年產(chǎn)30萬件衛(wèi)生潔具天然氣隧道窯爐設計說明書

1、2 設計任務書專 業(yè)熱能動力班 級學生姓名指導教師題 目年產(chǎn)30萬件衛(wèi)生潔具天然氣隧道窯爐設計主要研究內容和設計技術參數(shù)：1、 產(chǎn)品：衛(wèi)生潔具（產(chǎn)品結構自定）；2、 產(chǎn)量：30萬件/年；3、年工作日：330天；4、燃料：天然氣；Qnet,ar=36000KJ/ M35、燒成合格率：92%；6、坯體入窯水分：2.2%；7、燒成周期：自定；17小時8、氧化氣氛燒成；9、燒成溫度：1220。3 原始數(shù)據(jù)3.1坯料組成:SiO2 AL2O3 CaO MgO FeO K2O Na2O TiO2 灼失3.2 線收縮率線收縮率為11%3.3 燒成周期燒成周期為17小時，可調3.4 燃料天然氣組成：CH4 C

2、2H6 H2S CO2 N2 其它 86.8% 0.11% 0.879% 4.437% 8.1% 0.343%3.5 燒成工藝確定 (見圖(3-1)燒成溫度曲線)20 450 小時 預熱帶450600 1.3 小時 預熱帶600900 1.8 小時 預熱帶9001220 小時 燒成帶12201220 小時 燒成帶 1220800 小時 急卻帶800500 3.0 小時 緩卻帶500350 小時 冷卻帶35080 小時 冷卻帶圖3-1燒成溫度曲線4 窯體主要尺寸的確定4.1 棚板和立柱的選用 g/cm3。 棚板尺寸：690×450×38 mm 支 柱： 85×85&

3、#215;500mm橫 梁： 950×30×30mm支 帽： 105×105×27mm4.2窯長及各帶長 4.2.1 裝車方法在窯車的長度方向上設置2塊棚板，寬度方向上設置7塊棚板。棚板間的間隙在長度方向上為60mm，在寬度方向上為10mm，由此確定窯車車面尺寸為：長：690×2+60=1440 取1500mm寬：450×710×6=3210mm4.2.2 窯長的確定每車裝載制品數(shù)為13件。窯長L= =m窯內容車數(shù)：n=80.76/1.5=53.84輛，取54輛。全窯不設進車和出車室，所以窯有效長為54×1.5=8

4、1m 取82m4.2.3 各帶長度的確定根據(jù)燒成曲線： 預熱帶長=（預熱時間×總長）/總燒成時間= 5.4×82/17=26m 燒成帶長=（燒成時間×總長）/總燒成時間=4.1×82/17=20m 冷卻帶長=（冷卻時間×總長）/總燒成時間= 7.5×82/17=36m4.3.1 窯車窯內容車數(shù)54輛，則推車時間：17×60/54=18.8 min/車；推車速度：60/18.8=3.2車/小時。窯車架高225mm，窯車襯面邊緣用三層的輕質磚共260mm，在窯車的中部鋪4層硅酸鋁纖維棉和1層函鋯纖維毯。窯車總高為：225+260

5、=485mm在車面與棚板間留火道，其高度為300mm。4.3.2 確定窯截面的尺寸根據(jù)窯車和制品的尺寸，窯內寬B取3550mm。4.3.3 窯車車面上窯墻高設計由窯車平面至窯頂設計尺寸：由于連體座便器尺寸的不確定性，其高度一般在700mm到800mm左右，故取預熱帶、冷卻帶：1200mm，為了加強傳熱，燒成帶加高100mm，所以取1300mm。窯全高（軌面至窯頂）：預熱帶、冷卻帶為1200+485=1685mm；燒成帶為 1300+485=1785mm。5 窯體及工作系統(tǒng)的確定5.1 窯體以2米為一個模數(shù)單元節(jié)，全窯76米，共有38節(jié)。窯體由窯墻主體、窯頂和鋼架組成窯體材料由外部鋼架結構（包括

6、窯體加固系統(tǒng)和外觀裝飾墻板）和內部耐火隔熱材料襯體組成。砌筑部分，均采用輕質耐火隔熱材料。窯墻、窯頂和窯車襯體圍成的空間形成窯爐隧道，制品在其中完成燒成過程。5.1.1 鋼架每一鋼架長度為2米，含鋼架膨脹縫。全窯共38個鋼架結構，其高度、寬度隨窯長方向會有所改變。鋼架主要由輕質方鋼管、等邊角鋼等構成，采用焊接工藝，并在焊接處除去焊渣、焊珠，并打磨光滑。窯墻直接砌筑在鋼板上，鋼架承擔著窯墻和窯頂及附屬設備的全部重量。5.1.2 窯墻窯墻采用輕質耐火隔熱材料。常用材質如下：堇青莫來石板、莫來石絕熱磚、聚輕高鋁磚、輕質高鋁磚、輕質粘土磚、含鋯散棉、硅酸鋁棉等耐火材料。窯墻砌筑在鋼結構上。每隔兩米留設

7、20mm左右的熱膨脹縫，用含鋯散棉填實。窯墻最外面用10mm厚的碳酸鈣板。5.1.3 窯頂窯頂是由吊頂板或吊頂磚和角鋼或細鋼筋等組成的平頂結構。角鋼直接焊接在窯頂鋼架上，細鋼筋則是做成鉤狀掛在窯頂鋼架上。吊頂板或吊頂磚與角鋼或細鋼筋緊固。這樣，窯頂?shù)闹亓恳灿射摷艹袚?。在窯頂上，鋪厚度適宜的保溫棉和耐火棉，窯體材料的輕質化，可大大減少窯體蓄熱。5.1.4 檢查坑道和事故處理孔由于窯車上棚架穩(wěn)固，不容易發(fā)生倒窯事故。即使發(fā)生窯內卡車或者其他事故，也可停窯，能夠快速冷卻下來，再進行處理，對生產(chǎn)影響不大。因此該隧道窯不設置窯內車下檢查坑道。這樣既簡化了窯爐基礎結構，減少了施工量和難度，又降低了成本，窯

8、體保溫也得到明顯改善。5.1.5 測溫孔為了嚴密監(jiān)視及控制窯內溫度和壓力制度，及時調節(jié)燒嘴的開度，一般在窯道頂及側墻留設測溫孔安裝熱電偶。測溫孔的間距一般為3-5米，高溫段布置密集些，低溫段布置相對稀疏。本設計在窯體的第1節(jié)13節(jié)，在第1節(jié)設置一處測溫孔，接下來每隔一節(jié)設置一處測溫孔，共7處測溫孔；在進入燒成帶之后的第14節(jié)與16節(jié)各設置一處測溫孔，第18、20、22節(jié)的窯頂和窯側墻處設置測溫孔，共6處測溫孔；第24，26，28，31，33，35，37，38節(jié)各設置一處測溫孔，共8處測溫孔。因此在燒成曲線的關鍵點，如窯頭、氧化末段、晶型轉化點、成瓷段、急冷結束等都有留設。5.1.6 曲封、砂封

9、和車封窯墻與窯車之間、窯車與窯車之間做成曲折封閉。曲封面貼一層高溫耐火棉。窯車之間要承受推力，所以在窯車接頭的槽鋼內填充散棉，以防止上下漏氣。砂封是利用窯車兩側的厚度約68mm的鋼制裙板，窯車在窯內運動時，裙板插入窯兩側的內裝有直徑為13mm砂子的砂封槽內，隔斷窯車上下空間。砂封槽用厚度3mm左右的鋼板制作而成，且留有膨脹縫。在預熱帶頭部緩冷段頭部的窯墻上各設置一對加砂斗。5.1.7 窯爐基礎窯爐基礎、拖車道基礎、回車線基礎用毛石、混凝土或鋼筋混凝土、三七灰土三層夯實。5.2 排煙系統(tǒng)為了更好的利用煙氣的熱量能，采用分散排煙的方式。在預熱帶16節(jié)設17對排煙口，煙氣由各排煙口經(jīng)窯墻內水平煙道進

10、入窯內垂直煙管，匯總到排煙總管由排煙機抽出，送到成型車間干燥坯體。5.3 氣幕的設定1號車位窯頭設封閉氣幕?？紤]到煙氣溫度不是很高，故窯頂采用鋼板風盒，出風與進車方向成45度角；窯兩側墻內豎插管道，管壁開孔與進車方向成45度角。封閉氣幕的風源為外界空氣。5.4 燃燒系統(tǒng)此窯采用小功率多分布高速調溫燒嘴的布置方式。兩側垂直和水平交錯排列，這樣有利于均勻窯溫和調節(jié)燒成曲線。下部燒嘴噴火口對準裝載制品的下部火道，上部燒嘴噴火口對準裝載制品上方的部分。燒嘴磚直接砌筑在窯墻上，采用剛玉莫來石材質。燒嘴的具體布置情況為：817節(jié)下部設置15對共30只，1823節(jié)上部設置12只，下部設置12對共24只。預熱

11、帶帶前部的部分燒嘴和燒成帶上部燒嘴可能不開，為調節(jié)燒成曲線，增加產(chǎn)量留設備用。助燃風全部為外界空氣。5.5 冷卻系統(tǒng)制品在冷卻帶有晶體成長、轉化的過程，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，冷卻帶實質上是一個余熱回收設備，它利用制品在冷卻過程中所放出的熱量來加熱空氣 ，余熱風可供干燥用，達到節(jié)能目的。5.5.1 急冷段采用直接向窯內吹入冷風的方式，共設置了14對急冷風管，直接向窯內噴入冷風。并設置四對側部抽熱口。5.5.2 緩冷段制品冷卻到800500范圍時，是產(chǎn)生冷裂的危險區(qū)，應嚴格控制該段冷卻降溫速率。為了達到緩冷的目的，本設計采用間壁冷卻的形式，在29至34節(jié)設

12、置3組中空墻來進行間壁冷卻。5.5.3 快冷段在35-38節(jié)分上下兩排設置18對快冷風管，氣源為外界空氣。并在頂部設置抽熱口，由抽熱風機送至干燥室。5.5.4 窯尾段 在40-41節(jié)設置4對軸流風機，直接對窯內的制品進行冷卻，以保證制品的出窯溫度低于80。5.6 車下風系統(tǒng)車下風風源為室內冷空氣。在1827節(jié)，由車下風風機抽冷空氣直接送至窯下，每隔1m開一個車下風孔。5.7 輸送系統(tǒng)及附屬裝置隧道窯內鋪設軌道，軌道安放在鋼架上的軌道墊板上，用螺絲聯(lián)結并焊接。窯車是制品運輸?shù)妮d體。窯車底架由槽鋼、鋼板等經(jīng)螺絲聯(lián)結、焊接而成。在窯頭和窯尾各有一手動拖車道，每拖車道上有一輛拖車。窯外有一條手動回車線

13、。拖車軌道和窯內軌道和回車線軌道相連接，并在同一水平面上?？崭G車在回車線上裝載制品，然后推到拖車上，將拖車推到窯頭，再用頂車機將窯車推入窯內，窯車從窯尾出來經(jīng)拖車道送至回車線，并在回車線卸載制品。窯頭裝有油壓頂車機。根據(jù)設定好的推車速度，頂車機將窯車頂入窯內。頂車速度可調。拖車道和回車線軌道直接裝在軌道墊板上。在自動回車線上設置有一個窯車下檢查坑道，深約1.5米，其長寬尺寸約同窯車大小，用來檢修運行不良的窯車。在回車線前部和后部，各設置一道安全檢查門，其斷面尺寸和窯頭斷面、曲封尺寸一致。檢查門用多塊薄鋼板制作而成，用螺絲聯(lián)結，可以調整其高度和寬度。5.8 控制和調節(jié)系統(tǒng)5.8.1 工作原理本窯

14、的控制系統(tǒng)采用分散控制的方法，既可在控制柜內統(tǒng)一控制，也可進行現(xiàn)場控制。該系統(tǒng)主要包括動力控制、熱工控制、報警裝置及安全保護系統(tǒng)。5.8.2 動力控制所有風機均采用直接啟動方式，手動控制，在窯爐控制柜上設置風機開啟/關閉按鈕，直接集中控制和統(tǒng)一調節(jié)。只要按一下某風機啟動按鈕，與該風機配套的接觸器銜鐵便接通風機電源。5.8.3 運行安全保護系統(tǒng)及報警系統(tǒng)為了保證該隧道窯在正常工作條件下安全運行，防止窯爐在燃燒系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時供天然氣的部分繼續(xù)向窯爐燒咀供應天然氣而造成損壞或事故。本窯設有安全運行保護系統(tǒng)，當出現(xiàn)故障時，要立即關閉天然氣主管上手動閥門，從而關閉天然氣。此外，為嚴密監(jiān)控窯各關

15、鍵部位的運轉情況，本窯設置了故障報警系統(tǒng)?？刂乒裆显O置有報警顯示儀：當監(jiān)視的任一部件出現(xiàn)故障時，即出現(xiàn)聲光報警，以便操作人員及時發(fā)現(xiàn)和處理故障。5.8.4 熱工控制系統(tǒng)5.8.4.1 燒成帶溫度的控制本窯共設有8個控制回路,（其中5點為自動控制回路）對各控制點是進行獨立控制，5點均用于窯段對應的調節(jié)單元的溫度調節(jié)，只需調節(jié)燃氣量，就可達到調節(jié)窯溫的目的?，F(xiàn)就一個單元簡述一下溫度調節(jié)的過程:每個溫度調節(jié)單元主要有溫控調節(jié)器、執(zhí)行器、執(zhí)行器帶動的蝶閥、燒咀和熱電偶幾個主要部分組成。調節(jié)單元正常工作時，溫控調節(jié)器中要輸入一個設定溫度值，單元熱電偶來實測窯內本單元的溫度，并通過溫度傳感器把該溫度的毫伏

16、信號送回到溫控調節(jié)器，使其與設定溫度比較，如果實測溫度低于設定溫度，溫控調節(jié)器就會輸出一個信號，使執(zhí)行器帶動蝶閥向開大天然氣的方向變化，直到實測溫度與設定溫度相同。如果實測溫度高于設定溫度，調節(jié)過程與此類似，只是電動執(zhí)行器帶動蝶閥向開度小的方向變化，以減少燒咀噴出的天然氣量，使窯溫下降。5.8.4.2 預熱帶和冷卻帶的溫度控制預熱帶和冷卻帶溫度控制的手段主要是通過調節(jié)排煙總閘、排煙支閥、各種氣幕、抽余熱總閘、支閥以及冷卻風閘等來實現(xiàn)的。所有閘板和閥門都標記有刻度線，方便調節(jié)。6 窯體材料和厚度的確定窯體所采用的材料及其厚度應該滿足各段使用性能要求，綜合考慮各處的溫度對窯墻、窯頂?shù)囊螅G體表面

17、最高溫度限制以及磚形、外觀整齊等方面的因素，確定窯體材料和厚度見如下。表61 窯體材料和厚度表窯墻窯頂溫度段()該段長度(m)輕質高鋁磚(mm)聚輕高鋁磚(mm)輕質粘土磚(mm)硅酸鋁棉(mm)硅酸鈣硬板(mm)該段厚度(mm)堇青莫來石 板（mm)莫來石絕熱 磚（mm)硅酸鋁纖維(mm)20-900261142301035420230900-122020114230100104542302301220-800811423010010454230230800-80281142301035420230堇青莫來石板制品具有熱膨脹系數(shù)小，抗震穩(wěn)定性好，使用壽命長，且不會突然斷裂，使用過程中不氧化不

18、落臟掉渣，不污染燒品，是在1300以下燒成陶瓷制品最理想的材料。7燃料燃燒計算 助燃空氣量計算所用燃料為液化氣，低位發(fā)熱量：Qnet,ar=110000KJ/m3。查工具書，得理論空氣燃燒計算式，Va0=0.264* +0.02 (m3/ m3)則理論空氣需要量為：Va0=0.264* +0.02=9.524 (m3/ m3)取空氣過剩系數(shù)為1.2，則實際需要空氣量為：Va=qv,a=Va0=1.2*9.524=11.4288 (m3/ m3)7.2 煙氣量計算查工具書，得理論空氣燃燒計算式，V0=0.264* +1.02 (m3/ m3)則理論煙氣量為：V0 =0.264* (m3/ m3)

19、實際煙氣量為：V= V0+（-1）Va0=10.524+（）*9.524=12.4288 (m3/ m3)7.3 燃燒溫度計算t=（QDw+VaCata+CfTf）/（VC）查表在t=17304 kJ/(Nm3)，在室溫20時空氣比熱為Ca=1.30 kJ/(Nm3)，天然氣的比熱為Cf=1.56 kJ/(Nm3) ，代入公式得t=(36000+×××20)/（×）=1782相對誤差為：（1782-1730）/1782=2.9%<5%，認為合理。，則實際燃燒溫度為tp=tth=0.8*1782=14。，比燒成溫度高出，認為合理。8物料平衡計算8.1

20、 每小時燒成干制品的質量=推車速度×每車載重=3.2*450=1440 kg每小時進3.2車，每車裝載制品450kg8.2 每小時入窯干坯的質量G1= Gm·=1440×=1513 kg/h8.3 每小時欲燒成濕制品的質量G2= G1·=1513×=1547kg/h8.4 每小時蒸發(fā)的自由水的質量GW= G2- G1=15471513=34 kg/h8.5 每小時從精坯中產(chǎn)生的CO2的質量8.5.1 每小時從精坯中引入的CaO和MgO質量 計算G CaO= G1·CaO%=1513×0.32%= kg/hG= G1·

21、;MgO%=1513×0.23%=kg/h8.5.2 產(chǎn)生的CO2質量Gco= Gco·G·=kg/h8.6 每小時從精坯中排除結構水的質量Gip Gip=G1×IL%- Gco=1513×kg/h8.7 窯具的質量Gb每車有20個火道支柱，20個支帽，12根橫梁， 14塊棚板。共重約300 kg，Gb=300×3.2=960kg/h9 預熱帶和燒成帶的熱平衡計算9.1 確定熱平衡計算的基準、范圍本次計算選用1小時為計算基準，以0作為基準溫度。以預熱帶和燒成帶為計算范圍。9.2 熱平衡示意圖圖9-1 預熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖Q1坯

22、體帶入顯熱； 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、頂總散熱；Q6物化反應耗熱； Q7窯車蓄熱和散失熱量；Q8其他熱損失；Qg煙氣帶走顯熱； Qf燃料帶入化學熱及顯熱；Qa助燃空氣帶入顯熱； Q/a預熱帶漏入空氣帶入顯熱； Qs氣幕、攪拌風帶入顯熱；9.3 熱收入項目9.3.1 坯體帶入顯熱Q1Q1=G1C1T1 （kJ/h）其中：G1入窯制品質量（Kg/h）；G1=1547 Kg/h；T1入窯制品的溫度（）；T1=40C1入窯制品的平均比熱（KJ/（Kg·）；T1=40時，C1（Kg·）；Q1=G1C1T1=1547&#

23、215;0.92×40=56929.6 （kJ/h） 9.3.2 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q2Q2=G2C2T2（kJ/h）其中：G2入窯硼板、支柱等窯具質量（Kg/h）；G2=960 Kg/h；T2入窯硼板、支柱等窯具的溫度（）；T2=40C2入窯硼板、支柱等窯具的平均比熱（KJ/（Kg·）；碳化硅硼板、支柱的平均比熱容按下式計算：C2=0.963+0.000147t=0.963+0.000147×40=0.968 KJ/（Kg·）Q2=G2C2T2=960×0.968×40=37171.2 （kJ/h）9.3.3 燃料帶入化學熱及

24、顯熱QfQf=（Qnet,ar+Tf Cf）x （kJ/h）其中：Qnet,ar所用燃料低位發(fā)熱量（KJ/m3）；燃料為天然氣，低位發(fā)熱量為：Qnet,ar=36000KJ/m3；Tf入窯燃料溫度（）；入窯天然氣溫度為Tf=20；Cf入窯燃料的平均比熱容（KJ/（Kg·）；查表，Tf=20時天然氣平均比熱容為：Cf=1.56 KJ/（Kg·）；x設每小時天然氣的消耗量為 x（m3/h）；Qf=（Qnet,ar+Tf Cf）x=（）x=36031x kJ/h9.3.4 助燃空氣帶入顯熱QaQa=qvCaTa（kJ/h）其中：qv,a入窯助燃風流量（m3/ h）；前面燃燒部分計

25、算得：qv =Va *x=11.4288 x (m3/ h)；Ta入窯助燃風的平均溫度（）；助燃風用冷卻帶抽出熱風，Ta=20；Ca入窯助燃風的平均比熱容（KJ/（Kg·）；查表，Ta =20助燃風時平均比熱容為：Ca =1.30 KJ/（Kg·）；Qa=qvCaTa=11.4288x×1.30×20=297.1488x （kJ/h）9.3.5 從預熱帶不嚴密處漏入空氣帶入顯熱Q/aQa/= qv/× Ca/× ta/取預熱帶煙氣中的空氣過剩系數(shù)ag=2.5，已求出理論空氣量 Va0= Nm3/ Nm3燒成帶燃料燃燒時空氣過剩系數(shù)af

26、=。Va/=x×（ag-af）×Va0=x)×=x （Nm3/h），漏入空氣溫度為ta/=20，此時 Ca/=1.30 kJ/(Nm3·)，則： Qa/= qv/× Ca/× ta/=12.38 x×1.30×20=332.8x （kJ/h）9.3.6 氣幕、攪拌風帶入顯熱Qs氣幕包括封閉氣幕和攪拌氣幕，封閉氣幕只設在窯頭，不計其帶入顯熱。取攪拌氣幕風源為空氣，其風量一般為理論助燃空氣量的0.5-1.0倍，取為0.6倍。所以：Vsqvx=6.8568x （Nm3/h），設ts=20，查得Cs=1.30 kJ/(Nm

27、3·)，Qs= Vs×Cs×ts=6.8568x×1.30×20=178.2768x （kJ/h）9.4 熱支出項目9.4.1 制品帶出顯熱Q3Q3=G3C3T3 （kJ/h）出燒成帶產(chǎn)品質量：G3=1440Kg出燒成帶產(chǎn)品溫度 ：t3=1220 查手冊11，此時產(chǎn)品平均比熱 ：C3=1.20 kJ/(kg )則：Q3=G3×C3×t3=1440×1220×1.20=2108160 （kJ/h）9.4.2 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q4Q4=G4C4T4（kJ/h）棚板、立柱質量：G4=960 kg/h出燒

28、成帶棚板、立柱溫度：T4=1220 此時棚板、立柱的平均比熱：C4=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1220=1.16 kJ/(kg· )Q4= G4×C4×T4=960×1.16 ×1224= （kJ/h）9.4.3 煙氣帶走顯熱QgQg=qgCgTg（kJ/h）煙氣中包括燃燒生成的煙氣，預熱帶不嚴密處漏入空氣外，還有用于氣幕的空氣。用于氣幕的空氣的體積Vs=x (Nm3/h)離窯煙氣體積：qg=Vg0+（ag-1）×Va0x+Vs 煙氣溫度為100此時煙氣比熱Cg= kJ/( Nm3·

29、)Qgqg×Cg×tg+(2.5-1) ×x+x××100x （kJ/h）9.4.4 窯墻、窯頂散失熱量Q5根據(jù)各段材料不同,并考慮溫度范圍不能太大,將預熱帶和燒成帶分成三段計算9.4.4.1 20600段該段窯長度為17.4米，窯寬為3.55米。窯外壁表面平均溫度80，窯內壁表面平均溫度：（20+600）/2=3109.4.4.1.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：輕質高鋁磚，厚度=114 mm，導熱系數(shù)0.706 w/（m·）；輕質粘土磚，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10

30、mm，導熱系數(shù)0.07 w/（m·）；熱流q1=W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內高按1200mm計算，則兩側窯墻散熱量：Q/1×17.4×1.2×3.6=35397（kJ/h）9.4.4.1.2 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：堇青莫來石板，厚度=20 mm，導熱系數(shù)0.2 w/（m·）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q2=窯頂散熱量：Q/2（kJ/h）所以，20450段的窯體散熱總量為：Q/a= Q/1 Q/2（kJ/h）9.4.4.3 600900段該段長度為8.6米，窯外壁表面平均

31、溫度80，窯內壁表面平均溫度：（600+900）/2=7509.4.4.3.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：輕質高鋁磚，厚度=114 mm，導熱系數(shù)0.706 w/（m·）；輕質粘土磚，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導熱系數(shù)0.07 w/（m·）；熱流q3= W/m則兩側窯墻散熱量：Q/7（kJ/h）9.4.4.3.2 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：堇青莫來石板，厚度=20 mm，導熱系數(shù)0.2 w/（m·）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q4=

32、窯頂散熱量：Q/8=（kJ/h）所以，600900段的窯體散熱總量為：Q/9= Q/7+ Q/8=50963.8+69579.6=120543.4 （kJ/h）9.4.4.4 9001220段該段長度為20米，窯外壁表面平均溫度80，窯內壁表面平均溫度：（900+1220）/2=10609.4.4.4.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=114 mm，導熱系數(shù)0.45 w/（m·）硅酸鋁棉，厚度=100 mm，導熱系數(shù)0.24 w/（m·）輕質粘土磚，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導熱系數(shù)0

33、.07 w/（m·）熱流q10= q5= W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內高按1300mm計算，則兩側窯墻散熱量：Q/10=2×593.2×1.3×20×3.6=112714（kJ/h）9.4.4.4.2 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：莫來石絕熱磚，厚度=230mm，導熱系數(shù)0.3 w/（m·）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q11= q6=W/m窯頂散熱量：Q/11（kJ/h）所以，9001170段的窯體散熱總量為：Q/12= Q/10+ Q/11=112714+14738

34、8.6=260102.6 （kJ/h）綜上所述，預熱帶和燒成帶窯體散失熱量總和為：Q5=+= （kJ/h）9.4.5 窯車蓄熱和散失熱量Q6取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占熱收入的10%。9.4.6 物化反應耗熱Q79.4.6.1 自由水蒸發(fā)吸熱QwQw= Gw×（2490+1.93×tg）自由水的質量 Gw=34kg/h 煙氣離窯的溫度tg=100。制品中AL2O3含量為2%則可得：Qw=34×（2490+1.93×100）=912229.4.6.2 結構水脫水吸熱Q/wQ/w=6700q/m,w（kJ/h）其中：q/m,w入窯制品所含結構水的質量流量67001 Kg結

35、構水脫水所需熱量（KJ/Kg）；Q/w=6700q/m,w =64.994×6700=435459.8 KJ/Kg9.4.6.3 其余物化反應吸熱QdQd=qdm×2100×w(Al2O3) （kJ/h） 其中，qdm入窯干制品質量流量（Kg/h）；qdm= 1513 Kg/h；21001 KgAl2O3的反應熱（KJ/Kg）；w(Al2O3) 陶瓷潔具結合劑中Al2O3含量占總質量的質量分數(shù)；w(Al2O3)=20.04%； Qd=qdm×2100×w(Al2O3)= 1513×2100×20.04%=635460（kJ/

36、h）則物化反應總耗熱為：Q7=91222+435459.8+635460=1362142（kJ/h）9.4.7 其他熱損失Q8一般取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，此項熱支出占熱收入的5%10%，本次計算取5%。9.5 列熱平衡方程式由熱平衡方程：熱收入=熱支出，有Q1+Q2+Qf+Qa+ Q/a +Qs=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q856929.6xxx37171.2178.3x=2108160x464369.513621421361028.110% Q收5%Q收解得x= 188.1 Nm3/h 單位燃耗：/1440=（標準立方米/千克瓷） 單位熱耗：×36000=4702.5 (千焦/千克瓷

37、)9.6 預熱帶和燒成帶熱平衡表表9-1 預熱帶和燒成帶熱平衡表熱 收 入熱 支 出項目(kJ/h)（%）項目(kJ/h)（%）坯體帶入顯熱產(chǎn)品帶走顯熱2108160燃料化學顯熱煙氣帶走顯熱助燃空氣顯熱窯墻、窯頂帶走顯熱漏入空氣顯熱物化反應耗熱1362142棚板、立柱帶入顯熱棚板、立柱帶出顯熱氣幕顯熱窯車積、散熱10其它熱損失5總計100總計100分析：兩者之間存在差值，是因為預熱帶窯內負壓在該次計算中忽略了窯底漏入窯內風帶來的熱量，實際上雖然窯車上下壓力控制手段非常完善，但仍有誤差，由于誤差很小所以整個預熱帶、燒成帶熱量可認為是收支平衡的。10 冷卻帶的熱平衡計算10.1 確定熱平衡計算的基

38、準、范圍本次計算選用1小時為計算基準，以0作為基準溫度。以冷卻帶為計算范圍。10.2 熱平衡示意圖圖10-1 冷卻帶的熱平衡示意圖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急冷風帶入顯熱與冷卻帶末端送入冷卻風帶入顯熱；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抽走余熱風帶走熱量；Q16其他熱損失；10.3 熱收入項目10.3.1 制品帶入顯熱Q3制品帶入冷卻帶的顯熱等于預熱帶和燒成帶制品帶出顯熱Q3=2108160（kJ/h）10.3.2 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q4此項熱量即為預熱帶和

39、燒成帶硼板、支柱等窯具帶出熱Q4（kJ/h）10.3.3 窯車帶入顯熱Q9 預熱帶和燒成帶窯車散失之熱約占窯車積熱的5%，即95%之積熱進入了冷卻帶。Q9=0.95×Q6=702360.1345×0.95=667242.13 （kJ/h）10.3.4 急冷風與窯尾風帶入顯熱Q10設窯尾風風量為Vxx。 空氣的溫度ta=20,此時空氣的平均比熱ca=1.296 kJ/(Nm3·）. 則：Q10=Va×ca×tax×1.296×20=Vx（kJ/h）10.4 熱支出項目10.4.1 制品帶出顯熱Q11出窯產(chǎn)品質量G11=1440

40、出窯產(chǎn)品溫度 t11=80， 產(chǎn)品比熱 C11=0.896kJ/(kg·)Q11=G11×C11×t11=1440×80×0.896= （kJ/h） 10.4.2 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q12出窯棚板、立柱質量G12=960kg/h 出窯棚板、立柱溫度t12=80， 棚板、立柱比熱C12=0.861 kJ/（kg·）Q12= G12 × C12× t12=960×0.861×80= （kJ/h）10.4.3 窯車蓄熱、帶出及散失之熱Q13此項熱量占窯車帶入顯熱的55%， Q13=0.55

41、15;Q9=0.55×=（kJ/h）10.4.5 窯墻、頂總散熱Q14根據(jù)各處的材料，并考慮溫度范圍不能太大，將窯墻分兩段計算其向外散熱 10.4.5.1 1220800段該段長度為8米，窯外壁表面平均溫度80，窯內壁表面平均溫度：（1220+80）/2=101010.4.5.1.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=114 mm，導熱系數(shù)0.45 w/（m·）硅酸鋁棉，厚度=100 mm，導熱系數(shù)0.24 w/（m·）輕質粘土磚，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導熱系數(shù)0.07 w/

42、（m·）熱流q1= W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內高按1300mm計算，則兩側窯墻散熱量：Q/1（kJ/h）10.4.5.1.2 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：莫來石絕熱磚，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.23 w/（m·）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q2=W/m窯頂散熱量：Q/2（kJ/h）所以，1220800段的窯體散熱總量為：Q/3= Q/1+ Q/2=43206.84+56498.67=99705.51 kJ/h10.4.5.2 80080段該段長度為28米，窯外壁表面平均溫度80，窯內壁表面平均溫度

43、：（800+80）/2=44010.4.5.2.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：輕質高鋁磚,厚度=114 mm，導熱系數(shù)0.706 w/（m·）輕質粘土磚，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導熱系數(shù)0.07 w/（m·）熱流q3=不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內高按1200mm計算，則兩側窯墻散熱量：Q/4（kJ/h）10.4.5.2.2 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：堇青莫來石板，厚度=20mm，導熱系數(shù)0.2 w/（m·）；硅酸鋁棉，厚度=230mm，導熱系數(shù)0.24 w/（m·

44、;）；熱流q4=窯頂散熱量：Q/5（kJ/h）所以，80080段的窯體散熱總量為：Q/6= Q/4+ Q/5（kJ/h）綜上所述，冷卻帶窯體散失熱量總和為：Q14=99705.51+207112.78=306818.29 （kJ/h）10.4.6 抽走余熱風帶走熱量Q15 = q15×Ca×ta Q15 = q15×Ca×ta其中，q15抽走余熱風流量（m3/h）；該窯不用冷卻帶熱空氣做二次空氣，冷卻帶鼓入風量全部用于氣幕，體積為q15x Nm3。漏出空氣忽略不記T15抽走余熱風的平均溫度（）；取T15=250C15抽走余熱風的平均比熱（KJ/（Kg&#

45、183;）；查表，T15=250時，熱空氣的平均比熱為：C15=1.038 KJ/（Kg·）則：Q15= q15×C15×t15xx （kJ/h）10.4.7 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%。10.5 列熱平衡方程式列出熱平衡方程式 熱收入=熱支出，即：Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q162108160x =5% Q收得：Vx = 8760.55 Nm3/h 因此得窯尾風量為8760.55 Nm3/h 急冷風量 Nm3/h則每小時應抽余熱風為：1.5×3 Nm310.6 冷卻帶熱

46、平衡表表10-1 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2108160產(chǎn)品帶出顯熱棚板、立柱帶入顯熱棚板、立柱帶出顯熱窯車帶入顯熱窯體散熱急冷、窯尾風帶入顯熱窯車帶走和向車下散失顯熱抽熱風帶走顯熱其它散熱5合計100合計100 分析：熱平衡分析:從上面熱平衡列表可以看出，熱收入與熱支出基本保持平衡，而熱支出大于熱收入是因為窯底冷風帶入顯熱要大于現(xiàn)在的計算值。主要的熱支出是抽出的熱空氣帶走的顯熱，為了節(jié)能，提高熱效率往往要充分利用，冷卻帶余熱可以用它去干燥坯體。11 管道尺寸、阻力計算、風機選型11.1 排煙系統(tǒng)的設計11 排煙量計算排煙系

47、統(tǒng)需排除煙氣量：Vg= Vg0+(g1)×Va0Vm = +(2.51)××8× m3/h m3/s11.1.2 排煙口及水平支煙道尺寸共有17對排煙口，則每個排煙口的煙氣流量為：qv=/34=m3/s標準狀態(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：2。11.1.3 垂直支煙道尺寸×0.232 m2。垂直深度應和窯墻（車臺面至窯頂）高度一樣，為1200mm。×0.232=0.2。其水力半徑為：R= 窯墻以上部分用金屬管道連接，考慮到實際流量

48、、砌筑方法、垂直煙道的當量直徑等，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1.2米左右，實際距離要以現(xiàn)場風機安裝位置等實際情況為準。11.1.4 水平主煙道尺寸水平主煙道長度12米，直徑2=450mm。11.2 阻力計算阻力計算應包括料垛阻力、位壓阻力、摩擦阻力和煙囪阻力的計算之和。11.2.1 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，零壓應在預熱帶和燒成帶相接的位置，即第13節(jié)，最后一對排煙口在第6節(jié)，每節(jié)長2米，則：h1=（13-6）×2×1=14 Pa11.2.2 位壓阻力h2風機與煙囪設在窯外的車間地面上，煙氣從排煙口

49、到風機（煙囪底部），位置升高1.0米。取煙氣平均溫度為100。hg=H(ag)·g=1.0×1.29×273/(273+40)×273/(273+10=Pa11.2.3 局部阻力h3煙氣從爐膛內進入排煙口，突然縮小，取1；90°轉彎至垂直支煙道，取2=2；垂直支煙道至分煙管截面突增，取3；水平支煙道與水平主管道成90°，取4=2；水平主管90°轉彎，取5=2；v=5m/s再45°下降至風機接口，取6；v=5m/s = Pa 11.2.4 摩擦阻力h4對非圓形通道應求當量直徑d：排煙口的直徑和長度d1 ；l1=0.2

50、8m垂直支煙道當量直徑和長度（砌筑部分）：d2= ；l2；垂直支煙道當量直徑和長度（金屬管道部分）：d3=4*=0.4 m；l3=1.2 m；水平支煙道當量直徑和長度：d4=4*=0.4 m；l4=0.5 m；水平主煙道當量直徑和長度：d5=4* =0.9 m；l5=15 m；摩擦阻力系數(shù)：金屬管取1，砌筑管道取2，則有h4=1（+）*+2（+）*=14.52 Pa11.2.5 煙囪阻力h11.2.5.1 煙囪尺寸煙囪排出煙氣量為： m/s煙囪高度為10米，標準狀態(tài)下取煙氣在煙囪內的流動速度為10m/s，平均溫度為100，其直徑為：m，取直徑為600mm11.2.5.2 計算煙囪阻力= Pa由

51、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。須用風機來克服阻力。風機應克服的總阻力為：hx= h1+ h2+ h3+ h4+ h=1 Pa 11.3 風機選型所以選型應具備風壓H為： Pa風量為：Q=1.3×Vg×(273+100)/273 =1.3××373/273= m3/h查風機選用手冊選引風機Y8-39No5.6，其參數(shù)見表11-1。 其它系統(tǒng)管道尺寸的確定及風機選型11.4.1 各管道尺寸的計算 助燃風管的計算助燃風量 V1=Va×x×實際助

52、燃風量 m3/h =m3/s取助燃風在總管中的流速為10m/s助燃風總管內徑：=m 取 300mm助燃風分管內徑：m 取 200mm共有66個燒嘴，取流速為w=10m/s所以 m 取 40mm 急冷風管的計算該段冷風鼓入量一般為冷卻帶鼓入量的1/3，所以 Nm3/h 實際鼓風量為m3/h =m3/s總管 m，取410mm分管 m，取300mm支管 m，取80mm11.4.1.3 急冷段抽熱風管的計算冷卻帶總抽風量：3 N m3/h，抽出溫度為300實際抽風量 m3/h=m3/s總管 m，取850mm支管（共有8個抽熱風口）m，取300mm 攪拌氣幕風管尺寸的計算氣幕風量為 Nm3/h 氣幕實際

53、鼓風量 m3/h =m3/s氣幕總管直徑 d1=m ，取220mm氣幕支管直徑 d2=m，取65mm11.4.1.5 封閉氣幕管道尺寸的計算封閉氣幕總管直徑 取100mm 窯尾鼓冷風管尺寸的計算窯尾鼓冷風量為8760.55 Nm3/h實際鼓風量 m3/h =m3/s總管 m，取650mm分管 d分m，取460mm 支管 d分m，取80mm 11.4.2 各窯段的風機選型 急冷段急冷風機的選用，× Nm3/h比較各種風機性能后，采用G6-43No6.3型離心通風機。它是新型高效率中、低壓離心通風機，具有效率高，節(jié)約電力，運轉平穩(wěn)，噪聲低，結構完善，便于維修，拆裝方便等優(yōu)點。 窯尾風機的

54、選用，風機鼓風量Q=1.3×= Nm3/h。11.4.2.3 緩冷段抽熱風量緩冷不設風機。11.4.2.4 助燃風機的選用，×Nm3/h由于助燃風要求高壓強制通風，且本設計助燃風不要求預熱。.11.4.2.5 車下風機Nm3/h。11.4.2.6 軸流風機 為了更好的保證制品出窯溫度低于80，在窯尾設置了4對環(huán)保低噪音軸流風機。其參數(shù)為：型號，T35；流量，5951m3/hKW；轉速，2900r/min。列出風機選型表：表11-1 風機型號表用途風機名稱機型轉速r/min全壓Pa風量m3/h電動機型號功率/kW攪拌風機離心通風機G6-43No284017851474Y190S-2車下風機離心通風機G6-43No144016525896Y132S-4排煙風機鍋爐引風機Y8-39No2900397112214Y200L1-230助燃風機離心通風機G6-43No144017973106Y132S-45.5快冷風機離心通風機G6-43No1470327113034Y160M-422抽熱風機鍋爐引風機Y4-73No9D1450164425976Y180L-422急冷風機離心通風機G6-43No144016525896Y132S-4 12 燒嘴選型12.1 每個燒嘴所需的燃燒