机械化水泥立窑热工测量方法

本标准适用于生产硅酸盐水泥熟料的各燎 型机械化立窑系统（以下简称立窑）的热工测量。 注：普通立窑的热工测量参照本标准进行。 1 名词术语 1.1 干白生料耗 生产一千克熟料所消耗的不含燃料的干生料量。以kg/kg表示。 1.2 风量 生产过程中实际入窑的风量。以m[3]/kg表示（标准立方米）。 1.3 熟料产量 1.3.1 台时产量 每台立窑每小时生产的熟料量，以kg/h表示。 1.3.2 立窑单位断面积产量 台时产量与紧靠喇叭口的直筒部分横断面积之比，以kg/(m[2]·h）表示。 1.3.3 立窑单位容积产量 台时产量与窑有效容积之比，以kg/(m[3*]·h)表示。 1.4 烧成热耗 煅烧一千克熟料实际消耗的热量，以kJ/kg表示。 1.5 煤耗 1.5.1 实物煤耗 煅烧一千克熟料实际消耗煤量，以kg/kg表示。 1.5.2 标准煤烧 煅烧一千克熟料所消耗的标准煤量，以kg/kg表示。 2 测量前的准备 2.1 制定测量计划 2.1.1 每次测量应确定负责人，制定测量计划。 2.1.2 测量计划的内容包括：任务、内容和要求、人员的组织分工、进度和注意事项等。 2.2 测量仪器、仪表、计量装置及窑系统设备的检查 2.2.1 测量仪器、仪表及计量装置应经过校准。 2.2.2 立窑系统设备在测量前须进行检查，如有不正常现象应予排除。 2.3 根据要求，布置测点和开好测量孔。 2.4 试测 2.4.1 在窑系统运转正常时进行试验性测量。 2.4.2 试测和正式测量期间所用原料、燃料及生料成分应稳定。 2.4.3 所有测量项目应按3.3要求进行试测。 3 测量时间、周期、项目和方法 3.1 测量时间和周期 3.1.1 在窑系统运转正常的情况下总的连续测量时间不小于16h(应含三个班次)。 3.1.2 各测量和分析项目的测量(采样)周期见表1，测量(采样)点示意图见图1。 表 １ ───────────────┬───────┬───────┬────── 项 目 │ │ │ ───┬───────────┼───────┼───────┼────── │a 工业分析 │ 1 入磨煤 │ 30min取样一次│ ├───────────┤ 在库底或磨 │将测量期间取得│ │b 灰分化学成分 │头仓下喂料设备│的样缩分后测定│ ├───────────┤ ├───────┤ 燃料 │c 热值 │ │ 2h │ ├───────────┤ 2 入窑煤 ├───────┤ │d 水分 │ 在配煤楼(站)│30min测量流量 │ ├───────────┤煤仓下喂料设备│一次,每次测量 │ │e 消耗量 │ │时间不少于30s │ ───┼───────────┼───────┼───────┼────── │ │ │ 30min取样一 │ │a 化学成分 │ │次,将取得的试 │ │ │ │样缩分后测定 │ ├───────────┤ ├───────┤ │b 水分 │ 配煤楼生料小 │ 4h │ ├───────────┤ 仓或生料库底 ├───────┤ 生料 │ │ 喂料设备 │ 30min取样一│ │c 含煤量 │ │次,每4次混合样│ │ │ │测定一次 │ ├───────────┤ ├───────┤ │ │ │ 30min测量流│ │d 消耗量 │ │量一次,每次测 │ │ │ │量时间不小于10s ───┼───────────┼───────┼───────┼────── │a 化学成分 │ │ │ ├───────────┤ │ │ │b 矿物组成和f-CaO │ │ │ │ │ │ 30min取一次样│ 取样时应 ├───────────┤ │ 将测量期间所 │ 考虑熟料在窑 熟料 │c 含碳量 │ 出料器下输送 │ 取得的样缩分 │ 内的停留时间 ├───────────┤ 机 │ 后测定 │ │d 物理性能 │ │ │ ├───────────┤ │ │ │e 产量 │ │ │ ───┼───────────┼───────┼───────┼────── │a 水分 │ │ │ ├───────────┤ │ 2h │ │b 温度 │成球盘出料口 │ │ 料球├───────────┤或皮带喂料机上├───────┤ │ │ │ 3min取样一 │ │c 含煤量 │ │次,每2h将混合 │ │ │ │样测定 │ ───┼───────────┼───────┼───────┼────── │a 温度 │ │ │ ├───────────┤ │ │ │b 成分 │ │ │ 烟囱 ├───────────┤ │ │ 装设双烟囱 废气 │c 湿含量 │ │ │ 的立窑应轮 ├───────────┤ 烟囱测孔 │ 30min │ 流测量 │d 静压 │ │ │ ├───────────┤ │ │ │e 动压 │ │ │ ├───────────┤ ├───────┤ │f 含尘量 │ │ 2h │ ───┴───────────┼───────┼───────┼────── 窑面废气成分 │ 窑面 │ 2h │ ───────────────┼───────┼───────┼────── 窑体散热损失 │ 窑壁、窑罩、│ 4h │ │ 烟囱表面 │ │ ───────────────┼───────┼───────┼────── 出窑熟料温度 │ 出料器 │ 30min │ ───────────────┼───────┼───────┼────── 出料器漏风温度 │ 出料器 │ 30min │ ───┬───────────┼───────┼───────┼────── │a 温度 │ │ │ ├───────────┤ │ │ 入窑 │b 静压 │ 入窑风管 │ 30min │ 空气 ├───────────┤ │ │ │c 动压 │ │ │ ───┼───────────┼───────┼───────┼────── 大气 │a 温度 │ 窑表面2米周围│ 4h │ 和环境│b 气压 │ │ │ ───┴───────────┴───────┴───────┴────── 图 中：1──燃料； 2──生料； 3──熟料； 4──料球； 5──烟囱废气； 6──窑面废气成分； 7──窑体散热损失； 8──出窑熟料温度； 9──出料器漏风温度； 10──入窑空气； 11──大气和环境。 3.2 测量方法 3.2.1 燃料 a. 工业分析按GB 212-77《煤的工业分析方法》进行； b. 灰分化学成分的分析按GB 213-79《煤灰成分分析方法》进行； c. 热值(发热量)按GB 213-79《煤的发热量测定方法》测定，对于暂采用工业分析结果计算 热值的，按GB 2589-81《综合能耗计算通则》的附录进行计算； d. 水分的测定在计算实物煤耗的计量点取样，取样后立即粉碎至3毫米以下，按GB 211-79 《煤中全水分的测定方法》测定； e. 消耗量可利用厂内原有的计量装置，但须经校正，使其相对误差小于2％，也可根据料球含 煤量、生料消耗量进行计算，或根据熟料产量和飞灰量、料球含煤量进行反平衡计算。 3.2.2 生料 a. 化学成分的分析暂按《水泥化学全分析》[＊]进行； b. 水分的测定暂按《水泥化学全分析》进行； c. 含煤量可采用“立窑生料中煤的掺入量测定仪”(简称“定碳仪”)测定，也可用烧失量和滴 定值计算。 d. 消耗量可利用厂内原有的计量装置，但须经校正，使其相对误差小于2％，也可根据料球含 煤量、燃料消耗量进行计算，或根据熟料产量和飞灰量、料球含煤量进行反平衡计算。 3.2.3 熟料 a. 化学成分的分析按GB 176-77《水泥化学分析方法》进行； b. 矿物组成和游离氧化钙量的测定暂按《水泥化学全分析》进行； c. 含碳量的测定暂按附录Ａ“立窑水泥熟料含碳量的测定方法”(参考件)进行； d. 物理性能按GB 175-77《硅酸盐水泥，普通硅酸盐水泥》的检验方法进行，并按“硅酸盐水泥” 一项确定标号； e. 产量的测定可将测量期间的出窑熟料全部称量或由生料和燃料消耗量、飞灰量计算。 3.2.4 料球 a. 水分的测定暂按《水泥化学全分析》进行； b. 温度的测量，采集不小于3公斤的料球盛入容器中，然后将半导体温度计插入料球中测量。 所用半导体温度计的误差应小于0.5℃； c. 含煤量可采用“立窑生料中煤的掺入量测定仪”（简称“定碳仪”）测定，也可用烧失量和滴 定值计算。 3.2.5 烟囱废气 a. 温度的测量可采用铂热电阻温度计或铠装镍铬－考铜热电偶温度计或其它同精度（误差小于 １℃）的温度计，其时间常数应小于15s； b. 成分分析使用气体全分析仪。当使用其它分析仪时，其相对误差应小于5％； c. 湿含量的测量暂按《水泥窑热工测量》[**]进行； d. 静压的测量暂按《水泥窑热工测量》进行； e. 动压的测量暂按《水泥窑热工测量》进行； f. 含尘量的测量暂按《水泥窑热工测量》进行。 3.2.6 窑面废气成分 a. 窑面废气样的采集暂按《水泥窑热工测量》进行； b. 气体成分的分析同3.2.5 (b)，分析后将同一圆环相同编号点的成分平均值作为编号点的平 均废气成分。 3.2.7 窑体散热损失 暂按《水泥窑热工测量》进行测量。 3.2.8 出窑熟料温度 可利用出料器上原有的出窑熟料温度测定仪器测量，也可将出窑熟料(不少于10千克) 迅速集于一保温桶，用铠装热电偶温度计插入测量。 3.2.9 出料吕器漏风温度 用误差小于1.0℃温度计测量。 3.2.10 入窑空气 a. 温度使用误差小于1.0℃的温度计测量； b. 静压用Ｕ型管压力计测量； c. 动压的测量暂按《水泥窑热工测量》进行。 3.2.11 大气和环境 a. 温度用实验室玻璃温度计测量； b. 气压用大气压力计测量，也可用气象部门同期的测量数据。 4 测量报告内容 4.1 文字说明 4.1.1 测量的任务、内容和要求。 4.1.2 测点布置图及所用仪器仪表、计量装置、设备。 4.1.3 参加测量的主要人员和负责人。 4.2 数据综合表 按GB 4413-84《机械化水泥立窑热工计算》附录Ｂ“系统设备概况和热工测量数据汇总 表”(补充件)规定的内容和格式填写。 4.3 综合分析意见 4.3.1 对立窑生产状态的评价和分析意见。 4.3.2 改进意见。 附 录 Ａ 立窑水泥熟料含碳量的测定方法 (参考件) A.1 测定原理 熟料中含有未燃烧尽的碳，在氧气或空气充足的情况下，燃烧成二氧化碳气体，以烧碱 石棉吸收，由增加的重量计算碳的重量。 Ｃ＋Ｏ2→ＣＯ2 ＣＯ2＋2ＮaＯＨ→Ｎa2ＣＯ3＋Ｈ2Ｏ 反应式中产生的水分用无水氯化钙吸收。 熟料中往往还含有碳酸盐，为此必须在测定前用稀盐酸处理。 A.2 测定装置 测定装置见图2。 图中：1──氧气稳定器或通以一定压力的空气； 2──气体洗涤瓶，内装50％氢氧化钾溶液以吸收气体中的二氧化碳； 3──气体洗涤器，内装烧碱石棉以吸收气体中的二氧化碳； 4──气体干燥器，内装无水氯化钙以吸收气体中的水分； 5──管式燃烧炉； 6──电子温度自动控制器； 7──气体干燥器，内装无水氯化钙以吸收气体中的水分； 8──气体吸收塔，下部装烧碱石棉，上部装无水氯化钙； 9──瓷舟，盛放试样。 A.3 测定步骤 用万分之一天平称取一克粉碎后通过4900孔筛的熟料试样加入10毫升1:4盐酸加热，使 其中的碳酸盐分解，然后用匍有酸洗石棉的古氏坩埚在吸气的情况下过滤，用水洗涤去 氯根，将石棉和残渣一起小心地移入已灼烧过的瓷舟中，在105￣110℃烘干至恒重。将 瓷舟放于管式燃烧炉的高温带，与已恒重过的吸收塔等联接，同时通氧或空气将残渣灼 烧20￣30min，停止通入气体，取下吸收塔称重。然后再接上吸收塔通气体5￣10min后 再取下吸收塔称重，直至恒重时止。 A.4 计算公式 Ｇ2－Ｇ1 12 Ｃ＝──── ×100×──％ Ｇ 44 式中：Ｃ──熟料中含碳量； Ｇ1──吸收塔吸收之前的重量，g； Ｇ2──吸收塔吸收之后的重量，g； Ｇ──试样重，g。 A.5 注意事项 A.5.1 整套仪器在各接头的连接处不得有漏气； A.5.2 在测定试样的含碳量前，必须测定吸收塔的空白值，即将吸收塔称重，然后在管式电 炉中不放试样的情况下将系统按测定条件通气20￣30min后再分别称重，其增重必须各 小于0.0005g时才能使用，否则应增加对气体的干燥能力。 A.5.3 酸洗石棉也有一定的空白值，最好在测定后校正。即在管式电炉中只放酸洗石棉(不放 试样)的情况下，将系统按测定条件通气20￣30min，然后称量吸收塔，其增重即为酸洗 石棉的空白值，这个数值要在测定含碳量后从Ｇ2中扣除。 A.5.4 吸收塔及吸收塔周围环境应保持洁净； A.5.5 瓷舟在使用前须在950￣1000℃下灼烧一小时。 附加说明： 本标准由国家建材局提出。 本标准由建材研究院水泥所起草。 本标准主要起草人赵介山、黄锦扬、汪宜光。