水泥生料四组分配料计算方法
水泥生料配料计算原料方程法及Excel工作表

水泥生料配料计算原料方程法及Excel工作表设单位熟料各原料消耗量为未知数可简便地建立原料方程式,用Excel解方程式并完成配料计算。
同时还构建了有自动计算功能的配料Excel工作表。
配料计算;原料方程式;Excel工作表水泥生料配料计算有代数法、率值公式法[1]和生料化学成分比值法[2]等,都是通过建立多元一次联立方程式求解的计算方法。
本文介绍的原料方程法,方程式中未知数系数不需要推导公式计算转换,便于用微机办公软件Microsoft Excel制表计算,不仅可迅速得到计算结果,同时构建了有自动计算功能的配料Excel工作表。
1原料方程法配料计算原理1.14组分原料配料计算原燃料及要求熟料化学成分见表1。
表1符号代表原燃料和配料要求熟料的化学成分,其中原料、煤灰成分为已知化学分析数据,要求熟料4种主要氧化物成分由配料率值换算:F=(100-T)/[(2.8KH+1)(IM+1)S M+2.65IM+1.35]A=IM·FS=SM·(A+F)C=100-(T+S+A+F)式中:T一般可设为3%左右,也可根据原料配比估算;用Excel计算时可根据计算熟料的其它成分反馈修正。
设烧成1kg熟料消耗W kg石灰石、X kg粘土、Y kg铝钒土、Z kg铁粉;煤灰掺入量为g kg,g由熟料热耗和煤的低位发热值、灰分及煤灰沉落率计算求得。
根据物料平衡原理:W+X+Y+Z+g=熟料+烧失量按同类氧化物平衡,由上式整理出:S1W+S2X+S3Y+S4Z=S-S5gA1W+A2X+A3Y+A4Z=A-A5gF1W+F2X+F3Y+F4Z=F-F5gC1W+C2X+C3Y+C4Z=C-C5g令:ds=S-S5g,d A=A-A5g,d F=F-F5g,d C=C-C5g上式又可写成:S1W+S2X+S3Y+S4Z=dsA1W+A2X+A3Y+A4Z=d AF1W+F2X+F3Y+F4Z=d FC1W+C2X+C3Y+C4Z=d C这组以单位熟料各原料消耗量为未知数的四元一次联立方程式,可称为原料方程式,它反映了“在不考虑生产损失的情况下,原料及掺入熟料煤灰携带的氧化物在烧成中变成熟料的相应氧化物”,方程式中未知数W、X、Y、Z系数无需推导公式计算转换,分别是各原料中4种主要氧化物成分,解方程式得出单位熟料各原料消耗量,由各原料消耗量可方便地换算成配比: W+X+Y+Z=R石灰石=(W/R)×100%;粘土=(X/R)×100%;铝钒土=(Y/R)×100%;铁粉=(Z/R)×100%。
水泥配料及工艺平衡计算

水泥配料及工艺平衡计算生料配料计算方法很多, 有代数法、图解法、尝试误差法(包括递减试凑法)、矿物组成法、最小二乘法、电子计算机法等。
生料配料的基本程序如下:(1) 取原料的化学成分、煤的工业分析和灰分的化学成分数据。
(2) 确定熟料组成, 设定熟料率值, 新型干法生产的熟料率值一般控制在: KH=0.90±0.02,SM(n) =2.6±0.1, IM (P) =1.6±0.1。
(3) 计算煤灰入量, 新型干法生产煤灰掺入量按100%计算。
(4) 计算干燥原料配合比。
(5) 计算湿原料的配合比。
(6) 验算。
目前常采用计算机进行配料, 只需将已知和设定数值输入计算机即可获得所需配料数据。
在手头没有计算机时可以采用入工原料, 下面就介绍”尝试误差法”和“微机计算法”,并以案例说明。
2.1.1 尝试误差法这种计算方法很多,但原理都相同。
其中一种方法是:先按假定的原料配合比计算熟料组成, 若计算结果不符合要求.则调整原料配合比, 再进行重复计算, 直至符合要求为止。
另一种方法是从熟料化学成分中依次递减假定配合比的原料成分,试凑至符告要求为止(又称递减试凑法)。
现举倒说明如下:已知原料、燃料的有关数据如表2-1、表2-2 所示, 假设用窑外分窑以三种原料配合进行生产, 已知熟料的三个率值为:KH=0.89,n=2.1,P=1.3,单位熟料热耗为3350kJ/kg, 试计算原料的配合比。
表2-1中的化学分析数据总和往往不等于100%,这是由于某些物质没有分析测定,因而通常小于100%, 但不必换算为100%。
此时, 可以加上其他一项补充为100%。
有时,分析总和大于100%,除了没有分析测定的物质以外,大多是由于该种原、燃料等,特别是一些工业废渣,含有一些低价氧化物。
如FeO,甚至金属Fe等,经分析时燃烧后,被氧化为Fe2O3等增加了质量所致,这与熟料燃烧过程相一致,固此,也可以不必换算。
水泥生料的配料及计算

Qnet,ad—煤的热值,kJ/kg;
Aad—煤的空气干燥基灰分含量,%; S—煤灰沉降率,%(因窑型而异);
P—煤耗, kg/kg熟料。
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五、生料的配料及计算
试凑递减法
◆ 思路:根据熟料化学成分要求,依次加入各种原 料,同时计算加入原料的化学成分。然后进行熟 料成分累加计算,如发现成分不符要求,再进行 试凑,直至符合要求。
9
五、生料的配料及计算
试凑递减法
◆ 基准:100kg熟料 ◆ 计算步骤: 1、列出原料、煤灰的化学成分,煤的工业分析资料; 2、计算煤灰的掺入量; 3、选择熟料率值; 4、根据熟料率值计算要求的熟料化学成分; 5、递减试凑求各原料配合比; 6、计算熟料化学成分并校验率值; 7、将干燥原料配合比换算成湿原料配合比。
计算率值得:KH=0.891
SM=2.14
IM=1.26
16
五、生料的配料及计算
5)湿物料配比 设定入磨原料水分控制值为: 石灰石0.8%,粘土1.5%,铁粉4%。 湿基湿物料配比及计算过程
名 称 石灰石 粘 土 铁 粉 合 计 湿基用量(份) 湿基配比(%)
Ga
PAad S qAad S 100 料的配料及计算
熟料中煤灰掺入量计算式
PAad S qAad S Ga 100 100Qnet ,ad
式中:Ga—熟料中煤灰掺入量,%; q —单位熟料热耗,kJ/kg熟料;
20.4 100 % 13 .76% 121 .8 20 .4 6.1 6.1 100 % 4.11 % 121 .8 20 .4 6.1
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干 粘土=
干 铁粉=
五、生料的配料及计算
4)校验熟料化学成分与率值
简明、精确的水泥生料配料计算方法——率值关系法

简明、精确的水泥生料配料计算方法—率值关系法赵东镐(吉林市建材总厂 132021)(上接第2期)5 配料计算实例以某立窑水泥厂复合矿化剂、半黑生料煅烧工艺为配料计算实例。
5.1 列出给定条件,求三组分石灰饱和系数,将原料化学成分折算为灼烧基 (1)、原燃材料化学成分、煤工业分析结果,见表5.1-1表5.1-1 原燃材料化学成分(%)和煤工业分析结果名称Loss SiO 2Al 2O 3Fe 2O 3CaO SO 3Ca F 2石灰石粘土铁粉萤石石膏入磨煤灰入窑煤灰40.877.342.393.4821.874.0163.0021.7325.271.3162.3452.04 1.2515.687.081.300.6919.2931.010.765.9360.000.840.195.646.2951.003.513.990.6032.197.763.5938.4458.44煤工业分析结果M 'ar= 4.00%,M 'ad=0.80%,A 'ad=64.66%,Q 'net,ad =8.86K J /Kg ;M"ar=5.00%,M"ad=1.00%,A"ad =23.34%,Q"net,ad =25.50K J/Kg .表中:M 'ar 、M"ar —入磨煤、入窑煤收到基水分,%; M 'ad 、M"ad —入磨煤、入窑煤空气干燥基水分,%; A 'ad 、A "ad—入磨煤、入窑煤空气干燥基灰分,%; Q 'net ,ad 、Q "net ,ad—入磨煤、入窑煤空气干燥基低位发热量,KJ /kg (2)、熟料三率值期望值及其计算指示域、热耗、烧失量、SO 3、Ca F 2和游离CaO 的百分含量,见表5.1-2。
表5.1-2 KHq ±ΔK Hq SMq ±ΔSMq IMq ±ΔIMq Q 'Q"L S -'F -'fc0.94±0.012.0±0.11.3±0.11.003.000.502.00 1.002.00表中:Q ',Q"—入磨煤、入窑煤的熟料热耗K J/Kg; L 、S -'、F -'、fc —熟料的Loss 、SO 3、Ca F 2和游离CaO 百分含量,% (3)、三组分的石灰饱和系数、原料化学成分折算为灼烧基,见表5.1-3。
水泥厂的生料配料

水泥厂的生料配料一水泥生产原料种类及大致用量1 主要原料:1钙质原料:以碳酸钙为主要成分的原料,是水泥孰料中CaO的主要来源。
一顿孰料需1.4-1.5吨石灰质干原料,在生料中月占80%左右。
2硅铝质原料:含碱和碱土的铝硅酸盐,主要成分为SiO2,其次为AI2O3,少量Fe2O3,是水泥孰料中SiO2,AI2O3,Fe2O3的主要来源。
一吨熟料约需0-3~0.4吨粘土质原料,在生料中占11~17%。
2 生料定义:由石灰质原料、粘土质原料、少量校正原料(有时还加入矿化剂、晶种等,立窑生产时还要加煤)按比例配合,粉磨到一定细度的物料。
3 生料分类:生料粉和生料浆两种。
(1)料粉:干法生产用的生料。
一般水分≤1%。
据生料中是否含煤又分为三种:白生料:出磨生料中不含煤。
干法回转窑及采用白生料法煅烧的立窑用。
黑生料:出磨生料中含有煅烧所需的全部煤。
采用全黑生料法煅烧的立窑用。
半黑生料:出磨生料中只含有煅烧所需煤的一部分。
采用半黑生料法煅烧的立窑用。
(2)生料浆:湿法生产所用的生料。
一般含水分32%~40%左右。
二配料的原则(率值)及对熟料质量的影响1、配料定义:根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体生产条件等选择合理的熟料矿物组成或率值,并由此计算所用原料及燃料的配合比,称为生料配料,简称配料。
2、配料的目的:根据原料资源情况,进行合理的配料,从而尽可能地充分利用矿山资源确定个原料的配比。
计算全厂的物料平衡,作为全厂工艺设计主机选型的依据。
确定原料消耗比例改善物料易磨性和生料的易烧性,为窑磨创造良好的操作条件,达到优质,高产,低消耗的生产目的。
3 配料应遵循的基本原则:(1)烧出的熟料具有较高的强度和良好的物理化学性能。
(2)配制的生料易于粉磨和煅烧;(3)生产过程易于控制,便于生产操作管理,尽量简化工艺流程。
并结合工厂生产条件,经济、合理地使用矿山资源。
4 配料计算中的常用基准1、干燥基准:用干燥状态物料(不含物理水)作计算基准,简称干基。
《水泥厂配料计算》

一、物料平衡式:(不考虑生产损失) 1、干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料2、灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料3、灼烧生料+煤灰(掺入熟料中的)=熟料4、熟料的率值 KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S SM=S/(A+F) IM=A/F 2.5 熟料的率值 一、石灰饱和系数: 公式:KH=232328.235.0065.1SiO O Fe Al CaO --意义:水泥熟料中的总CaO 含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后,所剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。
简言之。
KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
取值:0.87~0.96二、硅 率:公式: n(SM)= 含义: 反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂、矿物的相对含量。
取值: 三、铝 率:公式: p(IM)=3232O Fe O Al含义:说明熟料中C3A 、C4AF 的相对含量。
反映液相的性质。
(C3A 产生的液相粘度大;C4AF 产生的液相粘度小.) 取值:0.9~1.9 配料计算 配料方法1、尝试误差法先按假定的原料配合比计算熟料的组成。
若计算结果不符合要求,则调整原料的配合比再进行重复计算直至符合要求为止。
2、递减试凑法从假定的熟料化学成分中依次递减假定配分比的原料组分,试凑至符合要求为止。
3、酸碱滴定法根据已确定的生料碳酸盐滴定值和实际测得石灰石、粘土的滴定值按规定的公式作简单的计算,较快地得出各种原料的配合比 4、烧失量法水泥生料的烧失量一般为34~36%。
预先确定的生料烧失量数,按实测石灰石烧失量及实测粘土烧失量,计算原料的配合比。
配料计算实例已知原料、燃料的有关分析数据如表4-10、4-11,假设用窑外分解窑以三种原料配合进行生产,要求熟料的三个率值为:KH =0.89±0.02、SM =2.1±0.1、IM =1.3±0.1,单位熟料热耗为q=3350kj/kg 熟料,试计算原料的配合比。
水泥厂配料计算

一、物料平衡式:(不考虑生产损失) 1、干石灰石+干粘土+干铁粉=干生料2、灼烧石灰石+灼烧粘土+灼烧铁粉=灼烧生料=熟料3、灼烧生料+煤灰(掺入熟料中的)=熟料4、熟料的率值 KH=(C-1.65*A-0.35F)/2.8S SM=S/(A+F) IM=A/F 2.5 熟料的率值 一、石灰饱和系数: 公式:KH=232328.235.0065.1SiO O Fe Al CaO --意义:水泥熟料中的总CaO 含量扣除饱和酸性氧化物所需要的氧化钙后,所剩下的与二氧化硅化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。
简言之。
KH 表示熟料中二氧化硅被氧化钙饱和成硅酸三钙的程度。
取值:0.87~0.96二、硅 率:公式: n(SM)= 含义: 反映了熟料中硅酸盐矿物、熔剂、矿物的相对含量。
取值: 三、铝 率:公式: p(IM)=3232O Fe O Al含义:说明熟料中C3A 、C4AF 的相对含量。
反映液相的性质。
(C3A 产生的液相粘度大;C4AF 产生的液相粘度小.) 取值:0.9~1.9 配料计算 配料方法1、尝试误差法先按假定的原料配合比计算熟料的组成。
若计算结果不符合要求,则调整原料的配合比再进行重复计算直至符合要求为止。
2、递减试凑法从假定的熟料化学成分中依次递减假定配分比的原料组分,试凑至符合要求为止。
3、酸碱滴定法根据已确定的生料碳酸盐滴定值和实际测得石灰石、粘土的滴定值按规定的公式作简单的计算,较快地得出各种原料的配合比 4、烧失量法水泥生料的烧失量一般为34~36%。
预先确定的生料烧失量数,按实测石灰石烧失量及实测粘土烧失量,计算原料的配合比。
配料计算实例已知原料、燃料的有关分析数据如表4-10、4-11,假设用窑外分解窑以三种原料配合进行生产,要求熟料的三个率值为:KH =0.89±0.02、SM =2.1±0.1、IM =1.3±0.1,单位熟料热耗为q=3350kj/kg 熟料,试计算原料的配合比。
水泥生料配料计算

尝试误差法
验算熟料的率值:计算结果如下:
KH=0.90 SM=2.60 IM=1.69
将计算结果与设定值比较:
KH、SM达到预先要求,IM略低,但已十分接近要求值。
确定结果:原料配合比为:石灰石82.3%,砂岩8.1%,铁 矿石2.6%左,粉煤灰7%。
尝试误差法
(4)计算湿原料的配合比
设原料操作水分:石灰石1%,砂岩3%,铁矿石4%,粉
4.23 0.38
3.85 3.39
0.46 0.67
-0.21 0.38
0.17 0.03
0.14 0
0.14
Fe2O3
4.50 0.20
4.30 0.23
4.07 1.26
2.81 2.80
0.01 0.14
0.15 0.14
0.01 0
0.01
CaO
65.41 0.23
65.18 64.82
0.36 0.32
1.97 0.0818 0.3140 0.0560 0.0169
灼烧生料 -- 20.67 4.42 3.00 66.98 3.06 0.1275 0.4893 0.0872 0.0263
名 称 配比 SiO2 Al2O3
灼烧生料 96.54 19.96 4.26 煤 灰 3.46 1.82 1.00
KH=0.83 SM=2.69 IM=1.47 将计算结果与设定值比较:KH过低,SM较接近,IM较低。
调 整 配 比 重 新 计 算 : 根 据 经 验 统 计 , 每 增 减 1% 石 灰 石
(相应减增适当砂岩),约增减KH=0.05。
据此,调整原料配合比为:石灰石82.3%,砂岩8.1%, 铁矿石2.6%左,粉煤灰7%。重新计算结果如下:
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K7=2.8KH*SiO2+1.65*Al2O3+0.35*Fe2O3-CaO=
172.32
n1'=100/(100-Loss)*[SiO2-(Al2O3+Fe2O3)*SM]= 1.61
n2'=100/(100-Loss)*[(Al2O3+Fe2O3)*SM-SiO2]= 37.83
n3'=100/(100-Loss)*[(Al2O3+Fe2O3)*SM-SiO2]= -84.05
α= 1.2
得到矩阵1:
矩阵2:
254.01 308.12 151.06
39.44 -82.44 169.30 · X =
-15.01 0.66 117.67
得到解:
x= 15.30 x为灼烧基粉煤灰
y= 10.26 y为灼烧基砂岩
则, G=
z= 2.09 z为灼烧基铁粉 灼烧基石灰石=100-x-y-z- 70.88
矩阵1的逆矩阵:
7361.86
0.00
110.77
0.00
22.62
0.00
换算成干燥基原料用量:
干燥基石灰石= 125.58 kg/100kg熟料
干燥基粉煤灰= 15.52 kg/100kg熟料
干燥基砂岩=
10.33 kg/100kg熟料
干燥基铁粉=
2.22 kg/100kg熟料
合计(白生料)= 153.65 kg/100kg熟料
原料与煤灰的化学成分:
原料 Loss 石灰石 43.56
SiO2 2.45
Al2O3 0.36
Fe2O3 0.21
粉煤灰 1.45 53.44 26.87 6.73
砂岩 0.69 90.68 1.47 1.20
铁粉 6.00 18.25 2.36 62.78
煤灰
53.09 26.60 5.12
用选铁尾矿替代铁粉配料生产硅酸盐水泥熟料。
环境条件:
温度: 冬季最低
-9 ℃
湿度: 大气压力:
20% (秋冬) 98000 Pa
夏季最高 85% (春夏)
880 ℃ 900 ±20℃ 1050 ±50℃
43 ℃
根据熟料组成计算C3S、C2S、C3A、C4AF
C3S=3.8(3KH-2)SiO2=
58.34
C2S=8.61(1-KH)SiO2=
0.79 0.39
21.93 5.22
SM= 2.700
Fe2O3 0.17
CaO 41.26
0.68 0.73
0.08 0.14
0.91 0.04
1.84 42.17
2.87 65.77
2.83 64.79
0.08 0.11
2.90 64.90
IM= 1.800
MgO 1.74 0.14 0.01 0.03 1.91 2.99 2.94 0.03 2.97
18.88
C3A=2.65(Al2O3-0.64Fe2O3)= 8.92
C4AF=3.04Fe2O3=
8.82
水泥生料配料的率值公式法,刘笃新著,中国建材工业出版社,1992年4月,8页
将煤的组分转化为收到基:
项目
Mar
Aar
Var
Fcar
煤
Qnet,ar kJ/kg
进行烟气量计算: 选取空气系数:
n4'=100/(100-Loss)*[(Al2O3+Fe2O3)*SM-SiO2]= 167.69
n7=(Al2O3+Fe2O3)*SM-SiO2= 32.55
P1'=100/(100-Loss)*(Al2O3-IM*Fe2O3)=
-0.03
P2'=100/(100-Loss)*(IM*Fe2O3-Al2O3)=
初始原料配比 83.40 10.26 7.02 1.63 102.31
最终原料配比 81.52 10.03 6.86 1.59 100.00 刘东旭、苏伟著,用选铁尾矿替代铁粉配料生产硅酸盐水泥熟料,水泥技术,Vol137,2007(5),97 页
参考书目: 1.水泥生料配料的率值公式法,刘笃新著,中国建材工业出版社,1992年4月,11-27页 2.无机非金属材料工学(第二版),林宗寿著,武汉理工大学出版社,2006年8月,176-179页
粉煤灰 10.10 0.15
砂岩 6.72 0.05
铁粉 1.44 0.09
白生生料 98.52
煤灰 1.48
熟料
KH= 0.900
SiO2 2.00
Al2O3 0.29
5.40 2.71
6.10 0.10
0.26 0.03
13.76 3.14
21.46 4.90
21.14 4.83
R2O 0.20 0.13 0.02 0.02 0.36 0.57 0.56 0.02 0.58 符合要求
其他 0.47 0.17 0.23 0.07 0.93 1.45 1.43 0.07 1.50
原料水分:
原料
石灰石 粉煤灰 砂岩 铁粉 合计
水分
2.00 1.50 4.25 11.50
生料配比
81.73 10.10 6.72 1.44 100.00
K2'=100/(100-Loss)*(2.8KH*SiO2+1.65*Al2O3+0.35*Fe2O3-CaO)=
K3'=100/(100-Loss)*(2.8KH*SiO2+1.65*Al2O3+0.35*Fe2O3-CaO)=
K4'=100/(100-Loss)*(2.8KH*SiO2+1.65*Al2O3+0.35*Fe2O3-CaO)=
CaO 50.48 7.23 2.15 2.54 7.15
MgO 2.13 1.36 0.12 1.98 1.78
R2O 0.24 1.26 0.30 1.33 1.23
其他 0.57 1.66 3.39 4.76 5.03
合计 100.00 100.00 100.00 100.00 100.00
煤的工业分析:
-14.97
P3'=100/(100-Loss)*(IM*Fe2O3-Al2O3)=
0.69
P4'=100/(100-Loss)*(IM*Fe2O3-Al2O3)=
117.71
P7=(IM*Fe2O3-Al2O3)=
-17.38
77.32 176.69 230.80 73.74
代入配料公式:
(K1'+K2')x+(K1'+K3')y+(K1'+K4')z=100*K1'-(K1'+K7)G (n1'+n2')x+(n1'+n3')y+(n1'+n4')z=100*n1'-(n1'+n7)G (P1'+P2')x+(P1'+P3')y+(P1'+P4')z=100*P1'-(P1'+P7)G
白生料原料配比: 石灰石= 81.73 kg/100kg白生料
粉煤灰= 10.10 kg/100kg白生料
砂岩= 6.72 kg/100kg白生料
铁粉= 1.44 kg/100kg白生料
0.01 -0.01 0.00
-0.01 0.01 0.01
验算:
原料 配比 Loss
石灰石 81.73 35.60
IM=
1.8 ±0.1
2950 kJ/kg熟料
SM=
2.7 ±0.1
计算煤灰渗入量: 100kg熟料的煤灰渗入量G=qAadS/(100Qnet,ad)= 1.48 kg/100kg熟料
计算灼烧基原料率值系数:
K1'=100/(100-Loss)*(CaO-2.8KH*SiO2-1.65*Al2O3-0.35*Fe2O3)=
原料物料平衡计算:
收入物料: 燃料消耗量: 生料消耗量: 入窑回灰量:
mr=(Myr+Mfr)/Msh= ms=Ms/Msh=
分解炉的设计:
确认分解炉的工艺控制参数:
分解炉内操作温 度:
890 ±30℃
入炉料温:
入炉三次风速度:
出炉生料分解率:
离炉废气速度:
窑气速度:
气流速度: 出炉料温:
温度:
温度: 温度:
项目
Mad
Aad
Vad
FCad
Qnet,ad
煤
0.9 12.61 26.99 61.13
25100 kJ/kg
这种燃料挥发分较高,灰分较低,煤质较好。
魏德苓、董霞著,我公司降低煤耗采取的措施,新世纪水泥导报,Vol74,2007(5),50页
配料要求熟料率 值:
熟料热耗Q′=
KH=
0.9 ±0.01