【文章內(nèi)容簡介】 格型號(hào)，就必須知道煙氣的生成量，它是窯爐設(shè)計(jì)計(jì)算中不可缺少的數(shù)據(jù)。 煙氣成分的計(jì)算在燃燒產(chǎn)物中包含著燃料燃燒所放出的全部熱量，因而煙氣是窯爐內(nèi)主要傳熱介質(zhì)，其熱容量與成分有關(guān)，故需計(jì)算煙氣的成分。 燃燒溫度的計(jì)算燃料燃燒的主要目的是要獲取一定的溫度，達(dá)到煅燒制品的目的。某種燃料在燃燒之后能否達(dá)到所需的溫度，可以通過計(jì)算來求得。通過燃燒溫度的計(jì)算，并可分析影響燃燒溫度的因素，改進(jìn)燃燒條件，從而提高燃燒溫度。 空氣用量和煙氣生成量計(jì)算在進(jìn)行燃燒計(jì)算時(shí)，首先應(yīng)該確定計(jì)算基準(zhǔn)，一般的計(jì)算基準(zhǔn)是以1kg或100 kg燃料完全燃燒時(shí)所需要空氣量和煙氣生成量，確定基準(zhǔn)后，根據(jù)燃料的元素分析成分和可燃元素的燃燒反應(yīng)方程式，分別計(jì)算出各可燃元素燃燒時(shí)，所需的氧量和燃燒產(chǎn)物生成量，然后相加起來，即得1 kg或100 kg燃料完全燃燒時(shí)所需的總氧量，知道了氧的總需用量并根據(jù)其在空氣中的比例就可得空氣需用量和燃燒產(chǎn)物總生成量。在計(jì)算時(shí)，用kmol表示較用kg表示要簡便得多，因此，在燃燒計(jì)算中常采用摩爾數(shù)表示法。若已知的是質(zhì)量百分?jǐn)?shù)，在計(jì)算時(shí)應(yīng)先換算為摩爾數(shù)。已知煤的成分以應(yīng)用基表示為：（31）Cy+Hy+Oy+Ny+Sy+Ay+Wy=100%計(jì)算100 kg煤所需空氣量和煙氣生成量：把100 kg煤所含各成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)換成摩爾分?jǐn)?shù)，即：（32）燃燒中灰分不參加燃燒反應(yīng)，也不變?yōu)闅怏w，故不計(jì)算它。列下表：（33）(1/2)(Hy/2)=Hy/4表3—1 煤的可燃成分的燃燒反應(yīng)元素名稱反應(yīng)式所需氧量kmol燃燒產(chǎn)物CO2H2OSO2N2CC+O2→CO2Cy/12Cy/12HH2+1/2O2→H2O(1/2)(Hy/2)=Hy/4Hy/2SS+O2→SO2Sy/32Sy/32O參與反應(yīng)—Oy/32NNy→N2Ny/28WWy→H2OWy/18 理論空氣量和實(shí)際空氣需用量已知：所用的煤應(yīng)用基成分如下：表3—2 所用的煤應(yīng)用基成分%過?？諝庀禂?shù)：α=以表格形式取100kg煤為基準(zhǔn)計(jì)算如下： 表3—3燃料反應(yīng)式所需質(zhì)量（kmol）燃燒產(chǎn)物成分百分含量（%）質(zhì)量（kg）摩爾數(shù)（kmol）CO2H2OSO2N2C+O2→CO2H2+1/2O2→H2OS+O2→SO2Ny→N2參與反應(yīng)Wy→H2O合計(jì)（34）根據(jù)氧在空氣中的含量和空氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下摩爾體積，可得1kg燃料燃燒時(shí)所需的理論空氣量，以表示：實(shí)際空氣需用量： （35）式中：—理論空氣需用量，Nor m179。/kg燃料；—實(shí)際空氣需用量，Nor m179。/kg燃料；α—過?？諝庀禂?shù) ，α=故： Nor m179。/（kg燃料） = Nor m179。/（kg燃料） 煙氣是指燃料燃燒時(shí)所產(chǎn)生的全部氣態(tài)產(chǎn)物，不考慮灰分在內(nèi)，燃料燃燒后所得到的氣態(tài)產(chǎn)物，由兩部分組成，一部分是由燃料燃燒生產(chǎn)的，另一部分是由空氣帶入的。根據(jù)上表，可計(jì)算出1kg燃料完全燃燒所生成的氣體量，其中：（1） CO2來源于碳的燃燒，即: Nor m179。/（kg燃料）（2） H2O來源于氫的燃料中的水分的蒸發(fā): Nor m179。/（kg燃料）（3） SO2來源于硫的燃燒，即: Nor m179。/（kg燃料）（4） O2來源于過?？諝?，即:Nor m179。/（kg燃料）（5） N2來源于燃料中的氮和空氣中引入的氮之總和，即: Nor m179。/（kg燃料）Nor m179。/kg燃料以上各項(xiàng)計(jì)算結(jié)果相加，即可得1kg燃料完全燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣總量： 煙氣成分及密度（1）煙氣成分計(jì)算（2）煙氣密度計(jì)算 燃燒溫度計(jì)算 理論燃燒溫度燃料完全燃燒放出的熱量以及燃料和空氣帶入的物理熱全部用于加熱煙氣，在此情況下的煙氣溫度，稱為理論燃燒溫度，也就是假定燃料在燃燒過程中沒有任何損失時(shí)，煙氣所能達(dá)到的溫度。在熱量方面，根據(jù)能量守恒定律，進(jìn)入熱量必等于支出熱量，這就是熱平衡。進(jìn)入的熱量主要有：燃料的發(fā)熱量，燃料帶入的物理熱和空氣帶入物理熱；支出的熱量主要有：排出煙氣的物理熱，化學(xué)和機(jī)械不完全燃燒的熱損失以及散熱損失。它們之間的關(guān)系可用熱平衡方程式表示（以單位燃料為計(jì)算基準(zhǔn)）（36）++=++理論燃燒溫度計(jì)算時(shí)，取熱平衡方程式為:（37）++=（39）（38）式中：—理論燃燒溫度,℃； —燃料溫度，℃； —空氣溫度，℃； —燃料的平均熱容量，kJ/kg℃； —空氣的平均熱容量，kJ/Nm3℃； —煙氣的平均熱容量，kJ/Nm3℃；查表知各種氣體的平均熱容量，可以利用加和法計(jì)算煙氣的平均熱容量。（310） 實(shí)際燃燒溫度計(jì)算按照實(shí)際情況考慮到各種熱損失時(shí),燃料燃燒生成的煙氣可能達(dá)到的溫度,稱為實(shí)際燃燒溫度。由此可見，實(shí)際燃燒溫度必低于理論燃燒溫度。一般計(jì)算實(shí)際燃燒是很困難的，因?yàn)橛绊憣?shí)際燃燒溫度的因素很多，這些因素很難用計(jì)算方法準(zhǔn)確地求得，因此，在某種特定的窯爐上，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出理論燃燒溫度和實(shí)際燃燒溫度的關(guān)系，得出一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式：（311）式中：為高溫系數(shù)或燃燒熱效率；根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，—；已知：煤的應(yīng)用基組成 表3—4 煤的應(yīng)用基組成（%）含量(%)煤的溫度：32℃； 熱容量：Cfu=℃空氣溫度：32℃； 熱容量：Ca=℃且過?？諝庀禂?shù)為α=，則計(jì)算有：理論空氣量：= Nm179。/kg燃料煙氣量：= Nm179。/kg燃料低發(fā)熱量：=27790 kJ/kg煙氣組成：CO2=% H2O=% SO2=% O2=% N2=%根據(jù)熱平衡方程式計(jì)算理論燃燒溫度時(shí)，可改寫為：（312）式中Q為一定值，可以準(zhǔn)確計(jì)算出來，煙氣量也是已知數(shù)，但煙氣的熱容量是隨溫度變化而變化的，可采用試算內(nèi)插法計(jì)算求解。KJ/（kg燃料） 先估計(jì)（kJ/Nm179?！妫﹦t：℃估計(jì)約在2100℃～2200℃之間再設(shè)1=2000℃,查表并利用公式kJ/（Nm179?！妫㎏J/（kg燃料）設(shè)=2200℃，同理：kJ/（Nm179?！妫? KJ/kg燃料由上可知符合 ，因此，必定在2000～2200℃之間，則℃可得，選取高溫系數(shù)=，則得實(shí)際燃燒溫度為： ℃第4章 水泥熟料形成熱的計(jì)算由熟料的形成過程看出，在一系列的物理化學(xué)變化過程中，有的吸熱有的放熱?，F(xiàn)將各反應(yīng)過程的溫度與熱性質(zhì)歸納如下表：表4—1 水泥熟料形成時(shí)各反應(yīng)過程的溫度與熱性質(zhì)溫度反應(yīng)熱性質(zhì)100150℃自由水分蒸發(fā)吸熱450℃粘土結(jié)合水脫水吸熱600℃碳酸鎂分解吸熱900℃粘土中無定形物轉(zhuǎn)變成晶體放熱900℃碳酸鈣分解吸熱9001300℃固相反應(yīng)放熱1300℃液相反應(yīng)吸熱130014501300℃C2S+CaO→C3S微吸熱所謂熟料形成熱，是指在一定的生產(chǎn)條件下，用某一基準(zhǔn)溫度（一般是0℃或20℃）的干燥物料在沒有任何物料和熱量損失的條件下，制成1kg同溫度下的熟料所需要的熱量，也就是用一定成分的干物料生產(chǎn)一定熟料進(jìn)行物理化學(xué)變化所需要的熱量。因此，它是熟料形成理論上的消耗的熱量，僅與原料、燃料的品種，性質(zhì)及熟料的化學(xué)成分與礦物組成有關(guān)。已知：（1） 熟料及煤灰的化學(xué)成分如下： 表4—2 熟料及煤灰的化學(xué)成分物料名稱SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO其他合計(jì)熟料100煤灰100（2） 煤的工業(yè)分析積及熱值如下 表4—3 煤的工業(yè)分析積及熱值成分水分Wy揮發(fā)分Vy固定碳Cy灰分Ay熱值含量%27790kJ/kg（3） 熟料的單位熱耗q，kJ/kg熟料； （見物料平衡計(jì)算）計(jì)算：確定計(jì)算基準(zhǔn)為 1kg熟料 0℃ 物料消耗量的計(jì)算 煤灰消耗量的計(jì)算（41）式中：—生成1kg熟料，煤灰的摻入量，kg/（kg熟料）； —煤灰的應(yīng)用基含量，％； q —熟料單位熱耗，kJ/（kg熟料）； a—煤灰摻入的百分比，a=1； —煤的應(yīng)用基低熱值，kJ/（kg干煤）；則： 碳酸鈣消耗量的計(jì)算（42）式中：—生成1kg熟料，生料中碳酸鈣的含量，kg/（kg熟料）；—熟料中氧化鈣的含量，％；—煤灰分中氧化鈣的含量，％；、—分別為碳酸鈣，氧化鈣的分子量；則： （43）式中： —生成1kg熟料生料中碳酸鎂的含量