系统平衡计算-烧成系统热平衡讲解
高压锅炉制粉系统的热平衡计算
型 式 ：Ｐ ＦＢ 一４ （ Ｔ Ｋ １ Ｃ 单吸 式 ） 风 量 ：最 大 ８ ０ ／ ｎ 额定 ５ ０ ｉ） ６ ｍｉ （ ６ ｍ ／ ｎ ｍ
风 压 ： １ ．ｋ ａ ０１Ｐ 出 口风 温 ： ２ ６ ３ ℃
２ ２
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渭 化
一
风压 ９ ２ ｋ ａ 磨煤 机 出 口气粉 混 ． ５Ｐ ， ２ 合 物 温 度 ８ — ０ ，风 量 ２ １ ０ ｔ ， 风 压 ０９ ９ ０ ｍ３ ｈ
，
２ ５ ０ ｔ ５ ０ ｍ３ ｈ
２９ ６ Ｐ 。 ．４ ｋ ａ
１２ 主要 设 备 ．
对 １高锅 出现 的异 常情况 我们 进行 了认 真 的调查 和研 究 ，经对 １、２高锅 制粉 系统 的工
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渭 化 科 技
２０ ０ ２年第 １ 期
高压 锅 炉 制粉 系统 的 热 平衡 计 算
生产部 赵 永全 原料 车 间 刘东升 动 力车 间 冯 少杰
摘 要 通 过 对 １ ０ ｈ高 压锅 炉制 粉 系统 进 行 热 平 衡 校核 计 算 ，解 决 了制 粉 系统 存 在 的 问题 ，收 到 了明 显 的 ６ｆ
一
Ｉ ． 给煤 机 ．２ ２ 输 送 出力 ：最 大 ２ ｔ ；最小 ５ ｈ ５ｔ ｈ ｔ。 ／ 输 送 带 驱 动 电 机 ：变 速 电 机 ｖｖｖ— Ｆ型 、 功
率 １ ｋ 、转 速 １ ０ １ ０ ｒ ｎ ． Ｗ ５ ５ － ５ ０ｔ 。 ｍｉ
清 扫带驱 动 电机 ：功率 ０ ｋ ． Ｗ。 ４ １２３ 一 次 风 机 ＿．
磨 ，同时煤 被热 风干燥 ，磨 碎 的煤 在一 次风 的 作 用下 沿磨机 简 体 四周 上移 ，上移 的煤粉气 流 进 入煤 粉分 离器 ，受惯 性力 、离心力 和撞击 力 的作 用 ，较粗 的煤 粉重 新 回落 至磨 盘进行 二次 研磨 ，较 细 的煤 粉进入磨 机 出 口的 ８根煤粉 管 道， 通过炉 膛燃 烧器 的燃 煤喷 嘴送 人炉膛 燃烧 。 制粉 系统 除配 置有 高低 压润 滑 油系统 、 液
钢铁行业带式焙烧机焙烧球团法热平衡测试与计算方法-标准编制说明.doc
《钢铁行业带式焙烧机焙烧球团法热平衡测试与计算方法》编制说明一工作简况1任务来源根据国家标准化管理委员会国标委综合[2015]59号文关于国家标准制修订项目计划通知的精神，为贯彻落实国务院关于化解产能过剩的要求，充分发挥技术标准对化解产能过剩的基础作用，由首钢总公司、首钢国际工程公司、冶金工业信息标准研究院、北京科技大学等单位负责牵头组织协调有关单位起草《钢铁行业带式焙烧机焙烧球团法热平衡测试与计算方法》国家标准，项目计划编号20152235-T-605。
2 工作过程2.1开展的阶段工作根据国标委2014年8月下发的国家标准制修订计划要求，主要起草人与国标委委员对标准的格式、规范重点、步骤和进度交换了意见，立项批准后，由首钢总公司、首钢国际工程公司、冶金工业信息标准研究院、北京科技大学牵头组织专家走访有关生产、设计、使用、施工、测试等单位，了解国内钢铁行业带式焙烧机的应用情况，同时收集国外有关技术资料及应用情况，并成立了标准起草小组。
具体工作如下：2015年9月开始，主要起草人调研了国内外关于焙烧杯热平衡的研究并对首钢京唐504m2大型带式焙烧机进行了一系列热工测试和计算分析。
2015年12月在北京召开标准计划落实会，确定了标准制定框架。
2016年4月在收集整理生产应用数据以及测试数据基础上，形成标准初稿；对标准初稿部分修改后，形成征求意见稿。
2016年4月底开始征求意见。
2.2国内外情况调研鲁尔基—德腊伏型带式焙烧机工艺首先由德国鲁尔基公司创立的，并在加拿大国际镍公司投产了第一台这样的带式焙烧机，后经鲁尔基—德腊伏修改，至今称为世界上运用最广泛的带式焙烧机。
20世纪80年代鲁尔基公司又设计了一种以煤代油的新型带式焙烧机。
使用这种焙烧机的方法称为鲁尔基多级燃烧法。
该法首先将煤破碎到一定粒度组成，通过一种特制的煤粉分配器在鼓风冷却两侧用低压空气将煤粉喷入炉内，并借助于从下向上鼓入的冷却机，将煤粉分配到各段中去燃烧。
工程热力学第一章
排入大气
压缩燃烧、膨胀
吸气排气
工作过程：
能量转换：
工作物质：
燃气
蒸汽动力装置流程简图
蒸汽动力装置流程简图
550℃
过热器
锅炉
给水泵
冷凝器
冷却水
汽轮机
发电机
Q
Q
1
2
W
20℃
高温高压蒸汽
W
p
蒸汽动力装置
1－炉子 2－炉墙 3－沸水管 4－汽锅 5－过热器6－汽轮机 7－喷嘴 8－叶片 9－叶轮 10－轴 11－发电机 12－冷凝器 13、14、16－泵 15－蓄水池
华氏温标：
1724年由德国人华氏（cabridl D Fahrenheit）提出。他把水、冰和氯化铵的混合物作为制冷剂而获得的当时可得到的最低温度作为0度，把人体的温度作为 96度，中间等分，这样的数字是由于当时广泛使用12进位法。符号tF ，单位 °F。
华氏温标与摄氏温标的换算关系为：t(℃)=0℃ = 32 oF100 ℃ = 212oF郎肯温标：
压力计 测量工质压力的仪器。常见的压力计有压力表和U型管。
由于压力计的测压元件处于某种环境压力的作用下，因此压力计所测得的压力是工质的真实压力p （或称绝对压力）与环境压力pb之差，叫做表压力pe或真空度pv
分子运动学说认为压力是大量气体分子撞击器壁的平均结果。
绝对压力、表压力、真空度及大气压力之间的关系
0.96784
1
735.559
10000
mmHg
133.322
133.322×10-5
1.31579×10-3
1.35951×10-3
1
13.5951
mmH2O
窑炉热平衡通用术语
1主题内容与适用范围本标准规定了建筑材料窑炉热平衡通用术语及水泥、陶瓷、砖瓦工业窑炉热平衡专用术语。
本标准适用于建筑材料窑炉热平衡测定与计算上应用的术语和代号。
2引用标准GB5348砖和砌块名词术语3通用术语3．1基准reference作为热平衡计算的依据及起点所相应人为指定的起算标准。
同义词：计算基准3．2体系system进行热平衡的对象。
3．3完全燃烧complete combustion燃料中可燃组分全部氧化的燃烧。
3．4不完全燃烧incomplete combustion燃料中可燃组分没有全部氧化的燃烧。
3． 4．1机械不完全燃烧mechanical incomplete combustion 燃料燃烧后残留有固态可燃成分的燃烧。
同义词：固体不完全燃烧3． 4．2化学不完全燃烧chemical incomplete combustion 燃料燃烧后含有一氧化碳或其他可燃气体的燃烧。
同义词：气体不完全燃烧3．5雾化atomization用物理方法使液体燃烧料分散成雾状细滴的过程。
3．6雾化介质atomizing medium使液体燃料分散成雾状细滴的介质。
同义词：雾化剂3．7物料平衡material balance进出体系物料之间的质量平衡关系。
3．8理论空气量amount of theoretical air for combustion 按配平的化学反应方程式，完全燃烧时计算所得的空气量。
3．9实际空气量amount of actual air for combustion 单位质量（或体积）的燃料燃烧时，实际消耗的空气量。
3．10理论烟气量amount of theoretical burned gas； amount of theoretical flue gas燃料与理论空气进行完全燃烧时所产生的烟气量。
3．11形成热heat of formation在没有物料损失和热量损失的情况下，由规定温度的干原料烧成同样温度单位质量的成品（或烧成品）所消耗的热量。
回转窑系统的设计计算
窑内耐火砖易损坏，筒体制造和维修困难
19
[例]试确定一生产能力为日产2000t熟料的预 分解回转窑筒体的尺寸
[解]据要求生产能力，查图2-98（p107）得： 回转窑筒体内径D＝3.8m；
则回转窑衬砖内径：
Di＝D－2δ＝3.8－2×0.15＝3.5m； 再由图2-100、图2-101、图2-102查得：
为检验表2-29建立的公式在标定产量中的精确 度，用不同公式对12种大小不同规格的三类窑 的产量进行标定，结果表明，对1984年前投产 的窑都较接近于实际窑产量的平均值。
综合标定结果，发现三类窑的计算公式中，窑 产量G与Di，L之间的相关关系，即G＝f(Di，L) 更接近实际窑的平均产量值，其相关系数比其 他公式的相关系数要高些，故计算产量时，使 用G＝f(Di，L)较合理和可靠。
L和L/Di，确定窑的尺寸
17
窑型
筒体型式:直筒型、热端扩大型、冷端扩大型、 哑铃型
延长物料在窑内的停留时间 增加窑的有效容积 降低窑内截面风速 提高窑发热能力和熟料产量，降低料耗和热耗 解决回转窑内烧成能力与预烧能力的矛盾
18
直径扩大型窑的缺点
扩大处形成不规则通道，破坏了物料在窑 内运动的均衡性，不利于窑的操作
内径Di的关系应符合： L=23Di-20
7
产量、直径常用计算公式
北京建材院，NSP窑生产能力：
G=KD2.5L0.762 G-熟料小时产量，t/h K-系数，0.114～0.119
8
南京化工学院 新型干法窑产量计算经验公式
1986年，南京化工学院汇总了世界上54个国 家、从1951年到1984年投产的617台各类悬浮预热 器窑和预分解窑的生产数据或设计资料，利用微 机进行产量回归分析，得到表2-29所示的悬浮预 热窑、立筒预热器窑和预分解窑三组产量计算公 式。鉴于在同一规格下，立筒预热器窑产量一般 稍低于旋风预热器窑的产量这一事实，因此专门 建立了一组立筒预热器窑产量公式。
《物料平衡和热平衡》课件
热平衡描述的是一个系统或环境在不受外界影响或外界影响可以忽略不计的情况下，热量自然传递和分布达到的稳定状态。在这种状态下，系统内部各部分之间的温度差很小，系统内部热量的传递速率与外界对系统热量传递的速率相等，系统内部温度呈现均匀分布。
详细描述
总结词：热平衡的应用非常广泛，涉及到工业生产、环境保护、能源利用等多个领域。例如，在工业生产中，需要控制温度、压力等参数以达到最佳的生产效果；在环境保护中，需要研究大气、水体等自然环境的热平衡状态，以了解其对人类生存的影响；在能源利用中，需要研究各种能源转换和利用过程中的热平衡问题，以提高能源利用效率。
总结词
在环境科学领域，物料平衡和热平衡是研究污染物迁移转化机制的重要工具。
详细描述
在环境科学研究中，物料平衡和热平衡技术被广泛应用于污染物迁移转化机制的研究。通过物料平衡分析，可以了解污染物在环境中的分布和迁移规律，预测其对生态系统的影响。热平衡技术则可以帮助研究污染物在环境中的扩散、吸附、降解等过程，为污染治理和环境保护提供科学依据和技术支持。
数据处理
使用数据采集和处理系统，对实验数据进行处理和分析，得出实验结果。
实验总结
根据实验结果，总结实验结论，评估实验效果，提出改进意见。
物料平衡和热平衡的实际应用
总结词
在化工生产中，物料平衡和热平衡是关键的工艺控制要素，对产品的质量和产量具有重要影响。
要点一
要点二
详细描述
在化工生产过程中，需要精确控制原料的投入和产物的输出，以实现最佳的工艺效果。物料平衡通过对原料和产物的数量和质量进行监测和控制，确保生产过程中的物质守恒，从而提高产品的纯度和收率。热平衡则涉及到反应过程中的热量传递和利用，通过对温度、压力等工艺参数的调节，优化反应条件，提高能源利用效率和产品质量。
窑炉热平衡测算分析池窑运行情况
窑炉热平衡测算分析池窑运行情况舒国军;梁士鹏;韩利雄;张燕【摘要】Taking a 10 000 tons pa fiberglass furnace in actual operation as an example,a method for calculating the heat balance of fiberglass unit melter was introduced according to the furnace thermal mass conservation law and the energy conservation law. The heat distribution and heat efficiency of various parts of the furnace were analyzed by calculating the material balance and heat balance of the furnace and forehearths,and the operation of the fur-nace was analyzed and assessed based on the calculation results. It is believed that adopting the advanced oxy-fuel combustion and electric boosting system as well as reasonable insulation measure and waste heat recovery are of great importance in improving the furnace heat efficiency and molten glass quality.%以实际生产的万吨级玻璃纤维池窑为例,依据窑炉热工质量守恒定律和能量守恒定律,介绍了玻璃纤维单元窑的热平衡计算方法.通过对窑炉和通路的物料平衡和热平衡测算,分析了池窑各部分的热量分布和热效率情况,并根据测算结果对窑炉运行情况进行分析和评估,认为采用先进的纯氧燃烧加电助熔系统以及合理的保温措施和余热回收再利用,对提高熔窑热效率和玻璃液质量意义重大.【期刊名称】《玻璃纤维》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】5页(P33-37)【关键词】池窑;热平衡;测算;玻璃纤维【作者】舒国军;梁士鹏;韩利雄;张燕【作者单位】重庆国际复合材料有限公司,重庆400082;重庆国际复合材料有限公司,重庆400082;重庆国际复合材料有限公司,重庆400082;重庆国际复合材料有限公司,重庆400082【正文语种】中文【中图分类】TQ171.77+6.330 前言池窑属于玻璃纤维生产高能耗的部件，池窑生产线采用纯氧燃烧和电助熔熔化技术，以一座熔化面积42 m2，熔化率1.6 t/(m2·d)，作业通路为H型，共安装28块铂金漏板的池窖为例。
辊道窑窑炉设计
辊道窑窑炉设计1 前言陶瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉,比如本设计书设计的辊道窑。
辊道窑是当代陶瓷工业的先进窑炉，我国70 年代开始已陆续应用于日用陶瓷工业、建筑陶瓷工业。
80 年代后，滚到窑已广泛地用于我国建陶工业中。
辊道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而快烧又保证了产量，降低了能耗。
产品单位能耗一般在2000～3500 kJ/kg ，而传统隧道窑则高达5500～9000 kJ/kg 。
所以，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用。
烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序。
烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉决定。
在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。
没有合理的烧成控制，产品质量和产量都会很低。
要想得到稳定的产品质量和提高产量，首先要有符合产品的烧成制度。
然后必须维持一定的窑内压力。
最后，必须要维持适当的气氛。
通过对其窑炉结构和控制的了解，借鉴经验数据，本文设计的辊道窑，全窑长200 米，内宽2.81米，烧成温度是1180 摄氏度，燃料采用天然气，单位质量得产品热耗为2543.6 kJ/kg。
热效率高，温度控制准确、稳定，传动用电机、链传动和齿轮传动结构，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式，传动平衡、稳定，维护方便，控制灵活。
经过紧张的三周，有时候，特别是画图时，对于没有经过训练的我们来说，很是不容易，进入状态时饭也顾不上吃，叫外卖，夜以继日的，就像绣花一样，不经历还真不知道这其中的滋味，我想这次的窑炉设计实习，给予我们的不仅仅是设计的本身，还让我们知道什么是细致，什么叫技术。
在此，特别感谢周露亮、朱庆霞、孙健、李杰几位老师的细心指导，没有他们的指导，我们就无从下手。
由于水平所限，设计书中一定有不少缺点和不足之处，诚挚地希望老师批评指正。
2 设计任务书一、设计任务:日产10000 平米玻化砖辊道窑设计设计任务：日产10000 平米玻化砖天然气辊道窑炉设计（一）玻化砖1．坯料组成（%）：SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 K2O Na2O I.L68.35 16.27 2.30 2.65 0.85 1.76 2.15 4.852．产品规格：400×400×8mm，单重3 公斤/块；3．入窑水分：＜1%4．产品合格率：95%5．烧成周期：60 分钟（全氧化气氛）6．最高烧成温度：1180℃（温度曲线自定）（二）燃料天然气CO H2 CH4 C2H4 H2S CO2 N2 O2 Qnet(MJ/Nm3)0.2 0.2 95.6 3.5 0.3 0.1 0.1 0 41.58（三）夏天最高气温：37℃3 窑体主要尺寸的确定3.1 窑内宽的确定产品的尺寸为400×400×10mm，设制品的收缩率为8%。
加热炉热平衡计算系统的开发
加 热炉 热平衡 计算 流程 图如图 ３所示 。根据 此流程 图编 制相应模块的程序代码，实现对应 的各项功能 。
表 ４ 热平衡表
２１ ０２年 第 ４ 卷 第 ３期 ｌ
Ｖ Ｏ１ ４１ Ｎ Ｏ． ２０１ ． ３ ２
童
加
熟
３
Ｉ ＮＤＵＳＴＲＩ ＨＥＡＴＩ ＡＬ ＮＧ
导致该 炉的生产技术指标 不是十分理想 。应在 生产过程
报告 。
（ ）利用该系统针对具 体加热炉热平衡情 况进行 了 ２
计算分析 ， 结果表 明系统运行 正常， 计算结果准确可靠 。 该 系统可为加热炉节 能技术 改造 、提高热效率 、降低单
耗提供可靠 的参考依据 。
参考 文献 ： ［】钱 惠国． １ 加热炉热平衡测试计算软件开发 ［］／ ２ ０ Ｃ ／ ０ ６全国 能源与热工学 术年会论 文集． 张家界：［ｎ１ ０ ６ ０ 一１ ． ｓ ． ０ ：１８ ｌ０ ． ，２
断 、出错提 示 功 能 ，在 用 户端 数 据 尚未 提 交前 进 行验
证 。
１５ ．
炉顶
炉墙
炉底
环境温
ｉ ．ｍ２ 温度／ ＮＵ／ ２ 温度／ ＮＯ／ 温度／ 度／ ｇ￣／ ， ￣ Ｃ ， ｍ ＇ Ｃ ｍ ℃ ℃
流程 设计
以上数据及计算结果均可 以 Ｅ ｃ ｌ ｘ ｅ 报表 或 Ｗｏｄ报告 ｒ
图 ４ 结果输出
结 果 显 示 ，该 炉 热 效 率 为 ６ ．６ ４９ ％， 单位 热 耗 为 １ ２ ．５ ／ ７６ ｔ ２ ＭＪ 。该炉热效率在测试阶段稍微偏低，单位热 耗略高，这是 由于在测试过程 中， 钢坯 多次 出现卡钢 ， 导 致钢坯在 炉时间较 长，炉 子产量较正常生产 时低，这就
节能原理与技术—3
3.2.4 热平衡时各种热量的计算
外界供给系统的电量P和功W 外界向系统的传热量
Q KFT
载热体带入系统的传热量 ①如果为蒸汽 Qgr Dr (hq h0 ) ②如果为空气、煤气、烟气高温气体
Qgr m(hr h0 )
3.2.4 热平衡时各种热量的计算
2.有效能概念及计算
概念：达到工艺要求时，理论上必须消耗的最小能量
3.4 火用平衡
3.4.1 火用的分类
对应于系统与环境的关系可分为:物理火用和化 学火用
根据能量性质分类:热量火用、冷量火用、机械 能火用
按工艺过程分：输入火用、输出火用、燃料火用 、排烟火用
3.4.2 火用损及火用损率
1.燃烧过程的火用损:等于燃料火用与燃料产物火用之差
ers er ecw kJ/kg
12640CO
10800H2
35800CH 4
案例3
某燃油锅炉干烟气容积为11.5标准立方米，测得烟气 中碳黑浓度为1477毫克/标准立方米，燃油的热值为 41474千焦/千克，排烟中CO=0.28%，H2=0.002%， 排烟处空气过量系数为1.05，干烟气容积11.5标准立 方米/千克，求化学不完全燃烧损失。
案例2
某燃油锅炉干烟气容积为11.5标准立方米，测得烟 气中碳黑浓度为1477毫克/标准立方米，燃油的热 值为41474千焦/千克，求其机械不完全燃烧损失。
q4
32866 41474
11.51477 106
0.013
1.3%
2.化学不完全燃烧热损失
燃料燃烧时，CO，H2，CH4未来得及燃烧随烟气 排出所造成的热损失。
ln
T Tpy
kJ/kg
4.排烟火用损:
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系 统 平 衡 计 算
项目五
项目介绍
系统平衡计算
项目五︰ 系统平衡 计算
综合任务 烧成系统
综合任务 烧成系统
综合任务 冷却机系
物料平衡
热平衡
统热平衡
项目五
项目案例
系统平衡计算
论点一： 一方面研究院对生 产设计不合理；一方面 是技术人员操作水平有 限。 改论点二： 这不是设计和操作 的问题，应当算是水泥 生产及研究进展问题
平衡结果 燃料显热
生料显热 一次空气显热 入冷却机空气显 热 系统漏入空气显 热
任务六
热效率
烧成系统热平衡
Qsh y 100% QrR Qs
Qsh——熟料形成热； QrR——燃料燃烧热； Qs——生料燃烧热量。
山西职业技术学院
欢 迎 批 评 指 正
谢 谢 大 家 聆 听
计算基准
温度基准为0℃ 质量基准为1kg 熟料。
任务六
热平衡
烧成系统热平衡
热平衡范围
任务六
收入热量
烧成系统热平衡
任务六
支出热量
烧成系统热平衡任务六ຫໍສະໝຸດ 计算误差烧成系统热平衡
误差： 一般控制在5%以下。
QZS QZC 100% QZS
项目
任务六
收入热量 符号 kJ/kg QrR Qr Qs Q1k QLk Qlok
% 51.20 0.33 7.14 19.80 1.23 1.95 0.005 7.68 0.02 1.15 0.003 1.01 1.58 9.69 -2.80
燃料燃烧热
熟料形成热 蒸发生料中水分耗热 出冷却机熟料显热 预热器出口废气显热 预热器出口飞灰显热 冷却机排出空气显热 冷却机出口飞灰显热 余热发电抽冷却机空气显 热 余热发电抽冷却机飞灰显 热 煤磨抽冷却机空气显热 煤磨抽冷却机空气飞灰显 热 化学不完全燃烧损失 机械不完全燃烧损失 系统表面散热 其它
论题：冷却机热效率
项目五
任务分配 标定组
系统平衡计算
评价指标
测定参数
综合 任务 综合 任务
烧成系统 物料平衡 烧成系统 热平衡
综合 任务
冷却机 热平衡
收入物料 支出物料 收支平衡 收入热量 支出热量 收支平衡 收入热量 支出热量 收支平衡
任务六
热平衡
烧成系统热平衡
计算依据
GB/T 26282—2010规定
% 烧成系统热平衡 3297.49 7.75 71.12 4.72 44.84 1.50 96.21 0.23 2.07 0.138 1.31 0.044
项目
支出热量 符号 Qsh Qqs QLsh Qf Qfh Qpk QLfh Qdk Qdfh QRk QRfh Qhb Q jb QB Qqt
kJ/kg 1754.97 11.39 244.86 678.48 42.32 66.81 0.168 263.36 0.738 39.33 0.099 34.62 54.20 332.18 -96.11