為什麽理論計算的預熱器出口煙氣量要比實測值小很多？-貴州乐鱼官网
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這次水泥網主辦的“第九屆中國水泥節能環保技術交流大會暨水泥‘雙碳’大會”上，齊教授講到了目前實測的預熱器出口煙氣量要比理論煙氣量大很多，比如實測的預熱器出口煙氣量通常在1.35 Nm3/kgcl以上，但是在單位熟料標煤耗隻有100 kg/tcl左右的情況下，理論的煙氣量隻有1.2 Nm3/kgcl左右。為什麽實測煙氣量和理論煙氣量會有這麽大的差距？
現有技術已可以對預熱器出口煙氣量進行在線測量。如果能夠弄清楚了上麵的問題，那麽通過在線測量的預熱器出口煙氣量就可以間接反映係統熱耗、熟料成分等參數的變化。
1. 預熱器出口的理論煙氣量
不過在這篇文章裏麵忽略了很多參數，比如生料中的水分（包括外水和內水）、生料中的可燃物釋放的煙氣量等。
總體來說，熟料產生的煙氣量主要來源於以下六個部分：
①燃料燃燒產生的煙氣量
②生料中碳酸鹽（CaCO3和MgCO3）分解產生的CO2
③生料中外水和內水釋放的水蒸汽
④係統的漏風量，包括空氣中的水分（可以通過煙氣成分進行計算）
⑤生料中可燃物質燃燒產生的煙氣量
⑥噴入係統中的水分產生的煙氣量
其中，根據一般水泥廠的情況，乐鱼官网假定：生料中外水含量為0.4%，內水含量為0.7%，熟料CaO含量65%，MgO含量2%，C1出口O2含量2%，生料中可燃物帶入熱量8 kcal/kgcl，煤粉工業分析、元素分析和熱值如下，其中發熱量單位是kcal/kg。
那麽每一部分的煙氣量計算結果如下：
① 煤粉燃燒產生的煙氣量。根據上麵表格所示元素分析，單位煤粉燃燒理論煙氣量為1.158 Nm3/1000 kcal，需要的理論空氣量為1.106 Nm3/1000 kcal。如果單位熟料的標煤耗為700 kcal/kgcl，預熱器出口過剩空氣係數約為1.15，那麽煤粉燃燒產生的煙氣量（包括④係統漏風量）為0.7×[1.158+(1.15-1)×1.106] = 0.927 Nm3/kgcl。
②生料中碳酸鹽分解產生的CO2。在此假設熟料中的MgO都是MgCO3分解得到的（這個其實不一定，比如MgO可能會和一些矽酸鹽結合），在此情況下產生的CO2量為：(650/56+20/40)×0.0224 = 0.282 Nm3/kgcl。
③生料中外水和內水釋放的水蒸氣量。這個就和C1分離效率、熱耗和煤灰含量直接掛鉤了，因為會影響到料耗係數。在此假設C1分離效率為95%，那麽在假設熱耗和煤灰含量下，料耗係數為1.625 kg生料/kg熟料。（因為煤耗低、煤灰摻量小，導致料耗係數大）。此時，外水和內水產生水蒸氣含量為：1.625×(0.4%+0.7%)/18*22.4 = 0.022 Nm3/kgcl。
④係統漏風量，包括帶入的水分已經在①中考慮了（考慮的相對濕度為75%，環境溫度15℃，海拔15 m）。
⑤生料中可燃物質帶入熱量產生的煙氣量。假定8 kcal/kgcl的帶入全部為生料中的有機碳，此時這部分有機碳產生的煙氣量為1.625×0.062%/12×22.4 = 0.002 Nm3/kgcl。
⑥噴入係統中的水分產生的水蒸氣量。這個主要是指SNCR噴入氨水的情況，對於單位熟料氨水用量為2.5 kg/tcl的企業來講，單位熟料帶入的氨水蒸發產生的水蒸氣量為0.002 Nm3/kgcl；同時，NH3的帶入最終也會變為煙氣，對於通常的SNCR反應， 4NO+4NH3+O2 → 4N2 + 6H2O ，此時4個NH3的帶入對應的煙氣量為10個，這部分的煙氣量同樣是0.002 Nm3/kgcl，兩者相加為0.004 Nm3/kgcl。
將上述數據全部相加，所得單位熟料煙氣量為：0.927+0.282+0.022+0.002+0.004 = 1.237 Nm3/kgcl。
2. 導致預熱器出口理論煙氣量和實測煙氣量相差較大的原因
該煙氣量的數據與通常情況下檢測到的1.35 Nm3/kgcl，甚至1.4 Nm3/kgcl相差甚遠。那麽是什麽導致理論和實測煙氣量數據相差如此大的呢？
首先，很多企業的標煤耗根本達不到100 kg/tcl，即使達到了也是通過添加一些可燃物質達到的，此時生料帶入的熱量就不是8 kcal/kgcl了，也同樣會產生更多的煙氣量。簡單計算下，當單位熟料標煤耗為105 kgce/tcl時，預熱器出口的煙氣量就會增加至0.05 Nm3/kgcl。
其次，煙氣量並不容易測準，尤其是在粉塵含量比較高的情況下。皮托管的口非常容易堵塞，一旦迎風口發生輕微堵塞後，就會導致測出來的數據偏大，引起測量誤差。同時，對於一個圓形截麵，因為速度分布並不均勻，也不一定能夠測量準確。
再次，理論計算還是沒有考慮部分可能的煙氣量。比如C1出口的窯灰可能存在部分分解的情況，當窯灰不入窯的時候其分解產生的CO2也需要考慮到理論煙氣量中（當窯灰入窯的時候，相同情況下預熱器出口的煙氣量會降低）；除此，部分SO2、NOx、Cl等，最終對結果也會造成一些影響。
總之，在其它因素相對比較確定的情況下，當檢測到單位熟料煙氣量增加時，很可能的原因是單位熟料熱耗升高、過剩空氣增加引起的。比如，當熟料結粒變差，篦冷機熱損失增加，燒成係統熱耗增加，進而導致預熱器出口煙氣量增加，此時預熱器出口的煙氣熱損失也會更大，導致單位熟料熱耗更高，如此反複，最終達到一個平衡。生產總是一個動態平衡的過程。