回转窑系统热平衡计算Word文档下载推荐.docx
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Ls
式中，mgsL—干生料理论消耗量，kg/kg熟料；
Aar—燃料收到基灰分含量，%；
a—燃料灰分掺入熟料中的量，%；
Ls—生料的烧失量，%。
②入窑回灰量和飞损量
myhmfh
mFhmfh
（1）
式中，myh—入窑回灰量，kg/kg熟料；
mfh—出预热器飞灰量，kg/kg熟料；
mFh—出收尘器飞灰损失量，kg/kg熟料；
η—收尘器、增湿塔综合收尘效率，%。
③考虑飞损后干生料实际消耗量
100Lfh
mgsmgsLmFh
100Ls
式中，mgs—考虑飞损后干生料实际消耗量，kg/kg熟料；
Lfh—飞灰烧失量，%。
④考虑飞损后生料实际消耗量
2
msmgs
100Ws
式中，ms—考虑飞损后生料实际消耗量，kg/kg熟料；
Ws—生料中水分含量，%。
⑤入预热器物料量
入预热器物料量msmyh（kg/kg熟料）
（3）入窑系统空气量
①燃料燃烧理论空气量
VLK0.089Car0.267Har0.033（SarOar）
mLK1.293VLK
式中，VLK—燃料燃烧理论干空气量，Nm3/kg煤；
mLK—燃料燃烧理论干空气量，kg/kg煤；
Car、Har、Sar、Oar—燃料应用基元素分析组成，%。
②入窑实际干空气量
VykykVLKmyr
myk1.293Vyk
式中，Vyk—入窑实际干空气量，Nm3/kg熟料；
myk—入窑实际干空气量，kg/kg熟料；
αy—窑
尾空气过剩系数。
③漏入空气量（包括生料送风量）
VLok（fy）VLKmr
mLok1.293VLok
式中，VLok—窑尾系统漏风量，Nm3/kg熟料；
mLok—窑尾系统漏风量，kg/kg熟料；
αf—预热
器出口过剩空气系数。
漏入空气量也可用漏风系数求得。
2.1.2支出项目
（1）熟料量
msh＝1kg
（2）废气量
①生料中物理水
mwsmsWs
mws
Vws
0.804
式中，0.804—为水蒸气密度，kg/Nm3；
mws—生料中物理水量，kg/kg熟料；
Vws—生料中物
3
理水量，Nm3/kg熟料。
②生料中化学水
mhs
0.00353mgs
Al2O3s
Vhs
式中，mhs—生料中化学水量，
hs
s
—干
kg/kg熟料；
V—生料中化学水量，Nm
/kg熟料；
Al2O3
生料中三氧化铝含量，%。
③生料分解放出CO2气体量
mCOs
mgs
CO2
mFh
Lfh
22.4
VCO2
mCO2
44
1.977
式中，mCOs
2—生料中分解出CO2气体量，kg/kg熟料；
VCOs
—生料中分解出CO2气体量，Nm3/kg
熟料；
CO2—干生料中CO2含量，%。
CO2
sMCO2
MgO
sMCO
CaO
MMgO
MCaO
式中，CaOs、MgOs—分别为干生料中
和
的含量，
%
；
CO2、
M
CaO、MgO—分别为
CO2、CaO、MgO分子的相对质量；
1.977—CO2密度，kg/Nm3。
④燃料燃烧生成烟气量
VCOr
0.0187Car（Nm3/kg煤）
VNr
0.79VLK
y0.008Nar（Nm3/kg煤）
Vr
0.21（
y
1）V
（Nm3/kg煤）
O2
LK
VHr
2O
0.112Hy
0.0124War（Nm3/kg煤）
VfL
VOr
2O（Nm3/kg煤）
mfL
VLK
1.293y
1Aar/100（Nm3/kg煤）
式中，VfL—燃料燃烧实际烟气量，Nm3/kg煤；
mfL—燃料燃烧实际烟气量，kg/kg煤。
⑤漏入空气量
VLok（Nm3/kg熟料）；
mLok（Nm3/kg熟料）；
总废气量
4
Vf
VhsVCOs
VfLmr
VLOK（Nm3/kg熟料）
mf
mhsmCOs
mrmLOK（kg/kg熟料）
（3）出预热器飞灰量
mfh（kg/kg熟料）
2.2热量平衡计算
2.2.1收入项目
（1）燃料燃烧生成热
QrRmrQnet,ar（kJ/kg熟料）
式中，Qnet,ar—燃料收到基低位发热量，kJ/kg煤；
（2）燃料带入显热
Qr＝mrCrtr（kJ/kg熟料）
式中，Cr—燃料的比热，kJ/kg℃·
tr—燃料入窑温度，℃。
（3）生料带入显热
Qs＝（mgsCs十mwsCw）ts（kJ/kg熟料）
式中，Cs、Cw—分别为生料、水的比热，kJ/kg℃·
ts—生料入窑温度，℃。
（4）回灰带入热量
Qyh＝myhCyhtyh（kJ/kg熟料）
式中，Cyh—回灰的比热，kJ/kg℃·
tyh—回灰入窑的温度，℃。
（5）空气带入热量
①一次空气带入热量
Qylk＝K1VyklCylktylk（kJ/kg熟料）
式中，K1—一次空气占总入窑空气量的比例，%；
Cy1k—一次空气在0℃～ty1k温度的平均比
热，kJ/Nm3·
℃；
ty1k—一次空气入窑温度，℃。
②二次空气带入热量
Qy2k＝（1—K1）VykCy2kty2k（kJ/kg熟料）
式中，Cy2k—二次空气在0℃～ty2k间的平均比热，kJ/Nm3·
ty2k—二次空气入窑温度，℃。
③漏入空气带入热量
QLOK＝VLOKCLOKtLOK（kJ/kg熟料）
式中，CLOK—漏入空气在0℃～tLOK间的平均比热，kJNm3·
tLOK—漏入空气温度，℃。
总收入热量Qzs
Qzs＝QrR+Qr+Qs+Qyh+Qylk+Qy2k+QLOK
2.2.2支出项目
（1）熟料形成热
5
Qsh32.01CaOk17.19Al2Osh327.10MgOsh21.40SiOsh22.47Fe2Osh3（kJ/kg熟料）
式中，CaOk、Al2Osh3、MgOsh、SiOsh2、Fe2Osh3—分别为熟料中各成分百分含量。
（2）蒸发生料中水分耗热
Qss＝（mws+mhs）qqh（kJ/kg熟料）
式中，qqh—入窑生料温度时水的汽化热，kJ/kg水。
（3）废气带走热量
Qf＝VfCftf（kJ/kg熟料）
式中，Cf—混合气体的平均比热，kJ/Nm3·
tf—废气温度，℃
CCO2VCO2CO2VO2CH2OVH2OCN2VN2
Cf
式中，CCO2、CO2、CH2O、CN2—分别为CO2、O2、H2O、N2在tf温度时的平均比热，kJ/Nm3·
VCO2、VO2、VH2O、VN2—分别为废气中CO2、O2、H2O、N2的量；
Nm3/kg熟料。
（4）出窑熟料带走热
Qysh＝1×
Cyshtysh（kJ/kg熟料）
式中，Cysh—熟料在0℃～tysh间的平均比热；
kJ/kg℃·
tysh——出窑熟料温度，℃。
（5）出预热器飞灰带走热
Qfh=mfhCfhtfh（kJ/kg熟料）
式中，Cfh—0℃～tfh间飞灰平均比热，J/kg℃·
tfh—飞灰温度，℃。
（6）系统表面散热损失
QB（kJ/kg熟料）
总支出热量Qzc
Qzc＝Qsh＋Qss＋Qf＋Qysh＋Qfh＋QB
收支热量平衡式：
Qzs＝Qzc
上述热平衡方程式，为含有一个未知数mr的一元一次方程式。
求解上述方程，即可求得
单位熟料的燃料消耗量mr。
熟料烧成热耗的计算
QrR＝mrQnet,ar（kJ/kg熟料）
在所有的热量支出中，只有熟料形成热量是真正消耗于熟料形成的热量，因此回转窑的
热效率应为熟料形成热与入窑总热量之比值
Qsh100%
Qzs
但入窑总热量Qzs随热平衡范围不同而变化，因此窑的热效率也可用熟料形成热与燃料燃烧热之ηs比表示，ηs也称窑的烧成热效率。
6
Qsh
s100%
QrR
根据单位熟料的燃料消耗量，回转窑的规格尺寸、燃烧带长度等，，还可计算一些窑的主要热工技术参数，如窑的发热量、燃烧带容积热负荷、燃烧带衬砖断面热负荷及表面热负荷
等。
以上热平衡计算中，将入窑空气量看成入窑一、二次空气量之和，实际入窑空气量应是
入窑一、二次空气量及少量窑头漏风量组成。
设计计算时，也可确定窑头漏风系数，计算窑
漏风量。
另外，计算中还忽略了空气中带入的水分、飞损飞灰脱水及CO2分解耗热两项，此
两项数量极小，对热平衡计算结果无影响。
热平衡计算举例
1、原始资料：
（1）窑型；
Φ40.×
60m带RSP型预分解窑；
（2）生产品种：
普通硅酸盐水泥熟料；
（3）物料化学成分，见表1；
（4）燃料组成，工业分析见表
2及表3。
表1物料化学成分
原料
烧失量
SiO2
A12O3
Fe2O3
SO3
其他
总和
干生料
35.88
13.27
3.03
2.09
44.68
0.29
0.16
0.60
100.00
熟料
22.48
5.54
3.79
66.83
0.59
0.05
0.72
煤灰
51.60
31.79
4.16
3.62
0.68
2.20
5.95
表2燃料元素分析
（％）
Car
Har
Sar
Nar
Oar
Aar
War
60.10
3.96
0.35
0.97
7.91
25.71
1.00
表3工业分析及发热量
Aar
Var
F.Car
Qnet,ar（kJ/kg）
28.36
44.93
23614
（5）温度
表4
温度（℃）
入预热器生料温度
50
入分解炉三次空气温度
740
入窑回灰温度
气力提升泵输送生料空气温度
入窑一次空气温度
30
熟料出窑温度
1360
入窑二次空气温度
950
废气出预热器温度
370
环境温度
飞灰出预热器温度
330
入窑、分解炉燃料温度
60
7
（6）入窑风量比（%）一次空气（K1）：
二次空气（K2）：
窑头漏风（K3）＝15:
80:
5；
（7）燃料比（%）回转窑（Ky）:
分解护（KF）＝40:
60；
（8）出预热器飞灰量：
0.1kg/kg熟料；
（9）出预热器飞灰烧失量：
35.20％；
（10）各处过剩空气系数：
窑尾α
α＝f1.40；
y＝l.05；
分解炉混合室出口α＝L1.15；
预热器出口
其中：
预热器漏风量占理论空气量的比例
K4＝0.16；
气力提升泵喂料带入空气量占理论空气量的比例
K5＝0.09，折合料风比为19.8kg/Nm3
（11）分解炉及窑尾漏风（包括分解炉一次空气量
）占分解护用燃料理论空气量的比例
K6＝0.05；
（12）收尘器和增湿塔综合收尘效率为99.6％；
（13）熟料形成热：
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2000t/日（或83.3t/h）。
其中，窑头燃料量：
Myr=Kymr（kg/kg熟料）
分解炉燃料量：
mFr=KFmr（kg/kg熟料）
（2）生料消耗量、入预热器物料量
10025.71m
=
=1.560-0.401mr（kg/kg熟料）
10035.88
式中，a—燃料灰分掺入熟料中的量，取100%。
②出收尘器飞损量及入窑回灰量
mFhmfh
（1）=0.1×
（1-0.996）=0.0004（kg/kg熟料）
myhmfh=0.1×
0.996≈0.10（kg/kg熟料）
（1.5600.401mr）0.0004100
35.20
1.5600.401mr
（kg/kg熟料）
④考虑飞损后生料实际消耗量
1.5630.402mr（kg/kg熟料）
msmgs100Ws
（1.5600.401mr）
1000.2
8
入预热器物料量msmyh（1.5630.402mr）0.1001.6630.402mr（kg/kg熟料）
0.089Car
0.267Har
0.033
（SarOar）
0.08960.100.267
0.033（0.35-7.91）
6.157（kg/kg煤）
mLK
1.293VLK
6.1571.293
7.691（kg/kg煤）
Vyk
ykVLKmyr
ykVLKKFmr
1.056.1570.40mr
2.586mr（Nm3/kg熟料）
myk
1.293Vyk
1.2932.586mr（kg/kg熟料）
其中，入窑一次空气量、二次空气量及漏风量：
Vy1k
K1Vyk
0.15Vyk（Nm3/kg熟料）
Vy2k
K2Vyk
0.80Vyk（Nm3/kg熟料）
VLOK1
K3Vyk
0.05Vyk（Nm3/kg熟料）
③分解炉从冷却机抽空气量
a．出分解炉过剩空气量
V1
（L1）VLKmr
（1.151）6.157mr
0.924mr（Nm3/kg熟料）
b．分解炉燃料燃烧空气量
V2
VLKmFr
VLKKFmr
6.157
0.60mr
3.694mr（Nm3/kg熟料）
c．窑尾过剩空气量
V3
（y1）VLKmyr
（y
1）VLKKymr
0.056.1570.40mr0.123mr（Nm3/kg熟料）
d．分解炉及窑尾漏入空气量
V4
K6VLKmFr
（
y1）VLKKFmr
6.1570.60mr0.185mr（Nm3/kg熟料）
e．分解炉从冷却机抽空气量
VF3K
V1V2
0.924mr
3.694mr0.123mr0.185mr4.310mr（Nm3/kg熟料）
mF3K
1.293
VF2K
1.2934.310mr5.573mr（kg/kg熟料）
④气力提升泵喂料带入空气量
9
VskK5VLKmr0.096.167mr0.554mr（Nm3/kg熟料）
msk1.293Vsk1.2930.554mr0.716mr（kg/kg熟料）
a．预热器漏入空气量
V5K4VLKmr0.166.167mr0.985mr（Nm3/kg熟料）
b．窑尾系统漏入空气总量
VLOK2V4V50.185mr0.985mr1.170mr（Nm3/kg熟料）
c．全系统漏入空气量
VLOKVLOK1VLK20.052.586mr1.170mr1.299mr（Nm3/kg熟料）
mLOK1.293VLOK1.2931.2994mr1.680mr（kg/kg熟料）
（2）出预热器废气量
Ws
0.2
0.001mr（kg/kg熟料）
ms100（1.563
0.402mr）
0.003
0.001mr
0.004
0.001mr（Nm3/kg熟料）
0.00353
3.030.0170.004mr（kg/kg熟料）
0.017
0.004mr
0.021
0.005mr（Nm3/kg熟料）
MCO2
MCO2
35.42
56
40.3
0.0004
0.5520.142mr
s22.4
0.281
/kg熟料）
VCO2
1.997
0.072mr（Nm
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