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熟料形成過程的熱效應(yīng)

水泥生料在加熱過程中各反應(yīng)溫度和熱效應(yīng)列于表6.2.1

表6.2.1       水泥熟料的反應(yīng)溫度和熱效應(yīng)   

反應(yīng)熱與反應(yīng)溫度有關(guān)。如：高嶺石脫水需熱量，在450℃時(shí)為932kJ/kg；而在20℃時(shí)為606kJ/kg；碳酸鈣分解吸熱在900℃為1655kJ/kg；而在20℃時(shí)為177SkJ/kg，在不同溫度下反應(yīng)，其熱效應(yīng)不同。

 6.2.2  各熟料礦物形成熱

各水泥熟料礦物凡是固體狀態(tài)生成的均為放熱反應(yīng)，只有C₃S是在液相中形成，一般認(rèn)為是微吸熱反應(yīng)，具體數(shù)值列于表3.2.2。

表3.2.2                         各熟料礦物形成熱   

6.2.3  生成lkg熟料的理論熱耗

以20℃為計(jì)算的溫度基準(zhǔn)。假定生成1kg熟料需理論生料量約為1.55kg，在一般原料的情況下，根據(jù)物料在反應(yīng)過程中的化學(xué)反應(yīng)熱和物理熱，可計(jì)算出生成1kg普通硅酸鹽水泥熟料的理論熱耗：

理論熱耗＝吸收總熱量－放出總熱量

假定生產(chǎn)1kg 熟料中生料的石灰石和粘土按78∶22配合。取基準(zhǔn)溫度為0℃，則熟料理論熱耗的計(jì)算如表6.2.3。

表6.2.3               生成1kg 硅酸鹽水泥熟料的理論熱耗

理論熱耗＝4261.03－2526.54＝1734.49(kJ／kg熟料)

由于原料不同，燃料不一樣，原料的配比及熟料組成的變化，煅燒時(shí)的理論熱耗電有所不同，但一般波動(dòng)在1630～1800kJ/kg熟料。

從上表可以看出，水泥熟料形成過程中的吸熱中，碳酸鹽分解吸收的熱量最多，約占總吸熱量的一半左右；而在放熱反應(yīng)中，熟料冷卻放出的熱量最多，占放熱量的50%以上。因此，降低碳酸鹽分解吸收熱量、有效提高熟料冷卻余熱利用是提高熱效率的有效途徑。

熟料形成熱還可用下列經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：

Q_形=G_干(4.5Al₂O₃+29.6CaO+17.0MgO)-284 （kJ/kg熟料）      

式中  Q_形——熟料形成熱（kJ/kg熟料）；

G_干——生成1kg熟料所需理論干生料量（kg）；

Al₂O₃、CaO、MgO——生料中各氧化物含量（%）。

6.2.4  熟料熱耗

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于熟料形成過程中物料不可能沒有損失，也不可能沒有熱量損失，而且廢氣、熟料不可能冷卻到計(jì)算的基準(zhǔn)溫度（0℃或20℃），因此，熟料形成的實(shí)際消耗熱量要比理論熱耗大。每煅燒1kg熟料窯內(nèi)實(shí)際消耗的熱量稱為熟料實(shí)際熱耗，簡(jiǎn)稱熟料熱耗，也叫熟料單位熱耗。

影響熟料熱耗的因素：

(1)生產(chǎn)方法與窯型

生產(chǎn)方法不同，生料在煅燒過程中消耗的熱量不一。如濕法生產(chǎn)需蒸發(fā)大量的水分而耗熱巨大，而新型干法生料粉在懸浮態(tài)受熱，熱效率較高。因此，濕法熱耗一般均較干法高，而新型干法生產(chǎn)的熟料熱耗則較干法中空窯熱耗為低。窯本身的結(jié)構(gòu)、規(guī)格大小亦是影響熟料熱耗的重要因素，因?yàn)閭鳠嵝�率高，則熱耗低。

(2)廢氣余熱的利用

熟料冷卻時(shí)需放出大量熱，雖然這部分熱量是必須釋放的，但可以設(shè)法最大可能回收利用。熟料冷卻時(shí)產(chǎn)生的廢氣可用作助燃空氣或是利用窯尾廢氣余熱發(fā)電，提高煅燒設(shè)備的熱效率，最大限度降低窯尾排放的廢氣溫度則可以降低熱損失，從而降低熟料熱耗。

(3)生料組成、細(xì)度及生料易燒性

易燒性好的生料，則熱耗低，而易燒性差的生料，顆粒粗時(shí)則熱耗增大。

(4)燃料不完全燃燒熱損失

燃料的不完全燃燒包括機(jī)械不完全燃燒、化學(xué)不完全燃燒。燃煤質(zhì)量不穩(wěn)定及質(zhì)量差、煤粒過粗或過細(xì)、操作不當(dāng)?shù)染�是引起不完全燃燒的原因。在立窯中通風(fēng)不良、料球碎裂等亦是造成煤燃燒不完全的重要原因。煤燃燒不完全，煤耗必然增加，故熟料熱耗增大。

(5)窯體散熱損失

窯內(nèi)襯隔熱保溫效果好，則窯體散熱損失小，否則散熱損失大，熟料熱耗增加。

(6)礦化劑及微量元素的作用

適量加入礦化劑或復(fù)合礦化劑、晶種，或合理利用微量組分，則可以改善易燒性或加速熟料燒成，從而降低熟料熱耗。

此外，穩(wěn)定煅燒過程的熱工制度，提高煅燒設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)率、提高水泥窯的產(chǎn)量等均有利于提高窯的熱效率，降低熟料熱耗。