回转窑二次风温的测量误差分析.pdf

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1、回转窑二次风温的测量误差分析【中国水泥网】作者:简淼夫，张薇，李昌勇单位:南京化工大学材料学院【2007-05-21】摘要：对水泥回转窑二次风温测量误差的来源进行了分析，指出水泥行业中，二次风的定义并不是很严格，没有考虑不同截面上二次风温度的差异，致使不同厂家热工标定的数据缺乏可比性。提出了新的理论二次风温的测量方法。热工标定是评价和诊断水泥回转窑运行状况的重要手段。对于评价窑系统的热效率和冷却机的效率，二次风温是一个十分重要的指标。目前热工标定中二次风温的测量，均按照现行的国家标准(GB4179-84)进行，但在水泥行业中，二次风的定义并不是很严格，没有

2、考虑二次风温度的差异，致使不同厂家热工标定的数据缺乏可比性。本文结合水泥回转窑二次风温测量误差的来源进行了分析，指出应考虑不同测点二次风温度的差异，以便对窑炉系统热效率和冷却机效率进行准确的评价，并使不同的热工标定数据可直接进行横向比较。1二次风测定现状分析在热工测定中，水泥回转窑二次风温的测量一直是困扰热工测定的难题之一。实测出的二次风温从700～1250℃不等，与实际窑系统和冷却机的热平衡很难吻合，实际测量与热平衡的误差通常在100℃左右，有时偏高，有时偏低。而人们常常把这误差归结于高温气流的测温误差，虽然在测量中按标准规定采用抽气热电偶测温，但测量精

3、度仍然不能满足实际需要，而被迫用热平衡值来代替实测值。就系统热平衡而言，需要测定截面上的热流分布，以确定穿过系统界面的热量。而测量截面的热流分布实际上非常困难，通常需要测量平均温度和平均流速来确定。确定平均温度需测定断面上的温度分布，测量平均速度要求测点的风速分布不能太复杂，这对实际测点位置的选择提出了要求，尽量远离弯头和变径等引起流场复杂变化的部件，以使测量得到简化。而实际系统要满足上述要求是比较困难的，这是二次风温测量中误差的一个重要来源。通常采用抽气热电偶测量二次风温。这是因为二次风速较低，一般每秒只有几米，而物料、壁面和气流的温差较大，采用抽气电偶

4、测量二次风温可减少因壁面和物料辐射导致的测温误差。一般水泥厂回转窑测定使用的抽气热电偶是按照国标推荐的形式，其测量误差一般可控制在3%左右[1]，但实际误差则在10%左右。表1是一组二次风温实测数据和热平衡值，其中A、B两条生产线都是大型干法水泥生产线，均使用推动篦式冷却机，因此具有一定的可比性。由表1可以看出，在不同的生产线上测量，其测量值与热平衡结果的误差有明显差异。从现场测试数据上看，用辐射误差来解释测量误差是不合适的，因为类似的系统中热电偶所受到的热辐射情况类似，误差或者都偏正方向，或者都偏负方向。在现场测试时，将抽气热电偶放入测试位置后，先不抽气

5、测得风速为零时的温度，再抽气后温度明显上升，这表明气体温度确实比壁面温度要高。而A厂的实测值比热平衡值高，B厂的实测值比热平衡值低，实测时的重复性误差小于2%。此外，A线和B线是同一种类型的冷却机，其熟料的单位热耗差距并不十分大，而实侧数据相差较大，这说明除测量误差外还有其它的误差来源。从表1看出，测量的C线二次风温和料温明显低于A、B两线，但热耗却比B线低，比A线高。二次风温的高低应反映的是冷却机的效率，这意味着C线系统中冷却机的效率远低于A、B线，窑系统的效率则远高于A、B两线。而实际上A线窑炉系统的热效率在全国是领先的，这从系统的其他测试参数可以明显

6、看出。由此可见，这种方式测出的二次风温由于误差的影响，即使满足热平衡，对于系统的实际状况仍不能给出正确的指导。如果选用图1中的区域作为控制体，做以下几点假设:图1热平衡测量截面示意图1)因为散热量远小于热通量，故忽略散热损失；2)假设从窑头到冷却机之间的通道上，没有化学反应也没泄漏，为无源无漏的管流，在稳态时其任一截面的热通量相等，则在图1中任一截面上，有Qf1=Qsi-Qgi=tsi×Csi×Msi-tgi×Cgi×Mgi(1)i=0，1，2，……其中，Qf1为入冷却机热通量；Qsi和Qgi为相应位置物料和气流的热焓；t、C、M为相应位置的气体和物料温度

7、、比热和质量流量。图1中窑与冷却机之间的每一个截面上风温和物料温度都不相同，从窑头往冷却机方向推移，温度逐步降低。即对每一台窑来说，二次风温和料温与测量位置有关，并非固定数值。由此可见，即使完全理想的测量，在图1中不同测量截面测得的二次风温也是不同，即使同在窑口测量，由于燃烧器插入深度不同，即冷却带长度不同，测量结果也不相同。在现场测量中，由于种种原因，所测量的二次风温和料温可能不在同一截面上，因而造成测量值与热平衡值的不一致。例如，在大多数的情况下料温是通过窑门用光学高温计测量，而二次风温有的是在窑头罩侧面的捅灰孔测量，有的在窑门测量。一般抽气热电偶因高

8、温弯曲，而使二次风温测量位置比料温的测量位置要偏向冷却机，所以在大