GB/T 26281-2010 水泥回转窑热平衡、热效率、综合能耗计算方法

ICS91.100.10

Q92QB

中华人民共和国国家标准

GB/T26281—2010

水泥回转窑热平衡、热效率、

综合能耗计算方法

Calculatingmethodsforheatbalance,heatefficiencyandcomprehensiveenergy

consumptionofcementrotarykiln

2011-01-14发2011-11-01实施

GB/T26281—2010

刖

本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。

本标准由中国建筑材料联合会提出。

本标准由全国水泥标准化技术委员会(SAC/TC184)归口。

本标准起草单位：天津水泥工业设计研究院有限公司。

本标准主要起草人:刘继开、陶从喜、肖秋菊、倪祥平、王仲春、彭学平。

T

GB/T26281—2010

水泥回转窑热平衡、热效率、

综合能耗计算方法

1范围

本标准规定了生产硅酸盐水泥熟料的各类型回转窑（包括预热、烧成及冷却系统）的术语和定义、计

算依据和计算基准、回转窑系统平衡计算、冷却机的热平衡与热效率计算等内容。

本标准适用于生产硅酸盐水泥熟料的各类型回转窑（包括预热、烧成及冷却系统）的热平衡、热效率

及熟料烧成综合能耗的计算。采用废弃物作为替代原料和替代燃料时热平衡、热效率及熟料烧成综合

能耗计算方法可参考本标准进行。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本

文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T2587用能设备能量平衡通则

GB/T2589综合能耗计算通则

GB/T26282—2010水泥回转窑热平衡测定方法

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

熟料烧成综合能耗comprehensiveenergconsumptionofclinkerburning

熟料烧成综合能耗指烧成系统在标定期间内，生产每吨熟料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量的总和，单位为千克（kg）。

3.2

熟料烧成热耗heatconsumptionofclinkerburning

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）o

3.3

回转窑系统热效率heatefficiencofrotarkilnsystem

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（％）。

4计算依据和计算基准

4.1计算依据

根据热平衡参数测定结果计算，热平衡参数的测试按GB/T26282-2010规定的方法进行。窑系

统的主要设备情况及热平衡测定结果记录表参见附录A。

1

GB/T26281—2010

4.2计算基准

温度基准：0°C；质量基准：1kg熟料。

5回转窑系统平衡计算

5.1物料平衡

5.1.1物料平衡范围

物料平衡计算的范围是从冷却机熟料出口到预热器废气出口(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。物料平衡范围见图1。对不带预热器、分解炉、没有窑中喂

料的情况，则计算项目中相关参数视为零。对带余热锅炉的窑，余热锅炉部分的热平衡计算不列在本标

准中，可参阅锅炉的有关标准计算。

5.1.2收入物料

5.1.2.1燃料消耗量

5.1.2.1.1固体或液体燃料消耗量

固体或液体燃料消耗量计算公式见式(1):

式中：

>nr——每千克熟料燃料消耗量，单位为千克每千克(kg/kg)；

Myr每小时入窑燃料量，单位为千克每小时(kg/h)；

W每小时入分解炉燃料量，单位为千克每小时(kg/h)；

Msll每小时熟料产量，单位为千克每小时(kg/h)。

2

GB/T26281—2010

5.1.2.1.2气体燃料消耗量

气体燃料消耗量计算公式见式(2),气体燃料的标况密度计算公式见式(3):

仏“(2)

式中：

vr——每小时气体燃料消耗体积"，单位为标准立方米每小时(m3/h);

Pr——气体燃料的标况密度，单位为千克每标准立方米(kg/m3)0

CO2XpCO2+CO><々0+()2Xp°2+C,”H”XPch+H?Xqh”+N2><。込+H2()Xqh”o

卩r_100_(3)

式中：

CO2、C()、()2、C,”II”、I【2、N2、II2()气体燃料中各成分的体积分数，以百分数表示(％)；

Pco2、QcO、卩。2'Ph?、卩“2、卩匕。——各成分的标况密度，单位为千克每标准立方米(kg/n?),参

见附录B。

5.1.2.2生料消耗量

生料消耗量计算公式见式(4)：

(4)

%

式中：

m.——每千克熟料生料消耗量，单位为千克每千克(kg/kg);

W每小时生料喂料量，单位为千克每小时(kg/h)0

5.1.2.3入窑回灰量

入窑回灰量计算公式见式(5)：

/MyhM^h(5)

式中：

——每千克熟料入窑回灰量，单位为千克每千克(kg/kg)；

Myh每小时入窑回灰量，单位为千克每小时(kg/h)o

5.1.2.4空气消耗量

5.1.2.4.1进入系统一次空气量

进人系统一次空气量计算公式见式(6),—次空气的标况密度计算公式见式(7)。

Vylk+Vnk、/

Flk(6)

k―阪—X0k

sh

式中：

/"ik每千克熟料进入系统一次空气量，单位为千克每千克(kg/kg)；

Vyl^—每小时入窑一次空气体积，单位为标准立方米每小时(m：7h);

Vrn—每小时入分解炉一次空气体积，单位为标准立方米每小时(m：7h);

1)本标准中不加说明时，气体体积均指温度为0°C,压力为101325Pa时的体积，单位为立方米(n?),简称“标准

立方米”。

3

GB/T26281—2010

p】k次空气的标况密度，单位为千克每标准立方米(kg/m3)o

_C()X&O2+COlkXj0co+OlkX^c)2+N^XjoN2+H2(),kXjoIl2O

•k=ioo7)

式中：

c()、c(yk、o、N]k、H2()，k次空气中各成分的体积分数，以百分数表示(％)。

5.1.2.4.2进入冷却机空气量

进入冷却机空气量计算公式见式(8):

式中：

小用——每千克熟料入冷却机的空气量，单位为千克每千克(kg/kg)；

Vi,k——每小时入冷却机的空气体积，单位为标准立方米每小时(mVh);

[Jk——空气的标况密度，单位为千克每标准立方米(kg/m3)o

5.1.2.4.3生料带入空气量

生料带入空气量计算公式见式(9):

式中：

亿k——每千克熟料生料带入空气量，单位为千克每千克(kg/kg)；

Vsk——每小时生料带入空气体积，单位为标准立方米每小时(m3/h)o

5.1.2.4.4窑系统漏入空气量

窑系统漏入空气量计算公式见式(10)：

_Vl.Ok、/

"5—阮"k(10)

式中：

wi.ok每千克熟料系统漏入空气量，单位为千克每千克(kg/kg)；

Vlou一一每小时系统漏入空气体积，单位为标准立方米每小时(m:i/h)o

5.1.2.5物料总收入

物料总收入计算公式见式(11)：

m7i3=inx+//?s+/rtyh+//?Lk+加*k+?"ixik(H)

式中：

叫——每千克熟料物料总收入，单位为千克每千克(kg/kg)o

5.1.3支出物料

5.1.3.1出冷却机熟料量

出冷却机熟料量计算公式见式(12)：

=l—(12)

式中：

/«i.sh每千克熟料出冷却机熟料量，单位为千克每千克(kg/kg)；

4

GB/T26281—2010

必询——每千克熟料冷却机出口飞灰量，单位为千克每千克（kg/kg）0

5.1.3.2预热器出口废气量

预热器出口废气量计算公式见式（13）,预热器出口废气的标况密度计算公式见式（14）：

〃吩"

(13)

式中：

—每千克熟料预热器出口废气量，单位为千克每千克（kg/kg）；

—每小时预热器出口废气体积，单位为标准立方米每小时（m：7h）；

p,——预热器出口废气的标况密度，单位为千克每标准立方米（kg/n?）。

_C（）：Xp®+C（）f+（）：X空+N；X他+3X叫

(14)

少loo

式中：

C（）!、C（）f、（）［、N，、H2（）f——预热器出口废气中各成分的体积分数，以百分数表示（％）。

5.1.3.3预热器出口飞灰量

预热器出口飞灰量计算公式见式（15）：

VfXKfh

(15)

式中：

——每千克熟料预热器出口飞灰量，单位为千克每千克（kg/kg）；

K%——预热器出口废气中飞灰的浓度，单位为千克每标准立方米（kg/m3）0

5.1.3.4冷却机排出空气量

冷却机排出空气量计算公式见式（16）：

(16)

式中：

/«Pk每千克熟料冷却机排出空气量，单位为千克每千克（kg/kg）；

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：Vh）o

5.1.3.5煤磨抽冷却机空气量

煤磨抽冷却机空气量计算公式见式（17）：

—VRk\/

/z，Rk_M；X^k(17)

式中：

加Rk每千克熟料煤磨抽冷却机空气量，单位为千克每千克（kg/kg）;

vRk每小时煤磨抽冷却机空气体积，单位为标准立方米每小时（m：Vh）o

5.1.3.6冷却机出口飞灰量

冷却机出口飞灰量计算公式见式（18）：

VpkXKLfh

m.fh(18)

~~

5

GB/T26281—2010

式中：

K“h——冷却机出口废气中飞灰的浓度，单位为千克每标准立方米(kg/m3)0

5.1.3.7其他支出

wqt，单位为千克每千克(kg/kg)。

5.1.3.8物料总支出

物料总支出计算公式见式(19)：

m7_cmLsh+n,+pk+mRk+mLfh+mqt(19)

式中：

/»ZC——每千克熟料物料总支出，单位为千克每千克(kg/kg)o

5.1.4物料平衡计算结果

物料平衡计算结果见表1。

表1物料平衡计算结果

收入物料支Hl物料

项目符号kg/kg%项目符号kg/kg%

燃料消耗量〃心川冷却机熟料量加Uh

生料消耗量叫预热器出口废气量

入窑回灰量预热器出口飞灰量

一次空气量"爪冷却机排岀空气量

入冷却机冷空气量〃仃,k煤磨从系统抽出热空气量〃/Rk

生料带入空气量加sk冷却机出口飞灰量"2Uh

系统漏入空气量",0k其他支出叫

合计合计

5.2热平衡

5.2.1热平衡范围

热平衡范围见图2。热平衡按GB/T2587规定的方法进行计算。

5.2.2收入热量

5.2.2.1燃料燃烧热

燃料燃烧热计算公式见式(20)：

QrR—WrXQnet.ar(20)

式中：

Q「r—一每千克熟料燃料燃烧热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

Qz”一一入窑和入分解炉燃料收到基低位发热量，单位为千焦每千克(kj/kg)c采用煤作为燃料

时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。

6

GB/T26281—2010

畀枝I

图2热平衡范围示意图

5.2.2.2燃料显热

燃料显热计算公式见式(21)：

Qr=〃"X(；r><八(21)

式中：

Qr一一每千克熟料燃料带入显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

cr一一燃料比热，单位为千焦每千克摄氏度［kj/(kg«°C)］；

仁——燃料温度，单位为摄氏度(°C)。

5.2.2.3生料中可燃物质燃烧热

生料中可燃物质燃烧热计算公式见式(22)：

QsRXQzt.sr(22)

式中：

Qsr——每千克熟料生料中可燃物质的燃烧热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

必"——生料中町燃物质含量，单位为干克每千克(kg/kg)；

Qw——生料中可燃物质收到基低位发热量，单位为千焦每千克(kj/kg)0

5.2.2.4生料显热

生料显热计算公式见式(23)：

QsXcsX/s(23)

式中：

Qs——每千克熟料生料带入显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

Cs——生料的比热，单位为千焦每千克摄氏度［kj/(kg«°C)］；

7

GB/T26281—2010

“=(0.88+2.93X104Xrs)X(l-Ws)+4.1816XWS,WS为生料的水分，以百分数表示(％)；

人——生料的温度，单位为摄氏度(°C)。

5.2.2.5入窑回灰显热

入窑回灰显热计算公式见式(24)：

Qyh=/"yhXCyhX/yh(24)

式中：

Qyh——每千克熟料入窑回灰显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

®——入窑回灰的比热，单位为千焦每千克摄氏度［kj/(kg・°C)］；

5——入窑回灰的温度，单位为摄氏度(°C)。

5.2.2.5.1—次空气显热

一次空气显热计算公式见式(25):

Qik=^XckX©k+护XckXm(25)

WshWsh

式中：

Qu——每千克熟料一次空气显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

5—一空气的比热，单位为单位为千焦每标准立方米摄氏度［kJ/(m：-：•°C)］；

——入窑一次空气的温度，单位为摄氏度(°C)；

如k——入分解炉一次空气的温度，单位为摄氏度(°C)。

入窑一次空气采用煤磨放风时其比热计算公式见式(26)：

C()FXcC02+C0lkXcco+()lkXco2+N$Xcn2+H20lkXcn.,0/、

5®=(26)

式中：

5人靳一一入窑一次空气采用煤磨放风时的比热，单位为千焦每标准立方米摄氏度

(kj/(m?:-°C))；

eg心0'Co?心2、皿(在0°C〜/ik°C内，各气体定压平均体积比热，单位为千焦每标准立方米

摄氏度［kj/(n?・°C)］。

5.2.2.5.2入冷却机空气显热

入冷却机空气显热计算公式见式(27):

Qi.<=^rXckX/Lk(27)

式中：

Qi,k——每千克熟料入冷却机的空气显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

g——入冷却机的空气温度，单位为摄氏度(°C)。

5.2.2.5.3生料带入空气显热

主料带入空气显热计算公式见式(28)：

Q,k=^XckX人(28)

式中：

Qsk——每千克熟料生料带入空气显热，单位为千焦每千克(kj/kg)o

GB/T26281—2010

5.2.2.5.4系统漏入空气显热

系统漏入空气显热计算公式见式(29):

Qm=^XckX/k(29)

式中：

Qsk—一每千克熟料系统漏入空气显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

h——环境空气的温度，单位为摄氏度(°C)。

5.2.2.5.5热量总收入

热量总收入计算公式见式(30)：

Qzs=Q・r+Q-+Q、r+Q、+Qk+Q*+Q、k+Qx>k(30)

式中：

Qzs——每千克熟料热量总收入，单位为千焦每千克(kj/kg)o

5.2.3支出热量

5.2.3.1熟料形成热

熟料形成热的理论计算方法按照附录C的规定进行计算，也可按以下简化公式计算：

a)不考虑硫、碱的影响时用式(31)计算：

Qsh=17.19Al2O?+27.10MgOsh+32.01Ca()sh-21.40Si(Mh-2.47Fe2()5h(31)

b)考虑硫、碱的影响时用式(32)计算：

Qzsh=Qsh-107.90(Na2()s-Na2Osh)-71.09(K20s-K2Osh)+83.64(S(X-SOSh)(32)

式中：

Al2()$、Mg()sh、Ca()sh、SiO?、Fe2()$、瓦()sh、Na2()sh、SO?——熟料中相应成分的质量分数，以百

分数表示(％);

Na2O\K2O\S(X——生料中相应成分的灼烧基质量分

数，以百分数表示(％)。

5.2.3.2蒸发生料中水分耗热

蒸发生料中水分耗热计算公式见式(33)：

Ws

Qss—msXpjqXQqh(33)

式中：

Qss每千克熟料蒸发生料中的水分耗热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

如一一水的汽化热，单位为千焦每千克(kj/kg)o

5.2.3.3出冷却机熟料显热

出冷却机熟料显热计算公式见式(34)：

Q】.sh=(l—wi,fh)XcshX/Lsh(34)

式中：

Qd—一出冷却机熟料显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

Csh——熟料的比热，单位为千焦每千克摄氏度[町/(kg•°C)];

Gh——出冷却机熟料温度，单位为摄氏度(°C)。

9

GB/T26281—2010

5.2.3.4预热器出口废气显热

预热器出口废气显热计算公式见式(35),预热器出口废气比热计算公式见式(36)：

Qf=^Xd(35)

式中：

Qf——每千克熟料预热器出口废气显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

——预热器出口废气比热，单位为千焦每标准立方米摄氏度［kj/(n?•°C)］；

X——预热器出口废气的温度，单位为摄氏度(°C)。

CO1Xcco,+CO#Xcco+Xc0+X+H2()fX5”0

G=：WO：(36)

式中：

「eq、"Q'Co?'CN?、5?0在0°C〜/f°C内，各气体定压平均体积比热，单位为千焦每标准立方米摄

氏度LkJ/(m3•°C)］。

5.2.3.5预热器出口飞灰显热

预热器出口飞灰显热计算公式见式(37)：

Qfh=加佈X(；佈X心(37)

式中：

Qfh—

一每千克熟料预热器出口飞灰显热，单位为千焦每千克(kj/kg);

一预热器出口飞灰的比热，单位为千焦每千克摄氏度［kj/(kg・°C)］。

ffb—

5.2.3.6飞灰脱水及碳酸盐分解耗热

飞灰脱水及碳酸盐分解耗热计算公式见式(38),生料中CQ含量计算公式见式(39)：

QfX豁加般X6690+阴需—語卜罟XI660……(38)

式中：

Qh——每千克熟料飞灰脱水及碳酸盐分解耗热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

Ln,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〔％);

H20s——生料中化合水含量，以百分数表示(％)；

5690——高岭土脱水热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

CO5——生料中CQ含量，以百分数表示(％);

1660——CaC()3分解热，单位为千焦每千克(kj/kg)o

_CaO\441Mg()“44

C(为10056十］0040.3(39)

式中：

Ca()s、MgOs——分别为生料中Ca()和Mg()含量，以百分数表示(％)。

5.2.3.7冷却机排出空气显热

冷却机排出空气显热计算公式见式(40)：

(40)

10

GB/T26281—2010

式中：

Qn——每千克熟料冷却机排出空气显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

»——冷却机排出空气温度，单位为摄氏度(°C)。

注：当冷却机有多个废气/II口时，应分别计算各废气出口排/II空气显热。

5.2.3.8冷却机出口飞灰显热

冷却机出口飞灰显热计算公式见式(41)：

Qi.fi>=mi,fhXcifhX/pk(41)

式中：

——每千克熟料冷却机出口飞灰显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

Gh——冷却机出口飞灰的比热，单位为千焦每千克摄氏度[kj/(kg-°C)]0

5.2.3.9煤磨抽冷却机空气显热

煤磨抽冷却机空气显热计算公式见式(42):

Qr«=XciX賦(42)

式中：

QRk——每千克熟料煤磨抽冷却机空气显热，单位为千焦每千克(kj/kg)；

fRk——煤磨抽冷却机空气温度，单位为摄氏度(°C)。

5.2.3.10化学不完全燃烧的热损失

化学不完全燃烧的热损失计算公式见式(43)：

。产是喘X1263O(43)

式中：

Qm——每千克熟料化学不完全燃烧热损失，单位为千焦每千克(kj/kg)；

cof——预热器出口废气中co的体积分数，以百分数表示(％)；

12630——C()的热值，单位为千焦每标准立方米(kj/m3)o

5.2.3.11机械不完全燃烧的热损失

机械不完全燃烧的热损失计算公式见式(44)：

Qh=^X33874(44)

式中：

——每千克熟料机械不完全燃烧热损失，单位为千焦每千克(kj/kg)；

Lsh熟料的烧失量，以百分数表示(％);

33874——碳的热值，单位为千焦每千克(kj/kg)o

5.2.3.12系统表面散热

系统表面散热计算公式见式(45):

45)

式中：

Qb——每千克熟料系统表面散热量，单位为千焦每千克(kj/kg)；

11

GB/T26281—2010

SQBi一一每小时系统表面总散热量，单位为千焦每小时(kj/h)o

5.2.3.13冷却水带出热

冷却水带出热计算公式见式(46)：

门_MLsX(/cs—)Xczs+MqhX<?qh/"、

6W(46)

式中：

Qi,s——每千克熟料冷却水带出热量，单位为千焦每千克(kj/kg)；

.WLs每小时冷却水用量，单位为千克每小时(kg/h)；

〈一一冷却水出水温度，单位为摄氏度(°C)；

鼻——冷却水进水温度，单位为摄氏度(°C)；

人——水的比热,4.1816，单位为千焦每千克摄氏度［kj/(kg•°C)］；

Mqh每小时汽化冷却水量，单位为千克每小时(kg/h)；

张一一水的汽化热，单位为千焦每千克(kj/kg)o

5.2.3.14其他支出

Q*,单位为千焦每千克(kj/kg)o

5.2.3.15热量总支出

热量总支出计算公式见式(47)：

Qzc=Qsh+Qz+Q】.sh+Qf+Qfh+Qtf+Qi*+Q』h+QRk+Qhi〉+Qji〉+QB+Qi*+Qqt(47)

式中：

Qzc——每千克熟料热量总支出，单位为千焦每千克(kj/kg)O

5.2.3.16热平衡计算结果

热平衡计算结果见表2。

表2热平衡计算结果

收入热量支Hl热量

项目符号kj/kg%项目符号kj/kg%

燃料燃烧热QrR熟料形成热Qsh

燃料显热Qr