窯爐課程設(shè)計

1、景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院窯爐課程設(shè)計說明書題目： 年產(chǎn)650萬件湯盤液化氣隧道窯設(shè)計 學(xué) 號： 2 姓 名： 院 （系）： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 二一二 年 十 月 十四 日1前言 陶瓷工業(yè)窯爐是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中最重要的工藝設(shè)備之一，對陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及成本起著關(guān)鍵性的作用。它把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能或直接把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿足制品焙燒時所需要的溫度，在期間完成一系列的物理化學(xué)變化，賦予制品各種寶貴的特性。因此，在選擇窯爐時，為了滿足陶瓷制品的工藝要求，應(yīng)充分了解窯爐類型及其優(yōu)缺點，考察一些與已投入生產(chǎn)的陶瓷廠，然后結(jié)合本廠實際情況和必要的技術(shù)論證，方可定之。判斷一個窯爐好壞的

2、標(biāo)準(zhǔn)，通常由以下幾個方面來評價：1.能滿足被燒成制品的熱工制度要求，能夠焙燒出符合質(zhì)量要求的陶瓷制品。2.燒窯操作要靈活，方便，適應(yīng)性強，能夠滿足市場多變的要求。3.經(jīng)濟(jì)性要高。包括熱效率要高，單位產(chǎn)品的綜合能源消耗要少，爐齡要長。4.容易實現(xiàn)機械化，自動化操作，勞動生產(chǎn)率高。5.勞動條件好，勞動強度小，環(huán)境污染小。以上幾點，其中能否滿足所燒制品的熱工制度要求，是衡量陶瓷窯爐性能好壞的重要技術(shù)指標(biāo)。實際生產(chǎn)中，往往是力求使制品被燒使窯內(nèi)溫差盡量減少，它是提高產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵所在。隧道窯是耐火材料、陶瓷和建筑材料工業(yè)中最常見的連續(xù)式燒成設(shè)備。其主體為一條類似鐵路隧道的長通道。通道兩側(cè)用耐火材料和

3、保溫材料砌成窯墻，上面為由耐火材料和保溫材料砌筑的窯頂，下部為由沿窯內(nèi)軌道移動的窯車構(gòu)成的窯底。隧道窯的最大特點是產(chǎn)量高,正常運轉(zhuǎn)時燒成條件穩(wěn)定,并且在窯外裝車,勞動條件好,操作易于實現(xiàn)自動化,機械化.隧道要的另一特點是它逆流傳熱,能利用煙氣來預(yù)熱坯體,使廢氣排出的溫度只在200C左右,又能利用產(chǎn)品冷卻放熱來加熱空氣使出爐產(chǎn)品的溫度僅在80C左右,且為連續(xù)性窯,窯墻,窯頂溫度不變,不積熱,所以它的耗熱很低,特別適合大批量生產(chǎn)陶瓷,耐火材料制品,具有廣闊的應(yīng)用前景.2 設(shè)計任務(wù)書 1、 設(shè)計任務(wù) 年產(chǎn)650萬件湯盤液化氣隧道窯設(shè)計2、 原始數(shù)據(jù)（1） 湯盤1. 湯盤坯料組成（%）SiO2Al2O

4、3CaOMgOFe2O3K2O+Na2OI.L69.2019.960.870.490.883.125.482. 產(chǎn)品規(guī)格：9英寸，0.4kg/塊3.入窯水分：3%4.產(chǎn)品合格率：95%5.燒成制度：燒成周期：16小時，最高燒成溫度：1320（溫度曲線自定）6.窯具：SiC棚板、SiC支柱，尺寸自定（2） 燃料液化氣H2CH4C2H6C2H4C3H8C3H6C4H10C4H8C5H12C5H10Qnet(MJ/Nm3)1065161515281013110（3） 夏天最高氣溫：383.窯體主要尺寸的計算為減少窯內(nèi)熱量損失，提高熱利用率，根據(jù)原始數(shù)據(jù)所給的清潔燃料液化氣，直接用明焰裸燒，并結(jié)合裝載

5、制品9英寸湯盤的重量大小，選定全耐火纖維不承重型結(jié)構(gòu)窯車：棚板、支柱均為碳化硅材料，以降低蓄散熱損失，考慮到全窯最高燒成溫度為13200C，故碳化硅材料選用SiC 50%，體積密度 2.2g/cm3，最高使用溫度 14000C，導(dǎo)熱系數(shù)計算式 5.23- 1.2810-3t）。棚板規(guī)格：長寬高: 36036010(mm)棚板質(zhì)量=3103101010-62.2=2.11 Kg 支柱規(guī)格：長寬高: 5050100(mm)支柱質(zhì)量=505010010-62.2=0.55Kg3.1 窯內(nèi)寬的確定3.1.1湯盤規(guī)格9英寸，9英寸=22.86cm=228.6mm，400g/每塊，胚體高度定為20mm。考

6、慮燒成收縮為9%，則: 坯體直徑尺寸=產(chǎn)品尺寸（1-燒成收縮）=228.6（1-9%)=250（mm），坯體高度尺寸=產(chǎn)品尺寸（1-燒成收縮）=21.97（mm）3.1.2湯盤碼放方法 采用窯車上設(shè)置棚板并7層碼放，每塊棚板放置一個湯盤坯體。棚板設(shè)置規(guī)格為：56（其中5表示行數(shù)，6表示列數(shù)），相鄰棚板間距為10mm，最底層四周棚板與墊板相距為15mm，每塊棚板采用三個支柱，連線成等腰三角形。上下層棚板間距由支柱高度決定，為100mm。3.1.3 窯車尺寸確定車長=3106+105+152=1940mm車寬=3105+104+152=1620mm窯車架高223mm，窯車襯面邊緣用四層的輕質(zhì)磚共4

7、65+42=268mm，在窯車的中部填充硅酸鋁纖維折疊棉塊上鋪1層含鋯纖維氈。窯車總高為：223+268=491mm3.1.4 窯內(nèi)寬的確定 隧道窯內(nèi)寬是指窯內(nèi)兩側(cè)墻間的距離，包括制品有效裝載寬度與制品和兩邊窯墻的間距。窯車與窯墻的間隙尺寸一般為2530mm，本設(shè)計中取用30mm，則熱窯內(nèi)寬:B=1620+302=1680mm全窯寬（兩側(cè)外墻之間的距離，沒有包括鋼架）：根據(jù)窯墻所選的材料材在預(yù)熱帶、冷卻帶單側(cè)窯墻厚度為405mm，燒成帶單側(cè)窯墻厚度為455mm，故，預(yù)熱帶、冷卻帶全窯寬=4052+1680=2490mm，燒成帶全窯寬=4552+1680=2590mm。3.2窯長的尺寸確定窯車每

8、層裝載制品數(shù)為56=30件，共7層,故每車裝載制品數(shù)為307=210件，干制品質(zhì)量400g，則每車裝制品質(zhì)量為400g210=84kg ,裝窯密度g=每車裝載件數(shù)/車長=210/1.94m=108.24件/m 127.69mG生產(chǎn)任務(wù)，件/年； L窯長，m；燒成時間，h ； K成品率，%； D年工作日，日/年； g裝窯密度，件/每米車長。窯內(nèi)容車數(shù)：n=127.69/1.94=65.82輛，取整數(shù)66輛，此時窯長=66 1.94m=128.04m。該窯采用鋼架結(jié)構(gòu)，設(shè)進(jìn)車和出車室各2m，故全窯長取132.04m，分為64個標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，每節(jié)長2000mm。 根據(jù)燒成曲線，各帶燒成時間與燒成周期的比值

9、，預(yù)熱帶取20節(jié)，燒成帶取19節(jié)，冷卻帶取25節(jié)，則各帶長及所占比例為： 預(yù)熱帶長=220=40m 占總長的31.3% 燒成帶長= 219=38m 占總長的29.7% 冷卻帶長=225=50m 占總長的39.0%3.3窯內(nèi)高的確定為避免燒嘴噴出的高速火焰直接沖刷到局部制品上，影響火焰流動，造成較大溫差，窯車臺面與墊板間、上部制品與窯頂內(nèi)表面之間都設(shè)有火焰通道，其高度（大于或等于燒嘴磚尺寸）：棚板下部通道取230mm，上部火焰通道取239mm。因此，窯內(nèi)高初定為：230+710+6100+239=1139mm由于具體的高度確定還跟選擇的耐火磚尺寸厚度的整數(shù)倍有關(guān)，通常耐火磚厚度取65mm，所以高

10、度方向上耐火磚塊數(shù)=1139/65=17.52，取18塊，則高度為： 1865=1170mm，灰縫：182=36mm，則預(yù)熱帶、冷卻帶窯內(nèi)高：1170+36=1206mm，對于燒成帶，內(nèi)高增大一塊標(biāo)準(zhǔn)磚的寬度134mm，所以內(nèi)高=1206+134=1340mm 全窯高(軌面至窯頂外表面）：在內(nèi)高的基礎(chǔ)上加上窯車高，預(yù)熱帶、燒成帶為1206+491+350=2047，燒成帶為1340+491+450=2281mm。4燒成制度的確定 4.1 溫度制度的確定表4-1 溫度制度 溫度（0C）時間（h）燒成階段升（降）溫速率（0C/h）20-3002.0預(yù)熱帶140300-6002.0預(yù)熱帶150600

11、-9002.0預(yù)熱帶175900-13203.0燒成帶1401320-13201.0燒成帶（高火保溫)01320-8002.0冷卻帶(急冷帶）260800-4002.0冷卻帶(緩冷帶）200400-802.0冷卻帶(快冷帶）1604.2 燒成溫度曲線 圖4-1燒成溫度曲線5工作系統(tǒng)的確定5.1預(yù)熱帶工作系統(tǒng)的確定預(yù)熱帶共20節(jié)，其中第17節(jié)為排煙段，第1節(jié)兩側(cè)墻設(shè)置一道氣幕，噴入由冷卻帶抽來的熱風(fēng)，并在窯頭上部設(shè)1對排煙口，后半節(jié)下部各設(shè)1對排煙口第2節(jié)上部也加設(shè)1對排煙口，目的是使窯頭氣流壓力自平衡，以減少窯外冷風(fēng)和向內(nèi)侵入，其余每節(jié)在下部（棚板通道處）各設(shè)2對排煙口。為方便調(diào)節(jié)預(yù)熱帶溫度，

12、在第713節(jié)上部設(shè)置噴風(fēng)管，每節(jié)設(shè)3根，一側(cè)2根另一側(cè)則設(shè)置一根，反復(fù)交替，兩側(cè)墻的噴風(fēng)管成交錯布置，這樣有利于調(diào)節(jié)該段溫度制度，也能有效攪拌預(yù)熱帶斷面氣流，達(dá)到減小預(yù)熱帶上下溫差的目的。為提高預(yù)熱帶后段下部制品溫度，進(jìn)一步縮小預(yù)熱帶后段的上下溫差，在13-20節(jié)下部設(shè)置高速調(diào)溫?zé)欤抗?jié)設(shè)3只，高度就設(shè)在窯車棚板的下部通道上，兩側(cè)墻則交錯布置，兩側(cè)墻交替設(shè)置與噴風(fēng)管設(shè)置相似。5.2 燒成帶工作系統(tǒng)布置 第2139節(jié)燒成帶，第21、22節(jié)與預(yù)熱帶一樣，僅在下部設(shè)置3只燒嘴，而從第23節(jié)開始，每節(jié)上下均布有高速燒嘴，上部設(shè)置2只，下部設(shè)置3只，上下兩側(cè)墻均呈交錯布置，這樣有利于燒成帶溫度制度的調(diào)

13、節(jié)。5.3 冷卻帶工作系統(tǒng)布置冷卻帶按照燒成工藝分成三段：第4045節(jié)為急冷段。該段采用噴入急冷風(fēng)直接冷卻方式，除急冷首節(jié)（第40節(jié)）只在后半節(jié)設(shè)冷風(fēng)噴管（尺寸67）（上設(shè)3對，下設(shè)2對）外，其余每節(jié)上部設(shè)5對冷風(fēng)噴管，下部設(shè)4對冷風(fēng)噴管，上下噴管交錯設(shè)置。第4653節(jié)為緩冷段。第48節(jié)到50節(jié)的側(cè)墻設(shè)置二段段間冷壁，每兩節(jié)作一段，頂部設(shè)有不銹鋼間冷風(fēng)箱，間冷壁及間冷箱均設(shè)有調(diào)節(jié)閘板，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)抽熱風(fēng)量。第5464節(jié)為快冷段。為加強出窯前的快速冷卻，在該段5561節(jié)布置冷風(fēng)噴管，直接鼓人冷風(fēng)，每節(jié)6對上部3對，下部3對。5.4 傳動系統(tǒng)由窯車連續(xù)性傳動，原理：由于螺旋桿上的活塞在油壓的作用

14、下連續(xù)不斷的向前前進(jìn)，推動窯車在窯內(nèi)運動。5.5 窯體附屬結(jié)構(gòu)5.5.1 測溫孔及觀察孔測溫孔及觀察孔在燒成曲線的關(guān)鍵處設(shè)置測溫孔，低溫段布稀點，高溫處密點，以便于更好地了解窯內(nèi)各段的溫度情況。觀察孔是為了觀察燒嘴的情況。5.3.2 測壓孔 壓力制度中零壓面的位置控制特別重要，一般控制在預(yù)熱帶和燒成帶交接面附近。若零壓過多移向預(yù)熱帶，則燒成帶正壓過大，有大量熱氣體逸出窯外，不但損失熱量，而且惡化操作條件；若零壓過多移向燒成帶，則預(yù)熱帶負(fù)壓大，易漏入大量冷風(fēng)，造成氣體分層，上下溫差過大，延長了燒成周期，消耗了燃料。本設(shè)計以觀察孔代替測壓孔。 5.3.3 膨脹縫窯體受熱會膨脹，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，因

15、此在窯墻、窯頂及窯底砌體間要留設(shè)膨脹縫以避免砌體的開裂或擠壞。本設(shè)計窯體采用裝配式，每隔幾米留寬度為50mm的膨脹縫，內(nèi)填礦渣棉。各層磚的膨脹縫要錯縫留設(shè)。6 燃料燃燒計算6.1 空氣量 所用燃料為液化氣，其組分如下表所示：H2CH4C2H6C2H4C3H8C3H6C4H10C4H8C5H12C5H10Qnet(MJ/Nm3)1065161515281013110在已知燃料組成的情況下，可根據(jù)硅酸鹽熱工基礎(chǔ)中相關(guān)的燃燒反應(yīng)式列表計算的方法，較為精確地求出燃料燃燒所需的空氣量、生產(chǎn)煙氣量及煙氣組成。1m3液化氣燃燒的理論空氣需要量L0為： 將數(shù)值代入公式得Lo=22.06（）取空氣過剩系數(shù)為=1

16、.2，則實際需要空氣量為：=1.222.06=26.472()6.2煙氣量 煙氣量根據(jù)硅酸鹽熱工基礎(chǔ)知識用公式計算得，理論燃燒產(chǎn)物生產(chǎn)量V0為： 將數(shù)值代入公式得V0=23.767(),實際燃燒產(chǎn)物生產(chǎn)量Vn為： 將數(shù)值代入公式得Vg=28.179（）6.3 燃燒溫度 理論燃燒溫度計算公式：式中cr、ca、cg燃料、空氣及煙氣的比熱容，；L一定空氣消耗系數(shù)()下的單位燃料空氣消耗量，=L；V一定空氣消耗系數(shù)下單位燃料燃燒生成的煙氣量，；t、t燃料及空氣的預(yù)熱溫度，。取室溫20，此時空氣比熱為1.30 液化石油氣比熱為3.91；查表（燃料及燃燒表5-2）并初設(shè)煙氣溫度為1800，此時煙氣比熱為：

17、 cg=1.67。 代入上述公式得到：2184.56（2184.56-2100）/2100=4.03%5%,所設(shè)溫度合適。取高溫系數(shù)為0.8，則實際溫度為：t=0.82100=1680，比最高溫度1320高出360， 符合燒成需求，認(rèn)為合理。7窯體材料及厚度的選擇窯體材料及厚度的確定原則：一是要考慮該處窯內(nèi)溫度對窯體的要求，即所選用的材料長期使用溫度必須大于其所處位置的最高溫度；二是盡可能使窯體散熱損失要小；三是要考慮到磚型及外形整齊。根據(jù)上述原則，確定窯體的材料及厚度如下：節(jié)位置（溫度段）窯墻窯頂材質(zhì)厚度（mm）該段厚度（mm）材質(zhì)厚度（mm）該段厚度（mm）排煙段（1-5）（20-300）

18、輕質(zhì)粘土磚4230 405輕質(zhì)粘土吊頂磚250 350硅藻土磚1115礦渣棉50普通硅酸耐火纖維板100陶瓷棉10預(yù)熱升溫段（6-11）（300-950）輕質(zhì)粘土磚230 405輕質(zhì)粘土吊頂磚250 350硅藻土磚115礦渣棉50普通硅酸耐火纖維板100陶瓷棉10燒成段（12-21）（950-1310）輕質(zhì)高鋁磚230 455輕質(zhì)高鋁吊頂磚250 450輕質(zhì)粘土磚115含鉻耐火纖維氈100含鉻耐火纖維氈100普通硅酸耐火纖維板100陶瓷棉10急冷段（22-25）（1310-800）輕質(zhì)粘土磚230405輕質(zhì)粘土吊頂磚250350硅藻土磚115礦渣棉50普通硅酸耐火纖維板100陶瓷棉10緩冷段（

19、26-31）（800-400）輕質(zhì)粘土磚230405輕質(zhì)粘土吊頂磚250350硅藻土磚115礦渣棉50普通硅酸耐火纖維板100陶瓷棉10快冷段（32-38）（400-80）輕質(zhì)粘土磚230405輕質(zhì)粘土吊頂磚250350硅藻土磚115礦渣棉50普通硅酸耐火纖維板100陶瓷棉108物料平衡計算 9英寸平盤的坯體成分組成如下表：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2O+Na2OI.L69.2019.960.870.490.883.125.48(1) 每小時燒成制品的質(zhì)量Gm成品每件質(zhì)量400g，則每車制品質(zhì)量為400g210=84kg ，推車速度=66車/16時=4.125車/時。 =推車速

20、度每車載重=4.12584=346.5（ kg/h）。(2) 每小時入窯干坯的質(zhì)量Gg Gg= Gm=346.5=366.58kg/h(3) 每小時入窯濕坯的質(zhì)量GsGs= Gg=366.58=374.83kg/h （含水量為2.2%）(4) 每小時蒸發(fā)的自由水量GzGz= Gs-Gg =374.83366.58=8.25kg/h(5) 每小時從精坯中產(chǎn)生的CO2質(zhì)量G CaO = Gg CaO%=366.580.87%=3.18kg/hG= Gg MgO%=366.580.49%=1.79kg/hGco= Gco G =2.49+1.07=3.56kg/h(6) 每小時從精坯中排除結(jié)構(gòu)水的質(zhì)

21、量Gi Gi= GgIL%- Gco=366.585.48%-3.56=16.52kg/h(7) 每小時入窯窯具的質(zhì)量Gb 窯具主要是支柱和棚板。 單個棚板質(zhì)量=3103101010-62.2=2.11 Kg 單個支柱質(zhì)量=505010010-62.2=0.55 Kg 棚板總重量=7302.11=443.1 Kg 支柱總重量=6390.55=128.70 Kg 窯具的質(zhì)量Gb=(443.1+128.70)4.125=2358.68 kg/h9、熱平衡計算9.1預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計算9.1.1熱平衡計算基準(zhǔn)及范圍熱平衡計算以1h作為時間基準(zhǔn)，而以0作為基準(zhǔn)溫度。計算燃燒消耗量時，熱平衡的計算范

22、圍為預(yù)熱帶和燒成帶，不包括冷卻帶。 9.1.2 熱平衡框圖圖9-1-1 預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖 其中 ：Q1制品帶入的顯熱； Q2硼板、支柱等窯具帶入顯熱； Q3產(chǎn)品帶出顯熱； Q4硼板、支柱等窯具帶出顯熱； Q5窯墻、窯頂散失之熱； Q6窯車蓄熱和散失熱量； Q7物化反應(yīng)耗熱； Q8其他熱損失； 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱； Qg煙氣帶走顯熱； 助燃空氣帶入顯熱； 預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱； 氣幕、攪拌風(fēng)帶入顯熱；9.1.3熱收入項目 坯體帶入顯熱Q1 由上面物料平衡計算可知入窯濕基制品質(zhì)量Gs=374.83kg/h ，Q1= （kJ/h） 其中：Gs入窯濕基制品質(zhì)量（Kg/h） 入窯制品的溫

23、度（）；=20 入窯制品的平均比熱（KJ/（Kg）；=0.86KJ/（Kg）； Q1=374.830.8620=6447.08（kJ/h） 棚板及支柱帶入的顯熱Q2 其中：入窯硼板、支柱等窯具質(zhì)量（Kg/h）；Gb=2358.68 kg/h； 入窯硼板、支柱等窯具的溫度（）；T2=20 入窯硼板、支柱等窯具的平均比熱（KJ/（Kg）； 50%碳化硅硼板、支柱的平均比熱容按下式計算 =0.963+0.146t=0.963+0.00014620=0.966KJ/（Kg） Q2=2358.680.96620=45569.70（kJ/h） 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 =（+）x （kJ/h） 其中：燃料為液

24、化氣，低位發(fā)熱量為：=110000KJ/m3； 入窯燃料溫度（）；入窯液化氣溫度為=20； 入窯燃料的平均比熱，； =20時液化石油氣比熱為=3.91； x每小時液化石油氣的消耗量為；Nm3/h； =（+）x=（110000+203.91)=110078.2 kJ/h 助燃空氣帶入顯熱 全部助燃空氣作為一次空氣，燃料燃燒所需空氣量 =1.222.06=26.472 = 、助燃空氣的比熱與溫度； 取助燃空氣溫度為20，此時空氣的比熱為： =1.30 ； =26.4721.3020=688.272 （kJ/h） 從預(yù)熱帶不嚴(yán)密處漏入空氣帶入顯熱= () 其中：離窯煙氣中的空氣過剩系數(shù)取2.5、漏入

25、空氣與噴入風(fēng)的比熱與溫度，分別取20，1.30 =（2.5-1.2）22.061.3020=745.628 （kJ/h） 氣幕、攪拌風(fēng)帶入顯熱氣幕包括封閉氣幕和攪拌氣幕，封閉氣幕只設(shè)在窯頭，不計其帶入顯熱。取 攪拌氣幕風(fēng)源為空氣，其風(fēng)量一般為理論助燃空氣量的0.5-1.0倍，取為0.75倍。 =0.7522.061.3020=430.2（kJ/h）9.1.4 熱支出項目 產(chǎn)品帶出顯熱 （kJ/h） 其中：出燒成帶產(chǎn)品質(zhì)量，在物料平衡計算中已得=346.5kg/h； 出燒成帶產(chǎn)品溫度，為1320 ；此時產(chǎn)品平均比熱 =1.20 kJ/(kg ) 則：=346.513201.20=548856（k

26、J/h） 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q4 =（kJ/h）其中：棚板、立柱等質(zhì)量：Gb= 2358.68kg/h 出燒成帶棚板、立柱溫度：t4=1320 此時棚板、立柱的平均比熱： =0.84+0.000264t=0.84+0.0002641320=1.189 kJ/(kg ) = 2358.681.1891320=3700282.09（kJ/h） 離窯廢氣帶走顯熱 一般通過取離窯煙氣中空氣過剩系數(shù)=2.5，則其體積流量為： = 28.179+(2.5-1.2) 22.06=56.857 為保證排煙機的安全使用，離窯煙氣溫度不應(yīng)該超過300，則取離窯煙氣溫度為200，此時煙氣比熱=1.440 kJ

27、/( Nm3), QgVgcgtg56.8571.440200=16374.816（kJ/h） 窯體散熱量Q5 根據(jù)窯體砌筑材料的不同，將預(yù)熱帶和燒成帶按不同材料與溫度段將它們分成五段。因此，預(yù)熱帶、燒成帶窯體總散熱為各段散熱量之和，即Q5=6789.52+5011.24+34383.80+27750.41+15559.40+13446.40 +43103.56+25874.93+106057.36+66015.33=338539（KJ/h） 窯車蓄熱和散失熱量Q6取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占熱收入的10%。 物化反應(yīng)耗熱Q71）自由水蒸發(fā)吸熱Qw Qw= Gw（2490+1.93tg） 其中：入窯制品中自

28、由水的質(zhì)量 Gw= 374.83366.58=8.25kg/h 1.93煙氣離窯時溫度下的水蒸氣平均比熱，kJ/kg 煙氣離窯的溫度tg=200。則可得： Qw= 8.25（2490+1.93200）= 23727kJ/h2）結(jié)構(gòu)水脫水吸熱=6700（kJ/h） 其中： 入窯制品所含結(jié)構(gòu)水的質(zhì)量，kg/h 67001Kg結(jié)構(gòu)水脫水所需熱量，KJ/Kg 物料平衡中已算出=16.52kg/h =6700=16.526700=110684（kJ/h） 3）其余物化反應(yīng)吸熱 用Al2O3反應(yīng)熱近似代替 =Gr2100Al2O3 %（KJ/h） 其中：Gr 入窯干制品質(zhì)量,kg/h；Gr=366.58

29、kg/h； 2100 1kg Al2O3的反應(yīng)熱，kJ/Kg； =Gr2100Al2O3%= 366.58210019.65%=151269.24（kJ/h）則物化反應(yīng)總耗熱為： Q7= 23727 +110684+151269.24=285680.24（kJ/h） 其他熱損失Q8根據(jù)具體情況，可對比現(xiàn)有同類型的窯加以確定，一般占總熱收入的5%10%，本設(shè)計中取6%。9.1.5 列出熱平衡方程式由熱平衡方程熱收入=熱支出，得出： Q1+Q2+Qf+Qa+=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q8即： 6447.08+45569.70+110078.2 +688.272+745.628 +430

30、.2x= 548856+3700282.09+16374.816+338539+0.1 285680.240.06Q收解得x=62m3/h，即單位時間液化氣消耗量為：B=62m3/h?；貛肷鲜阶罱K得熱收入=熱支出=6992439.28 kJ/h由于單位時間產(chǎn)量為=346.5 kg/h，液化氣熱值Qd=110000 kJ/ m3,則單位時間內(nèi)產(chǎn)品熱耗為：B =19743.6（kJ/ kg）9.1.6 列出預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表表9-1-2 預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表熱 收 入熱 支 出項目(kJ/h)（%）項目(kJ/h)（%）坯體帶入顯熱6447.08 0.1產(chǎn)品帶走顯熱5488568.7燃料化

31、學(xué)顯熱6824848.4 97.6棚板、立柱帶走顯熱3700282.0958.65助燃空氣顯熱42672.80.61窯墻、窯頂帶走顯熱3385395.37氣幕、攪拌風(fēng)帶入顯熱26672.40.38煙氣帶走顯熱1015238.5916.11漏入空氣顯熱46228.90.66物化反應(yīng)耗熱285680.244.52棚板、立柱帶入顯熱45569.700.65其他熱損失419546.46.65總計6992439.28100總計6308142.32100 9.2冷卻帶的熱平衡計算9.2.1 確定熱平衡計算的基準(zhǔn)、范圍先確定計算基準(zhǔn)：以0作為基準(zhǔn)溫度，1h為質(zhì)量與熱量的時間基準(zhǔn)，畫出熱平衡示意圖如下：9.2

32、.2 熱平衡示意圖 圖10-2 冷卻帶的熱平衡示意圖 其中： Q3制品帶入顯熱； Q4硼板、支柱等窯具帶入顯熱； Q9窯車帶入顯熱； Q10急冷風(fēng)帶入顯熱與冷卻帶末端送入冷卻風(fēng)帶入顯熱； Q11制品帶出顯熱； Q12硼板、支柱等窯具帶出顯熱； Q13窯車蓄熱、帶出及散失之熱； Q14窯墻、頂總散熱； Q15抽走余熱風(fēng)帶走熱量； Q16其他熱損失； 9.2.3 熱收入項目 制品帶入顯熱Q3 此項熱量即為預(yù)熱帶、燒成帶產(chǎn)品帶出顯熱： Q3=6447.08（kJ/h） 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q4 此項熱量即為預(yù)熱帶和燒成帶硼板、支柱帶出顯熱： Q4=45569.70（kJ/h） 窯車帶入顯熱Q9

33、此項熱量可取預(yù)熱帶、燒成帶窯車總積散熱的95%，（其余5%已在預(yù)熱帶 和燒成帶向車下散失）： Q9=0.95Q6=0.9510%Q收=0.950.16992439.28=6642817.3（kJ/h） 急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)帶入顯熱Q10 設(shè)窯尾風(fēng)風(fēng)量為Vx，一般急冷風(fēng)量為窯尾風(fēng)量的0.25-0.5，本設(shè)計取急冷 風(fēng)是窯尾風(fēng)的0.5，則急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)的總風(fēng)量為：1.5Vx。取空氣溫度ta=20，此時空氣的比熱為： =1.30 ； Q10=Vacata=1.5Vx1.3020=39Vx（kJ/h） 9.2.4 熱支出項目 制品帶出顯熱Q11 出窯產(chǎn)品質(zhì)量= 346.5kg 出窯產(chǎn)品溫度 t11=80，

34、產(chǎn)品比熱 C11=0.896kJ/(kg) Q11=GmC11t11=346.50.89680=24837.12（kJ/h） 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q12 出窯棚板、立柱質(zhì)量Gb= 2358.68kg/h 出窯棚板、立柱溫度t12=80， 棚板、立柱比熱C12=0.861 kJ/（kg） Q12= Gb C12 t12=2358.68 0.86180=162465.87（kJ/h） 窯車帶走和向車下散失之熱Q13 此項熱量一般可按窯車帶入顯熱的55%計算， Q13=0.55Q9=0.556642817.3=3653549.5（kJ/h） 窯體散熱Q14 根據(jù)窯體砌筑材料的不同，將冷卻帶按不同

35、材料與溫度段將它們分成三段，最終計算結(jié)果為：冷卻帶窯體總散熱為各段散熱量之和，即 ：Q14=77226.15+55583.74+18007.48+70770.36+33300.49+19446.33 =258249.52（KJ/h） 抽走余熱風(fēng)帶走熱量Q15 Q15 = q15Cata 其中: q15抽走余熱風(fēng)流量（m3/h）；該窯不用冷卻帶熱空氣做二次空氣，冷 卻帶鼓入風(fēng)量全部用于氣幕，體積為q15=1.5Vx Nm3。漏出空氣忽略不 記，T15抽走余熱風(fēng)的平均溫度（）；取T15=250 C15抽走余熱風(fēng)的平均比熱（KJ/（Kg）； 查表T15=250時，熱空氣的平均比熱為：C15=1.03

36、8 KJ/（Kg） 則：Q15= q15C15t15=1.5Vx2501.038=389.25Vx （kJ/h） 其他熱損失Q16 取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占冷卻帶熱收入的5%10%，本次計算取5%。9.2.5 列熱平衡方程式 列出熱平衡方程式 ：熱收入=熱支出， Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q16 即：6447.08 +45569.70+6642817.3+39Vx = 24837.12+162465.87+3653549.5+258249.52+389.25Vx+5 %Q收 Vx =6419.62Nm3/h因此得窯尾風(fēng)量為6419.62Nm3/h 急冷風(fēng)量為320

37、9.81Nm3/h9.2.6 列出冷卻帶熱平衡表熱 收 入熱 支 出項 目(kJ/h)(%)項 目(kJ/h)(%)產(chǎn)品帶入顯熱6447.080.1產(chǎn)品帶出顯熱24837.120.35棚板、立柱帶入顯熱162465.872.3棚板、立柱帶出顯熱162465.872.3窯車帶入顯熱6642817.395.6窯體散熱258249.523.7急冷、窯尾風(fēng)帶入顯熱250365.183.6窯車帶走和向下散失顯熱3653549.552.6抽熱風(fēng)帶走顯熱2498837.0935.9其它散熱347259.94.9合計6945199.26100合計694519910010.燒嘴選型10.1 每個燒嘴所需的燃燒能

38、力由于全窯共有n個燒嘴，考慮每個燒嘴的燃燒能力和燒嘴燃燒的穩(wěn)定性，取安全系數(shù)1.5，所以每個燒嘴的燃燒能力為：26400001.5/n=10.2 選用燒嘴應(yīng)注意的原則燒嘴的選用能適應(yīng)和滿足生產(chǎn)需要即可，應(yīng)盡量避免不必要的浪費。其次，選用燒嘴必須和燒嘴的使用結(jié)合起來，在規(guī)定的負(fù)荷內(nèi)保證火焰的穩(wěn)定性，即不要脫火也不要回火，并要保證在規(guī)定的條件下燃料完全燃燒10.3 選用燒嘴 由于本設(shè)計的燒成帶窯內(nèi)寬達(dá)到1910mm，為了保證斷面溫度的均勻與穩(wěn)定，通過資料查詢選用廣東施能燃燒設(shè)備有限公司生產(chǎn)的型號為SIO-200燒嘴，其主要參數(shù)為：火焰長度1100mm-2400mm，出口速度為80m/s，燃?xì)鈮毫?

39、000 Pa，助燃空氣壓力4200Pa。此燒嘴不需要專門的燃燒室，燒嘴磚直接砌筑在窯墻上即可。 11.管道尺寸、阻力計算11.1 排煙系統(tǒng)的設(shè)計 排煙量計算取離窯煙氣中空氣過剩系數(shù)=2.5，則其體積流量為： = 28.179+(2.5-1.2) 22.06=56.857 =25m3/h Vg=1421.425 m3/h= 0.379m3/s 排煙口及水平支煙道尺寸共有15對排煙口，則每個排煙口的煙氣流量為：qv=0.379/30=0.01263m3/s標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣在磚砌管道中的流速為12.5m/s，流速太大則阻力大，流速太小則管道直徑過大，造成浪費?，F(xiàn)在取流速v=1.5m/s，煙道截面積為：

40、A= 0.01263/1.5=0.00842 m2排煙口尺寸設(shè)計為高寬=0.08420.1m，考慮到砌筑的方便，取高為673=201mm，即實際排煙口尺寸為 高寬=201180mm。 垂直支煙道尺寸煙氣由排煙口至垂直支煙道流量不變，流速相同，所以截面積應(yīng)相等。取截面尺寸為：180115mm。垂直高度應(yīng)和窯墻（車臺面至窯頂）高度一樣，為1206mm。其水力半徑為：R=0.13 m窯墻以上部分用金屬管道連接，考慮到實際流量、砌筑方法、垂直煙道的當(dāng)量直徑等，取垂直金屬煙道直徑為1=200mm。此部分垂直金屬煙道高度約為1.5米左右，實際距離要以現(xiàn)場風(fēng)機安裝位置等實際情況為準(zhǔn)。 水平主煙道尺寸 水平主

41、煙道長度8米，直徑2=450mm。 阻力計算阻力計算應(yīng)包括料垛阻力、位壓阻力、摩擦阻力和煙囪阻力的計算之和。1） 料垛阻力h1取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，每米窯長料垛阻力為1Pa，按理想情況假設(shè)，零壓應(yīng)在預(yù)熱帶和燒成帶相接的位置，即第21節(jié)，最后一對排煙口在第7節(jié)，每節(jié)長2米，則：h1=（21-7）21=28 Pa2 ） 位壓阻力h2 風(fēng)機與煙囪設(shè)在窯外的車間地面上，煙氣從排煙口到風(fēng)機（煙囪底部），位置升高2.0米。取煙氣平均溫度為200。H2=H(ag)g=1.0（1.31.3）9.8=9.04Pa3 ) 局部阻力h3煙氣從爐膛內(nèi)進(jìn)入排煙口，突然縮小，取1=0.5；v=1.5m/s90轉(zhuǎn)彎至垂直支煙道，取2

42、=2；v=1.5m/s垂直支煙道至分煙管截面突增，取3=0.70；v=1.5m/s水平支煙道與水平主煙道成90轉(zhuǎn)彎加突擴，取4=2；v=1.5m/s，,5=2，v=5m/s ，再45下降至風(fēng)機接口，取6=0.5；v=5m/s 則局部阻力h3為=61.07 Pa4 ) 摩擦阻力h4 對非圓形通道應(yīng)求當(dāng)量直徑d： 水平支煙道當(dāng)量直徑和長度（砌筑部分）：d1=0.13 m，l1=0.45 m垂直支煙道當(dāng)量直徑和長度（金屬管道部分）：d2=0.117m；l2=2m；水平支管道當(dāng)量直徑和長度（金屬管道部分）：d3=0.117m；l3=1m；主煙道直徑和長度（金屬管道部分）：d4= 0.567m；l4=1

43、0 m；摩擦阻力系數(shù)：金屬管取10.03，砌筑管道取20.05，則有h4=1*+2（+）*=6.34Pa5 ) 煙囪阻力h1. 煙囪尺寸煙囪排出煙氣量為：V = 0.379m3/s煙囪高度為10米，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下取煙氣在煙囪內(nèi)的流動速度為10m/s，平均溫度為100，其直徑為：0.22m，取直徑為220mm2. 計算煙囪阻力= 132.8Pa 由于煙囪較矮，煙氣在煙囪中的流速比較大，煙囪本身的抽力尚不能克服煙囪本身的摩擦阻力及出口動壓頭的損失，因此煙囪本身也成為阻力作用。須用風(fēng)機來克服阻力。風(fēng)機應(yīng)克服的總阻力為：hx= h1+h2+h3+h4+h=149.04+61.07+6.34+132.820

44、5.17Pa 11.2助燃風(fēng)管道系統(tǒng)阻力計算 由上面計算可知，每小時的空氣消耗量為：1641.26Nm3 /h取送風(fēng)總管直徑，則管內(nèi)風(fēng)速為符合要求。該窯助風(fēng)機設(shè)置在燒成帶最后一節(jié)，則助燃風(fēng)總管長為，則摩擦阻力損失為：局部阻力損失為：則總損失為（Pa)11.3 急冷風(fēng)管道系統(tǒng)阻力計算由熱平衡可算得，急冷風(fēng)量為：，急冷風(fēng)管道長度取急冷送風(fēng)管直徑為，則風(fēng)速為：。則摩擦阻力損失：局部阻力損失：則總損失為：11.4 抽熱風(fēng)管道系統(tǒng)阻力計算 抽熱風(fēng)由兩臺相同型號的風(fēng)機共同分擔(dān)，總風(fēng)量為，則單臺風(fēng)機的風(fēng)量為，抽熱風(fēng)管總長等于冷卻帶窯體總長，即L=34（m），這里只計算單臺風(fēng)機的阻力損失：取，則風(fēng)速，按此算得

45、摩擦阻力損失分為兩部分，為抽熱風(fēng)管的損失，為送熱風(fēng)管的損失：局部阻力損失損失11.5快冷送風(fēng)管道系統(tǒng)阻力計算 由熱平衡計算可得出快冷段送風(fēng)量為，取快冷風(fēng)管道，則風(fēng)速，按此算得沿程損失局部損失總損失11.6風(fēng)機選型 排煙風(fēng)機 排煙量已由熱平衡計算求出，為Vg=1364.568 m3/h這是標(biāo)況下的風(fēng)量，應(yīng)換算成實際狀態(tài)下的風(fēng)量，另外還要考慮實際運行時留有余地，取風(fēng)機余量系數(shù)1.3，則排煙機選型風(fēng)量為： 排煙機應(yīng)具備的全風(fēng)壓力為： 助燃風(fēng)機：助燃風(fēng)機風(fēng)量，按排煙風(fēng)機計算步驟計算得，助燃風(fēng)機應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力。 急冷風(fēng)機：冷卻風(fēng)量；急冷風(fēng)機應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力。 抽熱風(fēng)機：,抽熱風(fēng)機應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力。 快冷送風(fēng)機：，快冷風(fēng)機應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力?，F(xiàn)將全窯風(fēng)機設(shè)備選型匯總?cè)缦卤恚河猛撅L(fēng)機名稱風(fēng)機型號風(fēng)機轉(zhuǎn)數(shù)r/min風(fēng)量m3/h風(fēng)壓(毫米水柱)電機型號功率Kw臺數(shù)排煙風(fēng)機鍋爐引風(fēng)機Y4-65-12 No.52000558586JO2-31-232助燃風(fēng)機離心通風(fēng)機G6-43