水泥回转窑物料平衡、热平衡与热效率计算方

水泥工业窑热能平衡4.1.6.1 水泥工业窑热能平衡的基本概念

熟料烧成综合能耗 comprehensive energy consumption of clinker burning

熟料烧成综合能耗指烧成系统在标定期间内，实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和，单位为千克（kg）。

熟料烧成热耗 heat consumption of clinker burning 熟料烧成热耗指单位熟料产量下消耗的燃料燃烧热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。

回转窑系统热效率 heat efficiency of rotary kiln system 回转窑系统热效率指单位质量熟料的形成热与燃料（包括生料中可燃物质）燃烧放出热量的比值，以百分数表示（%）。

根据热平衡参数测定结果计算，热平衡参数的测定按JC/T733规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A。

熟料形成热的理论计算方法参见附录B

4.1.6.2 水泥回转窑物料平衡

物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废弃出口（即包括冷却机、回转窑、分解炉和预热器系统）并考虑了窑灰回窑操作的情况。

物料基础：1kg熟料

1.收入部分

（1）燃料消耗量

1）固体或液体燃料消耗量

+=

yr Fr

r sh

M M m M …………………………（4-1） 式中：

m r ——每千克熟料燃料消耗量，单位为kg/kg ； M yr ——每小时如窑燃料量，单位为kg/h ； M Fr ——每小时入分解炉燃料量，单位为kg/h ；

M sh ——每小时熟料产量，单位为kg/h 。

2） 气体燃料消耗量

ρ=

⨯r

r r sh

V m M …………………………………（4-2） 式中：

V y ——每小时气体燃料消耗体积，单位为Nm 3/h ； ρr ——气体燃料的标况密度，单位为kg/Nm 3。

ρρρρρρρρ⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=

2

2

2

2

2

22O 222O C 100

m m CO CO m m C H H N H O

r CO CO H H N H O ………………………………………………………………………………………………… (4-3) 式中：

CO 2、CO 、O 2、C m H m 、H 2、N 2、H 2O ——气体燃料中各成分的体积分数，以百分数表示（%）；

ρ2

CO 、ρCO 、ρ2

O 、ρm m C H 、ρ2H 、ρ2N 、ρ2

H O ——各成分的标况密度，单位为

kg/m 3N,参见附录C 。

（2） 生料消耗量

=

s

s sh

M m M …………………………………………………… （4-4） 式中：

m s ——每千克熟料生料消耗量，单位为kg/kg ；

M s ——每小时生料喂料量，单位为kg/h 。 （3）入窑回灰量

=

yh

yh sh

M m M ………………………………………… （4-5） 式中：

m yh ——每千克熟料入窑回灰量，单位为kg/kg ； M yh ——每小时入窑回灰量，单位为kg/h 。 （4）进入系统一次空气量

ρ+=

⨯1111y k F k

k k sh

V V m M ………………………… （4-6） 式中：

m 1k ——每千克熟料进入系统一次空气量，单位为kg/kg ； V y1k ——每小时入窑一次空气体积，单位为Nm 3/h ； V F1k ——每小时入分解炉一次空气体积，单位为Nm 3/h ； ρ1K ——一次空气的标况密度，单位为kg/Nm 3。

注：当一次空气用煤磨的放风时，应根据一次空气的成分计算ρ1k 。

2

2

2

2

1k 1111k 2

222H O

1k CO 100

k k k

CO CO O N CO O N H O ρρρρρρ⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=

…（4-7）

式中：

1k 2CO 、1k CO 、12k O 、12k N 、1k 2H O ——一次空气中各成分的体积分数，以百分数表示（%）。

（5）进入冷却机空气量

Lk

Lk k sh

V m M ρ=

⨯ ……………………………………（4-8） 式中：

m Lk ——每千克熟料入冷却机的空气量，单位为kg/kg ； V Lk ——每小时入冷却机的空气体积，单位为Nm 3/h ； ρk ——空气的标况密度，单位为kg/Nm 3。 （6）生料带入空气量

sk

sk k sh

V m M ρ=

⨯ ……………………………………（4-9） 式中：

m sk ——每千克熟料生料带入空气量，单位为kg/kg ； V sk ——每小时生料带入空气体积，单位为Nm 3/h 。 （7）窑系统漏入空气量

LOk LOk

k sh

V m M ρ=⨯ …………………………………（4-10）

式中：

m LOk ——每千克熟料系统漏入空气量，单位为kg/kg ； V LOk ——每小时系统漏入空气体积，单位为Nm 3/h 。 （8）物料总收入

1zs r s yh k Lk sk LOk m m m m m m m m =++++++ ……（4-11） 式中：

m zs ——每千克熟料物料总收入，单位为kg/kg 。 2. 支出物料

（1）出冷却机熟料量

1Lsh Lfh m m =- ………………………………（4-12） 式中：

m Lsh ——每千克熟料出冷却机熟料量，单位为kg/kg ； m Lfh ——每千克熟料冷却机出口飞灰量，单位为kg/kg 。 （2）预热器出口废气量

f m f

f sh

V M ρ=⨯ ……………………………

（4-13） 式中：

m f ——每千克熟料预热器出口废弃量，单位为kg/kg ； V f ——每小时预热器出口废气体积，单位为Nm 3/h ；

ρf ——预热器出口废气的标况密度，单位为kg/Nm 3。