水泥熟料形成热的计算方法

水泥熟料形成热的计算方法熟料形成热的计算方法很多，有理论计算方法，也有经验公式计算方法。

现介绍我国《水泥回转窑热平衡、热效率综合能耗计算通则》中所采用的方法。

首先是按照熟料成分、煤灰成分与煤灰掺入量直接计算出煅烧1kg 熟料的干物料消耗量， 然后再计算形成lkg 熟料的理论热消耗量。

若采用普通原料(石灰石、粘土、铁粉)配料，以煤粉为燃料，其具体计算方法如下：首先确定计算基准，一般物料取1kg 熟料，温度取0℃，并给出如下已知数据：(1)熟料的化学成分；(2)煤的工业分析及煤灰的化学成分*（*若采用矿渣或粉煤灰配料还应给出矿渣或粉煤灰的化学成分及配比）；(3)熟料单位煤耗，对于设计计算要根据生产条件确定，对于热工标定计算通过测定而得。

（一）生成lkg 熟料干物料消耗量的计算 1．煤灰的掺入量A m =1100r ar m A α(1-1) 式中 A m ──生成lkg 熟料，煤灰的掺入量(kg ／kg-ck)；r m —每熟料的耗煤量(kg ／kg-ck) A ar ──煤灰分的应用基含量(％) α── 煤灰掺入的百分比(％)。

2．生料中碳酸钙的消耗量CaOCaCO A A K rCaCOM M m CaO CaO m 33100⋅-= (1-2)ar式中 m r CaCO3，──生成lkg 熟料碳酸钙的消耗量(kg ／kg —ck)；CaO k ──熟料中氧化钙的含量(％)； CaO A ──煤灰中氧化钙的含量(％)；M caCO3、M CaO ──分别为碳酸钙、氧化钙的分子量；A m ──同(1-1)式3．生料中碳酸镁的消耗量m r MgCO3=MgOMgCO A A K M M m MgO MgO 3100⋅- (1-3) 式中 m r MgCO3──生成lkg 熟料碳酸镁的消耗量(kg ／kg —ck)MgO A ──煤灰中氧化镁的含量(％)； MgO K ──熟料中氧化镁的含量(%)；M MgCO3、M MgO ──分别为碳酸镁、氧化镁的分子量；A m ──同(1-1)式。

4．生料中高岭土的消耗量22H AS rm=32221003232O Al H AS A AK M M m O Al O Al ⋅- (1-4) 式中 22H AS r m ——生料中高岭土的含量(kg ／kg —ck)；Al 2O 3k ──熟料中三氧化二铝的含量(％)； Al 2O 3A ──煤灰中三氧化二铝的含量(％)；22H AS M 32O Al M ──分别为高岭土和三氧化二铝的分子量；A m ──同(1-1)式。

5．生料中CO 2的消耗量2CO rm=323CaCO CO CaCO rM M m+323MgCO CO MgCO rM M m(1-5)式中 2CO r m ──生成lkg 熟料CO ：的消耗量(kg ／kg —ck)；3MgCO r m 3CaCO r m ──同(1-3)、(1-2)式2CO M 3CaCO M ──二氧化碳的分子量；3MgCO M 3CaCO M ──分别为碳酸镁及碳酸钙的分子量。

6．生料中化合水的消耗量2222222H AS O H H AS OH rM M m m= (1-6)式中 O H r m 2──生料中化合水的含量(kg ／kg —ck)；O H M 2 ──水的分子量； 其他符号同(1-4)式。

7．生成lkg 熟料干生料的消耗量O H r CO r d r m m m 221++= (1-7)式中 d r m ──生成lkg 熟料干生料的消耗量(kg ／kg —ck)；O H r m 2 、2CO r m ──见(1-5)、(1-6)式。

若采用矿渣或粉煤灰配料时，在计算各成分含量时还要分别将熟料各成分中减去来自矿渣或粉煤灰中各相应的成分含量；若采用液体或气体燃料时，则可将各项公式中A m 作为零代入。

(二)形成lkg 熟料吸收热量的计算1．干物料从0℃'C 加热到450℃C 时吸收的热量)0450(1-=d r d r C m q (1—8 )式中 1q ──干物料从0℃加热到450 ℃时吸收的热量(kJ ／kg —ck)；d r m ──见 (1-7)式d r C ──干物料在0~450℃C 时的比热；一般为1．058kJ ／kg ·℃； 2．高岭土脱水吸收热量669022⨯=O H r m q (1-9)式中 2q ──高岭土脱水吸收的热量(kJ ／kg —ck)：O H r m 2──见(1-6)式．6690 ──高岭土脱水热效应(kJ ／kg —H ：O)； 3．脱水后物料由450℃加热到900℃吸收的热量)450900()(23--=m O H r d r C m m q (1—10)式中 3q ──脱水后物料吸收的热量(kJ ／kg —ck)；d r m 、O H r m 2──见(1-7)、 (1-6)式；m C ──脱水后物料在450~900℃之间的平均比热一般为：1.184kJ ／kg ·℃； 4．碳酸盐分解吸收热量166034⨯=CaCO r m q +14203⨯MgCO r m (1-11)式中 4q ──碳酸盐分解吸收热量(kJ ／kg —ck)；3CaCO r m 、3MgCO r m ──见(1-2)、 (1-3)式 1660──碳酸钙分解热效应(kJ ／kg —CaCO 3) 1420──碳酸镁分解热效应(kJ ／kg —MgCO 3)。

5．物料由900℃加热到1400℃时吸收热量)9001400()(225---=m CO r O H r d r C m m m q (1-12)式中 5q ──分解后的物料由900~C 加热到1400℃CB 寸吸收的热量(kJ ／kg —ck)：d r m 、O H r m 2、2CO r m ──分别见(1-7)、(1-6)、(1-5)式；m C ──物料在900~1400℃时的比热一般为1．033kJ ／kg ·℃。

6．形成液相吸收热量6q =109kJ ／kg —ck (1-13)(三)形成1kg 熟料放热量的汁算1．粘土脱水后无定形物质转变为晶体放出热量30186030122222221⨯⨯=⨯='∙H AS r H AS AS H AS r m M M m q (1-14)式中 1q '──粘土脱水后无定形物质结晶放热(kJ ／kg —ck)： 22H AS r m ──见式(1—4)；0.86──脱水高岭土(Al 2O 3·2SiO 2)和高岭土(Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O)分子量之比；301──脱水高岭土的结晶热（kJ ／kg —AS 2）。

2．熟料矿物形成放出热熟料矿物形成放热与各矿物的含量有关，其矿物含量可根椐熟料的化学组成由下式进行计算。

C 3S=4.07CaO K -7.60SiO K 2-6.72Al 2O K 3-1.43Fe 2O K3 C 2S=8.60SiO K 2+5.07Al 2O K 3+1.07 Fe 2O K 3-3.07 CaO KC 3A=2.65 Al 2O K 3-1.69 Fe 2O K 3 C 4AF=3.04 Fe 2O K 3(P >0.64)式中 C 3S 、C 2S 、 C 3A 、C 3A ──分别为熟料各矿物的含量（%）CaO K 、SiO K 2、 Al 2O K 3、 Fe 2O K3──分别为熟料中各化学成分含量（%）熟料各矿物形成热效应如下：C 3S —465 (kJ ／kg —C 3S ) C 2S —610 (kJ ／kg —C 2S) C 3A —88( kJ ／kg —C 3A ) C 4AF —105( kJ ／kg —C 4AF) 熟料矿物形成放热等于矿物形成热效应乘以各矿物含量之总和。

1001)10588610465(43232⨯⨯+⨯+⨯+⨯='AF C A C S C S C q (1-15) 3．熟料由1400℃冷却到0℃放出的热量)01400(3-='k K C m q (1-16) 式中 3q '──熟料冷却放热量(kJ ／kg —ck) K m ─—熟料量K m ＝1 kg ；K C ──熟料在0－1400℃时的平均比热，一般K C ＝1.092 kJ ／kg ·℃4．碳酸盐分解出的CO 2由900℃冷却到0℃放出热量)0900(224-='CO CO r C m q (1-17) 式中 4q '──CO 2 冷却放出热量(kJ ／kg —ck) 2CO r m —见（1－5）式2CO C —CO 2在0－900℃时的平均比热，2CO C ＝1.07 kJ ／kg ·℃ 5．水蒸气由450℃冷却到0℃时放出热量]2490)0450([225+-='O H O H r C m q (1-18)式中 5q '──水蒸气冷却放热(kJ ／kg —ck)； O H r m 2──见（1－6）式；O H C 2──水蒸气在0450时的平均比热，O H C 2＝1.966 kJ ／kg ·℃ 2490──0℃时水的汽化潜热kJ ／kg －H 2O （四）熟料形成热)()(51610q q q q q q q '+'-++='-= 由上述可见熟料形成热的理论计算比较麻烦，有时可用下列简易公式进行计算：=q 109+30.04CaO K +6.48Al 2O 3K +30.32MgO K -17.12SiO 2K -1.58Fe 2O 3K-m A (30.24CaO A +30.32MgO A +1.58Al 2O 3A )式中符号同前。