畢業(yè)設(shè)計（論文）年產(chǎn)80萬㎡拋光磚天然氣輥道窯設(shè)計

1、 本科生畢業(yè)設(shè)計年產(chǎn)80萬拋光磚天然氣輥道窯設(shè)計annual 80 square meters of polishing brick gas kiln design學(xué) 號：姓 名：專業(yè)班級：07級熱工系（1）班指導(dǎo)老師：完成日期：2011-6-1材料科學(xué)與工程學(xué)院摘 要本人設(shè)計任務(wù)為年產(chǎn)80萬拋光磚天然氣輥道窯設(shè)計。經(jīng)過對原始數(shù)據(jù)的分析和計算，為了對其他數(shù)據(jù)整體把握，定下了三塊磚并排行進的走磚方式。窯爐總長64.32米，有效寬是2.3米，燒成溫度是1210。采用天然氣作為燃料，燃燒器采用高速脈沖燒嘴，外加套管代替燒嘴磚的方式，可有效的提高燃燒質(zhì)量。事故處理孔的布置相對密集，相對交錯布置。排煙口

2、和抽熱風(fēng)口分別設(shè)置在輥上下，且在這些區(qū)段的前后設(shè)有擋墻和擋板，有效加強內(nèi)部氣體滯留時間，提高冷熱交換效果。窯體多使用輕質(zhì)材料，在保證窯外生產(chǎn)管理環(huán)境的前提下減少窯墻厚度，加強保溫效果；燃燒器分布較廣，在預(yù)熱帶中前段基本只有輥下才有燒嘴，有利于節(jié)省燃料，調(diào)節(jié)溫差，使制品燒成質(zhì)量極好；緩冷段設(shè)置較長，有利于控制產(chǎn)品缺陷；每兩節(jié)就有一對測溫孔，測溫管分別從窯頂和側(cè)面伸入，側(cè)面的測溫孔相錯布置，有利于全面獲取窯爐內(nèi)部相對較接近的溫度數(shù)據(jù)。為了方便砌筑工作，在設(shè)計中我將砌筑考慮在內(nèi)，在高度方向上盡可能不砍磚，且計算中已經(jīng)將單磚和泥漿厚度帶入到設(shè)計中。本設(shè)計將在緩冷抽出的熱風(fēng)部分用于助燃，加強了燃燒和預(yù)熱

3、效果，且其余廢熱和預(yù)熱帶抽煙段抽出熱煙用于干燥及生活用水，能很好的節(jié)能減排。我設(shè)計的輥道窯，窯體趨向輕小型化，設(shè)計可能相對保守，但都求實用。全窯采用氣密性良好的布置，盡可能隔絕窯內(nèi)外環(huán)境，倡導(dǎo)潔凈生產(chǎn)，優(yōu)化工作環(huán)境。關(guān)鍵詞：快速燒成、輥道窯、保溫 、節(jié)能abstracti design task as an annual output of 800,000 square meters of natural gas roller kiln after the analysis of raw data and calculations, in the grasp of the overall co

4、nsideration of other data, i set three brick brick walk way to move side by sidetotal length of 64.32 m the furnace, the effective width is 2.3 meters, the firing temperature is 1210 . using natural gas as fuel, high-speed pulse burner burner, plus a brick burner casing instead of the way, can effec

5、tively improve the combustion qualityaccident relatively dense arrangement of holes, relatively staggered layoutexhaust port and pump hot air up and down in the roll were set, and in these sections before and after the retaining wall and the baffle has effectively strengthen the internal gas retenti

6、on time, improve the exchange of hot and cold effect. kiln to use more lightweight materials, guarantee the production and management of the environment outside the kiln under the premise of reducing the wall thickness of the kiln to enhance the insulation effect; burner widely distributed in the pr

7、eheating zone in the front burner only under basic only roll will help save fuel, adjust the temperature, so that the quality of products, excellent firing; slow cooling section to set a longer conducive to control of product defects; every two holes have a pair of temperature, temperature control,

8、respectively, stretching from the furnace top and side, the side temperature with the wrong hole layout is conducive to relatively close to full access to the internal furnace temperature data. in order to facilitate the work of masonry, masonry in the design, i will take into account the height of

9、cut as much as possible the direction of brick, and the calculation has a single thickness of brick and mud into the design. this design will be out of the hot air part of the slow cooling for combustion, enhanced combustion and preheating, and the remaining waste heat and preheat with hot smoke smo

10、king section out of water for the dry and can be a good energy saving and emission reduction. i designed the roller kiln, my kiln tends to light and small, design may be relatively conservative, but they find useful. all kiln with good air tight layout, cut off from the kiln internal and external en

11、vironment as much as possible, promote cleaner production, optimize the working environment. keywords: quick firing, roller kiln, insulation, energy saving目錄前 言61 設(shè)計任務(wù)書及原始資料72 窯體尺寸的確定82.1 進窯磚坯尺寸82.2 排磚方法、內(nèi)寬及內(nèi)高的確定82.2.1 排磚方法及內(nèi)寬82.2.2內(nèi)高82.3 燒成制度的確定92.4 窯長及各帶長102.4.1窯長102.4.2各帶長103 工作系統(tǒng)的確定113.1 排煙系統(tǒng)113

12、.2 燃燒系統(tǒng)113.2.1 燒嘴的設(shè)置113.3 冷卻系統(tǒng)123.3.1急冷通風(fēng)系統(tǒng)123.3.2緩冷通風(fēng)系統(tǒng)123.3.3快冷通風(fēng)系統(tǒng)123.4 窯體附屬結(jié)構(gòu)133.4.1 事故處理孔133.4.2測溫孔133.4.3觀火孔133.4.4膨脹縫133.4.5擋墻、擋板134窯體材料確定154.1窯體材料確定原則154.2窯體材料厚度的確定原則154.3全窯體所用材料及厚度列表155燃料燃燒計算165.1空氣量165.2.煙氣量165.3.燃燒溫度166物料平衡計算176.1相關(guān)物理質(zhì)量計算177預(yù)熱帶燒成帶熱平衡計算187.1熱平衡計算準(zhǔn)則187.2熱平衡示意圖187.3熱收入項目187.

13、3.1坯體帶入顯熱187.3.2燃料帶入化學(xué)熱及顯熱197.3.3助燃空氣帶入顯熱197.3.4預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱197.4熱支出項目207.4.1熱制品帶出顯熱207.4.2窯體散熱207.4.3物化反應(yīng)耗熱267.4.4煙氣帶走顯熱267.4.5其他熱損失267.5 熱平衡方程268 冷卻帶熱平衡計算288.2熱收入項目288.2.1產(chǎn)品帶入顯熱288.2.1冷風(fēng)帶入顯熱288.3 熱支出項目288.3.1產(chǎn)品最終帶出的顯熱298.3.4其它熱損失348.4 熱平衡方程349燒嘴選型3610 傳動計算3710.1 傳動系統(tǒng)的選擇3710.2 傳動過程：3710.3 輥子材質(zhì)的選擇371

14、0.4 輥距的確定3810.5 輥子傳動過程中的聯(lián)接方式3810.6 輥子轉(zhuǎn)速的選擇3811 管道尺寸、阻力計算及風(fēng)機的選用3911.1排煙風(fēng)機的管道尺寸、阻力計算3911.1.2 抽煙管道及風(fēng)機3911.1.3風(fēng)機的選型4011.2 其他管道及風(fēng)機4111.2.1天然氣輸送管徑的計算4111.2.2助燃風(fēng)管的計算4111.2.3冷卻帶風(fēng)管計算4211.2.4緩冷抽熱風(fēng)管4211.2.5急冷風(fēng)管4211.2.6快冷風(fēng)管4311.2.7其他風(fēng)機選型4312 材料概算45后 記49參考文獻50前 言隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，陶瓷工業(yè)在人民生產(chǎn)、生活中都占有重要的地位。陶瓷的發(fā)展與窯

15、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,比如輥道窯。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。產(chǎn)品單位能耗一般在20003500 kj/kg ，而傳統(tǒng)隧道窯則高達55009000 kj/kg 。所以，輥道窯是當(dāng)前陶瓷工業(yè)中優(yōu)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)

16、品的質(zhì)量，與此同時，燒成也由窯爐決定。拋光磚產(chǎn)品的形狀，吸水率，抗壓強度及存放滯變情況都受到窯爐燒成制度合理程度的影響。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，壓力是溫度的保證，也是窯爐控制的保證。設(shè)計之前我已經(jīng)將設(shè)計的基本情況確定，并進行了詳盡的計算。當(dāng)我在廣東唯美陶瓷有限公司實習(xí)的時候，有機會長期觀察輥道窯的細節(jié)部分并進行思考。這樣我對我設(shè)計的窯爐有了更多的理解，且對之前一些荒唐的想法予以了否定。于是我又開始重新設(shè)計，因為對窯爐的實物了解，我的設(shè)計更加合理化。

17、帶著對公司的窯爐一些不足之處的理解，我設(shè)計的窯爐也甄于完善。我設(shè)計的輥道窯是連續(xù)式窯。窯爐總長64米，內(nèi)寬2.3米，燒成溫度是1210攝氏度。燃料采用天然氣。我設(shè)計的輥道窯，窯體趨向輕型化，燒成質(zhì)量好，產(chǎn)量高，年產(chǎn)80萬。1 設(shè)計任務(wù)書及原始資料一、設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn)80萬拋光磚天然氣輥道窯設(shè)計二、原始資料：1、產(chǎn)品規(guī)格 ：60060011 mm 密度:2300kg/m32、年工作日 ：330 天3、燃 料 ：天然氣4、燒成合格率 ：97%5、坯體入窯水分 ： 1.3 %6、燒成周期：72分鐘7、燒成氣氛：全氧化8、燒成溫度：1210三、基本要求：1、認真思考，獨立完成；2、編寫詳細設(shè)計說明書，含

18、設(shè)計計算、材料概算等并要求應(yīng)用計算機計算、處理和分析。說明書采用學(xué)院規(guī)定的統(tǒng)一格式，一律用a4紙打印；3、繪制窯爐設(shè)計圖紙，包括鋼架結(jié)構(gòu)、窯爐砌體、排煙通風(fēng)系統(tǒng)、異形磚及燃燒器等；4、全部圖紙要求上墨加黑并至少要有一張autacad制作的1#圖紙，要求視圖關(guān)系正確、尺寸標(biāo)注完整，圖紙中阿拉伯?dāng)?shù)字和漢子的書寫等必須符合相關(guān)國標(biāo)；5、要求完成20003000字的英文文獻調(diào)研報告和至少2000個英文字符的畢業(yè)設(shè)計摘要。2 窯體尺寸的確定2.1 進窯磚坯尺寸產(chǎn)品規(guī)格：60060011 mm產(chǎn)品寬度600mm，考慮燒成收縮為10%，則：666.67mm2.2 排磚方法、內(nèi)寬及內(nèi)高的確定2.2.1 排磚方

19、法及內(nèi)寬根據(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，入窯坯體的尺寸為666.67666.67，故暫定窯內(nèi)寬b = 2800 mm。坯體離窯墻內(nèi)壁一般有100200 mm 間隙，取150 mm，則可排磚數(shù)為：最終確定并排3片所以，窯內(nèi)寬=666.673+1502=2300 mm，最后定窯內(nèi)寬為 2300 mm。2.2.2 內(nèi)高內(nèi)高為窯道內(nèi)整個空間的高度，等于輥上高（輥道中心線至窯頂?shù)木嚯x）與輥下高（輥道中心線至窯底的距離）之和。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

20、不應(yīng)一樣，燒成帶和急冷、緩冷帶由于溫度較高，為了保證有足夠的燒成空間和冷卻空間。所以，內(nèi)高可較其他兩帶稍高一些。 取內(nèi)高如下：標(biāo)準(zhǔn)磚：23011475mm。一般考慮耐火磚及輕質(zhì)磚灰縫在24mm，紅磚在710mm，此次設(shè)計考慮耐火磚灰縫取3mm。預(yù)熱帶，緩冷帶和快冷帶孔磚上排3層磚，孔磚下排7層磚。燒成帶和急冷帶孔磚上排5層，孔磚下排7層。第15節(jié)和第3032節(jié)第6節(jié)第29節(jié)輥上高324478mm輥下高610610mm總高9341088mm2.3 燒成制度的確定（1）溫度制度： 燒成周期:72min 各溫度段的劃分與升溫速率名稱溫度/時間/min升溫速率/min-1長度比例/%節(jié)數(shù)預(yù)熱帶2095

21、02732.5937.512燒成帶950121013.519.2618.756急冷帶12109504.5-656.252緩冷段95040020.25-27.1628.1259快冷段400806.7547.49.3753累計7210032 溫度曲線圖（2）氣氛制度：全窯氧化氣氛（3）壓力制度：預(yù)熱帶-8-4 pa ，燒成帶 8 pa2.4 窯長及各帶長2.4.1 窯長同一列磚磚距取30 mm ，則裝窯密度=每米排數(shù)每排片數(shù)每片磚面積=30.670.67=1.933 （）所以， 窯長=。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2002 mm ，節(jié)間聯(lián)結(jié)長度 8 mm ，總長度 2010 mm

22、節(jié)數(shù)=取節(jié)數(shù)為 32節(jié)。所以，窯長度為：l=201032=64320 mm 2.4.2 各帶長根據(jù)燒成曲線中溫度的劃分，各段長度：抽煙段： （節(jié)） 取 5 節(jié) 預(yù)熱帶： （節(jié)） 取 7節(jié)燒成帶： （節(jié)） 取4節(jié) 保溫帶： （節(jié)） 取2節(jié)急冷段： （節(jié)） 取 2節(jié) 緩冷段： （節(jié)） 取 9 節(jié)快冷段： （節(jié)） 取 3 節(jié)3 工作系統(tǒng)的確定3.1 排煙系統(tǒng)在窯前段第1、2、4、5節(jié)設(shè)置排煙口，采用4段分散排煙的方式，且上下交錯分布，使內(nèi)部氣流擾動劇烈，排水效果較好。在每段排煙處設(shè)4個排煙口直通窯體外，在排煙口出口處設(shè)置一條支煙管，每條支煙管設(shè)置排煙閘，以調(diào)節(jié)煙氣支流量。然后經(jīng)水平分管進入總煙管，水

23、平管道第3、4節(jié)之間設(shè)置排煙閘，控制水平管道的煙氣量。總煙管設(shè)于窯頂，上有總閘。利用煙氣抽力，引導(dǎo)窯內(nèi)氣體流運動。在第4節(jié)處設(shè)置一個工作平臺，上面布置兩臺排煙風(fēng)機，一臺為正常運作風(fēng)機，另一臺備用。3.2 燃燒系統(tǒng)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，選用小流量高速燒嘴，本設(shè)計采用的是佛山市克羅姆熱能技術(shù)有限公司的kic kio型燃氣高速脈沖燒嘴. 該高速脈沖燒嘴，可直接點火及控制。最佳燃燒使得污染物排放水平極低。3.2.1 燒嘴的設(shè)置本設(shè)計在預(yù)熱帶中后部

24、即燒成帶前就開始設(shè)置燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，達到的目的?？紤]到在低溫段設(shè)置燒嘴不宜太多。因此，在7、8節(jié)每節(jié)輥下交錯布置2個燒嘴；在912節(jié)每節(jié)輥下交錯設(shè)置4個燒嘴；在1318節(jié)輥上和輥下均設(shè)置4個燒嘴，亦交錯布置。輥上下燒嘴及對側(cè)燒嘴均互相錯開排列，并在每個燒嘴的對側(cè)設(shè)置一觀察孔。3.2.2 燒嘴布置位置78節(jié)912節(jié)1318節(jié)燒嘴布置每節(jié)2個燒嘴每節(jié)4個燒嘴每節(jié)8個燒嘴燒嘴總數(shù)4個16個48個總共68個3.3 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

25、所放出的熱量來加熱空氣，余熱風(fēng)可供干燥，達到節(jié)能的目的。3.3.1急冷通風(fēng)系統(tǒng)從燒成最高溫度至少800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(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有圓形或狹縫式出風(fēng)口，對著制品上下均勻地噴冷風(fēng)，達到急冷的效果。本設(shè)計也采用此種結(jié)構(gòu)，在第19節(jié)20節(jié)，每節(jié)輥上6根、輥下6根，內(nèi)徑90mm急冷風(fēng)管，風(fēng)管采用相對排列布置。共24根急冷風(fēng)管。與此同時，在第1920節(jié)處設(shè)置一個工作平臺，上面放置急冷風(fēng)機2臺、助燃風(fēng)機2臺。各自一臺運行，一臺備用。3.3.2 緩冷通風(fēng)系統(tǒng)制品冷卻到8

26、00400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(fēng)冷卻制品的辦法。大多數(shù)輥道窯在該處設(shè)有36處抽風(fēng)口，使從急冷段與窯尾段過來的熱風(fēng)流經(jīng)制品，讓制品慢速均勻得冷卻。本設(shè)計采用抽熱風(fēng)方法，緩冷覆蓋區(qū)域達9節(jié)之多，可較好的解決冷裂問題。在第22、24、26、28四節(jié)窯頂設(shè)置抽熱風(fēng)口，每處設(shè)置4個小抽熱風(fēng)口；在第23、25、27三節(jié)窯底設(shè)置抽熱風(fēng)口，每處設(shè)置4個小抽熱風(fēng)口。在每根支管上設(shè)置一個控制閥，支管經(jīng)匯總后與分管連接。3.3.3快冷通風(fēng)系統(tǒng)本設(shè)計從第30節(jié)32節(jié)在輥上下均布置冷風(fēng)管，此時磚已經(jīng)基本定形但常出現(xiàn)裂磚掉落到窯下的情況。設(shè)置風(fēng)管的好處是：一、對

27、生產(chǎn)環(huán)境較有利，噪音??；二、在窯爐上所占位置較小，有利于設(shè)置測溫孔和事故處理孔。三、價格相低廉且維修頻率低。3.4 窯體附屬結(jié)構(gòu)3.4.1 事故處理孔本設(shè)計將事故處理設(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(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?？紤]到砌筑應(yīng)該比求出值稍大一點，故取事故處理孔長度為：230mm，所以我們?nèi)∈鹿侍幚砜壮叽鐬椋?3075。在事故處理口上設(shè)置一個30023075的過橋磚。對于事故處理孔在不處理事故時，要進

28、行密封，內(nèi)部堵塞耐火材料做成的大蓋板，間隙填入陶瓷棉，最外部的鋼板密封前端仍需一段耐火材料。密封是為了防止熱氣體外溢，冷風(fēng)漏入等引起的熱損失對燒成制度產(chǎn)生影響。3.4.2 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1、3、5、7、10、11、13、14、16、18、19、21、23、25、27、30節(jié)的窯頂和輥下側(cè)墻各設(shè)置一個測溫孔。窯頂測溫孔設(shè)計安裝在距離窯前1340mm處，側(cè)墻

29、安裝位置距離窯底200mm,距窯前1340mm。側(cè)墻的測溫孔相錯布置。3.4.3 觀火孔在每個燒嘴的對側(cè)窯墻設(shè)置直徑50mm的觀火孔，以便及時觀察對面燒嘴火焰情況。遇到事故處理口，取消觀火孔。3.4.4膨脹縫 窯體受熱會膨脹，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，為避免砌體開裂、擠壞，必須重視窯體膨脹的留設(shè)，窯墻、窯頂?shù)绕鲶w都要留設(shè)，一般每隔2m左右留設(shè)20mm膨脹縫，內(nèi)填陶瓷棉或石棉。3.4.5擋墻、擋板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。因此，通常在輥道窯工作通道的某些部位，輥下筑擋墻，輥上插擋板，縮小該外工作通道面積，以增加氣流阻力，便于壓力與溫度制度的調(diào)節(jié)。為了

30、更好的調(diào)節(jié)窯爐內(nèi)溫度制度的調(diào)節(jié)，本設(shè)計將在每個換帶之間設(shè)計上擋板，在燒成帶和冷卻帶設(shè)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(fēng)竄流向燒成帶而降低高溫區(qū)溫度。再一個就是防止高溫?zé)煔獾妮椛鋵崩涔艿膿p害。預(yù)熱帶設(shè)置擋墻、擋板可以增加煙氣在高溫區(qū)的滯留時間，提高煙氣利用率且可控制低溫區(qū)的溫度。本設(shè)計在燒成帶第22節(jié)前和急冷帶第36節(jié)前端，各設(shè)置擋墻、擋板。擋墻高度為300mm。在19、21節(jié)的前段和在第12節(jié)、29節(jié)末端各設(shè)一對擋墻和擋板。擋板最大入窯深度距離輥子中心上150mm。擋墻用輕質(zhì)高鋁磚組成。4窯體材料確定4.1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

31、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。4.2窯體材料厚度的確定原則 為了砌筑方便的外形整齊，窯墻厚度變化不要太多。 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。 厚度應(yīng)保證強度和耐火度。4.3全窯體所用材料及厚度列表分段節(jié)數(shù)窯體位置材料名稱使用溫度導(dǎo)熱率 w/（m.）厚度 m窯前段快冷段1-530-32窯墻硅藻土磚7000.063+0.1410-3t0.23窯頂輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.0810-3t0.23窯底硅

32、藻土磚7000.063+0.1410-3t0.229預(yù)熱帶緩冷帶6-1221-29窯墻粘土質(zhì)隔熱磚ng-1.011500.29+0.2610-3t0.114硅酸鋁耐火纖維氈10000.150.143窯頂輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.0810-3t0.23硅酸鋁耐火纖維氈11000.150.13窯底超輕質(zhì)耐火粘土磚12000.058+0.17010-3t0.075硅藻土磚7000.063+0.1410-3t0.154燒成帶、保溫帶、急冷帶13-20窯墻輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.0810-3t0.114國產(chǎn)混合纖維氈lg-4613600.110.143窯頂輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.0

33、810-3t0.23國產(chǎn)混合纖維氈lg-4613600.110.13窯底超輕質(zhì)耐火粘土磚12000.058+0.17010-3t0.154硅藻土磚7000.063+0.1410-3t0.0755燃料燃燒計算5.1空氣量=38000kjm理論空氣需要量=0.264/1000+0.02=10.052（m/m）取空氣過剩系數(shù)1.20實際空氣量： =1.20 =1.2010.052=12.06(m/m)5.2.煙氣量理論煙氣量=+0.38+0.018 qnet/1000=13.124實際煙氣量= +(-1) =15.145.3.燃燒溫度理論燃燒溫度（kj/m）（kj/m）設(shè)=1500，查表得=1.63

34、5（kj/m）=15495%取高溫系數(shù)=0.85實際溫度tp=1549*0.85=1316.65比要求溫度高出1316.65-1210=106.65，基本符合。6物料平衡計算6.1相關(guān)物料質(zhì)量計算每小時燒成制品質(zhì)量，每件產(chǎn)品質(zhì)量密度為2300kg/m3 , 每件產(chǎn)品質(zhì)量為9.1kg每小時生成干坯的質(zhì)量gg取灼減5%每小時生成濕坯的質(zhì)量gs （含水量 1.2 % ） 每小時蒸發(fā)自由水的質(zhì)量gzgz=2775.8-2742.5=33.37預(yù)熱帶燒成帶熱平衡計算7.1熱平衡計算準(zhǔn)則 計算準(zhǔn)則： 基準(zhǔn)溫度 0 基準(zhǔn)質(zhì)量 1小時進入系統(tǒng)的物料7.2熱平衡示意圖坯體帶入顯熱：燃料帶入化學(xué)熱及顯熱：助燃空氣

35、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：7.3熱收入項目第1、2節(jié)熱源為煙氣余熱，即利用煙氣帶走顯熱，所以1、2節(jié)不列入熱平衡計算中，但計算時應(yīng)以第2節(jié)末坯體溫度計算坯體帶入顯熱，以第2節(jié)末煙氣溫度計算煙氣帶走顯熱。7.3.1坯體帶入顯熱入窯干制品質(zhì)量gg 燒成灼減5% ，取每塊磚的質(zhì)量為 9.1=2742.5 入窯制品含自由水 1.3%濕基制品質(zhì)量 =2775.8制品入窯第2節(jié)末時溫度t1=80，入窯制品比熱=0.866（kjkg）= =2775.80.866100=240384.37.3.2燃料帶入化學(xué)熱及顯熱天然氣低熱值 3

36、8000入窯天然氣溫度 ，20時天然氣比熱容cf=1.603設(shè)天然氣消耗量為 = (38000+1.60220)=38032 7.3.3助燃空氣帶入顯熱助燃空氣溫度80 =80 時，空氣比熱容=1.32 = =12.06 =va總cata=(12.06)1.3280=1273.5 7.3.4預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱取預(yù)熱帶空氣過剩系數(shù)=1.8漏入空氣溫度=20 ，空氣比熱容cb=1.30漏入空氣總量為=156 (kjh)7.4熱支出項目7.4.1熱制品帶出顯熱制品燒成溫度tg=1210 制品平均比熱容，查手冊=0.84+2610-51210=1.1546=ggtgc2=2742.512101.1

37、546=3831453.5(kjh)7.4.2窯體散熱將窯體分為三部分第35節(jié):80400,取平均值240;第612節(jié):4001000,取平均值700;第1318節(jié):10001210取平均值11057.4.2.1第一部分第35節(jié), 窯內(nèi)平均溫度240,窯外平均溫度40 7.4.2.1.1窯頂散熱: 材料及厚度：輕質(zhì)高鋁磚230mm高鋁磚=0.66+0.0810-3t=0.66+0.0810-3=0.6776(w/m)單位熱流q=589.2(w/)窯頂散熱面積a頂=2.013=15.26q頂 = 3.6qa=589.215.23.6=32241(kj/h)7.4.2.1.2窯墻散熱:材料及厚度：

38、硅藻土磚厚度230mm硅藻磚=0.063+0.1410-3t=0.063+0.1410-3=0.0938(w/)單位熱流q=81.57 (w/)一側(cè)墻散熱面積a墻=2.013=6.55二側(cè)墻散熱量q墻=281.576.553.6=3846.84(kj/h)7.4.2.1.3窯底散熱:材料及厚度：硅藻土磚75mm硅藻磚=0.063+0.1410-3t=0.063+0.1410-3=0.0938 (w/m)單位熱流q=250.13（w/)窯底散熱面積a底=a頂=15.26q底= qa3.6=250.1315.263.6=13741.14(kj/h)7.4.2.2第二部分第612節(jié), 窯內(nèi)平均溫度7

39、00,窯外平均溫度80 7.4.2.2.1窯頂散熱:材料及厚度：粘土質(zhì)隔熱磚230mm外壁最高溫度為=80，環(huán)境溫度取=20。根據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計算公式有：=+=14最大熱流量為：據(jù)導(dǎo)熱公式有：已知,，但未知，須采用試差法計算：先假定，則=0.498 ，重設(shè),=0.5相對誤差(613.6-612)613.6=0.26%5%,認為第二次假設(shè)合理。 (w/) 硅酸鋁耐火纖維130mm， 纖維=0.15單位熱流q=466.17(w/)窯頂散熱面積a頂=2.017=36q頂 = qa3.6=466.17363.6=60415.6(kj/h)7.4.2.2.2窯墻散熱:材料及厚度：粘土質(zhì)隔熱磚114m

40、m硅酸鋁耐火纖維143mm， 纖維=0.15 外壁最高溫度為=80，環(huán)境溫度取=20。根據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計算公式有：已知,，但未知，須采用試差法計算：先假定，則=0.524 ，重設(shè)=0.526相對誤差(818-817)818=0.12%5%,認為第二次假設(shè)合理。26 (w/)單位熱流q=529.9(w/)一側(cè)墻散熱面積a墻=2.017=17.29二側(cè)墻散熱量q墻=2529.917.293.6=65966.2(kj/h)7.4.2.2.3窯底散熱:材料及厚度：超輕質(zhì)耐火粘土磚75mm 0.058+0.17010-3t硅藻土磚154mm0.063+0.1410-3t 外壁最高溫度為=80，環(huán)境溫

41、度取=20。根據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計算公式有：已知 ,，但未知，須采用試差法計算：先假定，則=0.2 ，重設(shè),則=0.201相對誤差(686-685)6865%,認為第二次假設(shè)合理。 (w/)0.117單位熱流q=364.7（w/)窯底散熱面積a底=a頂=36q底= qa3.6=364.7363.6=47659(kj/h)7.4.2.3第三部分第1318節(jié)，10001210，窯內(nèi)平均溫度1105,窯外平均溫度807.4.2.3.1窯頂散熱:材料及厚度：輕質(zhì)高鋁磚230mm國產(chǎn)混合纖維lg-46 130mm， 纖維=0.11外壁最高溫度為=80，環(huán)境溫度取=20。根據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計算公式有：已

42、知，即為要求的，但未知，須采用試差法計算：先假定，則=0.756 ，重設(shè)=0.754相對誤差很小，認為第二次假設(shè)合理。(w/)單位熱流q=687.9(w/)窯頂散熱面積a頂 =2.016=30.84q頂 =qa3.6=687.930.843.6=76373.4(kj/h)7.4.2.3.2窯墻散熱:材料及厚度：輕質(zhì)高鋁磚114mm國產(chǎn)混合纖維lg-46 143mm， 纖維=0.11外壁最高溫度為=80，環(huán)境溫度取=20。根據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計算公式有：已知，即為要求的，但未知，須采用試差法計算：先假定，則=0.756 ，重設(shè),則=0.759相對誤差很小，認為第二次假設(shè)合理。(w/)單位熱流q=

43、706.9(w/）一側(cè)墻散熱面積a墻=2.016=16.67兩側(cè)墻散熱量q墻=qa3.62=2706.916.673.6=84845(kj/h)7.4.2.3.3窯底散熱:材料及厚度：超輕質(zhì)耐火粘土磚75mm0.058+0.17010-3t硅藻土磚154mm0.063+0.1410-3t 外壁最高溫度為t3=80，環(huán)境溫度取20。根據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計算公式有：已知 ，但未知，須采用試差法計算：先假定，則=0.2 ，重設(shè)=0.2相對誤差(686-685)6865%,認為第二次假設(shè)合理。 (w/)0.117單位熱流q=727(w/)窯底散熱面積a底=a頂=30.84q底= qa3.6=30.84

44、7273.6=80714.5(kj/h)窯體總散熱量:=465802.3（kj/h）7.4.3物化反應(yīng)耗熱自由水質(zhì)量煙氣離窯溫度 其余物化反應(yīng)熱用反應(yīng)熱近似代替。入窯干制品質(zhì)量（），含量為25%7.4.4煙氣帶走顯熱離窯煙氣過剩系數(shù)取離窯煙氣總量離窯煙氣溫度一般為 ，現(xiàn)取查手冊，此時煙氣的平均比熱為 7.4.5其他熱損失根據(jù)經(jīng)驗占熱收入的5% =287332.3+308.9x7.5 熱平衡方程 240384.3+39461.5x=6033978.2+6486.45x 解得x=175.7(m3/h)表8.3 預(yù)熱帶燒成冷卻帶熱平衡表熱吸收熱支出項目kj/h%項目kj/h%坯體帶入顯熱：24038

45、4.33.35熱制品帶出顯熱：3831453.553.41燃料帶入化學(xué)熱及顯熱：6682222.493.15窯體散失熱 ：465802.36.5助燃空氣帶入顯熱：2237543.12物化反應(yīng)耗熱：1449390.320.2預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱：27409.20.38煙氣帶走顯熱：01085395.515.13其他熱損失：341605.735總計7173769.9100總計7173647.33100由表格可以看出，預(yù)熱帶和燒成帶窯體散熱6.5%，散熱小，窯墻材料設(shè)計合理，物化反應(yīng)耗熱比較多，占了20.2%。8 冷卻帶熱平衡計算8.1計算基準(zhǔn)：小時；溫度0；計算范圍：冷卻帶熱平衡框圖以及相關(guān)說明

46、q2 ：產(chǎn)品帶入顯熱 q7 ： 產(chǎn)品帶出顯熱 q6 ：冷風(fēng)帶入顯熱 q8 ：熱風(fēng)抽出帶走顯熱 q9 ：窯體散熱 q10：其他熱損失8.2熱收入項目8.2.1產(chǎn)品帶入顯熱q2此項熱量為預(yù)熱帶和燒成帶產(chǎn)品帶走的顯熱 =3831453.5 (kj/h)8.2.1冷風(fēng)帶入顯熱q6鼓入冷風(fēng)的溫度為： =20oc 查表知此時冷風(fēng)的比熱為： =1.29kj/（m）設(shè)窯尾風(fēng)量為vx m3/h=1.2920=25.8 (kj/h)8.3 熱支出項目8.3.1產(chǎn)品最終帶出的顯熱q7產(chǎn)品離窯溫度為80.制品的平均比熱容=0.842610-580=0.86(kj/m) 出窯制品質(zhì)量=2605.4(kg/h)= 0.862605.480=179251.5(kj/h)8.3.2熱風(fēng)抽出時帶走的顯熱q8 熱風(fēng)抽出的溫度為200度，查表得比熱為1.32 kj/（m） =1.32200v=2648.3.3窯體散熱q9將窯體分為三部分第1920節(jié):12101000,取平均值1105;第2129節(jié):1000400,取平均值700;第3032節(jié):40080取平均值24