工業(yè)爐窯是我國(guó)的能耗大戶,每年耗能約占全國(guó)總能耗的1/4。在能源日益緊缺、環(huán)境污染嚴(yán)重的今天,工業(yè)爐窯節(jié)能減排工作十分緊迫。工業(yè)爐窯的生產(chǎn)是不同設(shè)備、不同工序協(xié)同生產(chǎn)的一個(gè)過程,包含物質(zhì)與能量在各個(gè)系統(tǒng)之間的轉(zhuǎn)換與轉(zhuǎn)移,因此工業(yè)爐窯的物質(zhì)流和能量流分析是爐窯實(shí)現(xiàn)高能效和低排放的基礎(chǔ)。一般的方法主要從爐窯的產(chǎn)品用能或余熱利用角度來(lái)分析,未將工業(yè)爐窯作為一個(gè)系統(tǒng),整體來(lái)考察物質(zhì)流和能量流狀況�；诠�(jié)點(diǎn)計(jì)算法,從工業(yè)爐窯整體系統(tǒng)出發(fā),建立一種工業(yè)爐窯物質(zhì)流與能量流匹配的數(shù)學(xué)模型,獲得了典型工業(yè)爐窯不同部位的能量收支情況;同時(shí)采用熱力學(xué)第二定律的?分析方法研究爐窯系統(tǒng)的?損失,明確了爐窯節(jié)能的重點(diǎn)部位。采用該方法開展了3 200 t/d典型水泥爐窯的物質(zhì)流和能量流分析計(jì)算,結(jié)果表明,水泥爐窯的熱量損失主要包含高溫?fù)p失與低溫?fù)p失,其中高溫?fù)p失主要是爐窯壁面散熱損失與煤粉未燃盡的碳熱損失,分別占6.84%與1.95%,?損失分別為4.17%與2.59%,有較大的節(jié)能潛力;低溫?zé)釗p失包含煙道尾部煙氣的排煙熱損失、出冷卻機(jī)熟料帶出的顯熱等,AQC爐和SP爐的熱量損失各占3.06%和6.19%,?損失分... 

【文章來(lái)源】：潔凈煤技術(shù). 2020,26(05)

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新型干法水泥熟料生產(chǎn)線工藝流程Fig．1Flowchartofnewdryprocesscementclinkerproductionline

中、低溫段出來(lái)的熱空氣(350～400℃)進(jìn)入AQC爐，降溫至110℃后排放。圖1中，還給出了可能在圖1新型干法水泥熟料生產(chǎn)線工藝流程Fig．1Flowchartofnewdryprocesscementclinkerproductionline水泥爐窯上使用的新技術(shù)，包括節(jié)能管控平臺(tái)、富氧煅燒、分級(jí)燃燒、微細(xì)顆粒物與CO2減排等設(shè)備［19］。1.2數(shù)學(xué)模型1.2.1流程網(wǎng)絡(luò)圖為了從數(shù)學(xué)上描述水泥熟料生產(chǎn)工藝流程的物質(zhì)流與能量流，借鑒殷瑞鈺院士提出的鋼鐵制造流程工序功能集合的解析思路［2］，采用圖2的流程網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述水泥爐窯，圖中的節(jié)點(diǎn)代表具有不同功能的裝置，連接線是指節(jié)點(diǎn)之間的連接方式，例如管道、物料提升機(jī)、輸送帶等。圖2將水泥爐窯的7個(gè)主要裝置簡(jiǎn)化為7個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系表達(dá)了不同裝置之間的聯(lián)系。外圍的框圖將所研究的爐窯系統(tǒng)與外界分割開，進(jìn)出爐窯系統(tǒng)的物質(zhì)流及其伴隨的能量流用實(shí)線描述。爐窯不同部位由于熱能散失的能量流用虛線描述，計(jì)算時(shí)并入各附近的節(jié)點(diǎn)。圖2水泥爐窯流程網(wǎng)絡(luò)Fig．2Flownetworkdiagramofcementfurnaceandkiln表1為進(jìn)出圖2爐窯系統(tǒng)的主要物質(zhì)流與能量流情況。1.2.2物質(zhì)流與能量流模型采用熱力學(xué)第一定律來(lái)分析水泥熟料生產(chǎn)工藝流程不同裝置間的物質(zhì)流與能量流關(guān)系。在工業(yè)爐窯物質(zhì)流分析中，一般將單位目標(biāo)產(chǎn)品(如每kg水泥熟料產(chǎn)量)的物質(zhì)流變量作為分析對(duì)象，因此定義mji，k=m·ji，km·p=m·ji，km·cl，(1)式中，mji，k為單位目標(biāo)產(chǎn)品產(chǎn)量的k種物質(zhì)流質(zhì)量，kg/kg;m·ji，k為從節(jié)點(diǎn)j進(jìn)入節(jié)點(diǎn)i的k

408008700010380021000030．6誤差/%0．1610．60－15．107．500．571．962.2爐窯系統(tǒng)的熱量收支本文首先計(jì)算了包含篦冷機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、分解爐、五級(jí)懸浮預(yù)熱器等4個(gè)主要裝置的水泥爐窯系統(tǒng)支出熱量，該系統(tǒng)的4個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)圖2的節(jié)點(diǎn)2～5，此方法與一般水泥爐窯的熱平衡計(jì)算區(qū)域一致［13］。在此基礎(chǔ)上，計(jì)算的區(qū)域被擴(kuò)大到包含AQC鍋爐、篦冷機(jī)、回轉(zhuǎn)窯、分解爐、五級(jí)懸浮預(yù)熱器、SP鍋爐、生料磨系統(tǒng)等7個(gè)主要裝置的水泥爐窯系統(tǒng)支出熱量(圖2)。圖3為爐窯4個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的收入熱量與支出熱量對(duì)比。爐窯系統(tǒng)的熱量收入(黑色柱圖)中，95．3%的熱量來(lái)源于煤的燃燒熱(Qf)，其他為原燃材料與空氣的顯熱(Q0)。有效熱量支出(灰色柱圖)中，熟料形成熱(Qcl，f)最大，占總支出熱量的53．38%(相當(dāng)于1742kJ/kg);由于干燥后的生料與煤中殘余水分占1%～2%，因此干燥后生料和煤粉進(jìn)入爐窯，蒸發(fā)殘余水分需熱量(Qre，w)1．89%。預(yù)熱器出口廢氣顯熱(Qpreh)和冷卻機(jī)余風(fēng)顯熱(Qc)分別占支出熱量的18．86%和12．3%(白色柱圖)，其通過余熱鍋爐和生料、原煤的初始水分干燥過程，將得到進(jìn)一步利用。其他支出熱量(條紋柱圖)包括:爐窯系統(tǒng)高溫壁面散熱(Qs，lo)，占支出熱量的6．84%(相當(dāng)于220kJ/kg);由于出冷卻機(jī)的熟料溫度較高(208℃，一般為110℃)，因此出口熟料帶走的顯熱(Qcl，out)占總支出熱量的4．86%(相當(dāng)于159kJ/kg);煤粉的未燃盡碳熱損失(Qub)占支出熱量的1．95%(相當(dāng)于63kJ/kg)。圖3爐窯4個(gè)節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)的熱量收入與

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3564120