日產(chǎn)7500平米墻地磚輥道窯設(shè)計

1、景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院日產(chǎn)7500平米墻地磚輥道窯設(shè)計目錄1 前言2 設(shè)計任務(wù)書3 窯體主要尺寸的確定 3.1 窯內(nèi)寬的確定 3.2 窯體長度的確定 3.3 窯內(nèi)高的確定4 燒成制度的確定5 工作系統(tǒng)的確定 5.1 排煙系統(tǒng) 5.2 燃燒系統(tǒng) 5.3 冷卻系統(tǒng) 5.4 傳動系統(tǒng) 5.5 窯體附屬結(jié)構(gòu) 5.5.1 事故處理孔 5.5.2 測溫測壓孔及觀察孔 5.5.3 膨脹縫 5.5.4 擋墻 5.6 窯體加固鋼架結(jié)構(gòu)形式6 燃料燃燒計算 6.1 空氣量 6.2 煙氣量 6.3 燃燒溫度7 窯體材料及厚度的確定：列表表示全窯所用材料及厚度8 熱平衡計算 8.1 預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計算 8.1.1 熱平

2、衡計算基準及范圍 8.1.2 熱平衡框圖 8.1.3 熱收入項目 8.1.4 熱支出項目 8.1.5 列出熱平衡方程式 8.1.6 列出預(yù)熱帶燒成帶熱平衡表 8.2 冷卻帶熱平衡：同上9 燒嘴的選用 9.1 每個燒嘴所需的燃燒能力 9.2 每個燒嘴所需的氣壓 9.3 燒嘴的選用10 參考文獻 1前言本課程的目的是對學(xué)習熱工過程及設(shè)備課程的最后總結(jié)，通過課程設(shè)計將能綜合運用和鞏固所學(xué)知識，并學(xué)會如何將理論知識和生產(chǎn)實踐相結(jié)合，去研究解決實際中的工程技術(shù)問題，本設(shè)計的任務(wù)主要是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計與繪圖的基本技能，初步掌握窯爐設(shè)計的程序、過程與內(nèi)容。隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，陶瓷工業(yè)在人民

3、生產(chǎn)、生活中都占有重要的地位。陶瓷的發(fā)展與窯爐的改革密切相關(guān)，一定結(jié)構(gòu)特點的窯爐燒出一定品質(zhì)的陶瓷。因此正確選擇燒成窯爐是獲得性能良好制品的關(guān)鍵。陶瓷窯爐可分為兩種:一種是間歇式窯爐,比如梭式窯;另一種是連續(xù)式窯爐,比如本設(shè)計書設(shè)計的輥道窯。輥道窯是當代陶瓷工業(yè)的先進窯爐，我國70年代開始已陸續(xù)應(yīng)用于日用陶瓷工業(yè)、建筑陶瓷工業(yè)。80年代后，滾到窯已廣泛地用于我國建陶工業(yè)中。輥道窯由于窯內(nèi)溫度場均勻，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，也為快燒提供了條件；而快燒又保證了產(chǎn)量，降低了能耗。產(chǎn)品單位能耗一般在20003500kJ/kg ，而傳統(tǒng)隧道窯則高達55009000kJ/kg 。所以，輥道窯是當前陶瓷工業(yè)中優(yōu)

4、質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進窯型，在我國已得到越來越廣泛的應(yīng)用。燒成在陶瓷生產(chǎn)中是非常重要的一道工序。燒成過程嚴重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，與此同時，燒成也由窯爐決定。在燒成過程中，溫度控制是最重要的關(guān)鍵。沒有合理的燒成控制，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都會很低。要想得到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)量，首先要有符合產(chǎn)品的燒成制度。然后必須維持一定的窯內(nèi)壓力。最后，必須要維持適當?shù)臍夥?。通過對其窯爐結(jié)構(gòu)和控制的了解，借鑒經(jīng)驗數(shù)據(jù)，本文設(shè)計的輥道窯，全窯長134米，內(nèi)寬2.91米，燒成溫度是1180攝氏度，燃料采用天然氣。 2設(shè)計任務(wù)書2.1設(shè)計任務(wù)：日產(chǎn)7500平米墻地磚輥道窯設(shè)計2.2原始資料的收集： （一）瓷磚1坯料組成（%

5、）：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L68.3516.272.302.650.852.202.154.852產(chǎn)品規(guī)格：600×600×8mm，單重12.5公斤/片；3入窯水分：1%4產(chǎn)品合格率：98%5燒成周期：55分鐘（全氧化氣氛）6最高燒成溫度：1180（溫度曲線自定） （二）燃料天然氣COH2CH4C2H4H2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)0.20.295.63.50.30.10.1041.58 （三）夏天最高氣溫：40 3窯體主要尺寸的確定3.1 窯內(nèi)寬的確定3.1.1 窯內(nèi)寬初步確定內(nèi)寬確定內(nèi)寬時，要考慮輥子長度、窯墻厚度及水平

6、方向溫度的均勻性等因素。產(chǎn)品的尺寸為600mm，考慮燒成收縮為8%，則：坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸/（1-燒成收縮）=600/（1-8%）=652mm兩側(cè)坯體與窯墻之間的距離取150mm，設(shè)內(nèi)寬B=2.8m，取產(chǎn)品平放于輥棒上，計算寬度方向坯體排列的塊數(shù)為：n=（2800-150×2）/652=3.83，確定并排4塊。確定窯內(nèi)寬 B=652×4+150×2=2910mm，取2910mm。3.2 窯體長度的確定3.2.1 窯體長度的初步確定窯容量=（日產(chǎn)量×燒成周期）÷（24×產(chǎn)品合格率） =7500×(55/60)÷（24

7、×98%） =292.30(/每窯) 裝窯密度=每米排數(shù)×每排片數(shù)×每片磚面積 =（1000÷652）×4×（0.6×0.6） =2.209(/每米窯長) 窯長=窯容量÷裝窯密度 =292.30÷2.209=132.32(m) 3.2.2窯體有效長度的計算輥道窯一般采用利用裝配式，由若干節(jié)聯(lián)結(jié)而成，設(shè)計每節(jié)長度為2150 mm，節(jié)間聯(lián)結(jié)長度 8 mm ，總長度 2158 mm ，則： 窯的節(jié)數(shù)=132.32÷2.158=61.32節(jié)取節(jié)數(shù)為 62節(jié) 。因而窯的實際總長度為：L=2.158

8、5;62=133.796（m），取134m參考同類產(chǎn)品輥道窯的燒成曲線，劃分三帶長度如下：預(yù)熱帶20950：取18節(jié)，L1=2158×18=38844(mm),占總長18/62=29.03% 燒成帶9501180:取17節(jié)，L1=2158×17=36686(mm),占總長17/62=27.42% 冷卻帶118080：取27節(jié)，L1=2158×27=58266(mm),占總長27/62=43.55% 3.3 窯內(nèi)高的確定輥道窯的內(nèi)高被輥子分隔成輥上高和輥下高兩部分。內(nèi)高是制品在窯內(nèi)傳熱和燒成的空間，內(nèi)高必須合理，既能有利于產(chǎn)品換熱滿足煙氣有足夠的流動空間，又必須滿足

9、一定的燒成空間和冷卻空間，所以，內(nèi)高的確定有一定的原則，為了有利于熱量的傳遞，三帶的內(nèi)高不應(yīng)一樣，燒成帶與急冷帶由于溫度較高，為了保證有足夠的燒成空間。所以內(nèi)高可較其他兩帶稍高一些。 表3-1窯內(nèi)高各帶劃分位置1-18節(jié)（預(yù)熱帶)19-35節(jié)(燒成帶）35-62節(jié)（冷卻帶）輥上高（mm）300370300輥下高（mm）400470400內(nèi)總高（mm）700840700 4燒成制度的確定 窯爐的燒成制度取決于坯釉料的組成和性質(zhì)、坯體的造型、大小和厚度以及窯爐結(jié)構(gòu)、裝窯的方法、燃料種類等等因素。而燒成制度主要包括溫度曲線、壓力曲線和氣氛控制。根據(jù)不同產(chǎn)品的要求，確定溫度曲線、氣氛性質(zhì)，壓力曲線是實

10、現(xiàn)溫度和氣氛性質(zhì)的主要控制條件，三者相互關(guān)聯(lián)，相輔相承。只要窯內(nèi)溫度均勻，各階段都可以加快。但氧化、還原和燒結(jié)卻要按照反應(yīng)所需要時間來控制。在制定合理的燒成制度時，還要考慮窯的結(jié)構(gòu)究竟升溫和降溫速度多少才能使窯內(nèi)溫度均勻，以保證整個橫截面上的制品燒熱，要綜合上述原則進行制定。4.1溫度制度：燒成周期:55 min 表4-1各溫度段的劃分與升溫速率名稱單元節(jié)溫度/時間/min升溫速率/·min-1長度比例/%備注預(yù)熱帶182020053612.9排煙段9132004006258.1 1418400950856.38.1下設(shè)燒嘴段燒成帶 193095011801219.219.33135

11、11801180208.1冷卻帶364011807005948.1急冷段41477005006 33.311.3緩冷段4855500300633.312.856623008054411.3快冷段累計551004.2氣氛制度：全窯氧化氣氛4.3燒成溫度曲線大致如下4.4壓力制度：預(yù)熱帶-40-25 Pa ，燒成帶 < 8 Pa 5工作系統(tǒng)的確定輥道窯的工作系統(tǒng)包括排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)等，下面是各系統(tǒng)的初步安排。5.1排煙系統(tǒng)排煙風機及其管路主要作用是將預(yù)熱帶、燒成帶中產(chǎn)品排放的廢氣及燃燒產(chǎn)生的廢氣排出窯外。為提高熱效率，此次設(shè)計采用窯頭相對集中排煙方式排煙，

12、在窯前段第1、3、5、8節(jié)設(shè)置4處抽煙口。由上下各四對排煙管分布在窯頂和窯底，在各出煙口分別用圓管引出，匯總到上下排煙分管，最后匯總到窯頂?shù)呐艧熆偣苤?。設(shè)置一排煙分機，同時留一個風機備用。在總煙道上設(shè)置總風閘，防止煙氣溫度過高損壞風機，另在煙道上還設(shè)計了一過濾網(wǎng)。5.2燃燒系統(tǒng)因所設(shè)計的為明焰輥道窯，且使用天然氣作燃料，所以采用全部噴入窯道內(nèi)燃燒的方式，僅通過燒嘴磚的燃燒道中空部分燃燒，而不另設(shè)燃燒室，并在輥子上下各設(shè)一層燒嘴，同一層燒嘴兩側(cè)交錯布置，同一側(cè)燒嘴上下交錯布置。燒嘴的對側(cè)是觀察孔，以便更好的觀察火焰的燃燒情況，便于操作控制。為均勻窯溫，強化窯內(nèi)對流換熱，在選擇燒嘴時，選用小流量高

13、速燒嘴。 5.2.1燒嘴的設(shè)置 本設(shè)計在預(yù)熱帶前部即燒成帶前在400就開始設(shè)置燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，達到快燒目的。考慮到在低溫段設(shè)置燒嘴不宜太多。因此，只在第1418節(jié)，每節(jié)的輥下交錯設(shè)置2對燒嘴，只設(shè)置于輥下。在燒成帶的第1535節(jié)，輥上下同時設(shè)置燒嘴，每節(jié)的輥上、輥下每節(jié)各設(shè)置2對燒嘴，輥上下燒嘴及對側(cè)燒嘴均互相錯開排列，并在輥上下方每個燃燒器對策窯墻分別設(shè)置一個火焰觀察孔，但如遇到事故處理孔，則取消觀察孔。因此，本設(shè)計總共有188個燒嘴。5.2.2天然氣輸送裝置 天然氣由升風機升壓，通過管道、閥門、總管天然氣處理系統(tǒng)，經(jīng)過分管，并在分管上設(shè)置自動控制和手動控制系統(tǒng)

14、，送至各個燒嘴，助燃空氣由風機通過管道、閥門送至燒嘴。總管天然氣處理系統(tǒng)：汽水分離器過濾器調(diào)壓器。分管自動控制系統(tǒng)：分管總閥執(zhí)行器碟閥燒嘴分管手動控制系統(tǒng)：碟閥壓力表燒嘴5.3冷卻系統(tǒng) 制品在冷卻帶有晶體成長，轉(zhuǎn)化的過程，并且冷卻出窯是整個燒成過程最后的一個環(huán)節(jié)。從熱交換的角度來看，冷卻帶實質(zhì)上是一個余熱回收設(shè)備，它利用制品在冷卻過程中所放出的熱量來加熱空氣，余熱風可供干燥，達到節(jié)能的目的。 5.3.1急冷通風系統(tǒng) 從燒成最高溫度至700以前，制品中由于液相的存在而且具有塑性，此時可以進行急冷，最好的辦法是直接吹風冷卻。輥道窯急冷段應(yīng)用最廣的是直接風冷是在輥上下設(shè)置橫窯斷面的冷風噴管。每根噴管

15、上均勻地開有圓形或狹縫式出風口，對著制品上下均勻地噴冷風，達到急冷的效果。由于急冷段溫度高，橫穿入窯的冷風管須用耐熱鋼制成，管徑為4060mm。 本設(shè)計也采用此種結(jié)構(gòu)，用5節(jié)窯長進行急冷，每節(jié)輥上下分布32根內(nèi)徑80mm急冷風管，風管采用交錯排列布置。 5.3.2緩冷通風系統(tǒng) 制品冷卻到700400范圍時，是產(chǎn)生冷裂的危險區(qū)，應(yīng)嚴格控制該冷卻降溫速率。為達到緩冷目的，一般采用熱風冷卻制品的辦法。大多數(shù)輥道窯在該處設(shè)有36處抽風口，使從急冷段與窯尾段過來的熱風流經(jīng)制品，讓制品慢速均勻地冷卻。 本設(shè)計也采用抽熱風的方法，抽走來至急冷帶和快冷帶的熱風，這樣可緩和降溫速率，達到抽走急冷段的熱風。 5.

16、3.3快冷通風系統(tǒng) 制品冷卻到400以后可以進行快速冷卻。介由于制品溫度較低，使傳熱動力溫差小，即使允許快冷也不易達到。而此段冷卻也很重要，如不達到快冷目的出窯產(chǎn)品溫度大于80時，制品即使在窯內(nèi)沒有開裂，也會因出窯溫度過高而出窯后炸裂，故要加強該段的吹風冷卻。一般采用冷風管進行快冷。其冷卻效果好，并便于該段溫度的調(diào)節(jié)。快冷鍛共有40根80mm的冷風管，直接鼓冷風進行冷卻制品。5.4 傳動系統(tǒng)5.4.1輥子材質(zhì)的選擇 輥道窯對輥子材料要求十分嚴格，它要求制輥子材料熱脹系數(shù)小而均勻，高溫抗氧化性能好，荷重軟化溫度高，蠕變性小，熱穩(wěn)定性和高溫耐久性好，硬度大，抗污能力強。為節(jié)約費用，不同溫度區(qū)段一般

17、選用不同材質(zhì)的輥子。該窯在對于輥棒的選擇如下：低溫段（20200） 無縫鋼管輥棒中溫段（預(yù)熱帶200700，冷卻帶40080）耐熱不銹鋼管輥棒高溫段（燃燒帶7001180，急冷段1180700）莫來石剛玉質(zhì)陶瓷輥棒冷卻帶（700400） 莫來石棍棒 5.4.2 輥子直徑與長度的確定輥子的直徑大，則強度大；但直徑過大，會影響窯內(nèi)輻射換熱和對流換熱。因中試窯比較短，輻射換熱和對流換熱空間有限，本設(shè)計輥子的直徑要小些，故選用直徑為40mm的輥棒，而長度則取3000mm。5.4.3 輥距的確定為了保證無論何時制品在轉(zhuǎn)動過程中都有3根輥棒，所以應(yīng)取問產(chǎn)品的1/4以下，即輥距不大于600/4=150mm，

18、為使每節(jié)窯能充分利用，在考慮到輥距如果太大對輥子的強度要求太高，因此，最終確定輥距為60m，每節(jié)窯為2518/60=42根。5.4.4 傳動系統(tǒng)的選擇考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量問題， 輥道窯的傳動系統(tǒng)由電機、鏈傳動和齒輪傳動結(jié)構(gòu)所組成。為避免停電對正常運行的輥道窯造成的危害，輥道窯一般都設(shè)在滯后裝置，通常是設(shè)一臺以電瓶為動力的直流電機。停電時，立即驅(qū)動直流電機，使輥子停電后仍能正常運行一段時間，避免被壓彎或壓斷，以便在這段時間內(nèi)，啟動備用電源。本設(shè)計選用多電機分段傳動分段帶動的傳動方案。將窯分成10段，每段由一臺電機托動，采用變頻調(diào)速。所有電機可以同時運行，每臺亦可單獨運行，當處理打縲、堵窯等事故時，將

19、電機打到擺動狀態(tài)，使磚坯前后搖擺運行，可保證這些區(qū)段的制品不粘輥，輥子不彎曲，磚坯亦不會進入下一區(qū)段。5.4.5 傳動過程 電機主動鏈輪滾子鏈從動鏈輪主動斜齒輪從動螺旋齒輪主軸主軸上的斜齒輪被動斜齒輪輥棒傳動裝置輥子5.4.6 傳動過程聯(lián)接方式依據(jù)以上原則，聯(lián)接方式主要采用彈簧夾緊式，從動采用托輪磨擦式。5.5窯體附屬結(jié)構(gòu)5.5.1 事故處理孔事故處理孔設(shè)在輥下，且事故處理孔下面與窯底面平齊，以便于清除出落在窯底上的磚坯碎片。為了能清除窯內(nèi)任何位置上的事故而不造成“死角”，兩相鄰事故處理孔間距不應(yīng)大于事故處理孔對角線延長線與對側(cè)內(nèi)壁交點連線。設(shè)置的事故處理孔尺寸為：400×130mm

20、，即b=400mm，=310mm，B=2910mm，同一側(cè)兩事故處理孔中心距應(yīng)小于或等于（m）。又因為每節(jié)長度只有2.518m，所以，可以每節(jié)設(shè)置一個事故處理孔，本設(shè)計在每節(jié)設(shè)置一個事故處理孔，尺寸為：400×130mm，兩側(cè)墻事故處理孔采取交錯布置的形式。當事故處理孔在不處理事故時，要用塞孔磚進行密封，孔磚與窯墻間隙用耐火纖維堵塞密封，防止熱氣體外溢或冷風漏入等現(xiàn)象對燒成制度產(chǎn)生影響。5.5.2 測溫測壓孔及觀察孔5.5.2.1 測溫孔為嚴密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度制度，及時調(diào)整燒嘴開度，一般在窯道頂及火道側(cè)墻留設(shè)若干處測溫孔以安裝熱電偶。測溫孔間距一般為35米，高溫段布密些，低溫段布稀

21、些，在燒成曲線的關(guān)鍵點，如氧化末段、晶體轉(zhuǎn)化點、釉始溶點、成瓷段、急冷結(jié)束等都應(yīng)設(shè)測溫孔。本設(shè)計如下：第14、18、30、34節(jié)和第45、46節(jié)的窯頂中部和一側(cè)窯墻中部輥下方各設(shè)置一個測溫孔。第2、6、10、22、26、35、36、38、40、42、44節(jié)在窯頂中部設(shè)置一個測溫孔。第48、50、52、54、57、61節(jié)一側(cè)窯墻中部設(shè)置一個測溫孔。5.5.2.2 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)熱帶負壓大，易漏入大量冷風，造成氣體分

22、層，上下溫差過大，延長了燒成周期，消耗了燃料。所以在第34、36節(jié)處設(shè)置測壓孔。 5.5.2.3觀察孔在每個燒嘴的對側(cè)窯墻設(shè)置40mm的觀察孔，以便燒嘴的燃燒狀況。未用時，用與觀察孔配套的孔塞塞住，以免熱風逸處或冷風漏入。5.5.3 膨脹縫窯體受熱會膨脹，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，因此在窯墻、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，每節(jié)窯體留設(shè)2處寬度為10mm的膨脹縫，內(nèi)填陶瓷棉。各層磚的膨脹縫要錯縫留設(shè)。5.5.4 擋墻窯道上的檔板和擋火墻可以起到窯內(nèi)氣體的上下和水平導(dǎo)流、調(diào)整升溫曲線、蓄熱輻射及截流作用。檔板負責對窯內(nèi)上半窯道的控制,采用耐高溫硬質(zhì)陶瓷纖維板制成

23、,可以通過在窯頂外部調(diào)整位置的高低。擋火墻負責對窯內(nèi)下半窯道的控制,采用耐火磚砌筑,高低位置相對固定。窯道檔板和擋火墻設(shè)置在同一橫截面上。全窯共設(shè)置3對閘板和擋火墻結(jié)構(gòu)，分別在21-22節(jié)、35-36節(jié)、46-47節(jié)之間設(shè)置。5.6 窯體加固鋼架結(jié)構(gòu)形式輥道窯鋼架結(jié)構(gòu)起著加固窯體作用，而鋼架本身又是傳動系統(tǒng)的機身。本設(shè)計采用金屬框架裝配式鋼架結(jié)構(gòu)，立柱用2.5t×75×50mm方鋼、上橫梁用2.3t×50×50mm方鋼、下梁用2.5t×100×50mm方鋼。在一節(jié)窯體鋼架中，每側(cè)共有立柱3根，兩頭每個立柱上開有攻M12螺栓節(jié)間聯(lián)接的6

24、個孔。下橫梁每節(jié)共3根，焊在底側(cè)梁上，下橫梁上焊有50×50mm的等邊角鋼作底架，以便在其上擱置底板。上下側(cè)板可用23mm鋼板沖壓制成，吊頂梁采用50×50×5mm的等邊角鋼。 6 燃料燃燒計算天然氣組成：天然氣體積成分（%）成分COH2CH4C2H4H2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)含量0.20.295.63.50.30.10.1041.58天然氣的低發(fā)熱量是：34500kJ/Nm341870kJ/Nm3。6.1 空氣量的計算6.1.1理論空氣量的計算當熱值大于14650KJ/M3時，根據(jù)國家標準總局推薦的經(jīng)驗公式理論空氣量：（取天然氣的低發(fā)熱量為40

25、000kJ/Nm3進行計算） (Nm3/Nm3)6.1.2 實際空氣量的計算由于在氧化氣氛下燒成,可根據(jù)實踐氣體燃料經(jīng)驗=1.051.15.因此本次設(shè)計1.15，那么，實際空氣量為：(Nm3/Nm3)6.2煙氣量的計算6.2.1理論煙氣量的計算煙氣生成量用經(jīng)驗公式，理論煙氣量： (Nm3/ Nm3)6.2.2實際煙氣量的計算(Nm3/Nm3)6.3燃燒溫度的計算用公式計算理論燃燒溫度tth: 空氣及燃料溫度均按在室溫20oC時計算，即ta=tf=20oC空氣比熱為Ca1.30KJ/（m3·oC）;天然氣比熱為：Cf=1.57kj/(m3·oC)現(xiàn)設(shè)t=1800 查表，Cg=

26、1.64KJ/(m3·oC)求得溫度與假設(shè)溫度相對誤差：（1833-1800）/18331.83%<5%，所設(shè)合理，取高溫系數(shù)0.85則實際燃燒溫度Tp0.85×18001530，比需要的溫度1180高出350，基本合理。 7 窯體材料及厚度的確定7.1窯體材料確定原則窯體材料要用耐火材料和隔熱材料。耐火材料必須具有一定的強度和耐火性能以便保證燒到高溫窯體不會出現(xiàn)故障。隔熱材料的積散熱要小，材質(zhì)要輕，隔熱性能要好，節(jié)約燃料。而且還要考慮到廉價的材料問題，在達到要求之內(nèi)盡量選用價廉的材料以減少投資。7.2窯體材料厚度的確定原則1 為了砌筑方便的外形整齊，窯墻厚度變化不要

27、太多。2 材料的厚度應(yīng)為磚長或磚寬的整數(shù)倍；墻高則為磚厚的整數(shù)倍，盡量少砍磚。3 厚度應(yīng)保證強度和耐火度。 總之，窯體材料及厚度的確定在遵循以上原則得計出上，還要考慮散熱少，投資少，使用壽命長等因素。表71：窯體材料和厚度表（1）1-18 、41-62節(jié)名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150窯墻耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3190窯底耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚1600

28、0.310+0.176×10-3t230隔熱層硅藻土磚9000.063+0.14×10t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100表72：窯體材料和厚度表（2）19-40節(jié)位置名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150窯墻耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層混合纖維13500.12120窯底耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t130隔熱層硅

29、藻土磚9000.063+0.14×10t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100 8 熱平衡計算熱平衡計算包括預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡計算和冷卻帶熱平衡計算。預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡計算目的在于求出每小時的燃料消耗量；冷卻帶的熱平衡計算的目的在于計算冷空氣鼓入量和熱風抽出量。8.1 預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計算8.1.1 熱平衡計算基準及范圍時間基準：1h； 溫度基準：0 8.1.2 熱平衡框圖22坯體帶入顯熱：燃料帶入化學(xué)熱及顯熱：助燃空氣帶入顯熱：預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱： （）熱制品帶出顯熱：窯體散失熱 ：物化反應(yīng)耗熱：其他熱損失：煙氣帶走顯熱：8.1.3熱收入項目8.1.3

30、.1坯體帶入顯熱入窯干制品質(zhì)量 燒成灼減4.85% ，取每平方米產(chǎn)品的質(zhì)量為入窯制品含自由水 1%濕基制品質(zhì)量 制品入窯第9節(jié)時的溫度為200，入窯制品比熱為:8.1.3.2 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 天然氣低熱值為 40000 天然氣的入窯溫度 ，20時天然氣比熱容cf1.57KJ/( m3·)設(shè)天然氣消耗量為 x 8.1.3.3助燃空氣帶入顯熱 助燃空氣溫度 20 時，空氣比熱容 Nm3/Nm3 8.1.3.4預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱(KJ/h )取預(yù)熱帶前段空氣過剩系數(shù),漏入空氣溫度20,1.30 kJ/（）.則漏入空氣總量為：(Nm3/Nm3) 8.1.4 熱支出項目8.1.4.1

31、熱制品帶出顯熱燒成產(chǎn)品質(zhì)量（Kg/h）制品出燒成帶（第35節(jié)）產(chǎn)品溫度1180.查表可知:產(chǎn)品平均比熱為: KJ/(kg) (KJ/h )8.1.4.2 窯體散失熱 將計算窯段分為兩部分，即預(yù)熱帶：400950，取平均值675；燒成帶9501180，取平均值10651 預(yù)熱帶第1321節(jié):窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)壁平均溫度675A. 窯頂名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150=0.31+0.176×10-3（725+445）/2=0.413

32、 W/m·取2為0.2W/m·熱流（W/）窯頂散熱面積A頂=×2.158×9=35.73 B. 窯墻名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯墻耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層混合纖維13500.12120=0.31+0.176×10-3（675+495）/2=0.413 W/m·熱流 (w/m2)一側(cè)墻散熱面積 二側(cè)墻散熱量Q2qA×3.62×407.8×18.06×3.653027.1 (KJ/h)C. 窯底名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)

33、熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯底耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t130隔熱層硅藻土磚9000.063+0.14×10t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100=0.31+0.176×10-3（675+495）/2=0.413 W/m·=0.063+0.14×10-3（675+495）/2=0.145W/m· 取3為0.2W/m· 熱流 (w/m2) 窯頂散熱面積A底=A頂=35.73 (KJ/h)2 燒成帶第1935節(jié)：窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁平均溫度1065A. 窯頂名稱材

34、質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150=0.31+0.176×10-3（1100+1300）/2=0.521W/m·取2為0.2W/m·熱流（W/）窯頂散熱面積A頂=×2.158×17=67.5 B. 窯墻名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯墻耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層混合纖維13500.12120=0.31+0.176×10-

35、3（1100+1300）/2=0.512 W/m·熱流 (w/m2)一側(cè)墻散熱面積 二側(cè)墻散熱量Q2qA×3.62×983.6×34.11×3.6241587.9(KJ/h)C. 窯底名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯底耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t130隔熱層硅藻土磚9000.063+0.14×10t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100=0.31+0.176×10-3（1100+1300）/2=0.512 W/m·=0.063+0.14

36、×10-3（1100+1300）/2=0.231W/m· 取3為0.2W/m· 熱流 (w/m2) 窯頂散熱面積A底=A頂=67.5 (KJ/h)總散熱量：=62487.5+53027.1+100098.3+199454.4+241587.9+175480.2=832135.4(KJ/h)8.1.4.3物化反應(yīng)耗熱1 自由水蒸發(fā)吸熱自由水質(zhì)量 （kg/h)煙氣離窯溫度 250 =117.5×（2490+1.93×200） =337930（kJ/h)2 其余物化反應(yīng)耗熱用反應(yīng)熱近似代替物化反應(yīng)熱入窯干制品質(zhì)量=11629.1（kg/h），含量=1

37、6.27% =11629.1×2100×16.27%=3973314.6(KJ/h)總的物化反應(yīng)耗熱:337930+3973314.64311244.6(KJ/h)8.1.4.5其它熱損失(kJ/h)根據(jù)經(jīng)驗占熱收入的5%=()×0.05 =（2095593+40031.4x+319.02x+235.82x）×0.05=104779.7+2029.3x8.1.4.6 煙氣帶走顯熱Qg（KJ/h）每小時離窯煙氣量：VgVg0+（g-）Va0×X13.42x（m3/h）煙氣離窯溫度 250查表得此時煙氣的平均比熱為：cf1.42KJ/m3則Qg V

38、gcftg13.42X×1.42×2504764.1X（KJ/h）8.1.5 列出熱平衡方程式由熱收入=熱支出得:2095593+40031.4x+319.02x+235.82x=15465075+832135.4+4311244.6+104779.7+2029.3x+4764.1x計算得出x= 436.12 m/h每小時燒成制品質(zhì)量為：G111629.1（kg/h） 每公斤產(chǎn)品熱耗:8.1.6列熱平衡表表81預(yù)熱帶燒成帶熱平衡表熱收入熱支出項目%項目%坯體帶入顯熱209559310.58產(chǎn)品帶出顯熱1546507549.04燃料化學(xué)熱及顯熱1745849488.19窯體散

39、失熱8321352.64助燃空氣顯熱1391310.70物化反應(yīng)熱431124521.33漏入空氣顯熱1028460.52煙氣帶走顯熱88501831.22其他熱損失207771928.06總計19796064100.0總計31536357100.0熱平衡分析:由表可以看出熱支出項中，產(chǎn)品帶走顯熱，物化反應(yīng)耗熱兩項不可能減少。而其他三項則可采用適當措施節(jié)省能耗。對于煙氣出窯溫度適當控制在較低溫度下。在資金允許的情況下，要減少窯體散熱則可采用新型耐火材料，隔熱材料，以達到節(jié)能減排的目的。8.2冷卻帶熱平衡計算8.2.1 熱平衡計算基準及范圍時間基準：1h； 溫度基準：0 8.2.2 熱平衡框圖制

40、品帶入的顯熱 冷卻風帶入顯熱 制品帶出顯熱熱風抽出帶走顯熱 窯體散熱 其他熱損失 8.2.3熱收入項目8.2.3.1制品帶入的顯熱 制品帶入顯熱在上面已經(jīng)算出： 8.2.3.2急冷風帶入顯熱 設(shè)定窯尾風風量為 。一般急冷風風量是窯尾風的（1/21/4)本設(shè)計取急冷風風量是窯尾風量的1/2 。急冷風與窯尾的總風量是1.5。查表得 ：20 時空氣的比熱為1.29 。所以 8.2.4熱支出項目8.2.4.1 制品帶走顯熱Q出窯時產(chǎn)品的質(zhì)量為G=11629.1(kg/h),出窯口溫度t=80,查表知此時溫度下制品的平均比熱為c0.84+26×10× t0.84+26×10

41、×800.8608 kJ/(kg)此時陶瓷的比熱為 8.2.4.2 熱風抽出時帶走的顯熱Q抽風為鼓入風的95%,故抽出熱風量應(yīng)為0.95Vm/h.取熱風抽出時的溫度為:t=400C,查表知此時的比熱為:c=1.32kJ/(m),則:Q=0.95Vtc=0.95×400×1.32×V=501.6 V8.2.4.3 窯體的散熱Q1 在急冷帶的窯體散熱(3640節(jié))窯外壁溫度取80,窯內(nèi)壁平均溫度為940A. 窯頂名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層硅酸鹽耐火

42、纖維束11500.10.3150=0.31+0.176×10-3（1180+700）/2=0.475 W/m·取2為0.2W/m·熱流（W/）窯頂散熱面積A頂=×2.158×5=19.85 B. 窯墻名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯墻耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層混合纖維13500.12120=0.31+0.176×10-3（1180+700）/2=0.475 W/m·熱流 (w/m2)一側(cè)墻散熱面積 二側(cè)墻散熱量Q2qA×3.62×

43、;458×10.03×3.633086 (KJ/h)C. 窯底名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯底耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t130隔熱層硅藻土磚9000.063+0.14×10t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100=0.31+0.176×10-3（1180+700）/2=0.475 W/m·=0.063+0.14×10-3（1180+700）/2=0.195W/m· 取3為0.2W/m· 熱流 (w/m2) 窯頂散熱面積A底=A頂=1

44、9.85 (KJ/h)2 緩冷帶、快冷帶（4162節(jié)）：70080 ，平均溫度390;窯外壁平均溫度取50A. 窯頂名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150=0.31+0.176×10-3（700+80）/2=0.379 W/m·取2為0.2W/m·熱流（W/）窯頂散熱面積A頂=×2.158×22=87.34 B. 窯墻名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯墻耐火層莫來石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.176×10-3t230隔熱層混合纖維13500.12120=0.31+0.176×10-3（700+80）/2=0.379 W/m·