水泥回转窑物料平衡.热平衡与热效率计算方...

水泥工业窑热能平衡

4.1.6.1 水泥工业窑热能平衡的基本概念

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，实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和，单位为千克（kg ）。

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/kg）。 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（%）。

根据热平衡参数测定结果计算，热平衡参数的测定按JC/T733规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A 。 熟料形成热的理论计算方法参见附录B 4.1.6.2 水泥回转窑物料平衡

物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废弃出口（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。

物料基础：1kg 熟料 1.收入部分 （1）燃料消耗量

1）固体或液体燃料消耗量

m r =（4-1） 式中：

mr ——每千克熟料燃料消耗量，单位为kg/kg； Myr ——每小时如窑燃料量，单位为kg/h； MFr ——每小时入分解炉燃料量，单位为kg/h； Msh ——每小时熟料产量，单位为kg/h。 2） 气体燃料消耗量

M yr +M Fr

…………………………

M sh

m r =

V r

⨯ρr …………………………………（4-2） M sh

式中：

3

Vy ——每小时气体燃料消耗体积，单位为Nm /h； ρr ——气体燃料的标况密度，单位为kg/Nm。

3

ρr =

CO 2⨯ρCO +CO ⨯ρCO +O 2⨯ρO +C m H m ⨯ρC m H m +H 2⨯ρH +N 2⨯ρN +H 2O ⨯ρH O

2

2

2

2

2

100

………………………………………………………………………………………………… (4-3)

CO2、CO 、O 2、C m H m 、H 2、N 2、H 2O ——气体燃料中各成分的体积分数，以百分数表示（%）； ρCO 、ρCO 、ρO 、ρC

2

2

m H m

、ρH 、ρN 、ρH O ——各成分的标况密度，单位为kg/mN,

3

2

2

2

参见附录C 。

（2） 生料消耗量

m s =

M s M sh

……………………………………………………

（4-4） 式中：

ms ——每千克熟料生料消耗量，单位为kg/kg；

M s ——每小时生料喂料量，单位为kg/h。 （3）入窑回灰量

m yh =

M yh

………………………………………… M sh

（4-5） 式中：

myh ——每千克熟料入窑回灰量，单位为kg/kg； Myh ——每小时入窑回灰量，单位为kg/h。 （4）进入系统一次空气量

m 1k =

V y 1k +V F 1k

⨯ρ1k

M sh

…………………………

（4-6） 式中：

m1k ——每千克熟料进入系统一次空气量，单位为kg/kg；

3

Vy1k ——每小时入窑一次空气体积，单位为Nm /h；

3

VF1k ——每小时入分解炉一次空气体积，单位为Nm /h；

3

ρ1K ——一次空气的标况密度，单位为kg/Nm。

注：当一次空气用煤磨的放风时，应根据一次空气的成分计算ρ1k 。 ρ1k =

1k 1k

CO 1k ⨯ρCO +CO 1k ⨯ρCO +O 2⨯ρO +N 2⨯ρN +H 2O 1k ⨯ρH O

2

2

2

2

2

100

…

（4-7） 式中： CO 2、CO

1k

1k

O 2、N 2、H 2O ——一次空气中各成分的体积分数，、以百分数表示（%）。

1k 1k 1k

（5）进入冷却机空气量

m Lk =（4-8）

V Lk

⨯ρk M sh

……………………………………

mLk ——每千克熟料入冷却机的空气量，单位为kg/kg；

3

VLk ——每小时入冷却机的空气体积，单位为Nm /h；

3

ρk ——空气的标况密度，单位为kg/Nm。 （6）生料带入空气量

m sk =

V sk

⨯ρk ……………………………………M sh

（4-9） 式中：

msk ——每千克熟料生料带入空气量，单位为kg/kg；

3

Vsk ——每小时生料带入空气体积，单位为Nm /h。 （7）窑系统漏入空气量

m LOk =

V LOk

⨯ρk M sh

…………………………………

（4-10） 式中：

mLOk ——每千克熟料系统漏入空气量，单位为kg/kg；

3

VLOk ——每小时系统漏入空气体积，单位为Nm /h。 （8）物料总收入

m zs =m r +m s +m yh +m 1k +m Lk +m sk +m LOk （4-11） 式中：

mzs ——每千克熟料物料总收入，单位为kg/kg。 2. 支出物料

（1）出冷却机熟料量

m Lsh =1-m Lfh ………………………………（4-12） 式中：

mLsh ——每千克熟料出冷却机熟料量，单位为kg/kg； mLfh ——每千克熟料冷却机出口飞灰量，单位为kg/kg。 （2）预热器出口废气量

m f =

……

V f

⨯ρf ……………………………（4-13） M sh

式中：

mf ——每千克熟料预热器出口废弃量，单位为kg/kg；

3

Vf ——每小时预热器出口废气体积，单位为Nm /h；

3

ρf ——预热器出口废气的标况密度，单位为kg/Nm。 ρf =

f f

CO 2f ⨯ρCO +CO f ⨯ρCO +O 2⨯ρO +N 2⨯ρN +H 2O f ⨯ρH O

2

2

2

2

100

……

式中：

CO 2、CO f 、O 2、N 2、H 2O ——预热器出口废气中各成分的体积分数，以百分数表

f

f

f

f

示（%）。

（3）预热器出口飞灰量

m fh =

V f ⨯K fh

………………………………

M sh

（4-15） 式中：

mfh ——每千克熟料预热器出口飞灰量，单位为kg/kg；

3

K fh ——预热器出口废气中飞灰的浓度，单位为kg/Nm。 （4）冷却机排出空气量

m pk =

V pk

⨯ρk ………………………………M sh

（4-16） 式中：

mpk ——每千克熟料冷却机排出空气量，单位为千克每千克（kg/kg）；

3

Vpk ——每小时冷却机排出空气体积，单位为标准立方米每小时（m /h）。 （5）煤磨抽冷却机空气量

m Rk =

V Rk

⨯ρk ……………………………M sh

（4-17） 式中：

mRk ——每千克熟料煤磨抽冷却机空气量，单位为kg/kg；

3

V Rk ——每小时煤磨抽冷却机空气体积，单位为Nm /h。 （6）冷却机出口飞灰量

m Lfh

V pk ⨯K Lfh = ……………………………

M sh

（4-18） 式中：

3

KLfh ——冷却机出口废气中飞灰的浓度，单位为kg/Nm。 （7）其他支出

其他物料支出mqt ，单位为kg/kg。 （8）物料总支出

m zc =m Lsh +m f +m f h +m pk +m Rk +m Lfh +m qt （4-19）

式中：

M zc ——每千克熟料物料总支出，单位为kg/kg。

………………

3 物料平衡计算结果

4.1.6.3 水泥工业窑热能平衡计算依据和计算基准 1. 计算依据

根据热平衡参数测定结果计算，热平衡参数的测定按JC/T 733 规定的方法进行。窑的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A 。 2. 计算基准

温度基准：0℃；质量基准：1kg 熟料。 4.1.6.4 回转窑系统热平衡计算

热平衡范围见图4-3。热平衡按GB/T 2587 规定的方法进行计算。

图4-3 热平衡范围示意图

1. 收入热量 （1）燃料燃烧热

Q rR =m r ⨯Q net , ar ……………………………（4－20） 式中：

Q rR ——每千克熟料燃料燃烧热，单位为kJ/kg；

Q net , ar ——入窑燃料收到基低位发热量，单位为kJ/kg。

注：采用煤作为燃料时，上式中Q net ，ar 为入窑煤粉收到基低位发热量，不能与原煤收到基发热量混淆。 （2）燃料显热

Q r =m r ⨯c r ⨯t r ………………………………（4－21） 式中：

Qr ——每千克熟料燃料带入显热，单位为kJ/kg； cr ——燃料比热，单位为kJ/（kg ·℃）； tr ——燃料温度，单位为℃。 （3）生料中可燃物质燃烧热

Q sR =m sr ⨯Q net , sr ………………………………（4－22） 式中：

Q sR ——每千克熟料生料中可燃物质的燃烧热，单位为kJ/kg； msr ——生料中可燃物质含量，单位为kg/kg；

Qnet,sr ——生料中可燃物质收到基低位发热量，单位为kJ/kg。 （4）生料显热

Q s =m s ⨯c s ⨯t s ………………………………（4－23） 式中：

Qs ——每千克熟料生料带入显热，单位为kJ/kg；

； c s ——生料的比热，单位为kJ/（kg ·℃）

c s =(0.88+2.93⨯10

s

-4

⨯t s ) +4.1816⨯

W s

100-W s

，

W ——生料的含水量，以百分数表示（%）；

ts ——生料的温度，单位为℃。 （5）入窑回灰显热

Q yh =m yh ⨯c yh ⨯t yh （4－24） 式中：

Qyh ——每千克熟料入窑回灰显热，单位为kJ/kg； cyh ——入窑回灰的比热，单位为kJ/（kg ·℃）； tyh ——入窑回灰的温度，单位为℃。 （6）一次空气显热

Q 1k =

………………………………

V y 1k V

⨯c k ⨯t y 1k +F 1k ⨯c k ⨯t F 1k ……………（4M sh M sh

－25） 式中：

Q1k ——每千克熟料一次空气显热，单位为kJ/kg；

3

ck ——空气的比热，单位为kJ/（m ·℃）； ty1k ——入窑一次空气的温度，单位为℃； tF1k ——入分解炉一次空气的温度，单位为℃。

注：当一次空气用煤磨放风时，根据一次空气成分计算c k （入窑）值。 入窑一次空气采用煤磨放风比热计算公式见式（4－29）： ck （入窑）=

1k 1k 1k 1k

CO 1k ⨯c +CO⨯c +O⨯c +N⨯c +HO ⨯c H O

2CO CO 2O 2N 2

2

2

2

2

100

……（4－26）

式中：

3

ck （入窑）——入窑一次空气采用煤磨放风时的比热，单位为kJ/（m ·℃）；

c CO 、c CO 、c O 、c N 、c H O ——在0～t 1k ℃内，各气体定压平均体积比热，单位为kJ/

2

2

2

2

（m ·℃）。

（7）入冷却机空气显热

Q Lk =

3

V Lk

⨯c k ⨯t Lk …………………………（4M sh

－27） 式中：

QLk ——每千克熟料入冷却机的空气显热，单位为kJ/kg； tLk ——入冷却机的空气温度，单位为℃。 （8）生料带入空气显热

Q sk =

V sk

⨯c k ⨯t s …………………………M sh

（4－28）

式中：Q sk ——每千克熟料生料带入空气显热，单位为kJ/kg。 （9）系统漏入空气显热

Q LOk

V LOk =⨯c k ⨯t k …………………………（4M sh

－29） 式中：

QLOk ——每千克熟料系统漏入空气显热，单位为kJ/kg； tk ——环境空气的温度，单位为℃。 （10）热量总收入

Q ZS =QrR +Qr +QsR +Qs +Qyh +Q1k +QLk +Qsk +QLOk ………………………（4－30）

式中：Q ZS ——每千克熟料热量总收入，单位为kJ/kg。 2. 支出热量

（1） 熟料形成热

（1）不考虑硫、碱的影响时熟料形成热用式（4－31）计算

sh sh sh

Q sh =17.19A 12O 3+27.10MgO sh +32.01CaO sh -21.40SiO 2-2.47Fe 2O 3（4－

31）

（2）考虑硫、碱的影响时熟料形成热用式（4－32）计算

Q sh =Q sh -107.90⨯(Na2O s -Na 2O sh )-71.09⨯(K2O s -K 2O sh )+83.64(SOs -SO sh ) （433

－32）

式中：A 12O 3、MgO

sh

sh

、CaO sh 、SiO 2、Fe 2O 3、Na 2O 、K 2O 、SO 3——熟料中相

sh

sh

sh

sh sh

应成分的质量分数，以百分数表示（%）；

Na 2O s 、K 2O s 、SO s ——生料中相应成分的灼烧基质量分数，以百分数表示（%）。 3

注：矿渣配料时熟料形成热计算，遵照附录B 的规定。 （2）蒸发生料中水分耗热

Q ss =ms ⨯

W s

100

⨯q qh

…………………………

（4－33） 式中：

Qss ——每千克熟料蒸发生料中的水分耗热，单位为kJ/kg；

q qh ——水的汽化热，单位为kJ/kg。 （3）出冷却机熟料显热

Q Lsh =(1-m Lfh ) ⨯c sh ⨯t Lsh …………………（4－34） 式中：

QLsh ——出冷却机熟料显热，单位为kJ/kg； csh ——熟料的比热，单位为kJ/（kg ·℃）； tLsh ——出冷却机熟料温度，单位为℃。 （4）预热器出口废气显热

Q f =

V f

⨯c f ⨯t f …………………………M sh

（4－35） 式中：

Qf ——每千克熟料预热器出口废气显热，单位为kJ/kg；

3

cf ——预热器出口废气比热，单位为kJ/（m ·℃）； tf ——预热器出口废气的温度，单位为℃。 预热器出口废气比热计算公式见式（4－39）：

c f =

CO 2f ⨯c CO +CO f ⨯c CO +O 2f ⨯c O +N 2f ⨯c N +H 2O f ⨯c H O

2

2

2

2

100

……（4－

式中：c CO 、c CO 、c O 、 c N 、c H O ——在0～t f ℃内，各气体定压平均体积比热，单

2

2

22

位为kJ/（m ·℃）。

（5）预热器出口飞灰显热

Q fh =m fh ⨯c fh ⨯t f …………………………（4－37） 式中：

Qfh ——每千克熟料预热器出口飞灰显热，单位为kJ/kg； cfh ——预热器出口飞灰的比热，单位为kJ/（kg ·℃）。 （6）飞灰脱水及碳酸盐分解耗热

3

Q tf =m fh

s

100-L fh H 2O s 100-L fh CO 2L 100⨯⨯⨯6690+(m fh ⨯⨯-m fh ⨯fh ) ⨯⨯1660100-L s 100100-L s 10010044

…（4－38）

式中：Q tf ——每千克熟料飞灰脱水及碳酸盐分解耗热，单位为kJ/kg； Lfh ——飞灰的烧失量，以百分数表示（%）； Ls ——生料的烧失量，以百分数表示（%）；

s

H2O ——生料中化合水含量，以百分数表示（%）； 6690——高岭土脱水热，单位为kJ/kg；

CO 2——生料中CO 2含量，以百分数表示（%）； 1660——CaCO 3分解热，单位为kJ/kg。 生料中CO 2含量计算公式见式（4-39）：

s

CO 2

s

44MgO S 44

=⨯+⨯1005610040.3

CaO s

………………………

（4-39）

式中：

s s

CaO、MgO ——分别为生料中CaO 和MgO 含量，以百分数表示（%）。 （7）冷却机排除空气显热

Q pk =

V pk

⨯c k ⨯t pk ……………………… M sh

（4-40） 式中：

Qpk ——每千克熟料冷却机排除空气显热，单位为kJ/kg； tpk ——冷却机排除空气温度，单位为℃。 （8）冷却机出口飞灰显热

Q Lfh =m Lfh ⨯c Lfh ⨯t pk

………………………

式中：

QLfh ——每千克熟料冷却机出口飞灰显热，单位为kJ/kg； cLfh ——冷却机出口飞灰的比热，单位为kJ/（kg ·℃）。 （9）煤磨抽冷却机空气显热

Q Rk =

V Rk

⨯c k ⨯t Rk ……………………… M sh

（4-42） 式中;

QRk ——每千克熟料煤磨抽冷却机空气显热，单位为kJ/kg； tRk ——煤磨抽冷却机空气温度，单位为℃。 （10）化学不完全燃烧的热损失 Q hb

V f CO f =⨯⨯12630……………………… M sh 100

（4-43） 式中：

Qhb ——每千克熟料化学不完全燃烧热损失，单位为kJ/kg；

f

CO——预热器出口废气中CO 的体积分数，以百分数表示（%）；

3

12630——CO 的热值，单位为kJ/m。 （11）机械不完全燃烧的热损失

Q jb =

L sh

100

⨯33874 ………………………………

（4-44） 式中：

Qjb ——每千克熟料机械不完全燃烧热损失，单位为kJ/kg； Lsh ——熟料的烧失量，以百分数表示（%）；

33874——碳的热值，单位为kJ/kg。 （12）系统表面散热

Q B =

Q Bi

M sh

……………………………………

（4-45） 式中：

QB ——每千克熟料系统表面散热量，单位为kJ/kg； ∑Q Bi ——每小时系统表面总散热量，单位为kJ/h。 （13）冷却水带出热

Q Ls =（4-46） 式中：

'+M qh ⨯q qh M Ls ⨯(t cs -t js ) ⨯c s

M sh

………………

QLs ——每千克熟料冷却水带出热量，单位为kJ/kg； MLs ——每小时冷却水用量，单位为kg/h； tcs ——冷却水出水温度，单位为℃； tjs ——冷却水进水温度，单位为℃；

'——水的比热，4.1816，单位为kJ/（kg ·℃） c s ；

Mqh ——每小时汽化冷却水量，单位为kg/h； qqh ——水的汽化热，单位为kJ/kg。 （14）其他支出

其他热支出，Q qt ，单位为kJ/kg。 （15）热量总支出

Q ZC =Q sh +Qss +QLsh +Qf +Qfh +Qtf +Qpk +QLfh +QRk +Qhb +Qjb +QB +QLs +Qqt …………（4-47）

式中： QZC ——每千克熟料热量总支出，单位为kJ/kg。 3. 热平衡计算结果

把上面的计算结果填入热平衡计算表中，其结果见表2。

4.1.6.5. 回转窑系统的热效率计算

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（%）。

Q sh ηy =

Q rR +QsR

（4-48）

………………………………

ηy ——回转窑系统的热效率，以百分数表示（%）。

4.1.6.6 冷却机的热平衡与热效率计算 冷却机的热平衡 1. 收入热量

（1）出窑熟料显热

Q ysh =1⨯c sh ⨯t ysh ………………………………（4-49） 式中：

Qysh ——出窑熟料显热，单位为kJ/kg； tysh ——出窑熟料温度，单位为℃。 （2）入冷却机总空气显热

= Q 'Lk

（4-50）

式中：

v V Lk

⨯c k ⨯t Lk +LOk (冷机) ⨯c k ⨯t k ………………M sh M sh

Q '——每千克熟料入冷却机总空气显热，单位为kJ/kg； Lk

v LOk (冷机) ——每小时冷却机漏入空气体积，单位为m 3/h。

（3）热量总收入

Q LZS =Qysh +Q'Lk （4-51）

式中：

QLZS ——冷却机热量总收入，单位为kJ/kg。 2. 支出热量

（1）出冷却机熟料显热

出冷却机熟料显热按式（4－34）计算。 （2）入窑二次空气显热

① 入窑二次空气显热计算公式见式（4-52）： Q y2k =

…………………………………………

V y 2k

M sk

⨯c k ⨯t y 2k

………………………………

（4-52） 式中：

Qy2k ——每千克熟料入窑二次空气显热，单位为kJ/kg；

3

Vy2k ——每小时入窑二次空气体积，单位为m /h； ty2k ——入窑二次空气的温度，单位为℃。

② 每小时窑二次空气体积计算公式见式（4-53）： V y 2k =V k '⨯αy ⨯M yr ⨯(1-ϕyT ) -V y 1k

………………………

式中：

αy ——窑尾过剩空气系数；

ϕyT ——窑头漏风系数，视窑头密闭情况而定，一般选ϕyT =2%～10%；

V k '——燃料完全燃烧时理论空气需要量，对固体及液体燃料，单位为标准立方米每千克（Nm /kg），对气体燃料，单位为标准立方米每标准立方米（Nm /Nm）.

③ 根据燃料元素分析（或成分分析）结果计算V k '。

a ） 固体及液体燃料

固体及液体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式（4-54）：

3

3

3

(S ar -O ar ) V k '=0.089C ar +0.267H ar +0.033

………………

（4-54）

式中： Car 、H ar 、S ar 、O ar ——燃料中各元素质量百分含量，以百分数表示（%）。 b ） 气体燃料

气体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式（4-55）： V k '=0.0476⨯(0.5CO +0.5H 2+2CH 4+3C 2H 4+1.5H 2S -O 2)

………

（4-55）

式中： CO、H 2、CH 4、C 2H 4、H 2S 、O 2——气体燃料中各成分体积分数，以百分数表示（%）。

④ 根据燃料收到基低位发热量近似计算V k '

a ） 固体燃料

固体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式（4-56）： V k '=

0.242Q net , ar

1000

+0.5

………………………………

（4-56）

b ） 液体燃料

液体燃料完全燃烧时理论空气需要量计算公式见式（4-57）： V k '=

0.203Q net , ar

1000

+2.0

………………………………

（4-57）

c ） 气体燃料，根据发热量不同按表3中相应公式计算：

表3 气体燃料完全燃烧时理论空气需要量

（3）入分解炉三次空气显热

Q F 3k =

V F 3k

⨯c k ⨯t F 3k …………………………M sh

（4-58）

式中： QF3k ——每千克熟料入分解炉三次空气显热，单位为kJ/kg； tF3k ——入分解炉三次空气的温度，单位为℃。 （4）煤磨抽冷却机空气显热

煤磨抽冷却机空气显热按式（4-42）计算。 （5）冷却机排出空气显热

冷却机排出空气显热按式（4-40）计算。 （6）冷却机出口飞灰显热

冷却机出口飞灰显热按式（4-41）计算。 （7）冷却机表面散热

Q LB =

Q LBi

M sh

………………………………

（4-59）

式中： QLB ——每千克熟料冷却机表面散热量，单位为kJ/kg； ∑Q LBi ——每小时冷却机表面总散热量，单位为kJ/h。 （8）冷却水带走热 Q LLs =

M LLs ⨯(t Lcs -t Ljs ) ⨯c s '+M Lqh ⨯q qh

M sh

……………………

（4-60）

式中： QLLs ——每千克熟料冷却机冷却水带走热，单位为kJ/kg； MLLs ——每小时冷却机冷却水用量，单位为kg/h；

tLcs 、t Ljs ——分别为冷却机冷却水出水和进水温度，单位为℃； MLqh ——每小时冷却机汽化冷却水量，单位为kg/h。 （9）冷却机其他支出

冷却机其他支出Q Lqt ，单位为kJ/kg。 （10）热量总支出

Q LZC =QLsh +Qy2k +QF3k +QRk +Qpk +QLfh +QLB +QLLs +QLqt （4-61）

3. 冷却机热平衡计算结果

冷却机热平衡计算结果见表4。

……………………

4. ηL =

Q y2k +QF3k

Q ysh

……………………………………

（4-62）

式中： ηL ——冷却机的热效率，以百分数表示（%）。

4.1.6.7 熟料烧成综合能耗计算

1. 熟料烧成综合能耗：指烧成系统在标定期间内，实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算成标准煤的总和，单位为千克（kg ）。 2. 熟料烧成综合能耗计算的范围 （1）熟料烧成实际消耗的各种能源，包括一次能源（原油、原煤、天然气等）、二次能源（电力、热力、焦炭等国家统计制度所规定的各种能源统计品种）及耗能工质（水、压缩空气等）所消耗的能源。各种能源不得重记和漏计。

（2）熟料烧成实际消耗的各种能源，系指用于生产目的的所消耗的各种能源。包括主要生产系统、辅助生产系统和附属生产系统用能，主要生产系统指生料输送、生料预热（和分解）和熟料烧成与冷却系统等，辅助生产系统指排风及收尘系统等，附属生产系统指控制检测系统等。不包括用于生活目的的和基建项目用能。

（3）在实际消耗的各种能源中，作为原料用途的能源应包括在内；带余热发电的回转窑，若余热锅炉在热平衡范围内，余热发电消耗和回收的能源应包括在内，若余热锅炉在热平衡范围外，余热发电消耗和回收的能源应不包括在内。

（4）各种能源统计范围如下：从生料出库（或料浆池）到熟料入库；从燃料出煤粉仓（或工作油罐）到废气出大烟囱。具体包括：生料输送，生料预热（和分解），熟料烧成与冷却，熟料输送，排风及收尘，控制检测等项，而不包括生料和燃料制备。 3. 各种能源综合计算原则

（1）各种能源消耗量均指实际测得的消耗量。 （2）各种能源均应折算成标准煤耗。

1千克标准煤的热值见GB/T 2589。

（3）熟料烧成消耗的一次能源及生料中可燃物质，均折算为标准煤量。

（4）熟料烧成消耗的二次能源及耗能工质消耗的能源均应折算成一次能源，其中耗能工质按GB/T 2589 的规定折算成一次能源。电力能源按国家统计局规定折算成标准煤量。 4. 熟料单位产量综合能耗计算

熟料单位产量综合能耗按下式计算：

熟料单位产量综合能耗=熟料烧成综合能耗 / 标定期间熟料产量……（4-63） 式中：

熟料单位产量综合能耗，单位为kg/t；

标定期间熟料产量，单位为吨（t ）。

附录A (资料性附录)

附表A.1 窑的主要设备情况及热平衡参数测定结果记录表

附表A.1窑的主要设备情况及热平衡参数测定结果记录表（续）

附表A.2 热平衡参数测定记录

附表A.2 热平衡参数测定记录（续）

附表A.8 表面散热测定结果

附表A.9 冷却水测定结果

附 录 B （规范性附录）

熟料形成热的理论计算方法

熟料形成热：是用基准温度为0℃的干物料，在没有任何物料和热量损失的条件下，制成1千克仍为基准温度的熟料所需的热量。

若采用普通原料（石灰石、粘土和铁粉）配料，以煤粉为燃料，熟料形成热可用如下方法计算。

B.1 生成1千克熟料，干原料消耗量的计算

B.1.1 生成1千克熟料，煤灰的掺入量

生成1千克熟料，煤灰的掺入量计算公式见式（B.1）： m A =m r ⨯A ar ⨯α⨯

1

…………………………（B.1）

10000

式中：

mA ——生成每千克熟料煤灰的掺入量，单位为千克每千克（kg/kg）； mr ——每千克熟料燃料消耗量，单位为千克每千克（kg/kg）； Aar ——煤粉收到基灰分，以百分数表示（%）； α——煤灰掺入率，以百分数表示（%）。 B.1.2 生成1千克熟料，生料中碳酸钙消耗量

生成1千克熟料，生料中碳酸钙消耗量计算公式见式（B.2）： m CaCO 式中：

m CaCO ——生成每千克熟料生料中碳酸钙消耗量，单位为千克每千克（kg/kg）；

3

3

=

CaO sh -CaO A ⨯m A

100

⨯

100

………………………（B.2） 56

CaO——熟料中CaO 含量，以百分数表示（%）；

A

CaO——煤灰中CaO 含量，以百分数表示（%）。 B.1.3 生成1千克熟料，生料中碳酸镁消耗量

生成1千克熟料，生料中碳酸镁消耗量计算公式见式（B.3）：

sh

m MgCO 式中：

3

=

MgO sh -MgO A ⨯m A

100

⨯

84.3

………………………（B.3） 40.3

m MgCO ——生成每千克熟料生料中碳酸镁消耗量，单位为千克每千克（kg/kg）；

3

MgO——熟料中MgO 含量，以百分数表示（%）；

A

MgO——煤灰中MgO 含量，以百分数表示（%）。 B.1.4 生成1千克熟料，生料中高岭土消耗量

生成1千克熟料，生料中高岭土消耗量计算公式见式（B.4）： m AS

sh

2H 2

=

A 12O 3sh -A 12O 3A ⨯m A

100

⨯

258

……………………（B.4） 102

式中：

sh

A12O 3——熟料中Al 2O 3含量，以百分数表示（%）；

A

Al2O 3——煤灰中Al 2O 3含量，以百分数表示（%）。 B.1.5 生成1千克熟料，生料中的CO 2消耗量

生成1千克熟料，生料中的CO 2消耗量计算公式见式（B.5）： m CO

2

=

CaO sh -CaO A ⨯m A

100MgO sh -MgO A ⨯m A 4444

⨯+⨯………（B.5） 5610040.3

式中：

m CO ——生成每千克熟料生料中CO 2消耗量，单位为千克每千克（kg/kg）。

2

B.1.6 生成1千克熟料，生料中的化合水消耗量

生成1千克熟料，生料中的化合水消耗量计算公式见式（B.6）： m H O

2

A

Al 2O sh -Al O ⨯m A 36323=⨯ …………………………（B.6）

100102

式中：

m H O ——生成1千克熟料，生料中的化合水消耗量，单位为千克每千克（kg/kg）。

2

B.1.7 生成1千克熟料，干原料的消耗量

生成1千克熟料，干原料的消耗量计算公式见式（B.7）：

m gy =1+mCO +mH O ……………………………（B.7）

2

2

式中：

mgy ——生成1千克熟料，干原料的消耗量，单位为千克每千克（kg/kg）。 注1：使用部分矿渣配料时，应扣除来自矿渣中各成分的含量计算。 注2：使用液体或气体燃料时，公式中的m A 为零。

B.2 吸收热量的计算

B.2.1 干物料从0℃加热到450℃吸收热量

干物料从0℃加热到450℃吸收热量计算公式见式（B.8）：

q 1=m gy ⨯1.058⨯(450-0) ………………………（B.8） 式中：

q1——干物料从0℃加热到450℃吸收热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）；

1.058——干物料在0℃～450℃时的平均比热，单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃) 〕。

B.2.2 高岭土吸收热量q 2

高岭土吸收热量计算公式见式（B.9）： q 2=m H

2O

⨯6690 ………………………………（B.9）

式中：

q2——高岭土吸收热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）； 6690——高岭土脱水热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。

注：一般生产水泥用的粘土主要成分是高岭土，因此，粘土脱水实际是高岭土脱水。 B.2.3 脱水后物料由450℃加热到900℃吸收热量

脱水后物料由450℃加热到900℃计算公式见式（B.10）： q 3=(m gy -m H O ) ⨯1.184⨯(900-450) …………………（B.10）

2

式中：

q3——脱水后物料由450℃加热到900℃吸收热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）； 1.184——脱水后的物料在450℃～900℃时的平均比热，单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃) 〕。

B.2.4 碳酸盐分解吸收热量

碳酸盐分解吸收热量计算公式见式（B.11）： q 4=m CaCO ⨯1660+m MgCO ⨯1420 …………………（B.11）

3

3

式中：

q4——碳酸盐分解吸收热量q 4，单位为千焦每千克（kJ/kg）。 B.2.5 物料由900℃加热到1400℃吸收热量

物料由900℃加热到1400℃吸收热量计算公式见式（B.12）： q 5=(m gy -m H

2O

-m CO ) ⨯1.033⨯(1400-900) …………（B.12）

2

式中：

q5——物料由900℃加热到1400℃吸收热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）；

1.033——碳酸盐分解后的物料在900℃～1400℃时的平均比热，单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃) 〕。

B.2.6 在1400℃时，液相形成吸收热量 在1400℃时，液相形成吸收热量见下式： q 6≈109 kJ/kg

式中：

q6——在1400℃时，液相形成吸收热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）。

B.3 放出热量的计算

B.3.1 在1000℃～1400℃范围内，由熟料矿物形成放出热量

在1000℃～1400℃范围内，由熟料矿物形成放出热量计算公式见式（B.13）： q 7=

1

(C 3S ⨯465+C 2S ⨯610+C 3A ⨯88+C 4AF ⨯105) …（B.13）

100

式中：

q7——在1000℃～1400℃范围内，由熟料矿物形成放出热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）；

465——C 3S 形成热，单位为千焦每千克（kJ/kg）； 610——C 2S 形成热，单位为千焦每千克（kJ/kg）； 88——C 3A 形成热，单位为千焦每千克（kJ/kg）； 105——C 4AF 形成热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。 熟料矿物形成放热与熟料中各矿物的含量有关，根据熟料的化学成分分别按式（B.14）、（B.15）、（B.16）、（B.17）计算各矿物的含量：

sh sh sh

C 3S =4.07CaO sh -7.60SiO 2-6.72Al 2O 3-1.43Fe 2O 3………（B.14）

C 2S =8.60SiO 2

sh

sh sh

-3.07CaO sh +5.10Al 2O 3+1.07Fe 2O 3………（B.15）

sh

sh

-1.69Fe 2O 3 ………………………（B.16）

sh

C 3A =2.65Al 2O 3

C 4AF =3.04Fe 2O 3 …………………………… （B.17）

式中：

C3S 、C 2S 、C 3A 、C 4AF ——分别为熟料中各矿物的含量，以百分数表示（%）。 B.3.2 粘土中无定形物质结晶放出热量

粘土中无定形物质结晶放出热量计算公式见式（B.18）： q 8=m AS

2H 2

⨯0.86⨯301…………………………（B.18）

式中：

q8——粘土中无定形物质结晶放出热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）；

0.86——偏高岭土（Al 2O 3·SiO 2）与高岭土（Al 2O 3·SiO 2·H 2O ）分子量之比； 301——脱水高岭土结晶热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。 B.3.3 熟料由1400℃冷却到0℃时放出热量

熟料由1400℃冷却到0℃时放出热量计算公式见式（B.19）： q 9=1⨯1.092⨯(1400-0) ………………………（B.19） 式中：

q9——熟料由1400℃冷却到0℃时放出热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）； 1.092——熟料在0℃～1400℃时的平均比热，单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃) 〕。 B.3.4 碳酸盐分解出的CO 2，由900℃冷却到0℃时放出热量

碳酸盐分解出的CO 2，由900℃冷却到0℃时放出热量计算公式见式（B.20）： q 10=m CO ⨯1.104⨯900-0………………………（B.20）

2

()

式中：

q10——碳酸盐分解出的CO 2，由900℃冷却到0℃时，放出热量q 10，单位为千焦每千克（kJ/kg）；

1.104——CO 2在0℃～900℃时的平均比热，单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃) 〕。 B.3.5 生料中化合水，由450℃冷却到0℃时放出热量

生料中化合水，由450℃冷却到0℃时放出热量计算公式见式（B.21）： q 11=m H

2O

⨯⎡ ⎣1.966⨯(450-0) -2496⎤⎦…………………（B.21）

式中：

q11——生料中化合水，由450℃冷却到0℃时，放出热量，单位为千焦每千克（kJ/kg）； 1.966——水蒸汽0℃～450℃时的平均比热，单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃) 〕； 2.496——0℃时水的汽化潜热，单位为千焦每千克摄氏度〔kJ/(kg·℃) 〕。 B.4 熟料形成热

熟料形成热计算公式见式（B.22）： Q sh =(q1+q2+q3+q4+q5+q6)-(q7+q8+q9+q10+q11) ………… （B.22） 式中：

Qsh ——熟料形成热，单位为千焦每千克（kJ/kg）。

附 录 C (资料性附录) 各类数据表

附表C.1 各种气体的常数

附表C.2 各种气体的平均比热

3

单位为kJ （m ·℃）

附表C.3 燃料的平均比热

附表C.4 物料成分的平均比热

附表C.5 熟料矿物成分的平均比热

附表C.6 熟料与窑灰的平均比热

附表C.7 水在不同温度下的汽化热