气烧窑石灰生产燃料及热耗衡算

1、气烧窑石灰生产燃料及热耗衡算1概述11石灰石的理化性质。石灰生产的原料是大理石，又称石灰石。在自然界中存在比较广泛, 主要成分是碳酸钙。石灰石的熔点为1330Co石灰石的用对密度取决于它的成分和气孔 率，约为2.629。完整而坚硬的石灰石的相对密度比气孔石灰石的要 大。石灰石的物理外观由于所含的杂质不同差别很大。它的颜色有深灰、 浅灰、青灰、白纹、黄褐色等。一般青灰、浅灰较好，杂质含量较少。 如色暗证明含有多量的镁和砂，结晶灿烂的表示含有多量的二氧化硅， 黄褐色的表示含有氧化铁和猛等。1.2电石生产对石灰石的质量要求碳酸钙（CaCO3）97%氧化镁（MgO）1.0%氧化铁（FezOj +氧化铝

2、（人匚。：1.0% 二氧化硅（Si。?）1.0%硫（S）0. 1%磷（P）:k 54.2co84.565.270,0.9n26. S21.66体积Nm3394. 5气体成分的差距主要有炉压控制和净仅方式不同，不同程度上引进了空气和氮气。但是在理论上尾气成分不同但是碳元素的总量是平衡的。可 以计算实际情况下吨电石产电石尾气量：394. 5 X (84.5+0.3+3.5) 4- (65. 27+3. 06+4.2) =480. 3Nm3则每小时流量电石尾气流量=160. 4 4-24X480. 3Nm3=3210Nm3o电石净化尾气实测值和理论计算相差3. 8%,说明电石净化尾气流量实 测值30

3、86Nm3/h基本可信，可以作为下一步计算的依据。23电气尾气热值计算：计算公式：Q=3012x+2573y + 8562z式中：Q lm电石炉尾气热值。单位：kcal/Nm3x电石炉尾气中C0含量。y 电石炉尾气中仏含量 z 电石炉尾气中CH-含量。则净化气热值 Q = 3012X0. 6527 + 2573X0. 0491+8562X0. 0306 = 2354. 3kcal/Nm：l注：所有热量计算均以01时为基准态。2.4石灰石及石灰分析数据石灰石组成“)石灰组成3)可燃物类型电石尾(&)CaCO39713.2CH43.06MgCO31 13081 (MgO)H24. 91惰性气体0

4、000 00CO24.2H2O:CJ0 00CO65.27CaO0 0084.51O20.9S1O21 061 58N2产量热值2354 3kcal/Nm33气烧窑的热工计算3.1 反应热(即Cag和MgCO3分解所需要的热量)热化学方程式：CaCOj(s) +42. 5kcal=CaO(s) +C02(g) (/mol)即生成 ImolCaO 需吸收 42. 5kcal 热量。MgCO5(s)+27. 4kcal=MgO(s)+CO2(g) (/mol)即生成 ImolMgO 需吸收 27. 4kcal 热量。 则生成单位千克质量CaO (分子量56. 08)的分解热为1000 x42.5

5、753lccal /leg56.08生成单位千克质量MgO (分子量4 0. 31)的分解热为x27.4 65Qkcal I kg4031将CaCO3分解成CaO (占产物含量84.51%),单位小时需耗热：6683. 3kg/hX0. 8451 X 753kcal/kg=4. 253X lOkcal/h将MgCOa分解成UgO (占产物含量0.81%),单位小时需耗热：6683. 3kg/hX0. 81 4-100X650kcal/kg=0. 035X 10bkcal/h反应总耗热=CaCO3分解耗热+MgC03分解耗热二4. 253 X 106kcal/h+0. 035 X lOkcal/

6、h=4. 288X10kcal/h3.2废气热量(即经过空气预热器以后排出的气体所带走的热量)电石尾气的体积流量是3086 Nm7h,气烧窑排除的废气流量是YNm7h,进入气烧窑的空气流量是Z Nm3/ho每小时石灰分解产生的CO,是：6683.3 X 0.84514- 56.08 X 22.4+ 6683.3 X 0.0081 一 36 X 22.4=2289.7Nm3可燃物类型电石尾气窑顶废气CH43. 060 67H:4. 911.25CO24.221 03CO65.270 53020.98 13计算碳平衡：2289. 7 + 3086X(3. 06+4. 2+65. 27)/100二Y

7、(0. 67+21. 03+0. 53)/100计算氧平衡 2289. 7X2+3086X (4. 2X2+65. 27+0. 9X2)/100+2X0. 21 X2=Y(21. 03X2+0. 53+8. 13X2)/100计算得知：电石尾气的体积流量3086 Nm7h,气烧窑排除的废气流量Y =20291Nm7ho进入气烧窑的空气流量是Z=11983 Nm7ho废气温度按照18（TC计算，此温度下废气比热为0. 34kcal/Nm C, 则单位小时废气带走热量：20291 NmVhXO. 34kcal/Nm3 C X （180-0） C=1. 24X 106kcal/li 电脑显示助燃风流

8、量是5300Nm7h,则冷却风流量是6683Nm7h.33排放石灰热量（即窑底出灰热损，仅考虑主要成分CaO,杂质忽略不计）CaO 比热：0.21 kcal/kg C,温度 T=100Co 则单位小时5（）热损为：6683. 3kg/hX0.21 kcal/kg CX （100-0） C=0. 14X 106kcal/h34对流和辐射损失（即壁而对环境辐射+对流散热）150t/d的石灰竖窑内径4240X3040 ,高19500,总辐射面积=284m2a、一般温度域面积约占表面积的50%： 142m2,内外温差厶t=600C, 热传递系数：lkcal/hm2 CO则:142m2X600CXlkc

9、al/h.m2 C-0. 0852X 106kcal/hb、高温域面积约占表面积的50%：,内外温差1=11151,热传递系 数：1. 4kcal/hm2 CO 则：则：142m2X 1115C X1. 4kcal/h. m2 C=0. 222X 106kcal/h 合计总热损:0. 0852X106kcal/h+0. 222X 106kcal/h=0. 3072X 106kcal/h3.5水分蒸发热量（即原料石灰石中所倉的水分蒸发所吸收的热量）单位小时生成的纯CaO质量：6683. 3kg/hX0. 8451 二5648kg/h单位小时消耗的纯CaCO3 （分子量100. 09）质量（包括反

10、应生成50 （分 子量56. 08）所需要的CaCO3的质量、产物石灰中未分解的CaCO3的质量）：5648kg/hX100. 094-56. 08+6683. 3kg/hX0. 1549=11115. 73kg/h 原料石灰石CaC03含量：7%, 1L0含量按照1%计算，则原料石灰石含水 分:11115. 73kg/h4-0. 97X0. 01=114. 6kg/hT=180C，此温度下水比热为668kcal/kgo则水蒸发消耗热：114. 6kg/h X668kcal/kg=0. 077 X 10bkcal/h36不燃性热损失(即尾气中未燃烧完全的CO、氢气、甲烷所未释放的热量)Q=20

11、291Nm7hX (3012X0. 53X0.01+2573X1. 25X0. 01+8562X0. 67X0.01) =2. 14X10bkcal/h37冷却空气热损(即导热油所带走的热耗)散热器进口导热油油温170176。6 出口油温150160。温差按照15计算，冷却油泵参数：流量160m7h ,扬程60m。实际流量按照140m7h计算，导热油比热容2. 74KJ/kg. CQ=140m7hXO. 83X 1000kg/nf X2. 74KJ/kgC X 15C=4. 78X 10Wh=l. 14 X 10kcal/h4结论41热平衡汇总表格如下:序号项目热耗(X106kcal/h)热耗

12、 (Kcal/kg)比例(%)1反应热4.288641.645. 952废气热量1.24185. 5413. 293排放石灰热量0. 1420. 951.504对流和辐射损央0. 307245. 973. 295水分蒸发热量0. 07711. 520. 826不燃性热损失2. 14320.222. 937冷却空气热损1. 14170.612. 22总计1396.384.2燃料消耗量：生产lk百石灰需要燃料：1396. 384-2354. 3=0. 593Nm7kg单位小时燃料消耗量：0. 593Nm7kgX6683. 3kg/h=3963. 2Nm7h注：电石炉尾气热值：2354. 3kcal

13、/Nm3查询有关资料:根据窑型不同，生产每kg石灰热耗一般范围在 8901250Kcal,而本次计算结果在1400Kcal左右，热耗较大，主要是不 燃性热损失较大，即尾气中未燃烧完全的C0.氢气、甲烷含量较高所致。从上述数据可知如能控制气烧窑尾气中未燃烧完全的C0、氢气、甲烷 含量接近为零，则kg石灰热耗是107618Kcal。kg石灰热耗控制在llOOKcal以内，则石灰生产单位小时燃料消耗量: 11004-2354. 3Nm3/kgX6683. 3kg/h=3122Nm3/ho 与实际进气烧窑气体流量 3086Nm3/h基本一致，说明只要我们控制好配风，降低尾气有效成分损失, 气量是可以实现平衡的。5补充资料12月19日，重新安排对气烧窑尾气进行分析，结果如下:可燃物类型窑顶废气（12约17日数据）窑顶废气（12约19日数据）CH.0. 670. 74H1. 251.02co221