石灰窑热耗、石灰石分解与废气设计计算书

202610设计依据与标准规 设计基础条 执行标准与规 设计基础数 石灰石化学组 成品石灰组 燃料（高炉煤气）组 石灰石分解过程计 分解化学反 原料消耗 分解产物量与CO₂发生 热平衡与单位产品热耗计 热收入 热支出 热平衡方程与单位热 烟气与废气量计 理论空气 理论烟气 实际烟气 小时与年废气 大气污染物产生量核 颗粒物（粉尘 二氧化硫 氮氧化物 安全核验与指标对 能耗指标对 安全与工程核 结果分析与工程指导意 计算结果汇 工程指导意 结 免责声 600t/d石分解过程、窑炉热平衡、单位产品热耗以及烟气与废气产生量进行系统核算，为后续工艺设计、环保设施选型及节能评估提供定量依据。计算过程遵循现行国家与行业标准，并结合工程设计惯例取值。窑型：双膛并流蓄热式石灰窑（麦尔兹窑），600330d25t/hCaO90%≤3.0%≥320mL（4mol/LHCl，10min）。Q_net,ar3500kJ/Nm³（干基）1-1GB/T51386—GB4915—污染源源强核算技术指南锅炉HJ991—GB50632—GB9078—2-1入窑石灰石化学组成（干基干基质量分数由化学组成反推：CaCO₃95.50%CaO53.48%、CO₂42.02%；MgCO₃MgO1.20%、CO₂1.30%43.32%LOI43.30%2-2燃料（高炉煤气）2-33500900～1100→𝐶𝑎𝑂→𝐶𝑎𝑂+→𝑀𝑔𝑂+ CaCO₃ΔH°₂₉₈≈+178.3kJ/mol，MgCO₃≈+100.6kJ/molCaCO₃分解q_CaCO₃=1783kJ/kgMgCO₃q_MgCO₃=1183kJ/kg。1kgCaO90.0%CaCO₃转化而来，根M(CaCO₃)/M(CaO)=100.09/56.08≈1.785CaCO₃质量为：

=

×100.09=1.607 成品石灰中MgO1.5%全部由MgCO₃转化而来，M(MgCO₃)/M(MgO)=84.31/40.31≈2.092：

=

×84.31=0.031 考虑石灰石中不参与分解的酸不溶物（SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃合计1.80%）与灼减3.0%的生烧/(3-5)计算：

=𝑚𝐶𝑎𝐶𝑂₃+𝑤

=1.607+

=1.671 1kg1.671kg𝑀𝑠,ℎ=25𝑡/ℎ×1.671=41.78 CO₂按化学计量，1kgCO₂43.30%。考虑成品灼减3.0%（即3%的碳酸盐未分解），实际分解率为97.0%。每千克成品石灰对应的分解CO₂质量为：𝑚𝐶𝑂₂,𝑑𝑒𝑐=1.671×0.4330×0.97=0.702 CO₂44.01g/mol1.9657kg/Nm³CO₂

=

=0.357

𝑉𝐶𝑂₂,𝑑𝑒𝑐,ℎ=25000𝑘𝑔/ℎ×0.357=8925 1kg𝑄𝑖𝑛=𝑉𝑓· 式中：V_f为单位产品高炉煤气耗量，Nm³/kg；Q_net,ar为煤气低位发热量，3500𝑄𝑑𝑒𝑐=𝑚𝐶𝑎𝐶𝑂₃·𝑞𝐶𝑎𝐶𝑂₃+𝑚𝑀𝑔𝐶𝑂₃· 𝑄𝑑𝑒𝑐=1.607×1783+0.031×1183=2893+37=2930 20℃900℃c_s≈0.85kJ/(kg·℃)100c_CaO0.88kJ/(kg·℃)。物料升温𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠=𝑚𝑠·𝑐𝑠·𝛥𝑡1+1.00·𝑐𝐶𝑎𝑂· 𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠=1.671×0.85×880+0.88×80=1250+70=1320 双膛并流蓄热式窑废气经蓄热膛换热后出窑温度约120℃。设单位产品湿烟气体V_g（5章），c_p,g1.42kJ/(Nm³·℃)，则烟气带𝑄𝑔=𝑉𝑔·𝑐𝑝,𝑔· 根据双膛窑运行经验，窑体表面散热及化学不完全燃烧损失合计约占燃料化学热8～109。𝑄𝑖𝑛=𝑄𝑑𝑒𝑐+𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠+𝑄𝑔+ 9%

=𝑄𝑑𝑒𝑐+𝑄𝑠𝑒𝑛𝑠+1−

V_f1.83Nm³/kg𝑞𝑛𝑒𝑡=1.83×3500=6405 q_net=4600kJ/kg（7章对标）𝑄ℎ=25000𝑘𝑔/ℎ×4600𝑘𝐽/𝑘𝑔=1.15 8

=1.15×3

=32857

4-1单位产品热平衡汇总表（基准：1kg成品石灰421≈41Nm³O₂𝑉𝑂₂,0=0.5×𝐶𝑂+0.5× 2+2× 𝑉𝑂₂,0=0.5×0.25+0.5×0.03+2×0.01=0.160 O₂21%

=

=0.762

α1.0时，1Nm³5-1α=1.0Nm³/Nm³煤气Nm³/Nm³煤气COCH₄+0.25+0.01+0.15=H₂CH₄0.03+0.02=煤气自带0.560+0.762×0.79=α1.10Δα=0.05𝑉𝑔=𝑉𝑔,0,𝑤𝑡+(𝛼−1)·𝑉𝑎,0+𝛥𝛼· 𝑉𝑔=1.622+0.100.762+0.050.762=1.736𝑁𝑚3/𝑁𝑚3煤气(5-𝑉𝑔,ℎ=32857×1.736=57040 CO₂量（3-9），𝑉𝑒𝑥,ℎ=57040+8925=65965 年废气排放量（330d、24h连续运行𝑉𝑒𝑥,𝑎=65965×24×330=5.22 8 5-210⁸57石灰石分解释放865颗粒物（粉尘15～40g/Nm³c_PM=30g/Nm³。颗𝑀𝑃𝑀,ℎ=65965×30×10−3=1979 +布袋除尘（≥99.9%）≤10mg/Nm³GB4915—20132025年修改单要求。二氧化硫H₂SH₂S0.05g/Nm³85%。S+O₂→SO₂折算：

=

×0.05×0.85×

×10−3=0.262 CaOSO₂的吸收（30%～50%），SO₂≤50mg/Nm³。氮氧化物NOxNOx浓200mg/Nm³（NO₂计）取值：𝑀𝑁𝑂𝑥,ℎ=65965×200×10−6=13.2 SNCR（氨水/尿素）60%NOx≤100mg/Nm³，满足特别排6-1301旋风≤≈4≤200≤7-1单位石灰烧成热耗4GB/T51386—20194400～4单位产品综合能耗≈145废气初始含尘注：1kgce=29307.6kJ4600kJ/kg÷29.308MJ/kgce≈157kgce/t折算（含燃料以外的电耗、水耗修正后约132kgce/t），符合GB20191050～1150℃，既保证碳酸盐充分分解，又压力核验：双膛窑为微正压操作，窑顶压力控制在−50～+50Pa，防止炽热(5-7)6.6×10⁴Nm³/h废气量作为布袋除尘器、引风1.215～20m/s设计。8-1324≈65小时分解CO₂81NOx热耗优化方向：碳酸盐分解热（2930kJ/kg）63.7%，是能量利用800℃120℃，可显著降低环保设施选型：以6.6×10⁴Nm³/h标态干烟气量为基准，布袋过滤风速取0.8m/min1400m²≥8×10⁴m³/h（工况），≥4500Pa。CO₂15.6t/h（5.1t/a），属工艺过程排放，应CO₂捕集接口。节能潜力：通过提高入窑石灰石粒度均匀性、优化煤气/空气配比至α=1.05、3%～5%的下降空间。本计算书以600t/d双膛并流蓄热式石灰窑为对象，系统完成了石灰石分解过程、热平衡、烟气量与大气污染物产生量核算，主要计算结果自洽，满足GB/T51386—2019、GB50632—2019GB4915—2013等现行标准要求。4600kJ/kg132kgce/t，处于国内6.60×10⁴Nm³/h5.22×10⁸Nm³/a++SNCR治理后，颗粒物、SO₂、NOx10、50、100mg/Nm³以内，本计算书依据现行国家与行业标准、公