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第二章气体流动硅酸盐工业窑炉绝大部分是以燃料燃烧提供热能。
高温的气态燃烧产物（载热体）放出热量用以熔融、煅烧物料或加热制品。
余热的回收利用和烟气的排出等，都离不开气体流动。
本章主要介绍窑炉系统内气体运动的基本规律。
气体流动的基本理论是研究窑炉内热量传递、质量传递、燃料燃烧过程的基础。
窑炉内压力、温度的分布，以及热交换条件等，都与窑内气体流动状况有着密切的关系。
因此，了解和掌握气体流动的基本规律，正确处理和解决气体的输送和排出、火焰组织以及传热条件等热工问题，对于窑炉的操作、设计和计算都是非常重要的。
第一节气体流动的基本原理气体流动遵循流体力学的原理，但是气体特别是热气体自身具有的特殊性，使其流动规律又有相应的特点。
因此，为了正确讨论和准确运用气体流动的基本原理，首先应该熟悉气体的属性。
一、气体的物理属性影响流动规律的气体属性主要是力学和热学性质。
（一）膨胀性与压缩性对于理想气体，其温度、压强和体积之间的关系服从理想气体状态方程：pV=nRT或P=ρ.R/M .TPv= R/M T式中：p-----气体的绝对压强，N/mz或Pa;V-----气体的体积，m3；n-----气体的摩尔数，kmol;R-----气体常数，8314J/(kmol.K)；T-----气体的热力学温度，K；P-----气体的密度，kg/m3；M-----气体的分子量，kg/kmol;v-----气体的比容，m3/kg。
窑炉系统的气体主要是空气和烟气，由于压强不太大，温度不太低，可以近似当作理想气体处理。
在等温条件下，T =常数，状态方程可以简化为：pv =常数或p/ρ=常数可知，随着气体压强的增加，气体体积缩小，密度增大，表现为气体的压缩性。
在大多数工业窑炉内，气体压强变化不大，不会引起体积和密度的显著变化，所以仍可视为不可压缩流体来处理。
但是，对于压强差较大，流速较高，温度和密度都有显著变化的气体流动，压缩性就不能忽略，如喷射器、高压烧嘴内的气体流动，密度不是常数，属于可压缩气体流动。
水泥生产原料及配料：生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰原料和粘土质原料，有时还要根据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。
1、石灰石原料石灰质原料是指以碳酸钙为主要成分的石灰石、泥灰岩、白垩和贝壳等。
石灰石是水泥生产的主要原料，每生产一吨熟料大约需要1.3吨石灰石，生料中80%以上是石灰石。
2、黏土质原料黏土质原料主要提供水泥熟料中的、、及少量的。
天然黏土质原料有黄土、黏土、页岩、粉砂岩及河泥等。
其中黄土和黏土用得最多。
此外，还有粉煤灰、煤矸石等工业废渣。
黏土质为细分散的沉积岩，由不同矿物组成，如高岭土、蒙脱石、水云母及其它水化铝硅酸盐。
3、校正原料当石灰质原料和黏土质原料配合所得生料成分不能满足配料方案要求时（有的含量不足，有的和含量不足）必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料（1）硅质校正原料含 80%以上（2）铝质校正原料含 30%以上（3）铁质校正原料含 50%以上硅酸盐水泥熟料的矿物组成：硅酸盐水泥熟料的矿物主要由硅酸三钙（）、硅酸二钙（）、铝酸三钙（）和铁铝酸四钙（）组成。
硅酸盐水泥生产工艺流程：1、破碎及预均化（1）破碎水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。
石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。
破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。
在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。
物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。
超细粉碎机（2）原料预均化预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
憎水型复合硅酸盐毡的作用一、建筑领域憎水型复合硅酸盐毡在建筑领域中被广泛应用。
首先，它可以用作建筑外墙的保温隔热材料。
由于其具有优异的憎水性能，可以有效阻止水分渗透，提高建筑物的保温性能。
其次，憎水型复合硅酸盐毡还可以用于屋顶防水。
其表面的憎水涂层能够有效抵御雨水的渗透，保持建筑物的干燥。
此外，它还可以用于地下室的防水处理，有效阻止地下水的渗透，保护建筑结构的安全。
二、能源领域憎水型复合硅酸盐毡在能源领域中也有广泛的应用。
首先，它可以用作太阳能电池板的封装材料。
由于其憎水性能，能够有效防止水分的渗透，延长太阳能电池板的使用寿命。
其次，憎水型复合硅酸盐毡还可以用于电池的隔离层。
其憎水性能可以防止电池内部的液体电解质泄漏，提高电池的安全性能。
此外，它还可以用于燃料电池的隔离层，防止水分的渗透，提高燃料电池的效率。
三、汽车工业憎水型复合硅酸盐毡在汽车工业中也有广泛的应用。
首先，它可以用作汽车隔音材料。
由于其纤维结构的特性，可以有效吸收噪音，提高车辆的静音性能。
其次，憎水型复合硅酸盐毡还可以用于汽车的隔热材料。
其憎水性能可以有效阻止热量的传导，提高车辆的隔热性能。
此外，它还可以用于汽车内饰的制作，如座椅垫、车顶衬板等，提供舒适的乘坐体验。
四、环境保护憎水型复合硅酸盐毡在环境保护领域中也有重要的应用。
首先，它可以用作油水分离材料。
由于其憎水性能，可以将油水混合物中的水分与油分有效分离，实现油水分离的目的。
其次，憎水型复合硅酸盐毡还可以用于水处理领域。
其纤维结构可以吸附水中的有机物质和重金属离子，净化水质。
此外，它还可以用于海洋污染治理，吸附海洋中的石油污染物，减少环境污染。
憎水型复合硅酸盐毡在建筑领域、能源领域、汽车工业和环境保护等领域中都具有重要的应用。
其憎水性能使其具有防水、隔热、隔音、油水分离等多种功能，为各行各业提供了有效的解决方案。
相信随着科技的不断进步，憎水型复合硅酸盐毡将在更多领域中发挥重要作用，为人们创造更加舒适、安全和环保的生活环境。
煤种分类标准煤是一种重要的能源资源，广泛应用于工业生产和生活用能。
根据不同的形成过程和化学成分，煤可以被分为多种不同的类型。
煤种的分类对于煤的开采、利用和加工具有重要的指导意义。
目前，国际上对于煤种的分类标准主要有以下几种：一、按成煤过程分类。
1. 原始煤，原始煤是指在煤的成煤初期形成的煤，主要包括腐殖质煤和泥质煤。
它们的煤质较低，灰分较高，热值较低。
2. 经过变质的煤，经过变质的煤是指在地壳深部经过高温高压作用后形成的煤，主要包括石煤、烟煤和无烟煤。
它们的煤质较高，灰分较低，热值较高。
二、按化学成分分类。
1. 烟煤，烟煤是一种煤种，其主要化学成分是碳，含有较少的杂质，热值较高，适合于工业生产和生活用能。
2. 石煤，石煤是一种煤种，其主要化学成分是碳和氢，含有少量的杂质，热值较高，适合于工业生产和生活用能。
3. 泥质煤，泥质煤是一种煤种，其主要化学成分是碳、氢和氧，含有较多的杂质，热值较低，适合于工业生产和生活用能。
4. 褐煤，褐煤是一种煤种，其主要化学成分是碳、氢、氧和少量氮、硫，含有较多的杂质，热值较低，适合于工业生产和生活用能。
5. 煤矸石，煤矸石是一种煤种，其主要化学成分是氧化物和硅酸盐，含有大量的杂质，热值较低，适合于工业生产和生活用能。
三、按煤的用途分类。
1. 工业煤，工业煤是一种煤种，其主要用途是作为工业原料，如烧结煤、焦炭等。
2. 生活煤，生活煤是一种煤种，其主要用途是作为生活用能，如动力煤、民用煤等。
3. 发电煤，发电煤是一种煤种，其主要用途是作为发电燃料，如燃煤发电等。
总结，煤种的分类标准主要包括成煤过程、化学成分和用途三个方面。
通过对煤种的分类，可以更好地指导煤的开采、利用和加工，促进煤炭产业的可持续发展。
（一）尧柏水泥厂的简介：尧柏特种水泥集团有限公司是一家集水泥产销于一体的香港上市企业（股票代码HK02233）。
公司注册地位于西安市高新技术产业开发区。
下设尧柏特种水泥集团有限公司蒲城分公司、西安蓝田尧柏水泥有限公司、安康市尧柏水泥有限公司、汉中尧柏水泥有限公司、汉中勉县尧柏水泥有限公司、汉中西乡尧柏水泥有限公司、商洛尧柏秀山水泥有限公司、商洛尧柏龙桥水泥有限公司、西安市尧柏物资有限公司、安康尧柏江华水泥有限公司、韩城尧柏阳山庄水泥有限公司、和田鲁新建材有限公司、和田尧柏水泥有限公司等十三家分公司。
公司总资产90亿元人民币，拥有员工4500余名，是陕西省规模最大的水泥制造企业。
为适应国际化的发展趋势，进一步提升企业管理水平，增强企业竞争力，2006年12月4日，尧柏集团以中国西部水泥有限公司的名义在英国伦敦证券交易所AIM市场成功上市，并于2010年8月23日在香港联合证券交易所主板挂牌上市，上市以来，股票市值稳步上升，赢得了国际投资人和投资机构的高度认可。
作为一家市值过百亿元的水泥公司，目前全集团拥有4000t/d新型干法水泥生产线一条、2500t/d新型干法水泥生产线十一条，1500t/d新型干法水泥两条，年产高标号水泥1500万吨，可实现产值42亿元，实现利税15亿元。
公司主要产品有：各种强度等级的通用硅酸盐水泥；各种强度等级的中热硅酸盐水泥、低热硅酸盐水泥、低热矿渣硅酸盐水泥、道路水泥等特种水泥。
同时，尧柏水泥拥有完善的营销网络与健全的售后服务体系，产品覆盖了陕西东南区域、新疆和田地区，水泥产品被广泛运用到高速公路、铁路、机场、桥梁、隧道、水利等国家重点工程项目和城乡建筑市场。
多年来，公司连续被省陕西人民政府评为“守合同、重信用”单位、“省环保先进单位”， 2006年入选“中国建材行业知名企业”；2006、2007、2008连续三年荣登《福布斯》“中国最具发展潜力榜”；2008年被建材联合会评为“全国质量管理先进单位”；2009年被评为“亚洲市值100佳”企业,同年被授予“全国管理创新优秀企业”称号；企业还率先在同行业通过了ISO9001产品质量和质量管理体系认证、清洁生产审核和ISO14000环境体系认证、OHSAS18000职业健康安全管理体系认证。
第三章燃料及燃烧过程
1-1 硅酸盐工业用燃料概述
一、燃料的分类：
1、按形态分：固体燃料、液体燃料、气体燃料
2、按来源分：天然燃料、加工燃料。
我国水泥工业一般用固体燃料，旋窑厂多用烟煤，立窑厂多用无烟煤。
陶瓷厂多用烟煤及重油、煤气。
玻璃厂多用重油、煤气。
（一）固体燃料：
常用固体燃料是煤，煤按矿化程度不同可分为泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、石煤等。
1、泥煤：水分达85~95%，风干后约30%~40%；发热量约1300KJ/Kg，含硫少，可用于制煤气，或作为地方性燃料。
2、褐煤：水分20~40%，风干后12~30%；发热量约13000~17000 KJ/Kg，易自燃，适合作化工原料、制煤气、烧锅炉。
3、烟煤：挥发物10%~45%；固定碳35~75%，灰分7%~30%，水分5%~18%。
发热量21000～29000 kJ/kg，着火温度400～500℃，其主要特点是挥发分高，燃烧时有较长火焰。
4、无烟煤：固定碳高达90％以上，挥发分少，一般小于10％，水分和灰分也较低；发热量25000～29000 kJ/kg；结构致密坚硬，呈石状。
燃点高，火焰短。
5、石煤：石煤是蕴藏在古老地层中的煤炭，有块状、片状、粉状、角砾状，具有高灰、高硫、低碳、低热等特点。
6、煤矸石：煤矸石是在煤矿建设和煤炭采掘、洗选加工过程中被剔出来的废料。
煤矸石因含碳，具有一定热值，尤其是选煤矸石发热量一般在6270kJ/kg以上。
（二）液体燃料
主要是重油，根据加工深度不同分为常压渣油、减压渣油、减粘渣油、商品燃料油等。
由各种饱和烃、和不饱和烃组成，易生成沥青形成堵塞，不宜长期加热。
发热量很高Q=38000~44000(kj/kg)
1、粘度：
我国重油常用的黏度标准是以恩氏黏度（o E）来表示的。
我国重油的牌号是以50℃时油的恩氏粘度值来分类的。
其随温度升高而降低。
其对重油的装卸、贮存、输送及雾化产生影响。
2、闪点、着火点
闪点：火源在1秒钟内扫过液面，若有蓝光闪现但时间不超过3秒者，此时油温称为闪点。
若延续时间超过5秒的称为着火点。
着火点一般高于闪点50℃以上。
最高油温至少应低于闪点10℃以上。
3、凝固点：
重油失去流动性的最高温度。
我国重油凝固点多在30~45℃之间。
（三）气体燃料
1、天然气：主要成分是甲烷（CH4）、含量65~98%，热值高，约为33000~40000KJ/Nm3燃烧温度高，无灰分影响，设备简单，易控制。
2、液化石油气：是石油加工副产品，经加压液化而成，主要成分是丙烷和丁烷，热值92000~120000 KJ/Nm3，是优良燃料。
3、发生炉煤气及城市煤气：发生炉煤气主要成分是CO、H2、和CH4，热值较低，约为6000 KJ/Nm3，是硅酸盐工业中常用气体燃料。
城市煤气是发生炉煤气与焦炉气或石油气混合而成。
主要成分是CO、H2及CH4等。
热值约16000~18000 KJ/Nm3.
二、燃料的组成及分析方法：
1、分析固体与液体燃料组成的方法有元素分析法及工业分析法两种。
⑴元素分析法：
用化学分析的方法，将燃料组成分为碳（C）、氢（H）、氧（O）氮（N）、硫（S）、灰分（A）、水分（M）七种组分。
①碳（C）：碳是燃料中最主要组分，煤中占55%~99%，重油中占86%以上。
与氢、氧、氮、硫组成有机物，受热时，先有机物分解，碳再燃烧，放出大量的热，大约为33900 kJ/kg。
②氢（H）：固体燃料中若含量高，则易着火燃烧，火焰长，一般不超过4%~5%，液体中可达14%。
③氮、氧：不参加燃烧，不放出热量。
含量约1~3%。
④硫（S）：分有机硫、金属硫化物及无机硫酸盐三种。
前二项可参与燃烧，并放出热量。
硫燃烧的产物主要是SO2，它会危害人体健康、腐蚀设备、污染环境，影响产品质量。
固体燃料一般在2%以内，液体燃料中约为0.1%~3.5%。
⑤水分（M）：指自由水及吸附分，不包括结晶水。
水分不能燃烧放热，且汽化时需吸收大量汽化热，故不可过多。
但少量水分对燃烧有促进作用。
液体燃料中1~4%；固体燃料中4%~35%。
⑥灰分（A）：多为硅酸盐等无机化含物。
S1O2、Al2O3占大多数。
固体燃料中占5%~35%，液体燃料中一般不超过1%。
⑵工业分析法：
主要分析固体燃料中挥发分（V）、固定碳（FC）、水分（M）和灰分（A）的含量。
工业分析法比元素分析法简便，一般工厂都能测定，在工业生产中常用。
2、煤的组成的表示基准
不同的分析条件，使同类煤组成不同，故表示燃的组成必须指明所选用的基准。
常用基准有收到基、空气干燥基、干燥基、干燥无灰基四种。
①收到基：指使用单位收到的煤的组成，也是实际使用的煤的组成。
其右下角标用“ar”表示。
C ar+H ar+O ar+N ar+S ar+A ar+M ar=100% V ar+FC ar+A ar+M ar=100%
②空气干燥基：指实验室中经空气干燥后煤的组成，经烘干机的煤的组成与此近似。
右下角标“ad”。
C ad+H ad+O ad+N ad+S ad+A ad+M ad=100% V ad+FC ad+A ad+M ad=100%
③干燥基：指绝对干燥的煤的组成
C d+H d+V d+N d+S d+A d=100% V d+FC d+A d=100%
④干燥无灰基：指假想的无水无灰的煤的组成。
煤的灰分在开采，运输及洗煤中要发生变化。
而同一矿井的煤的干燥无灰基组成不会发生很大变化。
故煤矿的煤质资料常以干燥无灰基表示。
C daf+H daf+O daf+N daf+S daf=100% V daf+FC daf=100%
不同基准的组成间可进行换算。
3、气体燃料组成及表示方法
气体燃料的可燃成分有H2、CO、CH4、C m H n和H2S，不可燃气体有N2、co2、SO2、H2o等，其组成通常以各气体的体积百分数表示。
气体燃料的表示基准有干、湿两种。
1、湿组成：CO v+H2v+CH4v+…+H2O v=100%
2、干组成：CO d+H2d+CH4d+ (100)
三、燃料的主要性质
1、发热量的概念：
①单位质量或单位体积的燃料完全燃烧所放出的热量，称发热量，以Q表示，单位kJ/kg。
②根据产物中水蒸气状态不同，又分为：
高位发热量：产物中水蒸气冷凝成00C水，
低位发热量：产物中水蒸气为200C水蒸气。
1kg00C的水气化成为水蒸气，需汽化热2500KJ，
Q gr,ar-Q net,ar=2500(M ar/100+9H ar/100)=25(M ar+9H ar)
2、发热量的计算：
①固体燃料及沸点高于2500C的液体燃料按元素分析组成用门捷列夫公式计算：
Q gr,ar=339C ar+1255H ar-109(O ar-S ar)
Q net,ar=339C ar+1030H ar-109(O ar-S ar)-25M ar
②固体燃料按工业分析组成计算：
中国煤炭研究院提出一套经验公式。
对无烟煤（V daf≦10%）：
Q net,ad=K o-360M ad-385A ad-100V ad
对烟煤：Q net,ad=100K1-（K1+25.12）（M ad+A ad）-12.56V ad
③液体燃料的发热量可用门捷列夫公式计算，也可按其密度计算：
Q net=46400+3160ρ20-8780ρ220
④气体燃料的发热量可根据气体的组成来计算。
Q net=126CO+108H2+358CH4+590C2H4+637C2H6+806C3H6+912C3H8
+1187C4H10+1460C5H12+232H2S
3、发热量的测定：
固体燃料及沸点高于2500C的液体燃料的热值可用氧弹式量热计测量。
约1g燃料与2.5~3MP a氧气燃烧。
测得热量为Q DT。
Q gr=Q DT-94.14S-0.0015Q DT
各种气体燃料的发热量可用煤气量热计测定
4、标准燃料：
规定：发热量为29300kJ/kg(7000kcal/kg)的煤为标准煤。
发热量为41870kJ/kg(10000kcal/kg)的燃油为标准燃油。
四、硅酸盐工业对燃料的选用原则
（1）认真贯彻国家有关燃料方面的方针政策。
积极地开展燃料的综合利用，合理地使用国家资源。
（2）从我国燃料资源的实际出发，根据国家当前的能源政策选用燃料。
尽可能采用当地开采的燃料，应坚持就地取材和物尽其用的原则，充分利用地方资源和工业废料，并想方设法采用低质、劣质燃料。
千方百计地节省燃料，降低单位产品的能耗。
（3）满足工业要求，确保产品质量，并为机械化、自动化生产提供条件。
（4）来源充足，保证供应，能满足生产需要。
（5）防止燃料使用造成的公害，注意保护环境，保障人民健康。
