本文是学习GB-T 32956-2016 钢铁行业链箅机-回转窑焙烧球团系统热平衡测试与计算方法. 而整理的学习笔记,分享出来希望更多人受益,如果存在侵权请及时联系我们
本标准规定了钢铁行业链算机-回转窑焙烧球团系统热平衡测试与计算基准、设备概况及主要技术
参数、测试的准备、测试步骤、测试部位及方法、物料平衡计算、热平衡计算。
本标准适用于钢铁行业以固体燃料为主的链算机-回转窑焙烧球团系统的热平衡测试与计算。
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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/T476 煤的元素分析方法
GB 50491 铁矿球团设计规范
GB 50491界定的术语和定义适用于本文件。
链算机-回转窑系统所在车间内距离设备1 m 处的环境温度和相对湿度。
采用收到基低(位)发热量。
根据需要可做全系统的热平衡测试与计算(即包括链算机、回转窑及环冷机),亦可分别作链算机、
回转窑及环冷机各系统热平衡的测试与计算。
在物料品种及规格不变、系统工况稳定的情况下连续测试。热平衡测试应在链算机-回转窑系统连
续运行的8 h 内完成,每天测试次数不能少于2次,连续测试3 d。
物料量、温度、压力、流量等参数的测
试每班不少于4次,然后取平均值。
以每小时消耗的热为计算单位,即 kJ/h。
GB/T 32956—2016
通过调查表模式对设备概况及主要技术参数进行统计,并参照附录 A 填写。
熟悉系统及相关设备的机构、性能、操作与运行情况,并了解生产工艺及主要工作参数等。
根据测试目的及现场实际情况,制定测试方案。
根据测试方案组织测试人员。测试工作由专业技术人员指挥,按工作需要对测试人员进行分工,并
进行现场安全和测试技术的培训。测试时应严格遵守现场的安全生产制度。
测试前应对被测试系统及相关仪器设备进行必要的检查及检修,以保证测试工作的顺利进行。准
备好测试仪器及所需工具,对现场已有的仪表及各种便携式测试仪器进行校正,达到测试要求的精度和
准确度。现场无计量装置时应在测试前安装计量装置或准备计量器具。
测试前及测试过程中被测试系统工作应连续稳定。
正式测试前应进行必要的预备性测试,验证测试方法的准确性和测试手段的可靠性。
根据测试方案,在预定部位安装测试装置。按测试方案规定的内容进行测试与记录。采用以测量
为主,现场观察及控制中心记录数据为参考的方法,对所测数据进行分析整理,并按本标准的计算方法
进行计算。对测试结果进行分析并提供测试报告。
燃料的用量可由工厂现有的计量装置读取。
在燃料场按GB/T476
的规定进行取样、化验分析。得到燃料收到基低(位)发热量。
GB/T 32956—2016
在混料前用红外测温仪对燃料温度测试。
其测试内容和测试方法按表1的规定进行。
表 1 链算机测试内容及方法
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其测试内容和测试方法按表2的规定进行。
GB/T 32956—2016
表 2 回转窑测试内容及方法
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其测试内容和测试方法按表3的规定进行。
表 3 环冷机测试内容及方法
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GB/T 32956—2016
表 3 ( 续 )
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9.1.1.1 进入链算机的物料的量计算按式(1
style="width:1.05995in;height:0.60654in" />
式中:
M₁—— 进入链算机物料的量,单位为千克每小时(kg/h);
M—— 测试周期内,进入链算机总的物料的量,单位为千克(kg);
t — 链算机系统一个测试周期的时间,单位为小时(h)。
9.1.1.2 鼓风干燥段鼓入气体的量计算按式(2
M₂=p₂V₂
式中:
M₂— 进入鼓风干燥段气体的量,单位为千克每小时(kg/h);
p₂-— 进入鼓风干燥段气体的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
………………………… (1)
…………… …… (2)
GB/T 32956—2016
V₂—— 进入鼓风干燥段气体的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.1.1.3 抽风干燥段鼓入气体的量M。
即为预热二段排出气体的量,计算方法同9.1.1.2。
9.1.1.4 预热一段鼓入气体的量M,
即为环冷二段排出气体的量,计算方法同9.1.1.2。
9.1.1.5 预热二段鼓入气体的量M,
即为回转窑烟气的量,计算方法同9.1.1.2。
9.1.1.6 预热二段吸入气体的量计算按式(3
M₆=M¹+M′—M₅ ………………………… (3)
式中:
M₆—— 预热二段吸入气体的量,单位为千克每小时(kg/h);
M!— 预热一段排出气体的量,单位为千克每小时(kg/h), 计算方法见9.1.2.4;
M:— 预热二段排出气体的量,单位为千克每小时(kg/h), 计算方法见9.1.2.5。
9.1.1.7 飞灰及除尘灰的量计算按式(4
M,=M′ … ………………… (4)
式中:
M₇—— 进入链算机飞灰及除尘灰的量,单位为千克每小时(kg/h);
M′— 飞灰及除尘灰的量,单位为千克每小时(kg/h), 计算方法见9.1.2.7。
9.1.1.8 链算机物料收入总和计算按式(5
≥M=M₁+M₂+M₃+M₄+M₅+M₆+M (5)
式中:
∑M—— 链算机物料收入总和,单位为千克每小时(kg/h)。
9.1.2.1 出链算机物料的量M '计算方法同9.1.1.1。
9.1.2.2 鼓风干燥段排出气体的量计算按式(6
M²=p₂V₂ ………………………… (6)
式中:
M/— 鼓风干燥段排出气体的量,单位为千克每小时(kg/h);
p?— 鼓风干燥段排出气体的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
V:—— 鼓风干燥段排出气体的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.1.2.3 抽风干燥段排出气体的量计算按式(7
M=p3V₇ … …………………… (7)
式中:
M:—— 抽风干燥段排出气体的量,单位为千克每小时(kg/h);
p³—— 抽风干燥段排出气体的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
V:—— 抽风干燥段排出气体的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.1.2.4 预热一段排出气体的量计算按式(8
M⁴=p(V′ ………………………… (8)
式中:
M′——预热一段排出气体的量,单位为千克每小时(kg/h);
p¹— 预热一段排出气体的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
V!—— 预热一段排出气体的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.1.2.5 预热二段排出气体的量M‘ 计算方法同9.1.1.2。
9.1.2.6 干返料的量M’
采用现场计量装置读数或根据生产实践计算。
9.1.2.7 飞灰及除尘灰的量计算按式(9
GB/T 32956—2016
M,=fV …………… ………… (9)
式中:
f — 飞灰及除尘灰的含量,%;
V'—— 除尘器中烟气的质量流量,单位为千克每小时(kg/h)。
9.1.2.8 物料平衡各项收入总和2M
与已测各项支出总和之差即为差值△M, 按式(10)计算:
△M=2M-(M(+M′+M³+M'+M)+M6+M;) (10)
差值包括未测出的支出及误差。物料平衡允许相对误差值为±5%以内,见式(11)。
style="width:2.65327in;height:0.68662in" /> (11)
9.1.2.9 链算机物料支出的总和计算按式(12
2M'=M{+M,+M³+M'+M⁵+M⁶+M′ ………………… (12)
式中:
∑M' 链算机物料支出总和,单位为千克每小时(kg/h)。
链算机系统物料平衡表见表4。
表 4 链算机物料平衡表
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9.2.1.1 燃料消耗的量计算按式(13
style="width:1.24671in;height:0.6666in" />
…………………………
(13)
式中:
Mn— 回转窑燃料的消耗量,单位为千克每小时(kg/h);
M, 。— 测试周期内,回转窑燃料消耗的总量,单位为千克(kg);
th —回转窑一个测试周期的时间,单位为小时(h)。
9.2.1.2 入窑料球的量M 计算方法同9.2.1.1。
GB/T 32956—2016
9.2.1.3 助燃风量计算按式(14
Mn3 =Pn₃Vn3
式中:
M₂3— 助燃风量,单位为千克每小时(kg/h);
pn3— 助燃风的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
Vn₃— 助燃风的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.2.1.4 二次风量计算按式(15
M =pV
式中:
M— 二次风量,单位为千克每小时(kg/h);
Ph₄—— 二次风的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
V— 进入鼓风干燥段气体的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.2.1.5 回转窑物料收入总和计算按式(16
∑M,=M +M₂+M₃+M
式中:
2M 回转窑物料收入总和,单位为千克每小时(kg/h)。
9.2.2.1 出窑熟料的量M 计算方法同9.2.1.1。
9.2.2.2 烟气的量计算按式(17
Mh₂=ph2V%2
式中:
M/2—— 回转窑排出烟气的量,单位为千克每小时(kg/h);
………… …………… (14)
…… ……………… (15)
………………………… (16)
………………………… (17)
p/2— 回转窑排出烟气的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
Vh₂— 回转窑排出烟气的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.2.2.3 物料平衡各项收入总和
style="width:0.48546in;height:0.27333in" />
与已测各项支出总和之差即为差值△M, 按式(18)计算:
△M,=2M,-(M/₁+M/z) (18)
差值包括未测出的支出及误差。物料平衡允许相对误差值为士5%以内,见式(19)。
style="width:2.80667in;height:0.6732in" /> (19)
9.2.2.4 回转窑物料支出总和计算按式(20
∑M/=Mh+M/₂+ △M′ ………………………… (20)
式中:
∑M/—— 回转窑物料支出总和,单位为单位为千克每小时(kg/h)。
回转窑系统物料平衡表见表5。
表 5 回转窑物料平衡表
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GB/T 32956—2016
表5(续)
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9.3.1.1 进入环冷机料球的量计算按式(21
style="width:1.28006in;height:0.66in" /> ………… … ……… (21)
式中:
Mu— 进入环冷机料球的量,单位为千克每小时(kg/h);
M.— 测试周期内,进入环冷机料球的总量,单位为千克(kg);
ti — 环冷机一个测试周期的时间,单位为小时(h)。
9.3.1.2 进入环冷机的冷风量计算按式(22
ML₂=Pz₂VL2 ………………………… ( 22)
式中:
M₁2— 进入环冷机的冷风量,单位为千克每小时(kg/h);
Pu₂— 进入环冷机冷风的密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
V₂— 进入环冷机冷风的流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
9.3.1.3 环冷机物料收入总和计算按式(23
2M,=Mui+ML2 ………………………… (23)
式中:
2M— 环冷机物料收入总和,单位为千克每小时(kg/h)。
9.3.2.1 料球出料量M 计算方法同9.3.1.1。
9.3.2.2 一冷段排出气体量M₂ 计算方法同9.3.1.2。
9.3.2.3 二冷段排出气体量M{3 计算方法同9.3.1.2。
9.3.2.4 三冷段排出气体量Ml 计算方法同9.3.1.2。
9.3.2.5 四冷段排出气体量M '计算方法同9.3.1.2。
9.3.2.6 漏风量计算按式(24
Mis=pmV ………………………… ( 24)
式中:
Mls— 环冷机漏风量,单位为千克每小时(kg/h);
p —— 漏风气体密度,单位为千克每立方米(kg/m³);
V —— 漏风流量,单位为立方米每小时(m³/h)。
GB/T 32956—2016
9.3.2.7 物料平衡各项收入总和
style="width:0.46712in;height:0.2665in" />
与已测各项支出总和之差即为差值△M,, 按式(25)计算:
△M₁=2M-(Mh+M₂+M +Ml+M′₅+M) (25)
差值包括未测出的支出及误差。物料平衡允许相对误差值为士5%以内,见式(26)。
style="width:2.7999in;height:0.69322in" /> (26)
9.3.2.8 环冷机物料支出总和计算按式(27
∑Mi=M +M¹₂+Ma+Ml+Ms+Mt₆+ △M …………… (27)
式中:
2M' 环冷机物料支出总和,单位为千克每小时(kg/h)。
环冷机物料平衡表见表6。
表 6 环冷机物料平衡表
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10.1.1 链算机热收入项目计算
10.1.1.1 物料带入的热计算按式(28
Q₁=M₁(Cit₁—Ciet) ………………………… (28)
式中:
Q₁ — 物料带入的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
t. — 环境温度,在不受外界辐射影响下测试,单位为摄氏度(℃);
t1 物料的平均温度,单位为摄氏度(℃);
C₁ 及 Cu— 物 料 在 0 至ti 及
t。间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃)]。
10.1.1.2 鼓风干燥段气体带入的热计算按式(29
Q₂=M₂(C₂t₂-C₂t₆) ………………………… ( 29)
式中:
Q₂ — 鼓风干燥段气体带入的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
GB/T 32956—2016
t2 鼓风干燥段气体的平均温度,单位为摄氏度(℃);
C₂ 及 C₂— 鼓 风 干 燥 段 气 体 在 0 至 t₂ 及 t.
间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏
度[kJ/(kg · ℃)]。
10.1.1.3 预热一段气体带入的热Q₃ 计算方法同10.1.1.2。
10.1.1.4 预热二段气体带入的热Q₄
计算方法同10.1.1.2。
10.1.1.5 化学反应放出的热计算按式(30
Q₅=Qs- 1+Qs-2-Q5-3
…………………………
(30)
式中:
Q₅ — 化学反应放出的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
Q5- 1— 氧化亚铁氧化放出的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
Q₅-:—— 硫化物氧化放出的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
Q₅-3—— 碳酸盐分解吸收的热,单位为千焦每小时(kJ/h)。
Q₅- 按式(31)计算:
Q- 1=1952.06(M{FeO'-M,FeO) ………………………… (31)
式中:
1952.06——氧化亚铁氧化放热系数,单位为千焦每千克(kJ/kg);
FeO' — 出链算机的物料中氧化亚铁的含量,%;
FeO —— 进入链算机的物料中氧化亚铁的含量,%。
Q₅-2 按式(32)计算:
Q₅-2=6901. 18×1.875(M′S'-M₁S) (32)
式中:
6901.18——硫氧化放热系数,单位为千焦每千克(kJ/kg);
S' — 出链算机的物料中硫的含量,%;
S — 进入链算机的物料中硫的含量,%。
Q₅-3 按式(33)计算:
style="width:7.55342in;height:0.6534in" />
式中:
………
( 33)
2949.12、2854.5——分别为氧化钙和氧化镁氧化放热系数,单位为千焦每千克(kJ/kg);
CaO' 、CO2 — 出链算机的物料中氧化钙、氧化镁的含量,%;
CaO 、MgO —— 进入链算机的物料中氧化钙、氧化镁的含量,%。
10.1.1.6 链算机热收入总和计算按式(34
2Q=Q₁+Q₂+Q₃+Q₄+Q₅
式中:
∑Q—— 链算机热收入总和,单位为千焦每小时(kJ/h)。
…………………………
(34)
10.1.2 链算机热支出项目计算
10.1.2.1 物料带出的热Ql 计算方法同10.1.1.1。
10.1.2.2 鼓风干燥段排出气体带出的热Q′
计算方法同10.1.1.2。
10.1.2.3 鼓风干燥段排出气体带出的热Q3
计算方法同10.1.1.2。
10.1.2.4 鼓风干燥段排出气体带出的热Q!
计算方法同10.1.1.2。
10.1.2.5 干返料带出的热Q′ 计算方法同10.1.1.1。
10.1.2.6 冷却水带出的热计算按式(35
GB/T 32956—2016
Q6=Mx(Cmtm—C 进 t 进) …………… ………… ( 35)
式中:
Q′ — 冷却水带出的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
Mk —— 冷却水的流量,单位为千克每小时(kJ/h);
t 出、l 进 ——冷却水出、进口的平均温度,单位为摄氏度(℃);
C 及 C 进——冷却水在0至t 及 t
进间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃)]。
10.1.2.7 生料水分蒸发所吸收的热计算按式(36
Q/=2260.87M₁ ………………………… (36)
式中:
Q/— 生料中水分蒸发所吸收的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
φ — 生料中的含水率,%。
10.1.2.8 算板带走的热计算按式(37
style="width:3.52663in;height:0.65318in" /> (37)
式中:
Q8 — 算板带走的热,单位为千焦每小时(kJ/h);
M —— 链算机算板的重量,单位为千克(kg);
tmi、t进i — 算板出、进口的平均温度,单位为摄氏度(℃);
C 出及C 进: ——算板在0至t 及 t
进间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃)]。
10.1.2.9 外表面散热计算按式(38
Q,=2qA ……………… ……… (38)
式中:
Q′—— 外表面散热,单位为千焦每小时(kJ/h);
A,—— 第 i 部分外表面散热面积,单位为平方米(m²);
qi—— 第 i 部分外表面平均面积热流量,单位为千焦每平方米小时[kJ/(m²
·h)],
量,可按式(39)计算:
如不能直接测
style="width:6.5866in;height:0.71324in" /> ………………… (39)
式中:
ε —— 外表面黑度;
t-- 第 i 部分外表面平均温度,单位为摄氏度(℃);
αa— 对流给热系数,单位为千焦每平方米小时[kJ/(m² ·h)],
见式(40)、式(41)和式(42)。
无风时:
1
aa=A(t,-t) ………………………… (40)
式中:
A—— 系数,散热面向上时A=11.7, 向下时A=6.3, 垂直时A=9.2。
当风速 W;\<5 m/s 时 :
αa=22.2+15. 1W; ………………………… ( 41)
当风速W₁>5 m/s 时:
aa=27. 1W? ·78 ………………………… ( 42)
10.1.2.10 热平衡各项热收入总和
style="width:0.3719in;height:0.28809in" />
与已测各项热支出总和之差即为差值△Q, 按式(43)计算:
△Q=2Q-(Q¹+Q²+Q³+Q4+Q⁶+Q6+Q/+Q8+Q) ………… (43)
差值包括未测出的支出热及误差。热平衡允许相对误差值为士5%以内,见式(44)。
GB/T 32956—2016
style="width:2.6067in;height:0.68684in" />
10.1.2.11 链算机热支出总和计算按式(45
∑Q'=Q/+Q²+Q³+Q4+Q6+Q6+Q/+Q³+Q6+ △Q
式 中 :
∑Q'— 热支出总和,单位为千焦每小时(kJ/h)。
10.1.3 链算机系统热效率
链算机系统热效率计算按式(46)计算:
style="width:2.58011in;height:0.69322in" />
式中:
η — 链算机系统热效率,%。
10.1.4 链算机系统热平衡表
链算机系统热平衡表见表7。
表 7 链算机系统热平衡表
………………………… (44)
………… (45)
………………………… ( 46)
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10.2.1 回转窑热收入项目计算
10.2.1.1 燃料燃烧化学热计算按式(47
Q =MQnet.var ……… …………… ( 47)
式 中 :
Q 燃料燃烧的化学热,单位为千焦每小时(kJ/h);
Qe.var — 燃料收到基低(位)发热量,单位为千焦每千克(kJ/kg)。
GB/T 32956—2016
10.2.1.2 燃料带入的物理热计算按式(48
Q₂=M(Cntn—Cht) ………………………… (48)
式中:
Q₂ — 燃料带入的物理热,单位为千焦每小时(kJ/h);
thi — 燃料的平均温度,单位为摄氏度(℃);
Ch 及 Che—— 燃料在0至t 及
t。间的平均比热容,单位为千焦每千克摄氏度[kJ/(kg · ℃)]。
10.2.1.3 料球带入的物理热Q₃ 计算方法同10.2.1.2。
10.2.1.4 二次风带入的物理热Q 计算方法同10.2.1.2。
10.2.1.5 助燃空气带入的物理热Q
计算方法同10.2.1.2。
10.2.1.6 化学反应热Q 计算方法同10.1.1.5。
10.2.1.7 回转窑热收入总和计算按式(49
∑Q=Qn+Q+Q +Q +Q₅+Q … ……………… (49)
式中:
∑Qn— 收入热总和,单位为千焦每小时(kJ/h)。
10.2.2 回转窑热支出项目计算
10.2.2.1 熟料带出的热Q 计算方法同10.1.1.1。
10.2.2.2 烟气带出的热Q/₂ 计算方法同10.1.1.2。
10.2.2.3 烟气带出的热Q/ 计算方法同10.1.1.2。
10.2.2.4 外表面散热Q 计算方法同10.1.2.9。
10.2.2.5 热平衡各项热收入总和
style="width:0.45347in;height:0.28809in" />
与已测各项热支出总和之差即为差值△Q, 按式(50)计算:
△Q₁=2Q-(Q%+Q₂+Qh+Q) (50)
差值包括未测出的支出热及误差。热平衡允许相对误差值为±5%以内,见式(51)。
style="width:2.75994in;height:0.69322in" /> (51)
10.2.2.6 回转窑热支出总和计算按式(52
EQ/=Q%+Q₂+Q%+Q%+ △Q …… ………………… (52)
式中:
∑Qh— 热支出总和,单位为千焦每小时(kJ/h)。
10.2.3 回转窑系统热效率
回转窑系统热效率计算按式(53)计算:
style="width:2.31327in;height:0.6732in" />
式中:
ηn— 回转窑系统热效率,%。
10.2.4 回转窑热平衡表
回转窑热平衡表见表8。
…………………………
(53)
GB/T 32956—2016
表 8 回转窑热平衡表
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10.3.1 环冷机系统热收入项目计算
10.3.1.1 球团带入的热Q 计算方法同10.1.1.1。
10.3.1.2 化学反应热Q₂ 计算方法同10.1.1.5。
10.3.1.3 冷风机冷风带入的热Q₃ 计算方法同10.1.1.2。
10.3.1.4 环冷机系统热总收入上述3项之和。
10.3.2 环冷机系统热支出项目计算
10.3.2.1 一冷段排出气体带走的热Q
计算方法同10.1.1.2。
10.3.2.2 二冷段排出气体带走的热Qi2
计算方法同10.1.1.2。
10.3.2.3 三冷段排出气体带走的热Q/
计算方法同10.1.1.2。
10.3.2.4 四冷段排出气体带走的热 Q
计算方法同10.1.1.2。
10.3.2.5 出料球团带走的热Q′ 计算方法同10.1.1.1。
10.3.2.6
其他风冷冷却带走的热Qi。计算方法同10.1.1.2。
10.3.2.7 其他水冷冷却带走的热Q
计算方法同10.1.2.6。
10.3.2.8 外表面散热Qs 计算方法同10.1.2.9。
10.3.2.9 热平衡各项收入热总和
style="width:0.31879in;height:0.27306in" /> .
与已测各项支出热总和之差即为差值△Q, 按式(54)计算:
△Q,=2Q- (Qh+Ql₂+Ql,+Q¹+Ql₅+Ql+Ql+Qi) (54)
差值包括未测出的支出热及误差。热平衡允许相对误差值为±5%以内,见式(55)。
style="width:2.67325in;height:0.69344in" /> (55)
10.3.2.10 环冷机系统热支出总和计算按式(56
2Q1=Q +Q¹₂+Q3+Q¹+Q +Q¹6+Q +Qi₈+ △Q (56)
式中:
∑Q' 热支出总和,单位为千焦每小时(kJ/h)。
10.3.3 环冷机系统热利用率
环冷机系统热利用率计算按式(57)计算:
GB/T 32956—2016
style="width:3.7867in;height:0.68662in" />
式中:
— 环 冷 机 系 统 热 利 用 率 , % 。
10.3.4 环冷机系统热平衡表
环冷机系统热平衡表见表9。
表 9 环冷机系统热平衡表
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(57)
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GB/T 32956—2016
(资料性附录)
链算机-回转窑焙烧球团系统概况
链算机- 回转窑焙烧球团系统概况见表 A.1~ 表 A.3。
表 A.1 链算机概况
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表 A.2 回转窑概况
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GB/T 32956—2016
表 A.3 环冷机概况
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