GB T 26281-2010 水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法.pdf
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1、ICS 9 1. 100.10 Q 92 道昌中华人民=l:I工.、不日国国家标准GB/T 26281-2010 水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法Calculating methods for heat balance , heat efficiency and comprehensive energy consumption of cement rotary kiln 2011-01-14发布世直码防伪中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2011-11-01实施发布目。自本标准按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本标准由中国建筑材料联合会提出。本
2、标准由全国水泥标准化技术委员会CSAC/TC184)归口。本标准起草单位:天津水泥工业设计研究院有限公司。本标准主要起草人z刘继开、陶从喜、肖秋菊、倪样平、王仲春、彭学平。GB/T 26281-2010 I 1 范围水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法GB/T 26281-2010 本标准规定了生产硅酸盐水泥熟料的各类型回转窑(包括预热、烧成及冷却系统)的术语和定义、计算依据和计算基准、回转窑系统平衡计算、冷却机的热平衡与热效率计算等内容。本标准适用于生产硅酸盐水泥熟料的各类型回转窑(包括预热、烧成及冷却系统)的热平衡、热效率及熟料烧成综合能耗的计算。采用废弃物作为替代原料和替代燃料时热
3、平衡、热效率及熟料烧成综合能耗计算方法可参考本标准进行。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T 2587 用能设备能量平衡通则GB/T 2589 综合能耗计算通则GB/T 26282一2010水泥回转窑热平衡测定方法3 术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3. 1 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,生产每吨熟料实际消耗的各种
4、能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤量的总和,单位为千克(kg)。3.2 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/kgL3.3 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(%)。4 计算依据和计算基准4. 1 计算侬据根据热平衡参数测定结果计算,热平衡参数的测试按GB/T26282-2010规定的方法进行。窑系统的主要设备情
5、况及热平衡测定结果记录表参见附录AoGB/T 26281-2010 4.2 计算基准温度基准:0.C;质量基准:1kg熟料。5 回转窑系统平衡计算5. 1 物料平衡5. 1. 1 物料平衡范围物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废气出口(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。物料平衡范围见图1。对不带预热器、分解炉、没有窑中喂料的情况,则计算项目中相关参数视为零。对带余热锅炉的窑,余热锅炉部分的热平衡计算不列在本标准中,可参阅锅炉的有关标准计算。l界线-_._-一一-一一一一一一一-一一一-一-,mt+mih l m,h m哇十m古knlLllh. I
6、m血I t mLk L_一一一一-一-一-一一一一-?-F到圈1物料平衡范围试验图5.1.2 收入物料5. 1.2. 1 燃料消耗量5. 1. 2. 1. 1 固体或灌体燃料消耗量2 固体或液体燃料消耗量计算公式见式(1): 式中:Myr+MFr mr=一一.王一-.Ll.J. sh mr一一每千克熟料燃料消耗量,单位为千克每千克(kg/kg);Myi一-每小时入窑燃料量,单位为千克每小时(kg/h);MFr-一每小时入分解炉燃料量,单位为千克每小时(kg/h);Mh一一每小时熟料产量,单位为千克每小时(kg/h)。. ( 1 ) GB/T 26281-2010 5. 1.2. 1.2 气体燃
7、料消耗量气体燃料消耗量计算公式见式(2),气体燃料的标况密度计算公式见式(3):式中:mr=!.-Xpr .L Y.lsh Vr一一每小时气体燃料消耗体积1,单位为标准立方米每小时(旷/h);Pr一一气体燃料的标况密度,单位为千克每标准立方米(kg/旷)。COzXPCO. +COXPco+OzXpo. +CmHnXpc H +HZXPH. +NZXPN. +HzOXH.O ( 2 ) p=44mn444( 3 ) 100 式中:COz、CO、Oz、CmHn、Hz、陀、HzO一一气体燃料中各成分的体积分数,以百分数表示(%); PCO,、民oPo,、CmH、H,、PN,、H,。一一各成分的标况密
8、度,单位为千克每标准立方米(kg/m3),参见附录Ba5. 1. 2. 2 生料消耗量生料消耗量计算公式见式(4):式中:M, m,=K 1.V.ls、m,一一每千克熟料生料消耗量,单位为千克每千克(kg/kg);M,一一每小时生料喂料量,单位为千克每小时(kg/h)。5.1.2.3 入窑回灰量入窑回灰量计算公式见式(5):式中:岛1vhmyh=瓦;myh一一一每千克熟料入窑回灰量,单位为千克每千克(kg/kg);Myh-一每小时入窑回灰量,单位为千克每小时(kg/h)。5.1.2.4 空气消耗量5. 1. 2. 4. 1 进入系统一次空气量进入系统一次空气量计算公式见式(6),一次空气的标况
9、密度计算公式见式(7)。V.11十VF1km1k二泣主Xp1k式中zm1k一一每千克熟料进入系统一次空气量,单位为千克每千克(kg/kg);Vy1k-一每小时入窑一次空气体积,单位为标准立方米每小时(旷/h); VF1k-一每小时入分解炉一次空气体积,单位为标准立方米每小时(m3/h); .( 4 ) . ( 5 ) .( 6 ) 1) 本标准中不加说明时,气体体积均指温度为oC,压力为101325 Pa时的体积,单位为立方米Crn3),简称标准立方米。3 GB/T 26281-2010 Plk一一一一次空气的标况密度,单位为千克每标准立方米(kg/旷)。式中:COF pc02+C01k pc
10、o+OF Poz+NF PNZ+HzOlk PH20 Plk= 100 ( 7 ) C01k、C01k,01k、N1k、HZOlk_-一次空气中各成分的体积分数,以百分数表示(%)。5. 1. 2. 4. 2 进入冷却机空气量进入冷却机空气量计算公式见式(8):mLk=无XPk式中:mLk一一-每千克熟料入冷却机的空气量,单位为千克每千克(kg/kg); VLk 每小时入冷却机的空气体积,单位为标准立方米每小时(旷/h);A 空气的标况密度,单位为千克每标准立方米(kg/旷)。5. 1. 2. 4. 3 生料带入空气量生料带人空气量计算公式见式(9): msk=Zt A 式中:m,k一一每千克
11、熟料生料带入空气量,单位为千克每千克(kg/kg);V,k一一每小时生料带入空气体积,单位为标准立方米每小时(m3/h)。5. 1. 2. 4. 4 窑系统漏入空气量窑系统漏人空气量计算公式见式。0): 式中:mLOk-毕XPk.L Y.L sh mLOk 每千克熟料系统漏人空气量,单位为千克每千克(kg/kg);VLOk 每小时系统漏人空气体积,单位为标准立方米每小时旷/h).5. 1. 2. 5 物料总收入物料总收入计算公式见式(11): . ( 8 ) ( 9 ) . ( 10 ) m , =m, +m, +myh +mlk十mLk+mk十mLOk(11 ) 式中:m,一一每千克熟料物料
12、总收入,单位为千克每千克(kg/kg).5. 1. 3 支出物料5. 1.3. 1 出冷却机熟料量出冷却机熟料量计算公式见式(12): mL,h = 1-muh . ( 12 ) 式中:mL,h一一每千克熟料出冷却机熟料量,单位为千克每千克(kg/kg);4 GB/T 26281-2010 mUh一一每千克熟料冷却机出口飞灰量,单位为千克每千克Ckg/kg)。5.1.3.2 预热器出口废气量预热器出口废气量计算公式见式(13),预热器出口废气的标况密度计算公式见式(14): mf二是XPf C 13 ) 式中:mf一一每千克熟料预热器出口废气量,单位为千克每千克Ckg/kg);Vf一一每小时预
13、热器出口废气体积,单位为标准立方米每小时(旷/h);向一一预热器出口废气的标况密度,单位为千克每标准立方米比g/旷)。cO XPco句+COfXp+OXPo句+NXPN十H20fX缸。Pf 1 ( .:. .:. C 14 ) 式中:CO、COf、O、N、H20f预热器出口废气中各成分的体积分数,以百分数表示C%)。5. 1.3.3 预热器出口飞灰量预热器出口飞灰量计算公式见式(1曰:川一凡 C 15 ) 式中:m仙一一每千克熟料预热器出口飞灰量,单位为千克每千克Ckg/kg);K伍一一预热器出口废气中飞灰的浓度,单位为千克每标准立方米Ckg/旷。5. 1.3.4 冷却机排出空气量冷却机排出空
14、气量计算公式见式(16): mpk=元XPk. C 16 ) 式中:mpk一一每千克熟料冷却机排出空气量,单位为千克每千克Ckg/kg);Vpk 每小时冷却机排出空气体积,单位为标准立方米每小时(旷/h)。5. 1. 3. 5 煤磨抽冷却机空气量煤磨抽冷却机空气量计算公式见式(17): m地二ZEk C 17 ) 式中:mRk一一每千克熟料煤磨抽冷却机空气量,单位为千克每千克Ckg/kg);VRk 每小时煤磨抽冷却机空气体积,单位为标准立方米每小时(旷/h)。5. 1.3.6 冷却机出口飞灰量冷却机出口飞灰量计算公式见式(18): VDk X KLfh mLfh二_-_丁?一一一lY.1sh
15、C 18 ) 5 GB/T 26281-2010 式中:KLfh一一冷却机出口废气中飞灰的浓度,单位为千克每标准立方米(kg/旷)。5. 1. 3. 7 其他支出mqt,单位为千克每千克(kg/kg)。5.1.3.8 物料总支出物料总支出计算公式见式(19): mZC=mLh+ml+m伍十mpk+mRk十mLlh+mqt( 19 ) 式中:mzc一一每千克熟料物料总支出,单位为千克每千克(kg/kg)。5. 1. 4 物料平衡计算结果物料平衡计算结果见表10表1物料平衡计算结果收入物料支出物料项目符号kg/kg % 项目符号kg/kg % 燃料消耗量m重出冷却机熟料量mLsh 生料消耗量m ,
16、 预热器出口废气量mf 入窑回灰量lyh 预热器出口飞灰量mfh 一次空气量mlk 冷却机排出空气量mpk 入冷却机冷空气量押ILk煤磨从系统抽出热空气量IRk 生料带入空气量m ,k 冷却机出口飞灰量mLfh 系统漏入空气盐lLOk 其他支出mqt 合计合计5.2 热平衡5.2. 1 热平衡范围热平衡范围见图20热平衡按GB/T2587规定的方法进行计算。5.2.2 收入热量5.2.2.1 燃料燃烧热燃料燃烧热计算公式见式(20):QR =m, X Qnet.盯., ( 20 ) 式中:QR 一一每千克熟料燃料燃烧热,单位为千焦每千克(kJ/kg); Qnet.ar 人窑和人分解炉燃料收到基
17、低位发热量,单位为千焦每千克(kJ/kg)。采用煤作为燃料时,Q肌E为人窑煤粉收到基低位发热量,不能与原煤收到基发热量混淆。6 GBjT 26281-2010 r-一一一-一一一-一一一-一-一-一-一-一-, 界线Qr+Qfh+Qtr+0由| Q,R+Q, Qyh QFlk Q,+Q,k+Q,R QLili+Qjb Qu、界线-_ _ _.J 图2热平衡范围示意图5.2.2.2 燃料显热燃料显热计算公式见式(21): Q , =m, Xc, Xt, 式中:Q,一一每千克熟料燃料带入显热,单位为千焦每千克(kJ/kg); c,一一燃料比热,单位为千焦每千克摄氏度kJ/(kg.C)J; t, 燃
18、料温度,单位为摄氏度CC)。5.2.2.3 生料中可燃物质燃烧热生料中可燃物质燃烧热计算公式见式(22):QsR =msr X Qnet.sr 式中zQ.R -一一每千克熟料生料中可燃物质的燃烧热,单位为千焦每千克(kJ/kg);m一一生料中可燃物质含量,单位为千克每千克(kg/kg);Q也一一生料中可燃物质收到基低位发热量,单位为千焦每千克(kJ/kg)。5.2.2.4 生料显热生料显热计算公式见式(23):Q.=m. Xc. Xt. 式中zQ. 每千克熟料生料带入显热,单位为千焦每千克(kJ/kg);c.一一生料的比热,单位为千焦每千克摄氏度kJ/(kg.C)J; . ( 21 ) . (
19、 22 ) . ( 23 ) 7 GB/T 26281-2010 c, =(O.88+2.93XIO Xt,) X (l-W)+4.181 6XW ,W为生料的水分,以百分数表示(%); 人一一生料的温度,单位为摄氏度(C)。5.2.2.5 入窑回灰显热入窑回灰显热计算公式见式(24):Qyh =myh X Cyh X tyh 式中:Qyh一一每千克熟料入窑回灰显热,单位为千焦每千克(kJ/kg); Cyh一一一入窑回灰的比热,单位为千焦每千克摄氏度kJ/(kg.OC) J; tyh一人窑回灰的温度,单位为摄氏度CC)。. ( 24 ) 5.2.2.5. 1 一次空气显热一次空气显热计算公式见
20、式(2曰:Qlk二元XCkXtylk+注:CKtF1k式中:Qlk-一每千克熟料一次空气显热,单位为千焦每千克(kJ/kg);Ck一一空气的比热,单位为单位为千焦每标准立方米摄氏度kJ/(旷.OC)J;t一一人窑一次空气的温度,单位为摄氏度(C); tFlk一一入分解炉一次空气的温度,单位为摄氏度(C)。人窑一次空气采用煤磨放风时其比热计算公式见式(26):. ( 25 ) C01k X CCOo十C01kXcco十01kX COo十NkX CNo + H2 01k X CHoO Ck(人窑)- -, 吨-z- z -z ( 26 ) 式中:Ck(入窑)一一人窑一次空气采用煤磨放风时的比热,单
21、位为千焦每标准立方米摄氏度(kJ/(m3 OC); CCO,、CCO、CO,、CN,、CH20-一在ooC tlk oC内,各气体定压平均体积比热,单位为千焦每标准立方米摄氏度kJ/(m3 C)J。5.2.2.5.2 入冷却机空气显热入冷却机空气显热计算公式见式(27):Qfk CK h 式中zQLk一一每千克熟料入冷却机的空气显热,单位为千焦每千克(kJ/kg); tLk一一入冷却机的空气温度,单位为摄氏度CC)。5.2.2.5.3 生料带入空气显热生料带人空气显热计算公式见式(28):电=元XCk Xt, 式中zQ,k 每千克熟料生料带入空气显热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。8 . (
22、 27 ) . ( 28 ) GB/T 26281-2010 5.2.2.5.4 系统漏入空气显热系统漏入空气显热计算公式见式(29):Qr_Ok二垃XCkX tk 式中tQWk一一一每千克熟料系统漏人空气显热,单位为千焦每千克(kJ/kg);tk 一一-环境空气的温度,单位为摄氏度CC)。5.2.2.5.5 热量总收入热量总收人计算公式见式(30):. ( 29 ) Qzs = QrR + Qr + QsR十Qs+Qyh十Qlk十Qu十Qsk十QWk(30 ) 式中zQzs一一每千克熟料热量总收入,单位为千焦每千克(kJ/kg)。5.2.3 支出热量5.2.3. 1 熟料形成热熟料形成热的理
23、论计算方法按照附录C的规定进行计算,也可按以下简化公式计算:a) 不考虑硫、碱的影响时用式(31)计算:Qsh二17.19A1zOh+27.10MgO,h十32.01CaO,h一21.40Si02h-2. 47Fez03h ( 31 ) b) 考虑硫、碱的影响时用式(32)计算zQ ,h =Qsh -107. 90(Naz 0 - Naz O,h)一71.09(Kz 0 - Kz O,h) +83. 64(S03 -S03h) ( 32 ) 式中:Alz 03h、MgO,h、CaO,h、SiOih、Fez03h、KZO,h、NazOh、SOh熟料中相应成分的质量分数,以百分数表示(%); Na
24、zO、KzO、S03一一生料中相应成分的灼烧基质量分5.2.3.2 蒸发生料中水分耗热蒸发生料中水分耗热计算公式见式(33):式中:Q,=m,X亚二Xqqh100吨数,以百分数表示(%)。Q 每千克熟料蒸发生料中的水分耗热,单位为千焦每千克(kJ/kg);qqh 水的汽化热,单位为千焦每千克(kJ/kg)。5.2.3.3 出冷却机熟料显热出冷却机熟料显热计算公式见式(34):QL5h= (l-mr_X C,h X t r_,h 式中:Qr_h一一出冷却机熟料显热,单位为千焦每千克(kJ/kg); C,h一一熟料的比热,单位为千焦每千克摄氏度kJ/(kg.C) J; tL,h一一出冷却机熟料温度
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