材料科學(xué)課程設(shè)計(jì)年產(chǎn)130萬(wàn)平米?；u天然氣輥道窯設(shè)計(jì)1

1、景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院專業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目:年產(chǎn)130萬(wàn)平米玻化磚天然氣輥道窯設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)：201010260103 姓 名：何樹(shù)斌 院 （系）：材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)：10粉體工程 指導(dǎo)教師： 日 期： 目 錄1 前言2 設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料3 窯體主要尺寸的確定 3.1 窯內(nèi)寬的確定 3.2 窯長(zhǎng)及各帶長(zhǎng)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(dòng)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(cè)溫孔及觀察孔 5.5.3膨脹縫 5.5.4擋板及擋墻 5.6窯體加固鋼架結(jié)構(gòu)形式6 燃料燃燒計(jì)

2、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(jì)算 8.1 預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計(jì)算 8.1.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍 8.1.2熱平衡框圖 8.1.3熱收入項(xiàng)目 8.1.4熱支出項(xiàng)目 8.1.5熱平衡方程式 8.1.6預(yù)熱帶與燒成帶熱平衡表 8.2 冷卻帶熱平衡計(jì)算 8.2.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍 8.2.2熱平衡框圖 8.2.3熱收入項(xiàng)目 8.2.4 熱支出項(xiàng)目 8.2.5熱平衡方程 8.2.6冷卻帶熱平衡表9 燒嘴的選用 9.1每個(gè)燒嘴所需的油（氣）壓 9.2燒嘴的選用10 參考文獻(xiàn)1.前言輥道窯是近幾十年發(fā)展起來(lái)的新型快

3、燒連續(xù)式工業(yè)窯爐，在釉面磚、墻地磚、彩釉磚等建筑陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中已普遍用作主要的燒成設(shè)備，近幾年正逐步在日用瓷等陶瓷工業(yè)中得到應(yīng)用。與隧道窯相比，輥道窯用連續(xù)多排輥?zhàn)哟娓G車輸送制品，取消了窯車，取消了砂封，避免車下窯外冷空氣漏入隧道，使窯內(nèi)同一截面上下溫度均勻，大大縮短燒成時(shí)間，為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低熱耗創(chuàng)造了條件。輥道窯的設(shè)計(jì)計(jì)算包括：窯體主要尺寸計(jì)算，燃料燃燒計(jì)算、熱平衡計(jì)算、通風(fēng)阻力計(jì)算等，使用發(fā)生爐煤氣燒窯，可減少環(huán)境污染。燒成在陶瓷生產(chǎn)中是非常重要的一道工序。燒成過(guò)程嚴(yán)重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，與此同時(shí)，燒成也由窯爐決定。在燒成過(guò)程中，溫度控制是最重要的關(guān)鍵。沒(méi)有合理的燒成控制，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都會(huì)很

4、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(dāng)?shù)臍夥?。這些要求都應(yīng)該遵循。全窯利用余熱干燥生坯，熱效率高，溫度控制準(zhǔn)確、穩(wěn)定，傳動(dòng)用齒輪傳動(dòng)，摩擦式聯(lián)結(jié)輥筒，傳動(dòng)平衡、穩(wěn)定，維護(hù)方便，無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，控制靈活。通過(guò)對(duì)其窯爐結(jié)構(gòu)和控制的了解，借鑒其經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，結(jié)合中試窯的情況，我所設(shè)計(jì)的輥道窯總長(zhǎng)107.1米，內(nèi)寬2.3米，燒成溫度是1170攝氏度，燃料采用天然氣。為了更好的掌握輥道窯的結(jié)構(gòu)和窯爐設(shè)計(jì)的程序，我對(duì)老師給定的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了為期三周的設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制窯體視圖。2.設(shè)計(jì)任務(wù)及原始資料一、設(shè)計(jì)任務(wù)年產(chǎn)130萬(wàn)平米仿古磚天然氣輥道

5、窯設(shè)計(jì)；二、原始數(shù)據(jù)（一）?；u1坯料組成（%）：sio2al2o3caomgofe2o3k2ona2oi.l68.3516.272.302.650.852.202.154.85表21：坯料組成（%）2產(chǎn)品規(guī)格：6006008mm3入窯水分：1%4產(chǎn)品合格率：95%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coh2ch4c2h4h2sco2n2o2(mj/nm3)0.20.295.63.50.30.10.1041.58表22：燃料組成（三）年工作日：330天3.窯體主要尺寸的確定3.1 窯內(nèi)寬的確定產(chǎn)品的尺寸為6006008mm，設(shè)制品的收縮率為

6、10%。由坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸/（1-燒成收縮）,得坯體尺寸為：667667mm兩側(cè)坯體與窯墻之間的距離取150mm，設(shè)內(nèi)寬b=2.3m，計(jì)算寬度方向坯體排列的塊數(shù)為：n=（2300-1502）/667=2.99，確定并排3塊。 最后，確定窯內(nèi)寬 b=6673+1502=2301mm，取2300mm。3.2 窯長(zhǎng)及各帶長(zhǎng)度的確定3.2.1 窯體長(zhǎng)度的確定窯容量=（年產(chǎn)量燒成周期）年工作日2460產(chǎn)品合格率（1-收縮率）=（130000055）（330246095%0.9）=175.98(/窯)裝窯密度=每米排數(shù)每排片數(shù)每片磚面積 =（1000667）3（0.60.6）=1.62(/每米窯長(zhǎng))窯長(zhǎng)

7、=窯爐每小時(shí)進(jìn)入生坯裝窯密度=175.981.62=108.63(m)利用裝配式，由若干節(jié)聯(lián)接而成，設(shè)計(jì)每節(jié)長(zhǎng)度為2100mm，節(jié)間聯(lián)接長(zhǎng)度為8mm總長(zhǎng)度為2108mm，窯的節(jié)數(shù)=108.632.108=51.53節(jié)，取整為52節(jié)。所以算出窯長(zhǎng)為l=522108-8=109616mm=109.6m3.2.2 窯體各帶長(zhǎng)度的確定預(yù)熱帶占全窯總長(zhǎng)的30.18%，節(jié)數(shù)=5230.18%15.69，取15節(jié)，長(zhǎng)度16210033600mm；燒成帶占全窯總長(zhǎng)的20.56%，節(jié)數(shù)=5223%11.96，取12節(jié)， 長(zhǎng)度12210025200mm；冷卻帶占全窯總長(zhǎng)的49.26%，節(jié)數(shù)=5249.26%25.

8、62，取25節(jié)，長(zhǎng)度25210052500mm。 3.3 窯內(nèi)高的確定內(nèi)高為窯道內(nèi)整個(gè)空間的高度，等于輥上高（輥道中心線至窯頂?shù)木嚯x）與輥下高（輥道中心線至窯底或隔煙板的距離）之和。輥上高應(yīng)大于制品高度，考慮到玻化磚的高度小，又是單層焙燒，只要保證氣流順暢即可。從理論上來(lái)說(shuō)對(duì)焙燒建筑瓷磚的輥道窯輥下高最好應(yīng)大于磚對(duì)角線長(zhǎng)度，但由于該制品較大，若按此計(jì)算會(huì)造成內(nèi)高太大，既增大了窯墻散熱，又不利于窯內(nèi)傳熱。由于制品從輥上掉下，一般都發(fā)生了破損，尺寸都比整磚小了，故據(jù)各地輥道窯實(shí)際狀況來(lái)看取輥下高400mm。表1-1 窯內(nèi)高度表1-15節(jié)16-26節(jié)27-51節(jié)輥上高（mm）300360300輥下高

9、（mm）400400400內(nèi)總高（mm）7007607004.燒成制度的確定（1）溫度制度燒成周期：55min各帶劃分表4-1 各段溫度的劃分、升溫速率與窯節(jié)數(shù)分布溫度/時(shí)間/min升溫速率/min長(zhǎng)度比例/%長(zhǎng)度/節(jié)預(yù)熱帶202004.21742.86630.183152005004.173429.46.1836009505.366.03105燒成帶95011707.911.927.8513.720.568121170406.854冷卻帶急冷帶11707008.527.155.2916.0449.26825緩冷帶70050010.319.4217.559快冷帶500

10、808.350.615.678累計(jì)5610051（2）氣氛制度：全窯氧化氣氛（3）燒成溫度曲線大致如下： .t（）1200 1180 1000 950 800 700500 600 500 400 80200 24.95637.41711.74.28.347.7t（min） 0 28.9 圖42：燒成溫度曲線5.工作系統(tǒng)的確定輥道窯的工作系統(tǒng)確定包括排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等5.1 排煙系統(tǒng)采用集中排煙方式，排煙口設(shè)在第13節(jié)，每節(jié)上下各5對(duì)直徑為200mm的圓形排煙口直通窯體外，排煙口設(shè)在距每節(jié)窯頭600mm處。下排煙口上方設(shè)置支柱和擋板以防止碎坯落入下排煙口。排煙出口處設(shè)置排煙閥，然后

11、經(jīng)水平分管進(jìn)入總煙管?？偀煿茉O(shè)于窯頂，上有總閘。利用煙氣抽力，引導(dǎo)窯內(nèi)氣體流動(dòng)5.2 燃燒系統(tǒng)因所設(shè)計(jì)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(guò)燒嘴磚的燃燒道中空部分燃燒，而不另設(shè)燃燒室，并在輥?zhàn)由舷赂髟O(shè)一層燒嘴，同一層燒嘴兩側(cè)交錯(cuò)布置，同一側(cè)燒嘴上下交錯(cuò)布置。燒嘴的對(duì)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(qiáng)化窯內(nèi)對(duì)流換熱，在選擇燒嘴時(shí)，選用小流量高速燒嘴。5.2.1燒嘴的設(shè)置：本設(shè)計(jì)在預(yù)熱帶前部即燒成帶前就開(kāi)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(dá)到目的?？紤]到在低溫段設(shè)置燒嘴不宜太多。因此，在第11-15節(jié)每節(jié)設(shè)

12、置1對(duì)燒嘴，只設(shè)置于輥下。在第16-26節(jié)的輥下交錯(cuò)設(shè)置3對(duì)燒嘴，輥上下燒嘴及對(duì)側(cè)燒嘴均互相錯(cuò)開(kāi)排列。并在每燒嘴的對(duì)側(cè)設(shè)置一觀察孔。因此，本設(shè)計(jì)總共有76個(gè)燒嘴。5.2.2天然氣輸送裝置天然氣由升風(fēng)機(jī)升壓，通過(guò)管道、閥門、總管天然氣處理系統(tǒng)，送至各個(gè)燒嘴，助燃空氣由風(fēng)機(jī)通過(guò)管道、閥門送至燒嘴?？偣芴烊粴馓幚硐到y(tǒng)：汽水分離器過(guò)濾器調(diào)壓器5.3 冷卻系統(tǒng) 制品在冷卻帶有晶體成長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化的過(guò)程，并且冷卻出窯是整個(gè)燒成過(guò)程最后的一個(gè)環(huán)節(jié)。從熱交換的角度來(lái)看，冷卻帶實(shí)質(zhì)上是一個(gè)余熱回收設(shè)備，它利用制品在冷卻過(guò)程中所放出的熱量來(lái)加熱空氣，余熱風(fēng)可供干燥，達(dá)到節(jié)能的目的。5.3.1急冷通風(fēng)系統(tǒng)從燒成最高溫度至

13、少700以前，制品中由于液相的存在而且具有塑性，此時(shí)可以進(jìn)行急冷，最好的辦法是直接吹風(fēng)冷卻。輥道窯急冷段應(yīng)用最廣的是直接風(fēng)冷是在輥上下設(shè)置橫窯斷面的冷風(fēng)噴管。每根噴管上均勻地開(kāi)有圓形或狹縫式出風(fēng)口，對(duì)著制品上下均勻地噴冷風(fēng)，達(dá)到急冷的效果。由于急冷段溫度高，橫穿入窯的冷風(fēng)管須用耐熱鋼制成，管徑為6080mm。本設(shè)計(jì)也采用直接吹風(fēng)冷卻，在第2734節(jié)每節(jié)設(shè)置8根80急冷風(fēng)管,上下管布置在同一斷面并橫穿過(guò)窯內(nèi), 每根風(fēng)管的窯內(nèi)部分均勻開(kāi)80個(gè)10圓孔5.3.2 緩冷通風(fēng)系統(tǒng)在第38-42節(jié)的每節(jié)輥上安裝12根60間壁換熱管做間接冷卻，換熱管一端敞開(kāi)做吸風(fēng)口，另一端接抽熱風(fēng)管，通向余熱風(fēng)機(jī)。在42-

14、47節(jié)窯的頂部設(shè)置6個(gè)圓形抽熱風(fēng)口，直徑為250mm。緩冷換熱和抽熱共用一臺(tái)風(fēng)機(jī)。5.3.3 快冷通風(fēng)系統(tǒng)窯尾采用直接吹冷風(fēng)冷卻產(chǎn)品。在窯爐最后2節(jié)兩側(cè)安裝軸流風(fēng)扇，每節(jié)窯頂、窯底各設(shè)4臺(tái)軸流風(fēng)扇，上下對(duì)制品強(qiáng)制冷卻。在第49節(jié)設(shè)一矩形抽冷風(fēng)口，尺寸為1600580 mm。5.4傳動(dòng)系統(tǒng)5.4.1 輥?zhàn)硬馁|(zhì)的選擇輥道窯對(duì)輥?zhàn)硬牧弦笫謬?yán)格，它要求制輥?zhàn)硬牧蠠崦浵禂?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(qiáng)。常用輥?zhàn)佑薪饘佥伜吞沾奢亙煞N。為節(jié)約費(fèi)用，不同的溫度區(qū)段一般選用不同材質(zhì)的輥?zhàn)印１驹O(shè)計(jì)在選用如下：表51：輥?zhàn)拥倪x材低溫段（25020

15、）無(wú)縫鋼管輥棒中溫段（200500和50080）瓷棒高溫段（5001180和1180500）碳化硅輥棒5.4.2 輥?zhàn)又睆脚c長(zhǎng)度的確定輥?zhàn)拥闹睆酱螅瑒t強(qiáng)度大；但直徑過(guò)大，會(huì)影響窯內(nèi)輻射換熱和對(duì)流換熱。因中試窯比較短，輻射換熱和對(duì)流換熱空間有限，本設(shè)計(jì)輥?zhàn)拥闹睆揭⌒?，故選用直徑為30mm的輥棒，而長(zhǎng)度則取2700mm。5.4.3 輥距的確定為了保證無(wú)論何時(shí)制品在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中都有3根輥棒，所以應(yīng)取問(wèn)產(chǎn)品的1/4以下，即輥距不大于800/4=200mm，因此，本設(shè)計(jì)確定輥距為50mm，每節(jié)窯為2100/50=42根。棍子總數(shù)=4251=2142根5.4.4 傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量問(wèn)題， 輥道

16、窯的傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)所組成。為避免停電對(duì)正常運(yùn)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(tái)以電瓶為動(dòng)力的直流電機(jī)。停電時(shí)，立即驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，使輥?zhàn)油ｋ姾笕阅苷＿\(yùn)行一段時(shí)間，避免被壓彎或壓斷，以便在這段時(shí)間內(nèi)，啟動(dòng)備用電源。本設(shè)計(jì)選用多電機(jī)分段傳動(dòng)分段帶動(dòng)的傳動(dòng)方案。將窯分成10段，每段由一臺(tái)電機(jī)托動(dòng)，采用變頻調(diào)速。所有電機(jī)可以同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)亦可單獨(dú)運(yùn)行，當(dāng)處理打縲、堵窯等事故時(shí)，將電機(jī)打到擺動(dòng)狀態(tài)，使磚坯前后搖擺運(yùn)行，可保證這些區(qū)段的制品不粘輥，輥?zhàn)硬粡澢?，磚坯亦不會(huì)進(jìn)入下一區(qū)段。5.4.5 傳動(dòng)過(guò)程 電機(jī)主動(dòng)鏈輪滾子鏈從動(dòng)鏈輪主動(dòng)斜齒輪從動(dòng)螺旋齒輪主軸主

17、軸上的斜齒輪被動(dòng)斜齒輪輥棒傳動(dòng)裝置輥?zhàn)?.4.6 傳動(dòng)過(guò)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(dòng)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(duì)角線延長(zhǎng)線與對(duì)側(cè)內(nèi)壁交點(diǎn)連線。圖51：事故處理孔的布置由上圖知： 則： =20.4=8.52m 兩事故處理孔中心距l(xiāng)應(yīng)小于或等于8.52m又因?yàn)槊抗?jié)長(zhǎng)度只有2.3m，所以，可以每節(jié)設(shè)置一個(gè)事故處理孔，本設(shè)計(jì)在每節(jié)設(shè)置一個(gè)事故處理孔，尺寸為：400130mm，

18、兩側(cè)墻事故處理孔采取交錯(cuò)布置的形式。當(dāng)事故處理孔在不處理事故時(shí)，要用塞孔磚進(jìn)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(fēng)漏入等現(xiàn)象對(duì)燒成制度產(chǎn)生影響。5.5.2 測(cè)溫孔及觀察孔5.5.2.1 測(cè)溫孔 為嚴(yán)密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度制度，及時(shí)調(diào)整燒嘴開(kāi)度，一般在窯道頂及火道側(cè)墻留設(shè)若干處測(cè)溫孔以安裝熱電偶。測(cè)溫孔間距一般為35米，高溫段布密些，低溫段布稀些，在燒成曲線的關(guān)鍵點(diǎn)，如氧化末段、晶體轉(zhuǎn)化點(diǎn)、釉始溶點(diǎn)、成瓷段、急冷結(jié)束等都應(yīng)設(shè)測(cè)溫孔。 5.5.2.2觀察孔在每個(gè)燒嘴的對(duì)側(cè)窯墻設(shè)置80mm的觀察孔，以便燒嘴的燃燒狀況。未用時(shí)，用與觀察孔配套的孔塞塞住，以免熱風(fēng)逸處或冷風(fēng)漏入。5

19、.5.3 膨脹縫窯體受熱會(huì)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(kāi)裂或擠壞。本設(shè)計(jì)窯體采用裝配式，在每節(jié)窯體中部留設(shè)1處寬度為10mm的膨脹縫，內(nèi)填礦渣棉，各層磚的膨脹縫要錯(cuò)縫留設(shè)。5.5.4 窯道檔板和擋火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(fù)責(zé)對(duì)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,可以通過(guò)在窯頂外部調(diào)整位置的高低。擋火墻負(fù)責(zé)對(duì)窯內(nèi)下半窯道的控制,采用耐火磚砌筑,高低位置相對(duì)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(duì)閘板和擋火墻結(jié)構(gòu)，分別在15-16節(jié)、26-27節(jié)、3

20、4-35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(dòng)系統(tǒng)的機(jī)身。本設(shè)計(jì)采用金屬框架裝配式鋼架結(jié)構(gòu)，立柱用2.5t7550mm方鋼、上橫梁用2.3t5050mm方鋼、下梁用2.5t10050mm方鋼。在一節(jié)窯體鋼架中，每側(cè)共有立柱3根，兩頭每個(gè)立柱上開(kāi)有攻m12螺栓節(jié)間聯(lián)接的6個(gè)孔。下橫梁每節(jié)共3根，焊在底側(cè)梁上，下橫梁上焊有5050mm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50505mm的等邊角鋼。6 燃料燃燒計(jì)算6.1空氣量的計(jì)算6.1.1理論空氣量的計(jì)算根據(jù)原始數(shù)據(jù)=35960kj/nm3用表6.4中

21、經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算理論空氣量： =0.264/1000+0.02=0.26435960/1000+0.02=9.513(nm3/nm3)6.1.2實(shí)際空氣量的計(jì)算 由于輥道窯燒瓷磚在氧化氣氛下燒成，取空氣過(guò)量系數(shù)為a=1.3，則實(shí)際空氣需要量為： =1.3=12.367(nm3/nm3)6.2煙氣量的計(jì)算 按表6.4中經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算實(shí)際煙氣量為：=a+0.38+0.018/1000=1.39.513+0.38+0.01835960/1000=13.394(nm3/nm3)6.3燃燒溫度的計(jì)算 設(shè)空氣溫度 =20，空氣比熱為=1.3 kj/（nm3.）天然氣比熱為 1.69 kj/（nm3.），=20現(xiàn)

22、設(shè)1700，燃燒產(chǎn)物溫度1.603。則理論燃燒溫度為： 根據(jù)理論燃燒溫度：=1691 (1700-1691)/17005%,所設(shè)溫度合理。取高溫系數(shù)為0.75，則實(shí)際溫度為：t=0.751700=1275,比最高燒成溫度1170高出105，符合燒成要求，認(rèn)為合理。7窯體材料的確定窯體材料及厚度的確定：列表表示全窯所用材料及厚度表4-1窯體材料和厚度表（1）1-15、27-51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(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150窯墻耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.1

23、7610-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3190窯底耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t230隔熱層硅藻土磚9000.063+0.1410t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100表4-2窯體材料和厚度表（3）16-26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(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150窯墻耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t230隔熱層混合纖維13500.12120窯底耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.31

24、0+0.17610-3t130隔熱層硅藻土磚9000.063+0.1410t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.31008.熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算包括預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡計(jì)算和冷卻帶熱平衡計(jì)算。 在第14節(jié)熱源為煙氣余熱，即利用煙氣帶走顯熱，所以14節(jié)不列入熱平衡計(jì)算中，但是在計(jì)算時(shí)，應(yīng)以第4節(jié)坯體計(jì)算配體帶入顯熱，以第5節(jié)煙氣溫度值計(jì)算煙氣帶走顯熱。預(yù)熱帶熱平衡計(jì)算的目的在于求出燃料消耗量，冷卻帶熱平衡計(jì)算，目的在于計(jì)算出冷空氣鼓入量和熱風(fēng)抽出量。另外，通過(guò)熱平衡計(jì)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(xiàng)熱耗最大，能否采取改進(jìn)措施。8.1 預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計(jì)算8.1.1

25、 熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍熱平衡計(jì)算必須選定計(jì)算基準(zhǔn)，這里時(shí)間以1h為計(jì)算基準(zhǔn)，0作為基準(zhǔn)溫度。8.1.2 熱平衡框圖圖 預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡示意圖 坯體帶入顯熱： 助燃空氣帶入顯熱 漏入空氣帶入顯熱： 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 產(chǎn)品帶出顯熱 墻、頂、底散熱 物化反應(yīng)耗熱 其它熱損失 廢氣帶走顯熱 8.1.3 熱收入項(xiàng)目第1-6節(jié)熱源為煙氣余熱，即利用煙氣帶走顯熱，所以1-6節(jié)不列入熱平衡計(jì)算中，但是計(jì)算時(shí)，應(yīng)以第6節(jié)計(jì)算坯體帶入顯熱，以第7節(jié)煙氣溫度值計(jì)算煙氣帶走顯熱。8.1.3.1 坯體帶入顯熱1. 制品帶入顯熱 其中：如窯制品質(zhì)量(kg/h) 入窯制品平均比熱,kj/(kg) 制品的溫度, 。取

26、燒成灼減量4%，瓷磚單重3.2公斤入窯干制品質(zhì)量=1566.83(kg/h)入窯制品含自由水1.1%入窯胚體質(zhì)量=1584.26（kg/h)制品入窯時(shí)的溫度為20，取入窯制品比熱為:0.86j/(kg)則胚體帶入顯熱為：=1584.260.8620=27249.27（kj/h）8.1.3.2 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱天然氣低熱值 =35960(kj/nm3)入窯天然氣溫度 =20，20時(shí)天然氣1.38 kj/（nm3.）設(shè)天然氣消耗量為xm3/hx(+)x（35960+1.3820）35987.6x（kj/h）8.1.3.3 助燃空氣帶入顯熱助燃空氣溫度 =20，20時(shí)空氣比熱容=1.30 kj/

27、（nm3）助燃空氣實(shí)際總量=12.367x（nm3/h）所以 =x=12.3671.3020x=321.5（kj/h）8.1.3.4 漏入空氣帶入顯熱取預(yù)熱帶漏入空氣過(guò)剩系數(shù)=2.0，漏入空氣溫度=20，空氣比熱容=1.30 kj/（m3） =1.15漏入空氣總量：=x（-）=x（2.0-1.15）6.571=5.585x（m3/h）所以=5.585x1.320=145.21x（kj/h） 8.1.4 熱支出項(xiàng)目 8.1.4.1 產(chǎn)品帶出顯熱(kj/h) 燒成產(chǎn)品質(zhì)量=1566.83（g/h） 制品出燒成帶產(chǎn)品溫度1170，表可知:產(chǎn)品平均比熱為:1.14 所以=1566.8311701.14

28、=2089837.854(kj/h )8.1.4.2體散熱損失將計(jì)算分為2部分,即第815節(jié): 500-950,取平均值725；第1626節(jié)：950-1170取平均值為1060。 第815節(jié):窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)壁平均溫度725a. 窯頂窯頂耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t待添加的隱藏文字內(nèi)容3230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150=725 =40 設(shè)=445 ，=76 =0.31+0.17610=0.31+0.17610-3（725+445）/2=0.413 w/m=12.88 w/m=0.23m=0.2 w(m)=0.15m熱流密度：q

29、=495（w/）校核、=-=725-495=449 允許=-（）q=725-（）495=78100%=2.63%5%允許窯頂散熱面積:2.218=55.515m則49555.5153.698927kj/hb.窯墻窯墻耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t230隔熱層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3190=725 =40設(shè)=485 ， =73=0.31+0.176=0.31+0.17610-3（725+485）/2=0.416 w/m=2.56（）+=2.56（73-40）+=12.65 w/m=0.23m0.2 w(m) =0.19m熱流密度：q=433（w/）校核

30、、=-=725-433=486 允許=-（）q=725-（）433=74100%=1.4%5%允許窯墻散熱面積:=2.218=18.565m則243318.5653.6=57878(kj/h)c.窯底窯底耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t230隔熱層硅藻土磚9000.063+0.1410t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100=725 =40 設(shè)=470 =74， =0.31+0.176=0.31+0.17610-3（725+470）/2=0.415 w/m=2.56（）+=2.56（73-40）+=12.73 w/m=0.23m=0.13m0.06

31、3+0.14=0.063+0.14（725+470）/2=0.147 w/m熱流密度：q=451（w/）校核、=-=725-451=475 允許=-（）q=725-（）451=75100%=1.35%5%允許窯底散熱面積: 111.03 m則451111.033.6180244 (kj/h)第16-26節(jié)窯體散熱計(jì)算如下:取窯外壁溫度80,窯內(nèi)壁平均溫度為1060d.窯頂窯頂耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t0.23隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150=1060 =80設(shè)=380 ， =124=0.31+0.176=0.31+0.17610-3（1060

32、+680）/2=0.463 w/m=2.56（）+=2.56（124-80）+=16.2 w/m=0.23m0.2 w(m) =0.15m熱流密度：q=753（w/）校核、=-=1065-753=691 允許=-（）q=1065-（）753=126100%=1.6%5%允許窯頂散熱面積:2.2114=95.3m則5395.33.6258383 (kj/h)e.窯墻窯墻耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t0.23隔熱層混合纖維13500.12120=1060 =80設(shè)=580 ， =133=0.31+0.176=0.31+0.17610-3（1060+580）/2=0.

33、454 w/m=2.56（）+=2.56（133-80）+=16.88 w/m =0.23m0.25 w(m) =0.12m熱流密度：q=943（w/）校核、=-=1060-943=588 允許=-（）q=1060-（）943=136100%=2.26%5%允許窯墻散熱面積: =2.2114=34.65m則294334.653.6=235156 (kj/h)f.窯底窯底耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t130隔熱層硅藻土磚9000.063+0.1410t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100=1060 =80設(shè)=890 ， =380 =95=0.31

34、+0.176=0.31+0.17610-3（1060+890）/2=0.473 w/m=2.56（）+=2.56（380-80）+=35.82 w/m=0.13m0.063+0.14 =0.063+0.14=0.15 w(m) =0.13m0.2w(m)=0.1m熱流密度：q=594（w/）校核、=-=1060-594=902100%=1.35%5%允許=-（）q=1060-（）594=394100%=3.68%5%允許=-（）q=1060-（）594=97100%=2.1%5%允許窯底散熱面積:=95.3 m則=89495.33.6203766 (kj/h)所以窯體總散熱量為:=197744

35、+115806+180244+258383+235156+203766 =1007709(kj/h) 8.1.4.3物化反應(yīng)耗熱 (kj/h) 自由水蒸發(fā)吸熱自由水質(zhì)量=1584.26-1566.83=17.43（kg/h)煙氣離窯溫度500所以（2490+1.93）=17.43（2490+1.93500）=60220.65（kj/h) 其余物化反應(yīng)耗熱用al2o3反應(yīng)熱近似代替物化反應(yīng)熱入窯干制品質(zhì)量=1566.83（kg/h），al2o3含量=16.34%=2100% =1566.83210016.34%=537642 (kj/h)總的物化反應(yīng)耗熱:=+=60220.65+53764259

36、7862.65(kj/h)8.1.4.4離窯廢氣帶走顯熱(kj/h)取離窯煙氣中空氣過(guò)剩系數(shù)=2.0，其體積流量為：=+(-)x=13.394+(2.0-1.3) 12.367x=22.051x取煙氣離窯溫度=200，煙氣比熱=1.445 kj/（nm3.）則有：=22.051x2001.455=6416.8x8.1.4.5其它熱損失 (kj/h)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)占熱收入的5%=（+）0.05 =（27249.27+35987.6x +321.5x +145.21x）0.05=1362.46+1822.72x8.1.5 列出熱平衡方程式由熱收入=熱支出得:+=+左邊=27249.27+35987.6x

37、+321.5x +145.21x右邊=2089837.854+1007709+597862.65+1362.46+1822.72x+6416.8x計(jì)算得出x= 12.14 ()即每小時(shí)需天然氣12.14 (),每小時(shí)燒成產(chǎn)品質(zhì)量1566.83所以,單位質(zhì)量得產(chǎn)品熱耗為: =278.8(kj/kg)8.1.6 預(yù)熱帶與燒成帶的熱平衡表 表81：預(yù)熱帶與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27249.275.8產(chǎn)品帶走顯熱2089837.85455燃料化學(xué)顯熱436889.46493窯體散熱100770926.5助燃空氣顯熱39030.80.物化反應(yīng)耗熱597862.

38、6515.8漏入空氣顯熱1762.850.4其它熱損失22127.80.6煙氣帶走顯熱77899.952.1總熱量469804.58100總散熱3795437.251008.2 冷卻帶熱平衡計(jì)算8.2.1 熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍時(shí)間基準(zhǔn)：1h； 溫度基準(zhǔn)：08.2.2 熱平衡框圖圖81： 冷卻帶熱平衡示意圖產(chǎn)品帶入顯熱 冷卻風(fēng)帶入顯熱 產(chǎn)品帶出顯熱 熱風(fēng)抽出帶走顯熱窯體散熱 其它熱損失8.2.3 熱收入項(xiàng)目8.2.3.1產(chǎn)品帶入顯熱制品帶入顯熱在上面已經(jīng)算出： =2089837.854kj/h8.2.3.2 冷風(fēng)帶入顯熱鼓入冷風(fēng)為自然風(fēng), =20,查表知此時(shí)冷風(fēng)的比熱為:=1.30kj/(m)設(shè)

39、鼓入風(fēng)量為m/h，則: =268.2.4熱支出項(xiàng)目8.2.4.1 制品帶走顯熱出窯時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量=1566.83（kg/h）,出窯口溫度=80,查表知此時(shí)溫度下制品的平均比熱為：0.84+26100.84+2610800.8608 kj/(kg)則=1566.83800.8608=107898.18kj/h8.2.4.2 熱風(fēng)抽出時(shí)帶走的顯熱抽風(fēng)為鼓入風(fēng)的95%,故抽出熱風(fēng)量應(yīng)為0.95m/h.取熱風(fēng)抽出時(shí)的溫度為: =400,查表知此時(shí)的比熱為: =1.45kj/(m),則: =0.95=0.954001.45=5518.2.4.3 窯體的散熱 在急冷帶的窯體散熱(2734節(jié))窯外壁溫度取80

40、,窯內(nèi)壁平均溫度為940a. 窯頂窯頂耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t0.23隔熱層硅酸鹽耐火纖維束11500.10.3150=935 =80設(shè)=560 ， =123=0.31+0.176=0.31+0.17610-3（935+560）/2=0.442 w/m=2.56（）+=2.56（123-80）+=16.13 w/m=0.23m0.25 w(m) =0.15m熱流密度：q=727（w/）校核、=-=935-727=562 允許=-（）q=935-（）727=125100%=1.63%5%允許窯頂散熱面積:=2.2111=74.87m則72774.873.6=

41、196044 (kj/h)b. 窯墻窯墻耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t0.23隔熱層混合纖維13500.12120=935 =80設(shè)=650 ， =112=0.31+0.176=0.31+0.17610-3（935+650）/2=0.443 w/m=2.56（）+=2.56（112-80）+=15.23 w/m=0.23m0.12 w(m) =0.12m熱流密度：q=543（w/）校核、=-=1060-543=658 允許=-（）q=1060-（）543=116100%=3.57%5%允許窯墻散熱面積:=2.2111=27.23m則254327.233.6=106369(kj/h)c. 窯底窯底耐火層莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚16000.310+0.17610-3t130隔熱層硅藻土磚9000.063+0.1410t130膨脹層硅酸鹽耐火纖維束13500.10.3100=935 =80設(shè)=795 ， =340 ，=92=0.31+0.176=0.31+0.17610-3（935+795）/2=0.455 w/m=2.56（）+=2.56（340-80）+=32.22 w/m=0.13m0.063+0.14 =0.063+0.14（795+340）/2=0.14w(m) =0.13m0.2