隧道窯設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、2設(shè)計(jì)任務(wù)書專 業(yè)熱能動(dòng)力班 級(jí)學(xué)生姓名指導(dǎo)教師題 目年產(chǎn)30萬(wàn)件衛(wèi)生潔具天然氣隧道窯爐設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)谷和設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：1產(chǎn)品：衛(wèi)生潔具（產(chǎn)品結(jié)構(gòu)自定）；2、產(chǎn)量：30萬(wàn)件/年；3、年工作日：330天；4、燃料：天然氣；Qnet,ar=36000KJ/ M 35、燒成合格率：92%6、坯體入窯水分：%7、燒成周期：自定；17小時(shí)8氧化氣氛燒成；9、燒成溫度：1220C?；疽螅ê晒螅?、認(rèn)真思考，獨(dú)立完成；2、編寫詳細(xì)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，含設(shè)計(jì)計(jì)算、材料概算等并要求應(yīng)用計(jì)算機(jī)計(jì)算、處理和分析。說(shuō)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(jì)圖紙，包括剛架結(jié)構(gòu)、窯爐砌體、排煙通

2、風(fēng)系統(tǒng)、異型磚及燃燒器等；4、全部圖紙要求上墨加黑并至少要有一張 AutoCAD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)字和漢字的書寫等必須符合相關(guān)國(guó)標(biāo)；5、要求完成20003000字的英文文獻(xiàn)調(diào)研報(bào)告和至少 2000個(gè)英文字符的畢業(yè)設(shè) 計(jì)摘要。工作進(jìn)度計(jì)劃：1、第14周：畢業(yè)實(shí)習(xí)，收集相關(guān)資料；2、第56周：查找資料，確定方案；3、第78周：進(jìn)行初步設(shè)計(jì)計(jì)算；4、第910周：詳細(xì)計(jì)算并設(shè)計(jì)草圖；5、第1115周：完成全部圖紙；6、第1617周：圖紙上墨，編制設(shè)計(jì)說(shuō)明書；7、第18周起：整理全部材料，準(zhǔn)備答辯。灼失其它3 原始數(shù)據(jù)坯料組成 :SiO2 AL 2O3 Ca

3、O MgO FeO K 2O Na 2O TiO 2線收縮率線收縮率為 11%燒成周期燒成周期為 17 小時(shí)，可調(diào)燃料天然氣組成： CH4 C 2H6 H 2SCO2 N 2% % % % % %燒成工藝確定 ( 見(jiàn)圖 (3-1) 燒成溫度曲線 )20 450C小時(shí)預(yù)熱帶450600C小時(shí)預(yù)熱帶600 900C小時(shí)預(yù)熱帶900 1220C小時(shí)燒成帶1220 1220C小時(shí)燒成帶1220 800C小時(shí)急卻帶800 500C小時(shí)緩卻帶500 350C小時(shí)冷卻帶350 80C小時(shí)冷卻帶圖 3-1 燒成溫度曲線4 窯體主要尺寸的確定棚板和立柱的選用 根據(jù)原始數(shù)據(jù)，采用裸燒方式即可滿足要求，選用棚板的材

4、料是堇青莫來(lái)石板，立 柱的采用的是堇青莫來(lái)石空心立柱，其體積密度為g/cm 3。棚板尺寸：690 X 450 X 38 mm支柱：85 X 85X 500mm橫 梁： 950 X 30X 30mm支 帽： 105 X 105X 27mm窯長(zhǎng)及各帶長(zhǎng)裝車方法在窯車的長(zhǎng)度方向上設(shè)置2塊棚板，寬度方向上設(shè)置7塊棚板。棚板間的間隙在長(zhǎng) 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(zhǎng)：690 X 2+60=1440取1500mm寬：450X 7+ 10X 6=3210mm窯長(zhǎng)的確定每車裝載制品數(shù)為13件。窯長(zhǎng)L=生產(chǎn)任務(wù) 燒成時(shí)間 = 300000 17 1.5 =窯 年工作日2 4

5、成品率 裝窯密度330 24 0.92 13窯內(nèi)容車數(shù)：n=輛，取54輛。全窯不設(shè)進(jìn)車和出車室，所以窯有效長(zhǎng)為 54X =81m取82m各帶長(zhǎng)度的確定根據(jù)燒成曲線：預(yù)熱帶長(zhǎng)=（預(yù)熱時(shí)間X總長(zhǎng)）/總燒成時(shí)間=X 82/17=26m燒成帶長(zhǎng)=（燒成時(shí)間X總長(zhǎng)）/總燒成時(shí)間=X 82/17=20m冷卻帶長(zhǎng)=（冷卻時(shí)間X總長(zhǎng)）/總燒成時(shí)間=X 82/17=36m窯車車面尺寸窯車窯內(nèi)容車數(shù)54輛，則推車時(shí)間：17X 60/54= min/車；推車速度：60/=車/小時(shí)。窯車架高225mm窯車襯面邊緣用三層的輕質(zhì)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=

6、485mm在車面與棚板間留火道，其高度為 300mm確定窯截面的尺寸根據(jù)窯車和制品的尺寸，窯內(nèi)寬 B取3550mm窯車車面上窯墻高設(shè)計(jì)由窯車平面至窯頂設(shè)計(jì)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(yù)熱帶、冷卻帶：1200mm為了加強(qiáng)傳熱，燒成帶加高100mm所以取 1300mm。全窯高窯全高（軌面至窯頂）：預(yù)熱帶、冷卻帶為1200+485=1685mm燒成帶為1300+485=1785mm5 窯體及工作系統(tǒng)的確定窯體以 2米為一個(gè)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(jié)構(gòu)（包括窯體加固系統(tǒng)和外觀裝飾墻板

7、）和內(nèi)部耐火隔熱材 料襯體組成。砌筑部分，均采用輕質(zhì)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(guò)程。鋼架每一鋼架長(zhǎng)度為 2 米，含鋼架膨脹縫。全窯共 38 個(gè)鋼架結(jié)構(gòu)，其高度、寬度隨窯 長(zhǎng)方向會(huì)有所改變。鋼架主要由輕質(zhì)方鋼管、等邊角鋼等構(gòu)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(dān)著窯墻和窯頂及 附屬設(shè)備的全部重量。窯墻窯墻采用輕質(zhì)耐火隔熱材料。常用材質(zhì)如下：堇青莫來(lái)石板、莫來(lái)石絕熱磚、聚輕 高鋁磚、輕質(zhì)高鋁磚、輕質(zhì)粘土磚、含鋯散棉、硅酸鋁棉等耐火材料。窯墻砌筑在鋼結(jié) 構(gòu)上。每隔兩米留設(shè)20mm左右的熱膨脹縫，用含

8、鋯散棉填實(shí)。窯墻最外面用 10mn厚的 碳酸鈣板。窯頂角鋼直接焊接在窯頂窯頂是由吊頂板或吊頂磚和角鋼或細(xì)鋼筋等組成的平頂結(jié)構(gòu) 鋼架上，細(xì)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(xì)鋼筋緊固。 這樣，窯頂?shù)闹亓恳灿射摷艹袚?dān)。在窯頂上，鋪厚度適宜的保溫棉和耐火棉，窯體材料的輕質(zhì)化，可大大減少窯體蓄 熱。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(nèi)卡車或者其他事故，也 可停窯，能夠快速冷卻下來(lái)，再進(jìn)行處理，對(duì)生產(chǎn)影響不大。因此該隧道窯不設(shè)置窯內(nèi) 車下檢查坑道。這樣既簡(jiǎn)化了窯爐基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，減少了施工量和難度，又降低了成本，窯 體保溫也得到明顯改善。測(cè)溫孔 為了嚴(yán)

9、密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度和壓力制度，及時(shí)調(diào)節(jié)燒嘴的開(kāi)度，一般在窯道頂及 側(cè)墻留設(shè)測(cè)溫孔安裝熱電偶。測(cè)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(duì)稀疏。本設(shè)計(jì)在窯體的第 1 節(jié)13節(jié)，在第 1 節(jié)設(shè)置一處測(cè)溫孔，接下來(lái)每隔 一節(jié)設(shè)置一處測(cè)溫孔，共 7處測(cè)溫孔；在進(jìn)入燒成帶之后的第 14節(jié)與 16節(jié)各設(shè)置一處 測(cè)溫孔，第 18、20、22 節(jié)的窯頂和窯側(cè)墻處設(shè)置測(cè)溫孔，共 6 處測(cè)溫孔；第 24，26， 28， 31，33， 35，37，38 節(jié)各設(shè)置一處測(cè)溫孔，共 8 處測(cè)溫孔。因此在燒成曲線的關(guān) 鍵點(diǎn)，如窯頭、氧化末段、晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)、成瓷段、急冷結(jié)束等都有留設(shè)。曲封、砂封和車封

10、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(nèi)填充散棉，以防止上下漏氣。砂封是利用窯車兩側(cè)的厚度約 68mm的鋼制裙板，窯車在窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)，裙板插入窯 兩側(cè)的內(nèi)裝有直徑為13mn砂子的砂封槽內(nèi)，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(yù)熱帶頭部緩冷段頭部的窯墻上各設(shè)置一對(duì)加 砂斗。窯爐基礎(chǔ) 窯爐基礎(chǔ)、拖車道基礎(chǔ)、回車線基礎(chǔ)用毛石、混凝土或鋼筋混凝土、三七灰土三層 夯實(shí)。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(yù)熱帶16節(jié)設(shè)17對(duì)排煙口，煙氣由各排煙口經(jīng)窯墻內(nèi)水平煙道進(jìn)入窯內(nèi)

11、垂直煙管，匯總到排煙總管由排煙機(jī) 抽出， 送到成型車間干燥坯體 。氣幕的設(shè)定1 號(hào)車位窯頭設(shè)封閉氣幕 ?？紤]到煙氣溫度不是很高，故窯頂采用鋼板風(fēng)盒，出風(fēng) 與進(jìn)車方向成 45度角；窯兩側(cè)墻內(nèi)豎插管道，管壁開(kāi)孔與進(jìn)車方向成 45 度角。封閉氣 幕的風(fēng)源為外界空氣。燃燒系統(tǒng)此窯采用小功率多分布高速調(diào)溫?zé)斓牟贾梅绞?。兩?cè)垂直和水平交錯(cuò)排列，這樣 有利于均勻窯溫和調(diào)節(jié)燒成曲線。下部燒嘴噴火口對(duì)準(zhǔn)裝載制品的下部火道，上部燒嘴 噴火口對(duì)準(zhǔn)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(lái)石材質(zhì)。燒嘴的具體布置情況為： 8 17節(jié)下部設(shè)置 15對(duì)共 30 只，18 23節(jié)上部設(shè)置 12只，下部設(shè)置 1

12、2對(duì)共 24只。預(yù)熱帶帶前部的部分燒嘴和燒成帶上部燒嘴可能不開(kāi)， 為調(diào)節(jié)燒成曲線，增加產(chǎn)量留設(shè)備用。助燃風(fēng)全部為外界空氣。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)可供干燥用，達(dá)到節(jié)能目的。急冷段采用直接向窯內(nèi)吹入冷風(fēng)的方式， 共設(shè)置了 14 對(duì)急冷風(fēng)管 ，直接向窯內(nèi)噴入冷風(fēng)。 并設(shè)置 四對(duì)側(cè)部抽熱口 。緩冷段制品冷卻到800500C范圍時(shí)，是產(chǎn)生冷裂的危險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)嚴(yán)格控制該段冷卻降溫速 率。為了達(dá)到緩冷的目的，本設(shè)計(jì)采用間壁冷卻的形式，在

13、29至 34節(jié)設(shè)置 3組中空墻 來(lái)進(jìn)行 間壁冷卻 。快冷段在 35-38 節(jié)分上下兩排設(shè)置 18 對(duì)快冷風(fēng)管，氣源為外界空氣。并在頂部設(shè)置抽熱口，由抽熱風(fēng)機(jī)送至干燥室。窯尾段在 40-41 節(jié)設(shè)置 4 對(duì)軸流風(fēng)機(jī) ，直接對(duì)窯內(nèi)的制品進(jìn)行冷卻，以保證制品的出窯溫 度低于80C。車下風(fēng)系統(tǒng)車下風(fēng)風(fēng)源為室內(nèi)冷空氣。在 18 27 節(jié)，由車下風(fēng)風(fēng)機(jī)抽冷空氣直接送至窯下， 每隔1m開(kāi)一個(gè)車下風(fēng)孔。輸送系統(tǒng)及附屬裝置 隧道窯內(nèi)鋪設(shè)軌道，軌道安放在鋼架上的軌道墊板上，用螺絲聯(lián)結(jié)并焊接。窯車是 制品運(yùn)輸?shù)妮d體。窯車底架由槽鋼、鋼板等經(jīng)螺絲聯(lián)結(jié)、焊接而成。在窯頭和窯尾各有一手動(dòng)拖車道， 每拖車道上有一輛拖車。

14、窯外有一條手動(dòng)回車線 拖車軌道和窯內(nèi)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(jī)將窯車推入窯內(nèi)，窯車從窯尾出 來(lái)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(jī)。根據(jù)設(shè)定好的推車速度，頂車機(jī)將窯車頂入窯內(nèi)。頂車速度 可調(diào)。拖車道和回車線軌道直接裝在軌道墊板上。 在自動(dòng)回車線上設(shè)置有一個(gè)窯車下檢查坑道，深約米，其長(zhǎng)寬尺寸約同窯車大小， 用來(lái)檢修運(yùn)行不良的窯車。在回車線前部和后部，各設(shè)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(jié)，可以調(diào)整其高度和寬度。控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)工作原

15、理本窯的控制系統(tǒng)采用分散控制的方法，既可在控制柜內(nèi)統(tǒng)一控制，也可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制。該系統(tǒng)主要包括動(dòng)力控制、熱工控制、報(bào)警裝置及安全保護(hù)系統(tǒng)。動(dòng)力控制所有風(fēng)機(jī)均采用直接啟動(dòng)方式，手動(dòng)控制，在窯爐控制柜上設(shè)置風(fēng)機(jī)開(kāi)啟 / 關(guān)閉按 鈕，直接集中控制和統(tǒng)一調(diào)節(jié)。只要按一下某風(fēng)機(jī)啟動(dòng)按鈕，與該風(fēng)機(jī)配套的接觸器銜 鐵便接通風(fēng)機(jī)電源。運(yùn)行安全保護(hù)系統(tǒng)及報(bào)警系統(tǒng)為了保證該隧道窯在正常工作條件下安全運(yùn)行， 防止窯爐在燃燒系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)出 現(xiàn)故障時(shí)供天然氣的部分繼續(xù)向窯爐燒咀供應(yīng)天然氣而造成損壞或事故。 本窯設(shè)有安全 運(yùn)行保護(hù)系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，要立即關(guān)閉天然氣主管上手動(dòng)閥門，從而關(guān)閉天然氣。此外，為嚴(yán)密監(jiān)控窯各關(guān)鍵

16、部位的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，本窯設(shè)置了故障報(bào)警系統(tǒng)?？刂乒裆?設(shè)置有報(bào)警顯示儀：當(dāng)監(jiān)視的任一部件出現(xiàn)故障時(shí)，即出現(xiàn)聲光報(bào)警，以便操作人員及 時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理故障。熱工控制系統(tǒng)燒成帶溫度的控制本窯共設(shè)有 8 個(gè)控制回路 , （其中 5 點(diǎn)為自動(dòng)控制回路）對(duì)各控制點(diǎn)是進(jìn)行獨(dú)立控 制， 5 點(diǎn)均用于窯段對(duì)應(yīng)的調(diào)節(jié)單元的溫度調(diào)節(jié)，只需調(diào)節(jié)燃?xì)饬浚涂蛇_(dá)到調(diào)節(jié)窯溫 的目的?，F(xiàn)就一個(gè)單元簡(jiǎn)述一下溫度調(diào)節(jié)的過(guò)程 : 每個(gè)溫度調(diào)節(jié)單元主要有溫控調(diào)節(jié)器、 執(zhí)行器、執(zhí)行器帶動(dòng)的蝶閥、燒咀和熱電偶幾個(gè)主要部分組成。調(diào)節(jié)單元正常工作時(shí)， 溫控調(diào)節(jié)器中要輸入一個(gè)設(shè)定溫度值，單元熱電偶來(lái)實(shí)測(cè)窯內(nèi)本單元的溫度，并通過(guò)溫 度傳感器把該溫度的

17、毫伏信號(hào)送回到溫控調(diào)節(jié)器，使其與設(shè)定溫度比較，如果實(shí)測(cè)溫度 低于設(shè)定溫度，溫控調(diào)節(jié)器就會(huì)輸出一個(gè)信號(hào)，使執(zhí)行器帶動(dòng)蝶閥向開(kāi)大天然氣的方向 變化，直到實(shí)測(cè)溫度與設(shè)定溫度相同。 如果實(shí)測(cè)溫度高于設(shè)定溫度， 調(diào)節(jié)過(guò)程與此類似， 只是電動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)蝶閥向開(kāi)度小的方向變化，以減少燒咀噴出的天然氣量，使窯溫下 降。預(yù)熱帶和冷卻帶的溫度控制 預(yù)熱帶和冷卻帶溫度控制的手段主要是通過(guò)調(diào)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(fēng)閘等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所有閘板和閥門都標(biāo)記有刻度線，方便調(diào) 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(yīng)該滿足各段使用性能要求，綜合考慮各處的溫度對(duì)窯墻、窯頂?shù)囊?，窯體

18、表面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(jiàn)如下。表6 1 窯體材料和厚度表窯墻窯頂溫度段(C)該段長(zhǎng)度(m)輕質(zhì) 咼鋁 磚(mm)聚輕 咼鋁 磚(mm)輕質(zhì)粘土 磚(mm)硅酸鋁棉(mm)硅酸鈣硬 板(mm)該段厚度(mm)堇青 莫來(lái) 石板(mm)莫來(lái) 石絕 熱磚(mm)硅酸 鋁纖 維(mm)20-900261142301035420230900-122020114230100104542302301220-800811423010010454230230800-80281142301035420230堇青莫來(lái)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(zhǎng)，且不

19、會(huì)突然斷裂，使用過(guò)程中不氧化不落臟掉渣，不污染燒品，是在1300C以下燒成陶瓷制品最理想的材料7燃料燃燒計(jì)算助燃空氣量計(jì)算所用燃料為液化氣，低位發(fā)熱量：Qet,ar=110000KJ/m。查工具書，得理論空氣燃燒計(jì)算式，Va0=* 也 + (m 3/ m3)1000則理論空氣需要量為：Va0=* 36000+= (m 3/ m3)1000取空氣過(guò)剩系數(shù)為，則實(shí)際需要空氣量為：Va=qv,a= aV a=*= (m 3/ m3)煙氣量計(jì)算查工具書，得理論空氣燃燒計(jì)算式，上*如斗 (m3/ m3)1000則理論煙氣量為：V =* 36000 += (m 3/ m3)1000實(shí)際煙氣量為：V= V+

20、 (a -1 ) Va0=+ () *= (m 3/ m3)燃燒溫度計(jì)算t=( QDw+vacat a+CfTf)/( vc)查表在t=1730 C時(shí)的煙氣比熱為 C= kJ/(Nm3?C)，在室溫20C時(shí)空氣比熱為Ca=kJ/(Nm3?C)，天然氣的比熱為C= kJ/(Nm3?C)，代入公式得t=(36000+ XX 20+X 20)/ (X) =1782C相對(duì)誤差為：(1782-1730) /1782=%5%認(rèn)為合理。取高溫系數(shù)n =,則實(shí)際燃燒溫度為tp=nt=*1782=C。1220=C，比燒成溫度高出C,認(rèn)為合理。8物料平衡計(jì)算每小時(shí)燒成干制品的質(zhì)量車速度X每車載重=*450=144

21、0 kg每小時(shí)進(jìn)車，每車裝載制品450kg每小時(shí)入窯干坯的質(zhì)量G= Gm 冊(cè)l=1440x1001004.8=1513 kg/h每小時(shí)欲燒成濕制品的質(zhì)G= G1 100 =1513X型 =1547kg/h100 100 2.2每小時(shí)蒸發(fā)的自由水的質(zhì)量G= G2- G1=1547 1513=34 kg/h每小時(shí)從精坯中產(chǎn)生的CO的質(zhì)量每小時(shí)從精坯中引入的CaO和MgC質(zhì)量計(jì)算Gcac= G1 CaO%1513X %= kg/hGMgO = G1 MgO%l=513X %=h產(chǎn)生的CQ質(zhì)量Mco2G嚀鋰。 mcoo+% mMC0i=hMgO每小時(shí)從精坯中排除結(jié)構(gòu)水的質(zhì)量GipG ip =G x I

22、L%- Gco 2 =1513X %=h窯具的質(zhì)量Gb每車有20個(gè)火道支柱，20個(gè)支帽，12根橫梁，14塊棚板。共重約300 kg ,Gb=300x =960kg/h9預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡計(jì)算確定熱平衡計(jì)算的基準(zhǔn)、范圍本次計(jì)算選用1小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)，以0C作為基準(zhǔn)溫度。以預(yù)熱帶和燒成帶為計(jì)算 范圍。熱平衡示意圖圖 9-1 預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖Q坯體帶入顯熱；Q硼板、支柱等窯具帶入顯熱;Q產(chǎn)品帶出顯熱；Q硼板、支柱等窯具帶出顯熱;Q窯墻、頂總散熱；Q物化反應(yīng)耗熱；Q窯車蓄熱和散失熱量；Q其他熱損失；Q煙氣帶走顯熱；Qf燃料帶入化學(xué)熱及顯熱；Q助燃空氣帶入顯熱；Qa預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱；

23、Q氣幕、攪拌風(fēng)帶入顯熱；熱收入項(xiàng)目坯體帶入顯熱 Q1Q1=G1C1T1 （kJ/h ）其中：G 入窯制品質(zhì)量（Kg/h）； G=1547 Kg/h ；Ti入窯制品的溫度C） ； 40CC 入窯制品的平均比熱（KJ/ （KgC）； Ti=40C時(shí)，C= （KgC）；Q=GC=1547XX 40= （ kJ/h ）硼板、支柱等窯具帶入顯熱 Q2Q2=G2C2T2 （ kJ/h ）其中：G 入窯硼板、支柱等窯具質(zhì)量（Kg/h）； G=960 Kg/h ；T2入窯硼板、支柱等窯具的溫度（C）； T2=40CC2 入窯硼板、支柱等窯具的平均比熱（KJ/ （Kg -C）；碳化硅硼板、支柱的平比熱容按下式計(jì)

24、算：G=+=+x 40= KJ/ (KgC)Q=GC2T2=960XX 40= ( kJ/h )燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 QfQf =( Qnet,ar +Tf Cf )x ( kJ/h )其中：Qet,ar 所用燃料低位發(fā)熱量(KJ/m)；燃料為天然氣，低位發(fā)熱量為：3Qnet,ar =36000KJ/m3；Tf入窯燃料溫度(C);入窯天然氣溫度為Tf=20C；G 入窯燃料的平均比熱容(KJ/ (KgC)；查表，Tf=20C時(shí)天然氣平均比熱 容為： Cf= KJ/(KgC);x設(shè)每小時(shí)天然氣的消耗量為 x (m/h );Q= (Qet,ar+Tf Cf) x= (36000+20X) x=360

25、31x kJ/h助燃空氣帶入顯熱 QaQa=qvCaTa ( kJ/h )其中：qv,a 入窯助燃風(fēng)流量(ml/ h );前面燃燒部分計(jì)算得：qv =Va *x= x (m 3/ h);Ta入窯助燃風(fēng)的平均溫度(C);助燃風(fēng)用冷卻帶抽出熱風(fēng)，Ta=20C；Ca 入窯助燃風(fēng)的平均比熱容(KJ/ (Kg -C);查表，Ta =20C助燃風(fēng)時(shí)平均比 熱容為： Ca = KJ/ ( KgC);Qa=qvCaTa=XX 20=( kJ/h )從預(yù)熱帶不嚴(yán)密處漏入空氣帶入顯熱Q/ aQa/= q v/ X Ca/X t a/取預(yù)熱帶煙氣中的空氣過(guò)剩系數(shù) ag=，已求出理論空氣量Va= Nni/ Nm3 燒

26、成帶燃料燃燒時(shí)空氣過(guò)剩系數(shù) af=。Va/=xX (ag-af)XVa0=x( Nm3/h )， 漏入空氣溫度為 ta/=20C ， 此時(shí) Ca/=3kJ/(Nm3C )，則：Qa/= qv/X Ca/X t a/= xXX20=(kJ/h)氣幕、攪拌風(fēng)帶入顯熱 Qs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倍，取為倍 所以：VS= = x = ( Nmh )，設(shè) t s=20C，查得 C= kJ/(Nm 3C ),QS= VsXCsXts=xx 20= ( kJ/h )熱支出項(xiàng)目制品帶出顯熱 Q3Q3=G3C3T3(

27、kJ/h )出燒成帶產(chǎn)品質(zhì)量： G3=1440Kg出燒成帶產(chǎn)品溫度 ： t3=1220 C查手冊(cè)11 ，此時(shí)產(chǎn)品平均比熱 ： C3= kJ/(kg?C)則：Q3=G3xC 3xt 3=1440x 1220x=2108160 ( kJ/h )硼板、支柱等窯具帶出顯熱 Q4Q4=G4C4T4( kJ/h )棚板、立柱質(zhì)量： G4=960 kg/h出燒成帶棚板、立柱溫度：T4=1220C此時(shí)棚板、立柱的平均比熱：G=+=+x 1220= kJ/(kg C)Q4= G4xC 4x T4=960x x1224= ( kJ/h )煙氣帶走顯熱 QgQg=qgCgTg( kJ/h )煙氣中包括燃燒生成的煙氣

28、，預(yù)熱帶不嚴(yán)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= (Nm3/h)離窯煙氣體積： qg=Vg0+(ag-1 ) x Va0x+V s 煙氣溫度為 100C此時(shí)煙氣比熱Cg= kJ/( Nm 3 C)Q= qgXCgXtg= + xx+ xx 100=(kJ/h )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(yù)熱帶和燒成帶分成三段計(jì)算20 600 C 段該段窯長(zhǎng)度為米，窯寬為米。窯外壁表面平均溫度80C，窯內(nèi)壁表面平均溫度:(20+600) /2=310 C窯墻部分散熱計(jì)算此部分用材料如下:輕質(zhì)高鋁磚，厚度S=114 mm導(dǎo)熱系數(shù) w/ (

29、mC)；輕質(zhì)粘土磚，厚度S=230 mm 導(dǎo)熱系數(shù) w/ (m-C)；硅酸鈣硬板，厚度S=10 mm 導(dǎo)熱系數(shù) w/ (m-C)；熱流qi=tit02310 800.114_0.23=m0.010.7060.3420.07不考慮車臺(tái)面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1200mn計(jì)算,則兩側(cè)窯墻散熱量：d1=2xxxx =35397 ( kJ/h )窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：堇青莫來(lái)石板，厚度S =20 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；硅酸鋁棉，厚度S =230 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；t0310 802熱流q2= pmT_ 0.020.230.20.24窯頂散熱量：d2=xxx = (

30、 kJ/h )所以，20450C段的窯體散熱總量為:da= d/1 + d2=35397+= (kJ/h )600 900 C 段(600+900)該段長(zhǎng)度為米，窯外壁表面平均溫度80C，窯內(nèi)壁表面平均溫度: /2=750 C窯墻部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：輕質(zhì)高鋁磚，厚度S =114 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；輕質(zhì)粘土磚，厚度S =230 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；硅酸鈣硬板，厚度S =10 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；熱流q3=ti1to2=750 80=0.1140.23而=W/m20.7060.3420.07則兩側(cè)窯墻散熱量：Q7=2xxxx = ( kJ/h )窯頂部分散

31、熱計(jì)算此部分用材料如下：堇青莫來(lái)石板，厚度S =20 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ ( mC)； 硅酸鋁棉，厚度S =230 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；熱流q4=ti1t02750 802=m 0.020.23葩 024窯頂散熱量：Q8=xxx = (kJ/h )所以，600 900C段的窯體散熱總量為:Qg= Q/7+ Q/ 8=+= (kJ/h )900 1220 C 段(900+1220)該段長(zhǎng)度為20米，窯外壁表面平均溫度80C，窯內(nèi)壁表面平均溫度:/2=1060 C窯墻部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度S =114 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C) 硅酸鋁棉，厚度S =100 mm導(dǎo)

32、熱系數(shù)w/ (m-C) 輕質(zhì)粘土磚，厚度S =230 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)； 硅酸鈣硬板，厚度S =10 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)熱流 q10= q5=0.1141060 800100.23麗1=W/m20.450.240.342 0.07不考慮車臺(tái)面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1300mn計(jì)算,則兩側(cè)窯墻散熱量：Qgxxx 20X =112714 ( kJ/h )窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下:莫來(lái)石絕熱磚，厚度S =230mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (mC)； 硅酸鋁棉，厚度S =230 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；熱流 qii= q6=tiito21060802=m0.230.23

33、0.30.24窯頂散熱量：Qii=20XX = ( kJ/h )所以，900 1170C段的窯體散熱總量為：Qi2= Q/10+ Q/11=112714+= (kJ/h )綜上所述，預(yù)熱帶和燒成帶窯體散失熱量總和為:q=+= ( kJ/h )窯車蓄熱和散失熱量Q取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占熱收入的10%物化反應(yīng)耗熱Q自由水蒸發(fā)吸熱QQ= GwX( 2490+Xt)自由水的質(zhì)量 Gw=34kg/h煙氣離窯的溫度tg=100C。制品中ALQ含量為%則可得：Qv=34X( 2490+X 100) =91222結(jié)構(gòu)水脫水吸熱QwQw=6700q m,w (kJ/h )其中：q/m,w入窯制品所含結(jié)構(gòu)水的質(zhì)量流量67

34、00-1 Kg結(jié)構(gòu)水脫水所需熱量(KJ/Kg);Qw=6700dm,w =X 6700= KJ/Kg其余物化反應(yīng)吸熱QQ=qdmX 2100X w(Al 2Q) (kJ/h )其中，qdm-入窯干制品質(zhì)量流量(Kg/h); qdm= 1513 Kg/h ;2100 1 KgAQ 的反應(yīng)熱(KJ/Kg);w(Al 2Q3)陶瓷潔具結(jié)合劑中Al 203含量占總質(zhì)量的質(zhì)量分?jǐn)?shù);w(Al 203)=%;Q d=qdmX 2100X w(AI2O)= 1513 X 2100X %=635460( kJ/h )則物化反應(yīng)總耗熱為：Q7=91222+635460=1362142( kJ/h )其他熱損失 Q

35、8一般取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，此項(xiàng)熱支出占熱收入的5%10%，本次計(jì)算取 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+Q8TIIIP =210816 IP 1362142 P 10% Q收+ 5%(收解得 x= Nm 3/h單位燃耗： 1440=(標(biāo)準(zhǔn)立方米 / 千克瓷)單位熱耗：X 36000=(千焦/千克瓷)預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表表9-1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)(%坯體帶入顯熱產(chǎn)品帶走顯熱2108160燃料化學(xué)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

36、物化反應(yīng)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(jì)100總計(jì)100分析:兩者之間存在差值，是因?yàn)轭A(yù)熱帶窯內(nèi)負(fù)壓在該次計(jì)算中忽略了窯底漏入窯內(nèi)風(fēng)帶 來(lái)的熱量，實(shí)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(gè)預(yù)熱帶、燒成帶熱量可認(rèn)為是收支平衡的。10 冷卻帶的熱平衡計(jì)算確定熱平衡計(jì)算的基準(zhǔn)、范圍本次計(jì)算選用1小時(shí)為計(jì)算基準(zhǔn)，以0C作為基準(zhǔn)溫度。以冷卻帶為計(jì)算范圍熱平衡示意圖圖 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；Qo急冷風(fēng)帶入顯熱與冷卻帶末端送入冷卻風(fēng)帶入顯熱;

37、Qi制品帶出顯熱；Q2硼板、支柱等窯具帶出顯熱；Q3窯車蓄熱、帶出及散失之熱；Q4窯墻、頂總散熱；Q5抽走余熱風(fēng)帶走熱量；Q6其他熱損失；熱收入項(xiàng)目制品帶入顯熱 Q3制品帶入冷卻帶的顯熱等于預(yù)熱帶和燒成帶制品帶出顯熱Q3=2io8i6o(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、支柱等窯具帶出熱Q4=(kJ/h )窯車帶入顯熱 Q9預(yù)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(jìn)入了冷卻帶。Q=xQ6=x = ( kJ/h )急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)帶入顯熱 Qio 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( i/2-i/4 )，本設(shè)計(jì)取急冷風(fēng)是

38、窯 尾風(fēng)的 i/2 ，則急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)的總風(fēng)量為： ?？諝獾臏囟萾 a=20E ,此時(shí)空氣的平均比熱Ca= kJ/(Nm 3C).貝U： Qo=Va Xc aXt a=XX 20= ( kJ/h )熱支出項(xiàng)目制品帶出顯熱 Qii出窯產(chǎn)品質(zhì)量 Gi=1440 kg出窯產(chǎn)品溫度t ii=80C, 產(chǎn)品比熱Cii=(kg C)Qii=GiiXCiiXt ii=i440X 80X = ( kJ/h )硼板、支柱等窯具帶出顯熱 Q2出窯棚板、立柱質(zhì)量G2=960kg/h出窯棚板、立柱溫度 5=800,棚板、立柱比熱C2= kJ/ (kgC)Q2= G12 x C12 x t 12=960xx 80= (

39、kJ/h )窯車蓄熱、帶出及散失之熱 Q3此項(xiàng)熱量占窯車帶入顯熱的55%Q i3=XQ9=x = ( kJ/h )窯墻、頂總散熱Q4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(jì)算其向外散熱1220 800 C 段該段長(zhǎng)度為8米，窯外壁表面平均溫度 80C，窯內(nèi)壁表面平均溫度：(1220+80)/2=1010 C窯墻部分散熱計(jì)算此部分用材料如下:聚輕高鋁磚，厚度S =114 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C) 硅酸鋁棉，厚度S =100 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)輕質(zhì)粘土磚，厚度S =230 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)；硅酸鈣硬板，厚度S =10 mm導(dǎo)熱系數(shù)w/ (m-C)熱流q1=3

40、 = 0.1141010 80而=W/m2230.450.24 0.3420.07不考慮車臺(tái)面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1300mn計(jì)算,則兩側(cè)窯墻散熱量:Qt1t01010802 t1 to440 802 t1 t00.230.230.30.240.1140.230.010.7060.342 0.07440 8020.020.230.20.24222 (0.230.232)214The1(0.52 0.72)4通道截面積通道周邊長(zhǎng)22T1 520.9524 0.23 0.26273 100 (2 0.5)520.05 (迴0.2444V2 (0.231.2 ) 1.520.23)4 1.7

41、5w .3.14 102h H( a g)0.26)0.9510 (1.29273 40或 0.952273 1002730.951.30 hx-1.3g88.82734 0.23 0.2322 (0.230.232)273273) 0.03273 1002731.29 -273 40273273 1000.956220.20.95273 100（右2730.2 0.45 J122 d1 l2 w；d22l3d3l4 l5d4 d50.50.412 .95273 1002730.95273100102730.611.4288188.140.643.1410 661_4_1.313.1410 2

42、Vd支0.288(273 20)/273d分0.035 V 113140.832734 0.64g d總 3.14 104380.32734701.24 0.643.14 10 2D總、431 3.14 104 1.310.20.413.14 10 28O077迴 20361.14 5.66d總3.14 100.8494 5.660.33.14 10 8273V 11290.37273273201384.9V 18760.559402.35273J.4 2.610.79車下風(fēng)機(jī)3.14 8 364 .385 0.22.3.14 104 2.610.645D總3.14 84 0.3853.14

43、10 120.0644 2.610.4563.14 8 2車下風(fēng)為冷卻窯車而用，每個(gè)車輪下設(shè)一小吹風(fēng)口，風(fēng)量不需要很大，這里以窯尾風(fēng)量的一半計(jì)算，即：Q=2= Nm/h。軸流風(fēng)機(jī)為了更好的保證制品出窯溫度低于 80C，在窯尾設(shè)置了 4對(duì)環(huán)保低噪音軸流風(fēng)機(jī) 其參數(shù)為：型號(hào)，T35;流量，5951nVh ;功率，；轉(zhuǎn)速，2900r/min。列出風(fēng)機(jī)選型表：表11-1 風(fēng)機(jī)型號(hào)表用途風(fēng)機(jī)名稱機(jī)型轉(zhuǎn)速r/mi n全壓Pa風(fēng)量m/h電動(dòng)機(jī)型號(hào)功率/kW攪拌風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)284017851474Y190S-2車下風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)144016525896Y132S-4排煙風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)290039711221

44、4Y200L1-230助燃風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)144017973106Y132S-4快冷風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)1470327113034Y160M-422抽熱風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)Y4-73No9D1450164425976Y180L-422急冷風(fēng)機(jī)離心通風(fēng)機(jī)144016525896Y132S-412 燒嘴選型每個(gè)燒嘴所需的燃燒能力由于全窯共有 66 個(gè)燒嘴，且每小時(shí)燃料的消耗量為，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)，所以每個(gè)燒嘴的燃燒能力為：x 66=h則每個(gè)燒嘴的熱負(fù)荷為：x36000=153900 kJ/h選用燒嘴應(yīng)注意的原則 燒嘴的選用能適應(yīng)和滿足生產(chǎn)需要即可，應(yīng)盡量避免不必要的浪費(fèi)。其

45、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選用燒嘴由于本設(shè)計(jì)的窯內(nèi)寬達(dá)到3550mm為了保證斷面溫度的均勻與穩(wěn)定，通過(guò)資料查詢, 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?000 Pa，助燃空氣壓力 4200P&此燒嘴不需要專門的燃燒室，燒嘴磚直接砌筑在窯墻上即可13工程材料概算窯體材料概算硅酸鈣硬板，規(guī)格：c =10mm取窯墻的平均高度為，窯長(zhǎng)82m兩側(cè)窯墻需：2XX 82= m2,取300吊。輕質(zhì)粘土磚

46、，規(guī)格：230X 114X 65mm密度p =cm，重?zé)€變化不大于2%勺試驗(yàn)溫度1350C，在全窯砌有厚度230mm窯 體的平均身高為，所以砌有粘土磚的窯墻體積為V=2XXX 82=共需粘土磚(XX) =39838 塊輕質(zhì)高鋁磚，規(guī)格：230X 114X 65mm密度p = g/cm3,全窯所砌筑的長(zhǎng)度為26+28=54m,所以3V=2XXX 54= m60223V 2 0.114 1.8 54(0.8500.23)20.8502 54 m360共需輕質(zhì)高鋁磚(XX) =13003 塊輕質(zhì)莫來(lái)石絕熱磚，規(guī)格：230 X 200 X 199mm全窯所砌筑的長(zhǎng)度為28m故3V 2 0.23 3.

47、78 28 m3共需輕質(zhì)莫來(lái)石絕熱磚(XX) =5319 塊聚輕高鋁磚，規(guī)格：230X 114X 65mm全窯所砌筑的長(zhǎng)度為28m故3V 2 0.114 1.8 28 m3共需聚輕高鋁磚(XX) =6742 塊重質(zhì)高鋁磚，規(guī)格： 230X 114X 65mm全窯所砌筑的長(zhǎng)度為82m故3V 2 0.23 0.13 82 m3共需重質(zhì)高鋁磚(XX) =2877 塊堇青莫來(lái)石板 規(guī)格： 500 X 300X 20全窯所砌筑的長(zhǎng)度為54m故3V 0.02 3.75 54 m3共需堇青莫來(lái)石板(XX) =1350塊硅酸鋁棉纖維直徑,2-4 卩m,密度p =260kg/m3,纖維長(zhǎng)度約50mm在全窯窯墻與窯頂部分