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回转窑热耗计算方法探讨

时间:2020-04-26 14:26

  (华北电力大学河北保定071000)【摘要】回转窑为卧式旋转窑炉,保证窑内的热平衡是提高产量和 质量的一个关键问题.通过对窑内热耗计算方法的探讨,为回转窑的热 平衡提供参考. 【关键词】回转窑;热耗计算 以石灰石矿600t/d 回转窑为例,燃料为煤粉,原料采用粒度为25~ 40mm的石灰石.生石灰是石灰窑煅烧带温度在920oC 以上石灰石进行 热分解释放CO 所形成的产物,为此保证窑内热平衡就至关重要,而了 解回转窑热平衡对回转窑的操作具有很强的理论指导作用.下面进行 热平衡的分析和计算. 热消耗分析石灰石分解是一个吸热过程,这是最主要的热消耗.剩余热损失有 三个主要出口:废气,出灰带走的热量和窑壁散热. 进行热消耗计算,首先要计算出烧制每公斤石灰需要的热量,其次 计算每公斤石灰需要的热量由多少煤提供.然后推算出这么多的煤需 要多少氧气助燃,再由氧气反算出助燃空气量,通过预设的过剩空气系 数和冷却空气系数,计算出所需总空气量,从而进一步算出空气升温所 需热量.同时根据废气温度和灰温算出废气热损失量和灰温热损失量. 再加上窑壁散热,最后可算出烧制每公斤石灰所需总热量即热耗.显 然,由于废气,出灰和窑壁散热带走的热量需要消耗更多的煤,这就需 要更多的氧气,由此增加的空气量又会产生更多的热损耗. 二,热耗计算思路 假设石灰石的理化指标为:CaO 含量54%,SiO 含量1.05%,MgO 含量0.73,水分含量0.1%.因自然界中石灰石是以碳酸盐形式存在,此 指标也可以表述为:CaCO3 含量96.42%,SiO 含量1.05%,MgCO3 含量 2.2%,水分含量0.1%,其它杂质O.23%.烧制成石灰石后水分不再存在, CO2 也随着废气逸出. 石灰石煅烧的主要化学反应为: CaCO3=CaO+CO2—179.6KJMgCO3=MgO+CO2—121Kj 由上式可知,按反应热=摩尔热分子量X1000+4.2 进行计算,生产 每公斤CaO 所消耗的热量为:763.6kcal:生产每公斤MgO 所消耗的热 量为:720.2kcal.烧制每公斤石灰需要的热量=每公斤CaO 所消耗的热 量石灰中CaO 比例+每公斤MgO 所消耗的热量石灰中MgO 比例= 763.6x0.9642+720.2x0.022=752.1kcal/kg 石灰 无烟煤中的碳在高温下会与空气中的氧气发生下列燃烧反应: C+of_+Co2+395.4KJ(1)2C+Of_+2CO+219.2Kl【2) 2CO+Of_+2CO+570.6KJ(3)CO+C—}2C0—176KI【4J 在上述4 个反应中.前3 个反应为多相不可逆放热反应,第4 个反应 为可逆吸热反应.反应式(1)为碳完全燃烧反应,反应式(2)为碳不完全燃烧 反应,反应式(3)为一氧化碳的氧化反应,反应式(4)为二氧化碳的还原反 应.所以在窑内应保持富氧环境,只有这样才能保证煤的完全燃烧. 假设煤燃烧产生热量都来自碳,那么每公斤煤完全燃烧需要的氧 气=(每公斤石灰需要煤碳分子量)氧分子量煤中可燃物含量. 至此.我们就可以计算所需的助燃空气量了:助燃空气量=(需要氧 气量氧气密度空气中氧的体积比)空气密度. 空气总量=助燃空气量(过剩系数+冷却系数) 因为空气只有废气一个出口,所以除氧气消耗外,其余空气温度均 104《大江周刊?t~)2011 上升到废气温度为止.空气升温所需热量=(空气总量一煤需氧气)X 空气比热(废气温 度一环境温度). 假设煤完全燃烧时只产生CO:,石灰石完全分解时也只产生CO, 那么,废气带走热量:(煤产生CO+灰产生CO:)空气比热(废气温 度一环境温度)+空气升温所需热量. 每公斤石灰带走的热量即:出灰带走的热量=1(灰温一环境温度) 灰的比热. 窑壁散热因不可控因素太多,只能进行约略计算:窑壁散热=散热 位置的钢板散热?散热位置物料质量=钢比热容散热面积钢比重钢 板厚窑皮温降?(石料体积石料比重+灰体积灰比重). 计人上述三项热损耗后的总需煤量=烧熟每公斤石灰所需总热量 煤的热值. 以上述计算所得煤量为基础,再计算增煤后所需空气量.热量需要 空气量=(每公斤石灰需要煤碳分子量)氧分子量煤中可燃物含量. 助燃空气量=(需要空气量氧气密度空气中氧的体积比)X 氧气 密度 空气总量=助燃空气量(过剩系数+冷却系数) 空气升温所需热量=(空气总量一煤需要量)空气比热X(废气温 度一环境温度). 计入热损耗后烧制每公斤石灰所需总热量=每公斤石灰需要热量+ 废气带走的热量+出灰带走的热量+窑壁散热+加煤后空气总量一加煤 前空气总量. 需煤量=烧制每公斤石灰所需总热量煤的热值. 吨灰煤耗=1000~需煤量. 三,风量计算 按上述热量计算值,可进行风度计算: 需要氧气量=(每公斤石灰需要煤碳分子量)氧分子量X 燃物含量+100.助燃空气量=(氧的质量氧的分子量?空气中氧体积比)氧气密 这里需要的氧气量与最初计算每公斤煤完全燃烧需要氧气之差为计入热损耗加煤后需要的氧气差.这个氧气应由过盈空气提供. 然后再进行下列计算: 过剩空气量=助燃空气过剩空气. 过剩空气流量=(过剩空气量空气密度)产量+24 小时. 冷却空气量=助燃空气量冷却系数. 冷却空气流量=(冷却空气量空气密度)产量+24 小时. 计算冷却系数=计算冷却风量空气密度x24 小时产量助燃风 量.实际冷却系数应大于此计算冷却系数. 计算冷却风流量=每小时出灰带走热量(空气比热空气热变化 空气密度)=小时出灰~1000~灰比热灰热变化(空气比热空气热变 空气密度)=小时出灰~1000~灰比热(煅烧带温度一灰温)(空气比热(光学高温计温度一室温)空气密度). 需要说明的是:上面所说的过剩系数和冷却系数都是计算中间值, 因计算方法的不同,与外方提供的系数是不一样的.但最终计算的风量 是一致的.

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