窯爐課程設(shè)計(jì)

1、景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院窯爐課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目： 年產(chǎn)650萬(wàn)件湯盤(pán)液化氣隧道窯設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 2 姓 名： 院 （系）： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專(zhuān) 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(duì)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(mǎn)足制品焙燒時(shí)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(shí)，為了滿(mǎn)足陶瓷制品的工藝要求，應(yīng)充分了解窯爐類(lèi)型及其優(yōu)缺點(diǎn)，考察一些與已投入生產(chǎn)的陶瓷廠，然后結(jié)合本廠實(shí)際情況和必要的技術(shù)論證，方可定之。判斷一個(gè)窯爐好壞的

2、標(biāo)準(zhǔn)，通常由以下幾個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)：1.能滿(mǎn)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(qiáng)，能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)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(zhǎng)。4.容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化操作，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。5.勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，環(huán)境污染小。以上幾點(diǎn)，其中能否滿(mǎn)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(shí)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(jiàn)的連續(xù)式燒成設(shè)備。其主體為一條類(lèi)似鐵路隧道的長(zhǎng)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(dòng)的窯車(chē)構(gòu)成的窯底。隧道窯的最大特點(diǎn)是產(chǎn)量高,正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)燒成條件穩(wěn)定,并且在窯外裝車(chē),勞動(dòng)條件好,操作易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,機(jī)械化.隧道要的另一特點(diǎn)是它逆流傳熱,能利用煙氣來(lái)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(lái)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(jì)任務(wù)書(shū) 1、 設(shè)計(jì)任務(wù) 年產(chǎn)650萬(wàn)件湯盤(pán)液化氣隧道窯設(shè)計(jì)2、 原始數(shù)據(jù)（1） 湯盤(pán)1. 湯盤(pán)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(shí)，最高燒成溫度：1320（溫度曲線(xiàn)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(jì)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(pán)的重量大小，選定全耐火纖維不承重型結(jié)構(gòu)窯車(chē)：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(jì)算式 5.23- 1.2810-3t）。棚板規(guī)格：長(zhǎng)寬高: 36036010(mm)棚板質(zhì)量=3103101010-62.2=2.11 Kg 支柱規(guī)格：長(zhǎng)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(pán)規(guī)格9英寸，9英寸=22.86cm=228.6mm，400g/每塊，胚體高度定為20mm?？?/p>

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(pán)碼放方法 采用窯車(chē)上設(shè)置棚板并7層碼放，每塊棚板放置一個(gè)湯盤(pán)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(gè)支柱，連線(xiàn)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(chē)尺寸確定車(chē)長(zhǎng)=3106+105+152=1940mm車(chē)寬=3105+104+152=1620mm窯車(chē)架高223mm，窯車(chē)襯面邊緣用四層的輕質(zhì)磚共4

7、65+42=268mm，在窯車(chē)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(chē)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(chē)與窯墻的間隙尺寸一般為2530mm，本設(shè)計(jì)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(méi)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(zhǎng)的尺寸確定窯車(chē)每

8、層裝載制品數(shù)為56=30件，共7層,故每車(chē)裝載制品數(shù)為307=210件，干制品質(zhì)量400g，則每車(chē)裝制品質(zhì)量為400g210=84kg ,裝窯密度g=每車(chē)裝載件數(shù)/車(chē)長(zhǎng)=210/1.94m=108.24件/m 127.69mG生產(chǎn)任務(wù)，件/年； L窯長(zhǎng)，m；燒成時(shí)間，h ； K成品率，%； D年工作日，日/年； g裝窯密度，件/每米車(chē)長(zhǎng)。窯內(nèi)容車(chē)數(shù)：n=127.69/1.94=65.82輛，取整數(shù)66輛，此時(shí)窯長(zhǎng)=66 1.94m=128.04m。該窯采用鋼架結(jié)構(gòu)，設(shè)進(jìn)車(chē)和出車(chē)室各2m，故全窯長(zhǎng)取132.04m，分為64個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)2000mm。 根據(jù)燒成曲線(xiàn)，各帶燒成時(shí)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(zhǎng)及所占比例為： 預(yù)熱帶長(zhǎng)=220=40m 占總長(zhǎng)的31.3% 燒成帶長(zhǎng)= 219=38m 占總長(zhǎng)的29.7% 冷卻帶長(zhǎng)=225=50m 占總長(zhǎng)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(dòng)，造成較大溫差，窯車(chē)臺(tái)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(duì)于燒成帶，內(nèi)高增大一塊標(biāo)準(zhǔn)磚的寬度134mm，所以?xún)?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(chē)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(shí)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(xiàn) 圖4-1燒成溫度曲線(xiàn)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(lái)的熱風(fēng)，并在窯頭上部設(shè)1對(duì)排煙口，后半節(jié)下部各設(shè)1對(duì)排煙口第2節(jié)上部也加設(shè)1對(duì)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(duì)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(cuò)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)?，每?jié)設(shè)3只，高度就設(shè)在窯車(chē)棚板的下部通道上，兩側(cè)墻則交錯(cuò)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(kāi)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(cuò)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(duì)，下設(shè)2對(duì)）外，其余每節(jié)上部設(shè)5對(duì)冷風(fēng)噴管，下部設(shè)4對(duì)冷風(fēng)噴管，上下噴管交錯(cuò)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?jī)晒?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(qiáng)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(duì)上部3對(duì)，下部3對(duì)。5.4 傳動(dòng)系統(tǒng)由窯車(chē)連續(xù)性傳動(dòng)，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(dòng)窯車(chē)在窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)。5.5 窯體附屬結(jié)構(gòu)5.5.1 測(cè)溫孔及觀察孔測(cè)溫孔及觀察孔在燒成曲線(xiàn)的關(guān)鍵處設(shè)置測(cè)溫孔，低溫段布稀點(diǎn)，高溫處密點(diǎn)，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(cè)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(guò)多移向預(yù)熱帶，則燒成帶正壓過(guò)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(guò)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(guò)大，延長(zhǎng)了燒成周期，消耗了燃料。本設(shè)計(jì)以觀察孔代替測(cè)壓孔。 5.3.3 膨脹縫窯體受熱會(huì)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(kāi)裂或擠壞。本設(shè)計(jì)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(cuò)縫留設(shè)。6 燃料燃燒計(jì)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(jì)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(guò)剩系數(shù)為=1

16、.2，則實(shí)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(shí)用公式計(jì)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)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(shí)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(duì)窯體的要求，即所選用的材料長(zhǎng)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??；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(jì)算 9英寸平盤(pán)的坯體成分組成如下表：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2O+Na2OI.L69.2019.960.870.490.883.125.48(1) 每小時(shí)燒成制品的質(zhì)量Gm成品每件質(zhì)量400g，則每車(chē)制品質(zhì)量為400g210=84kg ，推車(chē)速度=66車(chē)/16時(shí)=4.125車(chē)/時(shí)。 =推車(chē)速

20、度每車(chē)載重=4.12584=346.5（ kg/h）。(2) 每小時(shí)入窯干坯的質(zhì)量Gg Gg= Gm=346.5=366.58kg/h(3) 每小時(shí)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(shí)蒸發(fā)的自由水量GzGz= Gs-Gg =374.83366.58=8.25kg/h(5) 每小時(shí)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(shí)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(shí)入窯窯具的質(zhì)量Gb 窯具主要是支柱和棚板。 單個(gè)棚板質(zhì)量=3103101010-62.2=2.11 Kg 單個(gè)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(jì)算9.1預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計(jì)算9.1.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍熱平衡計(jì)算以1h作為時(shí)間基準(zhǔn)，而以0作為基準(zhǔn)溫度。計(jì)算燃燒消耗量時(shí)，熱平衡的計(jì)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(chē)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(xiàng)目 坯體帶入顯熱Q1 由上面物料平衡計(jì)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(jì)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(shí)液化石油氣比熱為=3.91； x每小時(shí)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(shí)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(guò)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(jì)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(xiàng)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(jì)算中已得=346.5kg/h； 出燒成帶產(chǎn)品溫度，為1320 ；此時(shí)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(shí)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(guò)取離窯煙氣中空氣過(guò)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(jī)的安全使用，離窯煙氣溫度不應(yīng)該超過(guò)300，則取離窯煙氣溫度為200，此時(shí)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(chē)蓄熱和散失熱量Q6取經(jīng)驗(yàn)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(shí)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(duì)比現(xiàn)有同類(lèi)型的窯加以確定，一般占總熱收入的5%10%，本設(shè)計(jì)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(shí)間液化氣消耗量為：B=62m3/h。回帶入上式最終得熱收入=熱支出=6992439.28 kJ/h由于單位時(shí)間產(chǎn)量為=346.5 kg/h，液化氣熱值Qd=110000 kJ/ m3,則單位時(shí)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(xiàng)目(kJ/h)（%）項(xiàng)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(jì)6992439.28100總計(jì)6308142.32100 9.2冷卻帶的熱平衡計(jì)算9.2.1 確定熱平衡計(jì)算的基準(zhǔn)、范圍先確定計(jì)算基準(zhǔn)：以0作為基準(zhǔn)溫度，1h為質(zhì)量與熱量的時(shí)間基準(zhǔn)，畫(huà)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(chē)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(chē)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(xiàng)目 制品帶入顯熱Q3 此項(xiàng)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(xiàng)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(chē)帶入顯熱Q9

33、此項(xiàng)熱量可取預(yù)熱帶、燒成帶窯車(chē)總積散熱的95%，（其余5%已在預(yù)熱帶 和燒成帶向車(chē)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(jì)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(shí)空氣的比熱為： =1.30 ； Q10=Vacata=1.5Vx1.3020=39Vx（kJ/h） 9.2.4 熱支出項(xiàng)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(chē)帶走和向車(chē)下散失之熱Q13 此項(xiàng)熱量一般可按窯車(chē)帶入顯熱的55%計(jì)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(jì)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(shí)，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(yàn)數(shù)據(jù)，占冷卻帶熱收入的5%10%，本次計(jì)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(xiàng) 目(kJ/h)(%)項(xiàng) 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(chē)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(chē)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(jì)6945199.26100合計(jì)694519910010.燒嘴選型10.1 每個(gè)燒嘴所需的燃燒能

38、力由于全窯共有n個(gè)燒嘴，考慮每個(gè)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(gè)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(mǎn)足生產(chǎn)需要即可，應(yīng)盡量避免不必要的浪費(fèi)。其次，選用燒嘴必須和燒嘴的使用結(jié)合起來(lái)，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(jì)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(guò)資料查詢(xún)選用廣東施能燃燒設(shè)備有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為SIO-200燒嘴，其主要參數(shù)為：火焰長(zhǎng)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(zhuān)門(mén)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(jì)算11.1 排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 排煙量計(jì)算取離窯煙氣中空氣過(guò)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(duì)排煙口，則每個(gè)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(guò)大，造成浪費(fèi)?，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(jì)為高寬=0.08420.1m，考慮到砌筑的方便，取高為673=201mm，即實(shí)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(chē)臺(tái)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(shí)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(shí)際距離要以現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)機(jī)安裝位置等實(shí)際情況為準(zhǔn)。 水平主煙道尺寸 水平主

41、煙道長(zhǎng)度8米，直徑2=450mm。 阻力計(jì)算阻力計(jì)算應(yīng)包括料垛阻力、位壓阻力、摩擦阻力和煙囪阻力的計(jì)算之和。1） 料垛阻力h1取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每米窯長(zhǎng)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(duì)排煙口在第7節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)2米，則：h1=（21-7）21=28 Pa2 ） 位壓阻力h2 風(fēng)機(jī)與煙囪設(shè)在窯外的車(chē)間地面上，煙氣從排煙口到風(fēng)機(jī)（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(kuò)，取4=2；v=1.5m/s，,5=2，v=5m/s ，再45下降至風(fēng)機(jī)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度（金屬管道部分）：d2=0.117m；l2=2m；水平支管道當(dāng)量直徑和長(zhǎng)度（金屬管道部分）：d3=0.117m；l3=1m；主煙道直徑和長(zhǎng)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(dòng)速度為10m/s，平均溫度為100，其直徑為：0.22m，取直徑為220mm2. 計(jì)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(dòng)壓頭的損失，因此煙囪本身也成為阻力作用。須用風(fēng)機(jī)來(lái)克服阻力。風(fēng)機(jī)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(jì)算 由上面計(jì)算可知，每小時(shí)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(jī)設(shè)置在燒成帶最后一節(jié)，則助燃風(fēng)總管長(zhǎng)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(jì)算由熱平衡可算得，急冷風(fēng)量為：，急冷風(fēng)管道長(zhǎng)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(jì)算 抽熱風(fēng)由兩臺(tái)相同型號(hào)的風(fēng)機(jī)共同分擔(dān)，總風(fēng)量為，則單臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為，抽熱風(fēng)管總長(zhǎng)等于冷卻帶窯體總長(zhǎng)，即L=34（m），這里只計(jì)算單臺(tái)風(fēng)機(jī)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(jì)算 由熱平衡計(jì)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(jī)選型 排煙風(fēng)機(jī) 排煙量已由熱平衡計(jì)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(shí)際狀態(tài)下的風(fēng)量，另外還要考慮實(shí)際運(yùn)行時(shí)留有余地，取風(fēng)機(jī)余量系數(shù)1.3，則排煙機(jī)選型風(fēng)量為： 排煙機(jī)應(yīng)具備的全風(fēng)壓力為： 助燃風(fēng)機(jī)：助燃風(fēng)機(jī)風(fēng)量，按排煙風(fēng)機(jī)計(jì)算步驟計(jì)算得，助燃風(fēng)機(jī)應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力。 急冷風(fēng)機(jī)：冷卻風(fēng)量；急冷風(fēng)機(jī)應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力。 抽熱風(fēng)機(jī)：,抽熱風(fēng)機(jī)應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力。 快冷送風(fēng)機(jī)：，快冷風(fēng)機(jī)應(yīng)具備的風(fēng)量為：；全風(fēng)壓力?，F(xiàn)將全窯風(fēng)機(jī)設(shè)備選型匯總?cè)缦卤恚河猛撅L(fēng)機(jī)名稱(chēng)風(fēng)機(jī)型號(hào)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)r/min風(fēng)量m3/h風(fēng)壓(毫米水柱)電機(jī)型號(hào)功率Kw臺(tái)數(shù)排煙風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)Y4-65-12 No.52000558586JO2-31-232助燃風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)G6-43