日產(chǎn)1.4萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設計

1、目 錄摘 要3前 言51 設計任務書及原始資料62 燒成制度的確定72.1 溫度制度的確定72.2 氣氛制度72.3 壓力制度73 窯體主要尺寸確定93.1窯內(nèi)寬的確定93.2 窯體長度的確定93.3 各帶長度的確定103.4 輥上高、輥下高的確定114 工作系統(tǒng)確定124.1 排煙系統(tǒng)124.2 燒成系統(tǒng)124.3冷卻系統(tǒng)124.4窯體附屬結(jié)構(gòu)的布置145 窯體材料及厚度的確定166 燃料及燃燒計算186.1理論空氣需要量186.2實際空氣需要量186.3 用經(jīng)驗公式計算實際煙氣生成量186.4 燃燒溫度187 物料平衡197.1每小時出窯制品的質(zhì)量g出197.2每小時入窯干制品的質(zhì)量g干1

2、97.3每小時入窯濕制品的質(zhì)量g濕197.4每小時蒸發(fā)自由水的質(zhì)量gw198 預熱帶燒成帶熱平衡計算208.1熱平衡計算基準及范圍208.2熱平衡示意框圖208.3熱收入項目218.4熱支出項目218.5熱平衡方程278.6熱平衡表.279 冷卻帶平衡計算289.1熱平衡計算準則：289.2熱平衡示意圖:289.3熱收入299.4熱支出299.5熱平衡方程369.6冷卻帶平衡列表3710 傳動計算3810.1 傳動系統(tǒng)的選擇3810.2 傳動過程3810.3 輥子材質(zhì)的選擇3810.4 輥距的確定3910.5 輥子傳動過程中的聯(lián)接方式3910.6 輥子轉(zhuǎn)速的選擇3911管道計算、阻力計算和風機

3、選型4011.1管道計算4011.2阻力計算4011.3排煙風機選型4111.4其他管路阻力計算：4112 燒嘴選型4512.1每個燒嘴所需燃燒能力4512.2 選用燒嘴應注意的原則4512.3 燒嘴選用4513 工程材料概算4713.1 鋼架結(jié)構(gòu)所用鋼材用量概算：4713.2 鋼板用量概算：4713.3 耐火材料概算：48致 謝51參考文獻52外文翻譯53摘 要本設計的題目是日產(chǎn)1.4萬拋光磚氣燒輥道窯。說明書中具體論述了設計時應考慮的因素,諸如窯體結(jié)構(gòu)、排煙系統(tǒng)、燒成系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等等.同時詳細的進行了對窯體材料的選用、熱平衡、管路、傳動設計等的計算。本設計所采用的燃料為水煤氣，在燒成方式

4、上采用明焰裸燒的方法，既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，又節(jié)約了能源，輥子運輸可減少窯內(nèi)裝卸制品，和窯外工序連在一起，操作方便，同時具有很高的自動化控制水平，在燃燒及溫度控制上采用pid智能儀表，可以很方便的調(diào)節(jié)和穩(wěn)定燒成曲線。本說明書內(nèi)容包括：窯體主要尺寸的確定、工作系統(tǒng)的確定、窯體材料的選擇、燃料燃燒計算、熱平衡計算、傳動計算、管道尺寸阻力計算、風機的選型及工程材料概算。關鍵詞：輥道窯、pid 控制、穩(wěn)定abstractthis instruction elaborated the roller kiln. the daily production of this roller kiln is 1

5、.4 million square meter polishing brick. this instruction specifically elaborated the factor should considered when we designed, such as the structure of the kiln body, discharged system, burning system and the cooling system and so on, at the same time it detailed how to choose the materials, the c

6、alculation of heat balance , the pipeline design, the transmission design to the kiln and so on. the fuel of this kiln is serni-water gas, it fires product directly. this firing way can improved the quality and scale of the product, saved the energy, and the transportation by roller may reduce loadi

7、ng the product. with the working procedure outside the kiln, it is eased to operation. simultaneously it has the high automation control level. it uses the pid intelligence measuring appliance in firing and the temperature control. it can adjust the firing curve and make the temperature stably conve

8、niently.this instruction content includes: the determination of kiln body dimension, work system, the choice of material, the calculation of fuel burning, the calculation of heat balance, the calculation of transmission, the calculation of pipeline size and resistance, how to choose air blower shapi

9、ng and the estimation of engineering material. keywords: roller kiln, pid control, stably前 言輥道窯是近幾十年發(fā)展起來的新型快燒連續(xù)式工業(yè)窯爐，目前已廣泛用于釉面磚、墻地磚、彩釉磚等建筑陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中，它代表了陶瓷工業(yè)窯爐的發(fā)展方向，這是因為輥道窯具備其他陶瓷工業(yè)窯爐無可比擬的優(yōu)點。輥道窯斷面呈扁平形，制品一般為單層焙燒，故上下溫差很?。惠伾舷逻€能同時加熱，并且制品不裝匣缽（采用裸燒），傳熱速率加快，窯內(nèi)斷面溫度也均勻，從而大大縮短了燒成時間，保證了快速燒成的實現(xiàn)。輥道窯普遍廣泛采用新型輕質(zhì)耐火材料，并且

10、取消了窯車和匣缽，僅用薄墊板，建筑瓷磚還大多不用墊板，使熱耗大為降低。輥道窯屬中空窯，窯內(nèi)阻力小，壓降也就小，故窯內(nèi)正負壓都不大；加上輥道窯無曲封、車封、沙封等空隙，窯體密封性能好，減少了漏風，從而大大提高了熱利用率。沒有了窯車吸熱，也就沒有了車下漏風，也就保證了窯內(nèi)上下溫度的均勻。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；而輥道窯中空、裸燒的方式使窯內(nèi)傳熱速率與傳熱效率大，又保證了快燒的實現(xiàn)；而快燒又保證了產(chǎn)量，降低了能耗。機械化，自動化程度高，并能和其它生產(chǎn)設備組成完整的現(xiàn)代化生產(chǎn)線。所以，輥道窯是當前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進窯爐，在我國已得到越來越廣泛的

11、應用。在設計過程中，我對窯爐設計及施工過程有了更深的認識，也有了一些體會，對將來的工作有了更多的自信，對未來的工作做了一些規(guī)劃，也充滿了希望，期望通過自己的努力工作和不斷學習，最后能夠獲得成功。1 設計任務書及原始資料景德鎮(zhèn)陶瓷學院畢業(yè)設計（論文）任務書院（系） 材料工程系 2010 年 3 月 26 日專業(yè)熱能與動力工程班級熱工2007級學生姓名夏言指導教師蔣方樂 題目日產(chǎn)1.4萬拋光磚氣燒輥道窯設計主要研究內(nèi)容和設計技術參數(shù)：1、坯料組成：（%）sio2al2o3caomgofe2o3k2o+na2o灼減68.115.782.883.550.951.537.212、入窯水分：1.2%3、產(chǎn)

12、品合格率：97%4、燒成周期：45分鐘（全氧化氣氛）5、最高燒成溫度：1200 0c6、產(chǎn)品規(guī)格：6006007、燃料：水煤氣 基本要求（含成果要求）：1、設計結(jié)構(gòu)合理，計算正確；2、制圖規(guī)范，圖面整潔，圖紙齊全（窯體結(jié)構(gòu)、管路、鋼架、傳動、異型磚等）；3、說明書完整，詳細；符合計算機繪圖，外文翻譯等畢業(yè)設計要求。工作進度計劃： 第56周 查閱資料，并完成文獻綜述第78周 完成設計計算 第914周 完成設計繪圖第15周 編寫設計說明書。2 燒成制度的確定2.1 溫度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

13、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)，壓力曲線是實現(xiàn)溫度和氣氛性質(zhì)的主要控制條件，三者相互關聯(lián)，相輔相承。只要窯內(nèi)溫度均勻，各階段都可以加快。但氧化和燒結(jié)卻要按照反應所需要時間來控制。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對于輥道窯而言,窯內(nèi)容易保證均勻,因此可以快速升溫與冷卻.現(xiàn)對各階段所需時間進行分析:入窯水分1.0%,升溫速度達150200/h便會使制品開裂.對于輥道窯來說,快速升溫階段不是石英轉(zhuǎn)化的危險階段,但是在此階段一系列的氧化分解反應需要足夠的時間

14、.氧化反應速度一般隨溫度的升高而加快.在最高燒成溫度下保溫一定的時間.急速冷卻階段是產(chǎn)品處于塑性階段,故可以較快地冷卻制品,但是急冷后期(也即700400時)降溫速率應減慢(因為制品在此溫度段時,已基本硬化,若冷卻過快,由于膨脹收縮的原因,易使制品炸裂),400以后隨著制品強度的增加,可以快速冷卻.現(xiàn)在具體列表如表-1所示:2.2 氣氛制度根據(jù)要求全窯為氧化氣氛燒成2.3 壓力制度預熱帶為(-40)(-25)pa,燒成帶8 pa位置溫度變溫速率（min-1）時間（min）預熱帶20-25076.673250-600116.673600-90055.565.4燒成帶900-110033.3361

15、100-120013.37.5120003冷卻帶1200-700-166.73700-400-48.198.3400-200-60.63.3200-80-482.5表-1燒成制度3 窯體主要尺寸確定3.1窯內(nèi)寬的確定窯內(nèi)寬為窯道內(nèi)兩側(cè)墻間的距離，隨著輥子材料質(zhì)量的提高，生產(chǎn)技術的進步，輥道窯的內(nèi)寬有進一步加寬的趨勢。增加輥道窯的有效內(nèi)寬可以提高產(chǎn)量、降低能耗。在確定窯的內(nèi)寬的時候，一方面要考慮輥子長度、窯墻厚度、還要考慮水平方向溫度的均勻性等因素。根據(jù)產(chǎn)量，所用的燃料，窯內(nèi)傳熱等因素，粗略確定內(nèi)寬的尺寸，設計為b米，成品的尺寸為600600mm，制品的燒成縮和磨邊倒角的總損耗取10%。坯體尺寸

16、=產(chǎn)品尺寸/（1-燒成收縮）=600/（1-10%）=667mm兩側(cè)坯體與窯強之間的距離取100-200mm，假設b=2.5m，根據(jù)所定內(nèi)寬b，計算寬度方向坯體排列的塊數(shù)為：n=（2500-1602）/667=3.27，確定并排3塊6673=2001 mm,有效寬為2100 mm 考慮到輥子長度的有效利用，取窯內(nèi)寬b=2100+1752=2450 mm。 但是為了利于煙氣排除窯外、壓力控制和溫度制度的實現(xiàn)，加速預熱帶的升溫和冷卻帶的降溫速度，本設計采用加寬預熱帶和燒成帶的內(nèi)寬，取2600mm。3.2 窯體長度的確定3.2.1 裝窯密度k=（1000667）30.62=1.62 /m窯長3.2.

17、2 窯長的確定l=278.4 m3.2.3 單節(jié)長度的確定輥距的確定原則：1/5-1/3的制品長度，但是考慮到該窯爐比較長且產(chǎn)量比較大，且根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗600600的磚輥距一般取85mm，本設計采用85mm的輥距。同時單元節(jié)長度一般為2 m左右，本設計預熱帶前部和冷卻帶部分采用27根棍棒，所以單節(jié)長度為2295mm；預熱帶后部和燒成帶采用22根棍棒，所以單元節(jié)長度為1870mm，之所以采用1870mm的單元節(jié)長度是為了提高燒嘴密度，加速攪拌促進溫度均勻分部，以達到設定的溫度曲線。3.3 各帶長度的確定3.3.1 預熱帶長：11.445278.470.528其中20-250和250到600單元

18、節(jié)長度為2295mm，600-900單元節(jié)長度為1870mm，所以20-250取8節(jié)，250-600取8節(jié)，600-900取18節(jié)。3.3.2 燒成帶長：16.545278.4102.08mm所有溫度段采用單元節(jié)長度為1870mm，取54節(jié)。3.3.3 冷卻帶長：17.145278.4105.79mm所有溫度段采用2295mm，取46節(jié)。所以燒成制度和溫度曲線對應的單元節(jié)的位置如下表所示： 表-2溫度曲線對應單元節(jié)數(shù)列表：位置節(jié)數(shù)溫度變溫速率（min-1）時間（min）預熱帶1-820-25076.6739-16250-600116.67317-34600-90055.565.4燒成帶35-5

19、5900-110033.33656-801100-120013.37.581-90120003冷卻帶91-981200-700-1362.9499-120700-400-48.198.3121-129400-200-60.63.3130-136200-80-46.882.563.4 輥上高、輥下高的確定現(xiàn)代輥道窯輥上高、輥下高的確定原則是保證能夠處理廢品和為磚尺寸的整倍數(shù)。本設計采用的輥下高均為66.56399mm，再加上孔磚的一半高度60mm和一層陶瓷纖維紙的厚度1mm，總高為460mm。輥上高的確定：1-16節(jié)：6166.5516.5420 mm，該段拱頂高度為348mm。17-98節(jié)：6

20、189.566.543.5420 mm，該段拱頂高度為328mm。99-136節(jié)： 66.5661460 mm。輥上高、輥下高分部表：位置/節(jié)輥上高/mm輥下高/mm總高/mm1-1642046088017-9842046088099-1364604609204 工作系統(tǒng)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)等，下面是各系統(tǒng)的安排及位置情況：4.1 排煙系統(tǒng)明焰輥道窯可分別從窯頂和窯底設排煙口，本設計采用準集中排煙法排煙。在第1、2、3、5、7、9、11、13節(jié)設置頂抽和底抽。在各煙口分別用圓管引出，匯總到窯頂、窯底的排煙支管中，最后連接到總管進行集中排煙。在7-9節(jié)窯頂設置放排

21、煙風機的平臺，并排布置一級排煙風機和二級排煙風機，左右各一臺，其中一臺備用。4.2 燒成系統(tǒng)本設計的為明焰輥道窯，且使用水煤氣作燃料，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，而不另設燃燒室，并在輥子上下各設一層燒嘴，同一層燒嘴兩側(cè)交錯布置，同一側(cè)燒嘴上下交錯布置。4.2.1 燒嘴的設置本設計在600 18節(jié)就開始設置燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，達到快燒的目的?？紤]到在低溫段設置燒嘴不宜太多。因此，在18-29節(jié)每節(jié)的后半節(jié)輥上設置1對燒嘴；在18-29節(jié)的輥下設置兩隊對燒嘴；在30-86節(jié)每節(jié)的輥上設置兩對燒嘴；87-90節(jié)的后半節(jié)設置一對燒嘴；在

22、30-90節(jié)每節(jié)的輥上輥下均設置兩對燒嘴；輥上輥下燒嘴及對側(cè)燒嘴均互相錯開排列；總共552支燒嘴。在每個燒嘴對側(cè)窯墻分別設置一個火焰觀察孔，但如遇到事故處理孔，則取消觀察孔。4.2.2 煤氣輸送裝置煤氣由煤氣站經(jīng)升壓風機升壓，通過管道、閥門、總管煤氣處理系統(tǒng)，送至各節(jié)燒嘴，每四支燒嘴共一根供氣支管。助燃空氣由風機通過助燃主管道、支管和閥門送至燒嘴。4.3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煤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，余熱風可供干燥或作助燃風用，達到節(jié)能目的。4.3.1 急冷

23、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。輥道窯急冷段應用最廣的直接風冷是在輥上下設置橫 窯斷面的冷風噴管。每根噴管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，達到急冷效果。由于急冷段溫度高，橫穿入窯的冷風管須用304不銹耐熱鋼制成，管徑為76mm。本設計也采用此種結(jié)構(gòu)，其中91、92節(jié)為過度區(qū)，在93-98節(jié)窯長進行急冷，每節(jié)輥上輥下均勻分布8支急冷風管，風管采用交錯排列布置。前三節(jié)急冷管開口比后面的三節(jié)急冷管開口少。4.3.2 緩冷通風系統(tǒng)制品冷卻到700-400范圍時，由于有晶型轉(zhuǎn)換，會有比較大的體積變壞

24、，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)輥道窯在該段設有抽熱風口，使從急冷段與窯尾快冷段過來的熱風流經(jīng)制品，讓制品慢速均勻地冷卻。本設計設置一節(jié)過度，第99節(jié)；在100-114布置換熱管和抽熱風的方法，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。換熱管布置在輥上，每節(jié)布置8根；115-120節(jié)為過渡節(jié)，只在輥上開設抽熱風口。4.3.3 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，如達不到快冷目的出窯產(chǎn)品溫度大于80時，制

25、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。一般都采用快冷風管和軸流風機進行快冷。其冷卻效果好，并便于該段溫度的調(diào)節(jié)。本設計快冷段前部的121-123節(jié)上下各相錯布置三根直徑為89mm的快冷管，在124-128節(jié)輥上輥下各均勻交錯布置6根直徑為89mm的快冷管；其中129節(jié)為過渡箱，130箱為了利于窯爐的壓力控制采用空箱結(jié)構(gòu)；在131-136節(jié)每節(jié)輥上輥下各布置2臺軸流風機直接鼓冷風進行冷卻制品，共24臺。4.4窯體附屬結(jié)構(gòu)的布置4.4.1 事故處理孔本設計將事故處理孔設在輥下，輥上只在99和100節(jié)設置，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

26、磚坯碎片。為加強窯體密封，應盡量少設置事故處理，而為了便于處理事故，兩側(cè)墻事故處理一般采用交錯布置形式，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大于事故處理孔對角線延長線與對側(cè)內(nèi)壁交點連線?？紤]到砌筑應該比求出值稍大一點，故取事故處理孔長度為：330mm199.5mm。對于事故處理孔在不處理事故時，要進行密封，內(nèi)部堵塞耐火材料做成的事故孔塞磚，外部采用和窯墻同等材質(zhì)的保溫纖維之類的棉類制品制成棉塞。塞于事故孔塞磚的外部起密封作用。密封是為了防止熱氣體外溢，冷風漏入等引起的熱損失對燒成制度產(chǎn)生影響。4.4.2 測溫孔、測壓孔、觀火孔、膨脹縫和擋板擋墻4.4.2.1

27、 測溫孔：為嚴密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度制度，及時調(diào)節(jié)燒嘴開度，一般在窯道頂及火道側(cè)墻留設若干處測溫孔以安裝熱電偶。測溫孔間距一般為3-5米，高溫段布密些，低溫段布稀些，在燒成曲線的關鍵點，如氧化末段、晶型轉(zhuǎn)化點、釉始熔點、成瓷段、急冷結(jié)束等都應設測溫孔。本設計共在4.4.2.2 測壓孔：壓力制度中零壓面的位置控制特重要，一般控制在預熱帶和燒成帶的交界面附近。若零壓過多移向預熱帶，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，則預熱帶負壓大，易漏入大量冷風，造成氣體分層，上下溫差過大，延長了燒成周期，消耗了燃料。4.4.2.3 觀火孔：在每個燒嘴的對側(cè)

28、窯墻設置觀察孔，以便及時觀察窯內(nèi)情況。輥上的觀察孔亦可用于觀察窯內(nèi)走磚情況，所以上觀察孔需在窯墻上加工一向下的狹縫。4.4.2.4 膨脹縫：由于窯體受熱會膨脹，產(chǎn)生很大的熱應力，為避免砌體開裂、擠壞，必須重視窯體膨脹的留設，窯墻、窯頂?shù)绕鲶w都要留設，一般每隔11.5m左右留設10-15mm膨脹縫，內(nèi)填與窯墻材料同等耐火度的陶瓷纖維。4.4.2.5 擋板、擋墻：由于輥道窯屬中空窯，工作通道空間大，氣流阻力小，難以調(diào)節(jié)窯內(nèi)壓力制度及溫度制度，同時也為了增長煙氣在窯內(nèi)的停留時間 提高煙氣的熱利用率，通常在輥道窯工作通道的某些部位，輥下筑擋墻，輥上插入擋板，縮小該外工作工作通道面積，以增加氣流阻力，便

29、于壓力與溫度制度的調(diào)節(jié)。在燒成帶和冷卻帶設置擋墻、擋板是為避免燒成帶的煙氣倒流，又避免了壓力波動時急冷風竄向燒成帶而降低高溫區(qū)溫度。再一個就是防止高溫煙氣的輻射對急冷管的損害。預熱帶設置擋墻、擋板可以增加煙氣在高溫區(qū)的滯留時間，提高煙氣利用率比，可控制低溫區(qū)的溫度。5 窯體材料及厚度的確定窯體材料的確定原則：輥道窯窯墻與所有工業(yè)窯爐的窯墻一樣，必須具備耐高溫、具有一定強度和保溫性能好三個基本條件，選用的材料要保證材料長期允許使用工作溫度大于實際使用的最高溫度。特別是，由于輥子要穿過窯墻，為了提高輥子長度的有效利用率，對窯墻的厚度有更嚴格的控制。換言之，為了增加輥道窯窯內(nèi)有效寬度，就應盡量減薄窯

30、墻，同時考慮到材料的價格問題在達到要求之內(nèi)盡量選用價廉的材料以減少投資。窯體材料厚度的確定原則（1）為了砌筑方便和外形整齊，窯墻的厚度變化不要太多；（2）各層材料的厚度應為磚尺寸整倍數(shù)，墻高則為磚厚的整倍數(shù)，盡量少加工磚；（3）要保證散熱量小窯墻外壁的最高溫度應不大于80；（4）兩側(cè)墻的總厚度與窯內(nèi)寬之和應小于所選用的輥子長度。綜合上述因素，本設計選材如表-2所示：窯體材料的校核：選燒成帶為例 材料s1用莫來石jm26，厚度為345mm,導熱系數(shù)1=0.2 s2用標準棉毯磚，厚度20mm,導熱系數(shù)2=0.09s3用普通棉毯，厚度為80mm, 導熱系數(shù)3=0.12s4用普通棉板，厚度為50mm，

31、導熱系數(shù)4=0.15r=0.345/0.2+0.02/0.09+0.08/0.12+0.05/0.15=2.947（c.m2 /w）q=(1200-80)/2.947=380(w/m2)驗算：t1=1200t2=t1-q(s11)= 1200-（3801.725）=544.5t3=t2-q(s22)= 544.5-（3800.222）=460t4=t3-q(s33)= 460- （3800.667）=253.5t5=t4-q(s44)= 253.5- （3800.333）=78.5經(jīng)過計算完全符合要求不僅造價少，而且熱流小，即通過窯體的散熱小。同理可得，經(jīng)過對預熱帶、燒成帶、急冷帶、緩冷帶、的

32、材料校核計算，所選用的材料厚度均符合設計要求。窯爐所選用耐火材料清單,表-2：節(jié)數(shù)窯頂窯墻窯底18高鋁聚輕球180mm高鋁聚輕球115mm漂珠磚133mm漂珠磚115mm普通棉毯20mm普通棉毯60mm硅酸鋁棉板25mm916高鋁聚輕球180mm普通棉毯20mm高鋁聚輕球230高鋁聚輕球66.5mm漂珠磚66.5mm普通棉毯60mm硅酸鋁棉板25mm1734高鋁聚輕球250mm高鋁聚輕球295mm高鋁聚輕球66.5mm漂珠磚266mm普通棉毯20mm普通棉毯100mm珍珠巖30mm普通棉板50mm3592莫來石jm26 270mm普通棉毯20mm珍珠巖30mm莫來石jm26 345mm莫來石j

33、m26 66.5mm高鋁聚輕球133mm漂珠磚133mm標準棉毯20mm普通棉毯80mm普通棉板50mm9398莫來石jm26 270mm普通棉毯20mm珍珠巖30mm高鋁聚輕球295mm高鋁聚輕球66.5mm漂珠磚266mm普通棉毯100mm普通棉板50mm99120高鋁聚輕球115mm高鋁聚輕球115mm高鋁聚輕球66.5mm漂珠磚66.5mm漂珠磚115mm普通棉毯50mm普通棉毯50mm硅酸鋁棉板25mm121129普通棉毯100mm漂珠磚115mm漂珠磚133mm普通棉毯50mm硅酸鋁棉板25mm130131136普通棉毯70mm普通棉毯50mm普通棉毯50mm硅酸鋁棉板25mm6

34、燃料及燃燒計算6.1理論空氣需要量燃料低位熱值qd=10500kj/nm3查設計手冊，用經(jīng)驗公式可得：理論空氣需要量為:l0=0.21qd/1000=2.205 m3 /m36.2實際空氣需要量由于輥道窯全窯都是氧化氣氛，所以取空氣過量系數(shù)為1.3則實際空氣需要量為:la= l01.3=2.8665 m3 /m36.3 用經(jīng)驗公式計算實際煙氣生成量理論煙氣量v0g = 0.26qd/1000= 0.2610500/1000=2.73 m3 /m3實際煙氣量 vg=v0g +(a-1)l0=2.73+(1.3-1)2.205=3.3195 m3 /m36.4 燃燒溫度理論燃燒溫度tth=(qd+

35、vacata+cftf)/vgcg當溫度為20時,空氣比熱系數(shù)ca=1.30kj/ m3 ,水煤氣比熱為1.38kj/ m3設: t=1800,則cf=1.67kj/ m3 所以:t=(10500+1.2.86651.3201.3820)/3.31951.67 =1871.9(1871.9-1800)/1800=0.0399=3.99% 基本合理取高溫系數(shù)為0.75 ,則實際的溫度為:t=0.751871.9=1404 ,比1200 高出204 ,高于80以上，這符合燒成要求,保證產(chǎn)品達到燒熟的目的，空氣可以不預熱便可使用。7 物料平衡7.1每小時出窯制品的質(zhì)量g出g出 =14000/（240

36、.36）7=11342.6kg/h7.2每小時入窯干制品的質(zhì)量g干 g干= g出/1-0.0721=12223.9 kg/h7.3每小時入窯濕制品的質(zhì)量g濕g濕= g干/1-0.012=12372.4 kg/h7.4每小時蒸發(fā)自由水的質(zhì)量gwgw=12372.4-12223.9=148.5 kg/h 8 預熱帶燒成帶熱平衡計算熱平衡計算包括預熱帶、燒成帶熱平衡和冷卻帶熱平衡計算，預熱帶熱平衡計算的目的在于求出燃料消耗量，冷卻帶熱平衡計算，目的在于計算出冷空氣鼓入量和熱風抽出量。另外，通過熱平衡計算可以看出窯爐的工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等各方面是否合理，哪項熱耗最大，能否采取改進措施.8.1熱平衡計算基準及

37、范圍計算基準為：以1小時進入系統(tǒng)的物料為時間基準；0為溫度基準。8.2熱平衡示意框圖 熱平衡示意圖坯體帶入顯熱： 熱制品帶出顯熱：燃料帶入化學熱及顯熱： 窯體散失熱 ：助燃空氣帶入顯熱： 物化反應耗熱：預熱帶漏入空氣帶入顯熱： 其他熱損失： 煙氣帶走顯熱：8.3熱收入項目8.3.1 坯體帶入顯熱q1入窯干制品質(zhì)量：g1=12372.4 kg/h溫度為20,比熱容為c1=0.84+2610-520 =0.86kj/kg所以: q1=g1c1t1=12372.40.86250 =212805.3kj/h8.3.2 燃料帶入化學顯熱qf煤氣低熱值為: qd =10500kj/m3入窯煤氣溫度: t1

38、=20,比熱容為cf=1.32kj/ m3設煤氣消耗量為x m3/h則:qf=x (qdcf tf )= x (105001.67520)=10526.4 x kj/h8.3.3 助燃空氣帶入顯熱qa助燃空氣的溫度20,20空氣比熱容為1.30kj/ m3實際總量為qa=vacata=2.8665x1.320= 74.529 x kj/h8.3.4 預熱帶漏入空氣帶入顯熱qb預熱帶入空氣過剩系數(shù)ag=1.7,漏入空氣溫度為20.ca=1.3kj/ m3漏入空氣總量為 va = x(ag-a)va= x(1.7-1.3)2.205=0.882 x m3/h所以: qb=vacata=0.882x

39、1.320=32.28 x kj/ m38.4熱支出項目8.4.1 制品帶出顯熱q2燒成產(chǎn)品質(zhì)量 11342.6kg/h，制品出燒成帶溫度1200，制品平均比熱容c2=0.84+2610-51200=1.152kj/kg所以:q2=g2c2t2=11342.61.1521200=15680010.24kj/h8.4.2 離窯廢氣帶走顯熱qg 離窯廢氣中包括燃燒生成的煙氣、預熱帶不嚴密處漏入空氣，還有坯體在燒制過程中產(chǎn)生的氣體，取離窯廢氣中空氣過剩系數(shù)2.0，則其體積流量為：vg=vg0+(ag-a)va0x =(3.3195+(2.0-1.3)2.025)x=4.935x m3/h煙氣離窯溫度

40、tg=200,cg=1.445kj/ m3所以:qg=vgtgcg=4.935x1.445200=1426.215x kj/h8.4.3 窯體散熱根據(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四段計算：8.4.3.1 20-250段，1-8節(jié)：該段窯長度為2.2958=18.36m，窯內(nèi)高為0.88m,拱頂對應的弧長l=2.723m,窯底寬b=2.6m。窯外壁表面平均溫度20，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（20+2500）/2=1351. 窯墻部分散熱計算：此部分用材料如下：高鋁聚輕球，厚度=115 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；漂珠磚，厚度=115 mm，導熱系數(shù)0.3 w/（

41、m）；普通棉板, 厚度=60 mm，導熱系數(shù)0.12w/（m）；硅酸鋁棉板,厚度=25 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；熱流q=96.88w/m散熱面積a=18.360.88=16.16，則兩側(cè)窯墻散熱量：q=296.8816.162.56=7773.65（kj/h）2. 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：高鋁聚輕球，厚度=180 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；普通棉毯，厚度=20 mm，導熱系數(shù)0.12 w/（m）；熱流q=84.1w/m窯頂散熱量：q=84.118.362.7233.26=11446.6（kj/h）3 窯底部分散熱計算此部分用材料如下：漂珠磚，厚度=133 mm，

42、導熱系數(shù)0.3 w/（m）；熱流q=259.6w/m窯頂散熱量：q=259.618.362.62.1=26023.76（kj/h）所以，20250段的窯體散熱總量為：q=7773.65+11446.6+26023.76=45244.01（kj/h）8.4.3.2 250600段，9-16節(jié)：該段窯長度為2.2958=18.36m，窯內(nèi)高為0.88m,拱頂對應的弧長l=2.723m,窯底寬b=2.6m。窯外壁表面平均溫度20，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（250+600）/2=4251. 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：高鋁聚輕球，厚度=230 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；普通棉板, 厚度=6

43、0 mm，導熱系數(shù)0.12w/（m）；硅酸鋁棉板,厚度=25 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；熱流q=184.34w/m散熱面積a=18.360.88=16.16，則兩側(cè)窯墻散熱量：q=2184.3416.162.56=14791.62（kj/h）2. 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：高鋁聚輕球，厚度=180 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；普通棉毯，厚度=20 mm，導熱系數(shù)0.12 w/（m）；熱流q=296.27w/m窯頂散熱量：q=296.2718.362.7233.26=40323.72（kj/h）3窯底部分散熱計算此部分用材料如下：漂珠磚，厚度=66.5 mm，導熱系數(shù)0

44、.15 w/（m）；漂珠磚，厚度=66.5 mm，導熱系數(shù)0.3 w/（m）；熱流q=609w/m窯頂散熱量：q=60918.362.62.1=61051.8（kj/h）所以，250600段的窯體散熱總量為：q= 14791.62+40323.72+6051.8=116167.14（kj/h）8.4.3.3 600900段，17-34節(jié)：該段窯長度為1.8718=33.66m，窯內(nèi)高為0.88m,拱頂對應的弧長l=2.452m,窯底寬b=2.45m。窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（900+600）/2=7501. 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：高鋁聚輕球，厚度=295 mm，

45、導熱系數(shù)0.15 w/（m）；普通棉板, 厚度=100 mm，導熱系數(shù)0.12w/（m）；普通棉板,厚度=50 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；熱流q=226.62w/m散熱面積a=33.660.88=29.62，則兩側(cè)窯墻散熱量：q=34367.92（kj/h）2. 窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：高鋁聚輕球，厚度=250 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；普通棉毯，厚度=20 mm，導熱系數(shù)0.12 w/（m）；珍珠巖，厚度=30 mm，導熱系數(shù)0.03 w/（m）熱流q=297.8w/m窯頂散熱量：q=80126.63（kj/h）3窯底部分散熱計算此部分用材料如下：高鋁聚輕球，厚

46、度=66.5 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；漂珠磚，厚度=266 mm，導熱系數(shù)0.3 w/（m）；熱流q=533.8w/m窯頂散熱量：q=92443.86（kj/h）所以，600900段的窯體散熱總量為：q=206938.23（kj/h）8.4.3.4 9001200段，35-90節(jié)：該段窯長度為1.8756=104.72m，窯內(nèi)高為0.88m,拱頂對應的弧長l=2.452m,窯底寬b=2.45m。窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（1200+900）/2=10501. 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：莫來石jm26，厚度=345 mm，導熱系數(shù)0.2 w/（m）；標準棉毯

47、, 厚度=20 mm，導熱系數(shù)0.09w/（m）；普通棉毯, 厚度=80 mm，導熱系數(shù)0.12w/（m）普通棉板,厚度=50 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；熱流q=329.15w/m散熱面積a=104.720.88=92.15，則兩側(cè)窯墻散熱量：q=155301.67（kj/h）2窯頂部分散熱計算此部分用材料如下：莫來石jm26，厚度=270 mm，導熱系數(shù)0.2 w/（m）；普通棉毯，厚度=20 mm，導熱系數(shù)0.12 w/（m）；珍珠巖，厚度=30 mm，導熱系數(shù)0.03 w/（m）熱流q=297.8w/m散熱面積a=104.722.452=256.73窯頂散熱量：q=322533

48、.67（kj/h）3. 窯底部分散熱計算此部分用材料如下：莫來石jm26，厚度=66.5 mm，導熱系數(shù)0.2 w/（m）；高鋁聚輕球，厚度=133 mm，導熱系數(shù)0.15 w/（m）；漂珠磚，厚度=133 mm，導熱系數(shù)0.3 w/（m）；熱流q=583.28w/m窯頂散熱量：q=314262.16（kj/h）所以，9001200段的窯體散熱總量為：q=792097.5（kj/h）綜上所述，預熱帶和燒成帶窯體散失熱量總和為：q3=1160446.885（kj/h）8.4.4 物化反應耗熱q48.4.4.1 自由水蒸發(fā)吸熱qwqw= gw（2490+1.93tg）自由水的質(zhì)量 gw=148.5

49、kg/h 煙氣離窯的溫度tg=200。則可得：qw=148.5（2490+1.93200）=427086（kj/h）8.4.4.2 其余物化反應吸熱qdqd= g12100w(al2o3) （kj/h） 其中，g1入窯干制品質(zhì)量（kg/h）；g1=12372.4 kg/h；21001kgal2o3的反應熱（kj/kg）；w(al2o3)陶瓷潔具結(jié)合劑中al2o3含量占總質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)；w(al2o3)=15.78%； qr= g12100w(al2o3)= 12372.4210015.78%=4099965.9（kj/h）則物化反應總耗熱為：q4=427086+4099965.9=452705

50、1.9（kj/h）8.4.5 其他熱損失,大約占熱收入的5%.所以:q5= ( q1+qf+qa+qb) 5% =10640.265+531.21x8.5熱平衡方程 q1+qf+qa+qa=q2+q3+q4+qg+q5212805.310526.4x74.529x23.282x=15680010.24+1160446.885+4527051.9+531.21x+10640.265+1426.215x解得x=2442.21 m3/h每小時需要水煤氣量2442.21 m3,燒成產(chǎn)品11342.6kg/h所以:每kg產(chǎn)品熱耗 ：2442.2110500/11342.6=2260.7 kj/kg，在2

51、000-3500 kj/kg之間，符合能耗要求.8.6熱平衡表.熱 收 入熱 支 出項目(kj/h)（%）項目(kj/h)（%）坯體帶入顯熱212805.30.82產(chǎn)品帶走顯熱15680010.2459.9燃料化學顯熱25706731.9798.27煙氣帶走顯熱342988.213.4助燃空氣顯熱182008.760.69窯墻、窯頂散失的熱量1160446.894.4漏入空氣顯熱56852.550.22物化反應耗熱4527051.917.3其它熱損失13079205總熱量26158398.58100總散熱26158417.13100熱平衡分析:從上面熱平衡列表,看到熱支出一欄中，煙氣所占比例比

52、較大，所以我們可以充分利用，通過管道可以將其送到干燥窯進行干燥利用。這樣也可以達到節(jié)能的目的。9 冷卻帶平衡計算9.1熱平衡計算準則：基準溫度 0基準質(zhì)量 1小時進入系統(tǒng)的物料9.2熱平衡示意圖:制品帶入的顯熱 急冷風窯尾風帶入顯熱 制品帶走的顯熱q7窯體散失熱量 緩冷帶冷風換熱 窯體不嚴密處漏出空氣帶走顯熱 從窯道內(nèi)抽出空氣帶走顯熱 其他熱損失 9.3熱收入9.3.1 制品帶入顯熱在上面已經(jīng)算出：=15680010.24 9.3.2 急冷風窯尾風帶入顯然設定窯尾風風量為 。一般急冷風風量是窯尾風的 （）。本設計取急冷風風量是窯尾風量的 。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 。 9.4熱支出9.4.1 制品帶出顯然根據(jù)