日产5000吨.doc

1.配料计算
由于：
物料
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
H2O
石灰石
44.23
1.96
0.65
0.33
53.31
0.52

1.00
粘土
4.92
63.86
17.99
5.96
4.32
0.93

1.01
1.01
1.00
铁粉
1.01
38.21
2.45
52.99
3.65
1.69

4.00
煤灰

58.22
25.65
9.31
3.30
1.31
2.21

煤元素分析结果：
干燥基
Cad
Had
Nad
Oad
Sad
Aad
Mad
含量
65.5
5.1
1.1
6.0
0.4
20.5
1.4
1.1煤灰掺入量
1.1.1根据参考文献[1]P273-P274公式（6.3）和表2,设Mar，f=4%

Mar =4+1.4*（1-0.04）=5.344
收到基
Car
Har
Nar
Oar
Sar
Aar
Mar
含量
62.88
4.896
1.056
5.76
0.384
19.68
5.344

1.1.2煤的低位发热量
（kJ/kg）

=24813.84（kJ/kg)
1.1.2煤灰的掺入量
100kg熟料中煤灰的掺入量可以按照下式进行计算([2]-P264)：

Q：熟料的热耗，KJ/Kg熟料；
P：熟料烧成的煤耗，Kg/Kg熟料；
S：煤灰沉落率，%；
Qnet,ar：煤的低位发热量，KJ/Kg；
Aar：煤的收到基灰分含量，%
采用的是预分解窑，参照表格中的数据，选择 S=100%([2]-62)，q=3500KJ/Kg([2]-122,表5.7)。
100kg熟料中煤灰的掺入量可以按照下式进行计算([2]-P70)：

由此可得煤灰掺入量：
1.2计算熟料成份（率值公式法）[2]p73-76
1.2.1 率值的选择
结合[2]P64，对于预分解窑大都是采用高硅率、高铝率、中饱和比的配料方案，即所谓的“两高一中”的配料方案，对于本次设计中我设计率值为KH=0.890.01，n=2.30.1，p=1.70.1
1.2.2计算的方法三组分配料率值公式来进行配料的计算
1)对于三组分配料率值公式：
方程组

‚
式中： x-灼烧基粘土量[kg/（100kg孰料）]；
Y-灼烧基铁粉量[kg/（100kg孰料）]；
GA——孰料中煤灰参入量（%）；
、——率值系数（i=1-7），各率值系数计算式如下：

2)代入相应的数据进行计算如下：

N=n(p+1)=2.3*(1.7+1)=6.21

=9.31*6.21-58.22=-0.40
3）代入配料公式中

‚
解得：[（kg灼烧粘土）/（100kg孰料）]
[（kg灼烧铁粉）/（100kg孰料）]
灼烧石灰石[kg/（100kg孰料）]
4）将灼烧基原料换算成干燥基原料
干石灰石[kg/（100kg孰料）]
干粘土 [kg/（100kg孰料）]
干铁粉 [kg/（100kg孰料）]
5）计算白生料即干燥基原料的配合比
石灰石
粘土
铁粉
6）验算孰料的化学成分及率值
物料
烧失量
SiO2
Al2O3
Fe2O3
CaO
MgO
SO3
K2O
Na2O
H2O
石灰石80.75
44.23
1.96
0.65
0.33
53.31
0.52

1.00
粘土17.64
4.92
63.86
17.99
5.96
4.32
0.93

1.01
1.01
1.00
铁粉1.61
1.01
38.21
2.45
52.99
3.65
1.69

4.00
煤灰

58.22
25.65
9.31
3.30
1.31
2.21

石灰石
35.72
1.58
0.52
0.27
43.05
0.42
0.00
0.00
0.00

粘土
0.87
11.27
3.17
1.05
0.76
0.16
0.00
0.18
0.18

铁粉
0.02
0.61
0.04
0.85
0.06
0.03

白生料
36.60
13.46
3.74
2.17
43.87
0.61
0.00
0.18
0.18

灼烧基白生料

21.23
5.90
3.42
69.20
0.96
0.00
0.28
0.28

灼烧基生料

20.64
5.73
3.33
67.27
0.94
0.00
0.28
0.28

煤灰

1.62
0.71
0.26
0.09
0.04
0.06
0.00
0.00

孰料

22.26
6.44
3.58
67.37
0.97
0.06
0.28
0.28

计算率值：
n（SM）

P（IM）
将验证得的率值与题意要求目标值相比，可以看出各率值的误差：
△KH=0.890-0.89=0.000 < 0.01；
△n=2.3-2.220=0.1
△p=1.798-1.7=0.098 < 0.1；
其误差值均在要求的范围之内且较小，即配料结果符合要求。
1.2.3配料结果
白生料 ： 石灰石=80.75%
粘土=17.64%
铁粉=1.61%
孰料 ： 灼烧基生料=97.22%
煤灰=2.78%
湿基成分：由[2]p62

物料水分为：石灰石=1.01%，粘土=1%，铁粉=4%，求得湿物料配比为：
名称
湿基用量（份）
湿基配比（%）
湿石灰石
81.57
80.67
湿粘土
17.82
17.67
湿铁粉
1.68
1.66
合计
100.87
100.00
1.2.4计算湿物料配比及水分：
湿基中的含水量

单位熟料烧成热耗： KJ/Kg熟料
单位熟料烧成煤耗：Kg烟煤 /(Kg熟料)

2.燃烧计算([1]-283-287)
粉煤燃烧 空气过剩系数1.05-1.25（[2]-285.表6.12）取α=1.2
理论空气量：Va0=8.9Car+26.7Har+3.3(Sar-Oar)
=8.9*0.6288+26.7*0.04896+3.3*(0.00384-0.0576)
=6.726 Nm3/㎏烟煤
实际空气量：Va= Va0*α=6.726*1.2=8.071 Nm3/㎏烟煤
理论烟气量: V0=
=
=7.113 Nm3/㎏烟煤
实际烟气量：V= V0+(α-1) Va0=7.113+(1.2-1)*6.726=8.458 Nm3/㎏烟煤
烟气组成: CO2=
S02=

O2=

3.物料与热量平衡计算[3]
窑型：预分解窑
基准：1Kg熟料；温度：0℃
平衡范围：系统=预热器+分解炉+回转窑+冷却机
温度：
1. 入预热器生料温度：50℃
2. 入回转窑回灰温度：50℃
3. 入窑一次空气温度：30℃
4. 入窑二次空气温度：950℃
5. 环境温度：30℃
6. 入回转窑和分解炉燃料的温度都为：60℃
7. 入分解炉三次风温度：740℃
8. 气力提升泵输送生料空气温度：50℃
9. 熟料出窑温度：1360℃
10废气出预热器温度：370℃
11飞灰出预热器温度：330℃
入窑风量比（%）:
一次空气（k1）：二次空气（k2）：窑头漏风(k3)=15:80:5
燃料比（%）:回转窑（Ky）：分解炉（KF）=40：60
出预热器飞灰量：0.1kg/kg熟料
出预热器飞灰烧失量：35.20%
各处过剩空气系数：
窑尾：
分解炉出口：
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
分解炉及窑尾漏风占分解炉用燃料理论空气量的比例k6=0.05
电收尘和增湿塔综合收尘效率为99.6%
系统表面散热损失：480kJ/kg熟料
生料水分含量：1.061%
窑的产量：G=5000t/d=208.33t/h

3.1物料平衡
3.1.1收入项目
3.1.1.1 燃料总消耗量：mr（kg/kg熟料）
其中：

3.1.1.2生料消耗量，即入预热器物料量计算：
a干生料理论消耗量 ：

mgsl-干生料理论消耗量，Kg/Kg熟料
Aar-燃料应用基灰分含量，%
α-燃料灰分掺入量,取100%
Ls-生料的烧失量，%

b出袋收尘飞损及回灰量：

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，%

c考虑飞损后干生料实际消耗量：

mgs-考虑飞损后干料实际消耗量，Kg/Kg熟料
LFh-飞灰烧失量，%

d 考虑飞损生料实际消耗量：

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，%

e 入预热器物料量：

3.1.1.3入窑系统空气量：
a燃料燃烧理论空气量：

b入窑实际干空气量：

其中入窑一次空气量，二次空气量及漏风量分别为：

c分解炉从冷却机抽空气量：
①出分解炉混合室过剩空气量：

②分解炉燃料燃烧空气量：

③窑尾过剩空气量：

④分解炉及窑尾漏入的空气量：

⑤分解炉从冷却机抽空气量：

d气力提升泵喂料带入空气量：

e漏入空气量：
预热器漏入空气量：

窑尾系统漏入空气总量：

全系统漏入空气总量：

3.1.2支出项目
3.1.2.1熟料：=1kg
3.1.2.2出预热器废气量：
①生料中物理水含量：

②生料中化学水含量：

③生料分解放出CO2气体量:

CaOs,MgOs-分别为干生料中CaO,MgO的含量，%

④燃料燃烧生成理论烟气量：

⑤烟气中过剩空气量：

其中

⑥总废气量：

3.1.2.3出预热器飞灰量：

3.2热量平衡计算
3.2.1收入项目：
3.2.1.1燃料燃烧生成热：

3.2.1.2燃料带入物理热：

（0—60℃时熟料平均比热 =1.154·℃）
3.2.1.3生料带入物理热：

（0—50℃时，水的平均比热Cw=4.182·℃，干生料平均比热Cs=0.878熟料）
3.2.1.4入窑回灰带入热量：

（0—50℃时，回灰平均比热Cyh=0.836 ·℃）
3.2.1.5空气带入热量：
a入窑一次空气带入热量：

（0—30℃时，空气平均比热Cy1k=1.298 kJ/Nm3·℃）
b入窑二次空气带入热量：

（0—950℃时，空气平均比热Cy2k=1.403 kJ/Nm3·℃）
c入分解炉二次空气带入热量：

（0—740℃时，空气平均比热CF2K=1.377 kJ/Nm3·℃）
d气力提升泵喂料空气带入热量：

（0—50℃时，空气平均比热Csk=1.299kJ/Nm3·℃）
e系统漏风带入热量：

（0—30℃时，空气平均比热CLOK=1.298kJ/Nm3·℃）
总收入热量：

3.2.2支出项目：
3.2.2.1熟料形成热（[5]-25）：

考虑碱的影响，修正如下：
=1828.475（KJ/Kg熟料）

3.2.2.2蒸发生料中水分耗热量：

（50℃时，水的汽化热qqh=2380kJ/kg）

3.2.2.3废气带走的热量：

（0-370℃各气体平均比热：
CCO2=1.921kJ/kg·℃ CN2=1.319kJ/kg·℃
CH2O=1.550 kJ/kg·℃ CO2=1.370 kJ/kg·℃
CSO2=1.965 kJ/kg·℃）

3.2.2.4 出窑熟料带走热量：

（0—1300℃时，熟料平均比热Csh=1.058kJ/kg·℃）

3.2.2.5出预热器飞灰带走热量：

（0—340℃时，飞灰平均比热Cfh=0.895kJ/kg·℃）

3.2.2.6系统表面散热损失：

支出总热量：
列出收支热量平衡方程式：

即烧成1kg熟料需要消耗0.1432kg燃料。

3.3主要热工技术参数
⑴ 熟料单位烧成热耗：

⑵ 熟料烧成热效率：

⑶ 窑的发热能力：

3.4物料平衡表 (单位:㎏/㎏熟料)
收入项目
数量
%
支出项目
数量
%
燃料消耗量
0.1432
3.9798454
熟料量
1
28.80442
入预热器生料量
1.6491784
45.834323
出预热器飞灰量
0.1
2.880442
入窑实际干空气量
0.5281216
14.67767
出预热器废气量

分解炉抽空气量
0.929053
25.820441
生料中物理水量
0.01657
0.477301
气力提升泵送空气量
0.1119824
3.1122391
生料中化学水量
0.020427
0.588394
窑尾系统漏入空气量
0.2365944
6.5754822
生料分解CO2量
0.538391
15.50805

燃料燃烧理论烟气量
1.3604
39.18553

烟气中过剩空气量
0.435901
12.55587
合计
3.5981297
100.00
合计
3.47169
100.00

3.5 热量平衡表 (单位:kJ/㎏熟料)

收入项目
数量
%
支出项目
数量
%
燃料燃烧热
3553.3419
73.714374
熟料形成热
1828.475
37.92756
燃料显热
9.915168
0.205691
蒸发生料水分耗热
88.05429
1.826486
生料带入热
70.76656
1.4680582
废气带出热量
927.9278
19.24775
回灰带入热
4.18
0.0867144
熟料带出热量
1466.08
30.4105
入窑一次空气带入热
2.3855688
0.0494888
飞灰带出热量
30.43
0.631201
入窑二次空气带入热
435.47564
9.0339784
系统散热损失
480
9.956509
入分解炉空气带入热
732.15726
15.188663

气力提升泵送风带入热
4.624644
0.0959386

系统总漏风带入热
7.5725592
0.1570934

[1]谢俊林 主编，《材料工程基础》，武汉理工大学出版社，2008年
[2]李坚利 主编，《水泥工艺学》，武汉理工大学出版社，1999年
[3]胡道和 主编，《水泥工业热工热备》，武汉工业大学出版社，1992年
[4]姜洪舟 主编，《无机非金属材料热工热备》，武汉理工大学出版社，2009年
[5] 随良志 主编，《水泥工业耐火材料》，中国建材工业出版社，2005年
[6]《AutoCAD2007完全自学手册》龙马工作室 编著 人民邮电出版社2007年