水泥熟料形成热计算方式

熟料形成热的计算方式很多，有理论计算方式，也有体会公式计算方式。 现介绍我国《水泥回转窑热平稳、热效率综合能耗计算通那么》中所采纳 的方式。第一是依照熟料成份、煤灰成份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。

假设采纳一般原料(石灰石、粘土、铁粉)配料，以煤粉为燃料，其具体计 算方式如下：

第一确信计算基准，一样物料取1kg熟料，温度取0℃，并给出如下已知 数据：

(1)熟料的化学成份；(2)煤的工业分析及煤灰的化学成份*(*假设采纳矿 渣或粉煤灰配

料还应给出矿渣或粉煤灰的化学成份及配比)；(3)熟料单位煤耗， 关于设计计算要依照生产条件确信，关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

m = m A a —!— (1-1) A r ar 100

式中 mA——生成lkg熟料，煤灰的掺入量(kg/kg-ck)；

mr —每熟料的耗煤量(kg / kg-ck)

A.——煤灰分的应用基含量(％) ar a—煤灰掺入的百分比(%)。 2 .生料中碳酸钙的消耗量

CaOK — CaOAm M

^^ r CaCO 3

- ----------------------- A- CaCO (1-2)ar

100 M CaO 式中mr, ——生成lkg熟料碳酸钙的消耗量(kg/ kg-ck)；

CaCO3

CaOk——熟料中氧化钙的含量(％)； CaOA——煤灰中氧化钙的含量(％)； M、M

caCO3

CaO

——别离为碳酸钙、氧化钙的分子量;

同(1-1)式

3 .生料中碳酸镁的消耗量

mrMgCO3

=

----------------------- 100

MgOK 一 MgOAm M

MgCO 3 (1-3)

M

式中mr

MgCO3

—生成1kg熟料碳酸镁的消耗量(kg / kg-ck) MgOA—

—煤灰中氧化镁的含量(％)； MgOK—熟料中氧化镁的含量(％)； M、MM

MgCO3

gO

——别离为碳酸镁、氧化镁的分子量;

m ---- 同(1-1)式。

A 4 .生料中高岭土的消耗量

Al O 一 Al O Am M

K

mr AS=-2-3 ---------- 2-3 --- A ----- AS 2 H 2 2 2

H(1-4)

100 M

式中mr

A——生料中高岭土的含量(kg/kg—ck)；

S2H 2

3

A10k——熟料中三氧化二铝的含量(％)；

2

A10A——煤灰中三氧化二铝的含量(％)；

2

3

MAS2H2 MAI2O3 一别离为高岭土和三氧化二铝的分子量;

m ---- 同(1-1)式。

A 5.生料中CO2的消耗量

CO2

M mr = mr CO- + mr CaCO3 M L CaCO

MCO3

M

g

M

CO,, (1-5)

MgCO3 式中 mr 2 CO生成1kg熟料CO：的消耗量(kg/kg—ck)；

mr

mr MgCO

M同(1-3)、 (1-2)式

CaCO 3 CO2 MCaCO3-

二氧化碳的分子量；

M^CO CaCOM——别离为碳酸镁及碳酸钙的分子量。

6 .生料中化合水的消耗量

H2O

A

mr S2 2 M

H

= m ----- H-O-

AS 2 H 2

2 M (1-6)

式中mr ------ 生料中化合水的含量(kg / kg—ck)；

OH 2

O M H2——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

md - 1 + mrCO + mrH O

(1-7)

式中md ---- 生成lkg熟料干生料的消耗量(kg / kg—ck)；

mr

C0 2

见(1-5)、(1-6)式。

假设采纳矿渣或粉煤灰配料时，在计算各成份含量时还要别离将熟料各成 份中减去来自矿渣或粉煤灰中各相应的成份含量；假设采纳液体或气体燃料时， 那么可将各项公式中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

q 1 - mdCd (450 - 0) (1-8)

式中q 1——干物料从0℃加热到450 ℃时吸收的热量(kJ/kg—ck)；

m ----- 见(1-7)式

dr Cd ——干物料在0〜450℃C时的比热；一样为1. 058kJ / kg・℃； r 2,高岭土脱水吸收热量

q - mrH O 义 6690

(1-9)

式中q 2—高岭土脱水吸收的热量(kJ/kg—Ck):

mr ------ 见(1-6)式.

H20 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

q§ - (md — mrH2)C (900 — 450) (1—10)

式中q —脱水后物料吸收的热量(kJ/kg—ck)； 3

md

、mr H O

见(1-7)、 (1-6)式;

m 4 .碳酸盐分解吸收热量

脱水后物料在450〜900℃之间的平均比热一样为：/kg・℃；

q4 = %CQ 义1660 + MgCO3 x 1420

mmr式中q 4 —碳酸盐分解吸收热量(kJ/kg-ck)；

mr

CaCO 3 mr MgCO 3 见(1-2)、 (1-3)式

)

1660——碳酸钙分解热效应(kJ / kg—CaCO

3

3

1420——碳酸镁分解热效应(kJ / kg—MgCO)。 5 .物料由900c加热到1400c时吸收热量

q5 = (md — mrHO — mrCO )C (1400 — 900) (1-12)

式中q5——分解后的物料由900〜C加热到1400CCB寸吸收的热量(kJ / kg—

ck)：

md、mrH O、mrCO -------- 别离见(1-7)、(1-6)、(1-5)式；

C ——物料在900〜1400℃时的比热一样为1. 033kJ / kg・℃。

6 .形成液相吸收热量

q「109kJ/kg—ck (1-13)

7 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成晶体放出热量

q' = mr

1 1

M -^ASH 2 2

x- x 301 = mrS H x 0 86 x (1-14)

301

式中q:—粘土脱水后无定形物质结晶放热(kJ/kg—ck)：

mrAS 口 ----- 见式

AS(1—4)

；

3

2

2

3

2

2

2 2

H——脱水高岭土(AlO • 2SiO)和高岭土(AlO • 2SiO • 2HO)分子量 之

2

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 S二 K K K K K K 3 2 3 3 2 3

K CaO K 3

QA= K Fe.O K

3

3

2

3

3

QAF= Fe.O K （P> 4 2

式中C3S、C2S、C3A、C3A——别离为熟料各矿物的含量（％）

CaOK、SiOK、ALOK、Fe.OK ——别离为熟料中各化学成份含量（％） 2 2

3

2

3

熟料各矿物形成热效应如下：

C3

S—465 (kJ / kg—C3

S ) C2

s—610 (kJ / kg—C2S)

C3

A—88( kJ / kg—C3A ) C4

AF—105( kJ / kg—C4AF)

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。

q' = (C S x 465 + C S x 610 + C A x 88 + C AF x 105) x — 2

3

2

3

4

100 3 .熟料由1400℃冷却到0℃放出的热量

q' = mKCk (1400 — 0) (1-16)

3

式中 q' ---- 熟料冷却放热量(kJ / kg—ck)

3

mK — - 熟料量mK =1 kg；

CK ——熟料在0—1400℃时的平均比热，一样CK = kJ / kg ℃

4 .碳酸盐分解出的CO2由900c冷却到0℃放出热量

=mr COCCO (900 — 0) (1-17)

2

式中 q' ---- CO9冷却放出热量(kJ / kg—ck)

4

2

mr

一见（1—5）式

CO 2

%—CO2 在。一9°°℃时的平均比热，CCO/

2 = kJkg-℃ 5,水蒸气由450℃冷却到0℃时放出热量

=jo [CH2O

(450 — 0) + 2490] (1-18)

式中 q5 --- 水蒸气冷却放热（kJ / kg—ck）；

(1-15)

mr ----- 见(1—6)式；

C ——水蒸气在0450时的平均比热，C = kJ / kg • ℃

2490——0℃时水的汽化潜热kJ/ kg-H2O

(四)熟料形成热

= q _ q' = (q H 1- q )-(qr - q )

1

6

15

由上述可见熟料形成热的理论计算比较麻烦，有时可用以下简易公式进行 计算：

q = 109+++3A式中符号同前。