh Qb=1736.9+ (47.60-11.9m r) +193.38+4199.8m r) +1466.1+26.85+460=3930.8+4187.9 m rkJ/kg（3）列出收支热量平衡方程式Qzs = Qzc73.291+3088mr=3930.8+4187.9m r求得r=0.1445kg/kg即烧成1 kg熟料需要消耗0.1445 kg燃料。求得燃料消耗量后,即可列出物料平衡 （见表1-4 ）和热量平衡表（见表 1-5 ）。表1-4物料平衡表单位：kg/kg熟料收入项目数量%支岀项目数量%燃料消耗量0.1454.45熟料量129.69入预热器生料量1.60549.28岀预热器飞灰量0.1002.97入窑实际干空气量0. 48314.83岀预热器废气量分解炉抽空气量0.80524.72生料中物理水量0.0030.09窑尾系统漏入空气量0.2196.72生料中化学水量0.0160.48生料分解CO2量0.53115.77燃料燃烧理论烟气量1.25837.35烟气中过剩空气量0.46013.65合计3.257100.00合计3.368100.00表1-5热量平衡表单位：kJ/kg熟料收入项目数