goodwell 发表于 2020-3-10 10:07:44

热平衡计算是否要考虑熟料烧失量带出的热量?

一般水泥企业熟料烧失量在0.1%-0.5%。在进行热平衡计算时,是否需要考虑熟料烧失量的关键在于烧失量是否是有机碳!如果是有机碳,则必须考虑;如果不是,则没有必要考虑。那么熟料烧失量是有机碳吗?
第一种观点:熟料烧失量就是有机碳


在GB/T 26281-2010《水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法》中关于热量支出的项目,非常明确地提出需要考虑机械不完全的热损失。其计算公式如下图所示,即机械热损失等于熟料烧失量乘以碳的热值。也就是说,在该标准中默认:熟料烧失量即为碳(有机碳)!但是,熟料烧失量真的都是有机碳吗?
对于熟料烧失量为0.1%-0.5%,按照上述标准计算机械不完全燃烧的热损失如下表所示。从下表可以看出,对于一般企业当熟料烧失量为0.2%时,因为这一项需要多消耗16.2kcal/kgcl的热量,相当于2.31kg标准煤/kg熟料。这个数值非常可观,但是真的有这么多吗?


第二种观点:熟料烧失量中有机碳含量很少在《水泥熟料中残碳的分析研究》(作者:马娇媚等, 水泥, 2016.6:61-64)一文中,作者采用了多种分析方法对熟料中的总碳和有机碳等进行了研究。在此对其重要结论进行阐述。
通过对三个水泥企业熟料(LOI分别是0.30%,0.24%和1.85%)进行热重-差热分析(目的是看是否有增重/失重-吸热/放热反应),结果发现三个熟料中都有吸热峰,却很难看到放热峰。没有放热峰就表明,熟料中没有有机碳或者有机碳含量很小以至于检测不到。
进一步,作者采用《沉积岩中有有机碳的测定》国标对熟料总碳和有机碳含量进行测定。需要说明的是,有机碳就是可以燃烧的碳,总碳除了有机碳外还包括无机碳,比如CaCO3中的C。结果如下表所示。

由上表可以看出,熟料烧失量中真正对热损失有贡献的有机碳含量占比很小,分别只有4.22%,2.82%和0.71%。由此计算的机械热损失只有 0.10-0.15 kg标煤煤/kg熟料。而按照GB 26281-2010计算的,机械热损失高达2.77-21.39kg标准煤/kg熟料。

结论:《水泥熟料中残碳的分析研究》一文采用科学的方法对熟料有机碳含量进行了检测,表明熟料烧失量并不代表熟料中有机碳的含量,由此证明按照GB 26281-2010计算的机械热损失明显偏大。
参考资料:马娇媚, 刘瑞芝, 陶从喜等. 《水泥熟料中残碳的分析研究》. 水泥, 2016(06):41-44.
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