《熱工過程與設備》課程設計年產(chǎn)量為5000t的的水泥窯用耐火材料產(chǎn)品燒成隧道窯的煙囪設計

1、課 程 設 計 字 第 院(系) 材料科學與工程 專 業(yè) 材料科學與工程 班 級 材料 0803 姓 名 濟 南 大 學 2012年01 月07日課 程 設 計 任 務 書 材料科學與工程 學院 材料科學與工程 專業(yè)學生姓名 學號 課程設計題目 年產(chǎn)量為5000t的的水泥窯用耐 火材料產(chǎn)品燒成隧道窯的煙囪設計 課程設計內(nèi)容與要求：1設計任務設計一條年產(chǎn)量為40000噸的水泥窯用耐火材料產(chǎn)品燒成隧道窯的煙囪。2 原始數(shù)據(jù)2.1 年產(chǎn)量 15000t 2.2 年工作日 330天/年2.3 成品率 90%2.4 制品入窯水分 2.0%2.5 裝車密度 6000kg/車2.6 高溫系數(shù) 0.82.7

2、最高燒成溫度 17502.8 燃料 煤氣（凈化）其組成： co h2 ch4 c2h4 co2 o2 n2 h2o 30.0 15.0 4.0 0.2 6.0 0.2 42.1 2.5 3氣候地址條件3.1 年最高溫度 383.2 年最低溫度 -103.3 年平均氣壓 745mm hg3.4 地耐力 150/cm23.5 地下水位 10m4設計目的本課程是繼熱工過程與設備課程的一個大型作業(yè)，要求應用熱工過程與設備、工程制備、無機材料工工藝學、粉體工程及流體力學等知識，使理論和實踐有機結合起來，學會查閱相關資料，掌握基本設計計算和繪圖技能，為以后的工作打下基礎。 5任務要求進行隧道窯設計的基本計

3、算，繪制某一部分的結構圖。具體內(nèi)容為： 5.1 進行隧道窯窯型的選擇5.2 進行燃料量，煙氣量的計算5.3 進行燃燒用空氣量的計算5.4 進行窯體尺寸計算5.5 確定窯體材料及厚度設計開始日期 2011年12月31日 指導教師 劉永杰 教研室主任 （簽字） 設計完成日期 2012年01月13日 院長（系主任） （簽字） 年 月 日目 錄 1 燒成制度的確定.12 窯體主要尺寸的確定.23 窯體及工作系統(tǒng)的確定.34 窯體材料以及厚度的確定.55 燃料燃燒計算.56 物料平衡計.87 預熱帶和燒成帶的熱平衡計算.98 冷卻帶的熱平衡計算.159 煙囪的計算.2010 煙囪材料的選擇與計算.251

4、1 后記.3112參考文獻.31前 言 本次設計是設計設計一條年產(chǎn)量為40000噸的水泥窯用耐火材料產(chǎn)品燒成隧道窯的煙囪。經(jīng)過這次設計，是我對隧道窯和煙囪有了進一步的了解，鞏固了所學的有關隧道窯及煙囪方面的知識。在初步理解隧道窯結構和煙囪的基礎上，通過本次試驗，使我對隧道窯及煙囪認識更加全面。1 燒成制度的確定根據(jù)制品的化學組成、形狀、尺寸、線收縮率及其他一些性能要求，制定燒成制度如表1-1表1-1 燒成制度 溫度范圍（攝氏度） 時間（h） 202002.5預熱帶2006004預熱帶6009005預熱帶90012005.5預熱帶120015006燒成帶150017506燒成帶175017501

5、燒成帶175014503冷卻帶145010005冷卻帶 10008003冷卻帶 8004006冷卻帶 4002004冷卻帶 200803冷卻帶2 窯體主要尺寸的確定2.1 坯體的規(guī)格 選用高鋁磚作為燒制制品，干坯體中alo含量75%，結構水含量5.72%坯體尺寸為230mm172mm75mm，制品密度為2500kg/m，每塊制品質量m=7.4175kg。2.2 窯車的選擇 裝車密度 6000kg/車，則每車可裝：809塊窯車長設為2.5米 磚垛間距77mm，根據(jù)裝車塊數(shù)和磚的尺寸得出窯車尺寸：窯車長為2.5m，則可裝磚8塊,；寬為2.9m，則可裝磚11塊；高裝9層，加一層底磚，共10層，底磚不

6、計入產(chǎn)量裝磚的排列為 81192.3 窯體尺寸的確定2.3.1 窯長的確定裝車密度相當于8119792塊/車，即每車裝磚質量為 7927.41755874.6kg裝車密度2349.86kg/m窯長l 129m窯內(nèi)容車數(shù)：n51.6輛，取52輛全窯不設進車和出車室，所以窯的有效長度為 522.5130m2.3.2 各帶長度的確定預熱帶長41m燒成帶長32m冷卻帶長57m推車時間62.3分/車推車速度0.96車/小時2.3.3 窯寬的確定 如果窯寬太寬，兩側噴入火焰不能匯合，但考慮到窯車受熱膨脹，窯的內(nèi)寬要比窯車兩邊各寬50mm，為了方便計算，根據(jù)窯車和制品的尺寸，窯內(nèi)寬取3m。2.3.4 窯高的

7、確定 窯車內(nèi)裝磚高度為7510750mm，軌面到窯車底的高度為250mm，窯車上設300高的通道，窯車襯面邊緣為200mm，為了方便計算和保證窯內(nèi)制品質量，窯高取1.5m。3 窯體及工作系統(tǒng)的確定 3.1 窯體 以2米為一個模數(shù)單元節(jié)，全窯69.7米，共有35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（包括窯體加固系統(tǒng)和外觀裝飾墻板）和內(nèi)部耐火隔熱材料襯體組成。砌筑部分，均采用耐火隔熱材料。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。 3.1.1 鋼架 每一鋼架的長度為2米，含鋼架膨脹縫。全窯共70個鋼架結構，其高度寬度隨窯長方向會有所改變。鋼架主要有輕質

8、方鋼管、等邊角鋼等構成，采用焊接工藝，并在焊接處出去焊渣、焊珠，并打磨光滑。窯墻直接筑在鋼板上，鋼架承擔著窯墻和窯頂及附屬設備的全部重量。 3.1.2窯墻 窯墻采用耐火隔熱材料。常用材質如下：硅磚，聚輕高鋁磚，輕質粘土磚，硅酸鋁纖維毯，硅鈣板，輕質耐火材料。窯墻砌筑在鋼結構上。每隔兩米留設20mm左右的熱膨脹縫，用含鋯棉填實。 3.1.3窯頂 窯頂是吊頂板或吊頂轉和角鋼或細鋼筋等組成的平頂結構。角鋼直接焊接焊接在窯頂鋼架上，細鋼筋則做成鉤狀掛在窯頂鋼架上。吊頂板或吊頂轉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，窯頂材料的輕質化，可大大減少窯體蓄

9、熱。 3.1.4 測溫孔 為了嚴密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度和壓力制度，及調(diào)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。測溫控的間距一般為3-5米，高溫煅布置密集些，低溫段布置相對稀疏。 3.1.5 曲封、砂封和車封 窯墻與要車之間、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的厚度約6-8mm的鋼制裙板，窯車在窯內(nèi)運動時，裙板插入窯兩側的內(nèi)裝有直徑為1-3mm砂子在砂封槽內(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。 3.2 排煙系統(tǒng) 為了更好地利用煙氣的熱量能，采用

10、分散排煙的方式。在第一節(jié)兩側墻設置一道氣幕，在預熱帶設置十對排煙口，主煙道位于窯頭方向，上上排煙支閥。煙氣由各排煙口經(jīng)垂直之路進入主煙道。 3.3 氣幕的設定 一號車位窯頭設封閉氣幕?？紤]煙氣溫度不是很高，窯頂采用鋼板風盒，出風與進風方向成90度角；窯兩側墻內(nèi)豎插管道，管壁開口與進車方向成90度角。封閉氣幕的風為外界空氣。 3.4 燃燒系統(tǒng)此窯采用兩側垂直和水平交錯排列，這樣有利于均勻窯溫和調(diào)節(jié)燒成曲線。下部燒嘴噴火口對準裝載制品的下部火道，上部燒嘴噴火口對準噴火口對準裝載制品上部的部分。燒嘴直接砌筑在窯墻上，采用剛玉材質。4 窯體材料以及厚度的確定窯墻、窯頂所采用的材料及厚度應滿足各段使用性

11、能的要求，考慮各處的溫度，對窯墻、窯頂?shù)囊?，磚型及外型整齊等方面，根據(jù)上述原則，確定窯體的材料及厚度如下表4-1表4-1 窯體材料以及厚度 溫度范圍 長度m窯墻材料及厚度mm 窯頂材料及厚度mm聚輕高鋁磚輕質粘土磚硅酸鋁纖維毯硅鈣板堇青石莫來石版硅酸鋁纖維/混合纖維巖棉毯結晶鋁纖維毯2001200412502305010201501200175031345150102301001017501000193451501023010010100080392302305010201505 燃料燃燒計算5.1 燃燒所需空氣量燃料 煤氣（凈化） 組成： co h2 ch4 c2h4 co2 o2 n2

12、h2o 30.0 15.0 4.0 0.2 6.0 0.2 42.1 2.55.1.1 理論空氣量：vo20coh22ch4mcmhno2 30152430.20.2 0.39nm3/nm3 va0 coh22ch4mcmhno2 0.39 1.471nm3/nm35.1.2 實際空氣量：取1.1vava0 1.11.4171.618nm3/nm35.2 燃燒產(chǎn)生煙氣量5.2.1 理論煙氣量： v0co2coh2h2o3ch4mcmhnn2vo20 630152.53430.242.10.309 2.244nm3/nm35.2.2 實際煙氣量 vv01va0 2.2440.11.471 2.3

13、91nm3/nm35.3 發(fā)熱量的計算 qnet126co108h2358ch4590c2h4 126301081535845900.2 6950kj/nm35.4 燃燒溫度的計算5.4.1 理論燃燒溫度設煤氣、空氣進入燃燒室時的溫度均為20tth 查表得020平均比熱容為 ca1.296kj/nm3 cf1.32kj/nm3已知實際空氣量va1.618nm3/nm3煤氣實際煙氣量v2.391nm3/nm3煤氣tatf20tth2.391c2.391c7018.3設tth11800，c11.68kj/（nm3） 2.9311.68180072307018.3設tth21700，c21.67kj

14、/（nm3） 2.9311.67180067887018.3tth1752.15.4.2 實際燃燒溫度取高溫系數(shù)為0.8tp0.8tth0.81752.11402實際燃燒溫度為14025.4.3 空氣預熱溫度的計算 工藝要求溫度為1750，高于實際燃燒溫度，則空氣需要預熱才能達到要求tth2187.5vctthqnetcftfvacata2.3911.682187.569501.32201.618cata1.618cata1810.5設ta800，ca1.343kj/（nm3） 1.6181.3438001738.41810.5設ta900，ca1.398kj/（nm3） 1.6181.398

15、9002035.81810.5ta825空氣需預熱到825，為了保證燒成工藝的質量合格及達到燒成溫度的要求，空氣預熱到8506 物料的量計算6.1 每小時燒成干制品的質量g1 g15050.5kg/h6.2 每小時入窯干坯的質量g2 坯體含有結構水5.72% g2g15050.55356.9kg/h6.3 每小時欲燒成濕制品的質量g3 坯體中自由水含量為2% g3g15356.95466.2kg/h6.4 每小時蒸發(fā)的自由水含量g4 g45466.25356.9109.3kg/h7 預熱帶和燒成帶的熱平衡計算7.1 確定熱平衡計算的基準、范圍本次計算選用一小時為基準，以0度作為基準溫度。以預熱

16、帶和燒成帶作為計算范圍。7.2 熱平衡示意圖 qf qa qa qsqgq1q2q8 q3 q4 q5 q6 q7q1坯體帶入顯熱q2窯車帶入顯熱qf燃料帶入化學熱及顯熱qa助燃空氣帶入顯熱qa從預熱帶不嚴密處漏入空氣帶入顯熱qs氣幕、攪拌風帶入顯熱q3制品帶出顯熱q4窯車散熱損失qg煙氣帶走顯熱q5窯墻、窯頂散熱損失q6窯車蓄熱及散熱損失q7物化反應需熱q8其它熱損失7.3 熱收入項目7.3.1 坯體帶入顯熱q1q1g1c1t1kj/hg1入窯制品質量 5466.2kg/ht1入窯制品溫度 20c1入窯制品的平均比熱c=0.84+0.2310-320=0.8446kj/kgq1g1c1t15

17、466.20.84462092335kj/h7.3.2 窯車帶入顯熱q2g窯車的質量300kg t窯車入窯溫度 200cc窯車入窯的平均比熱0.965kj/kgq2gct3000.965205790kj/h7.3.3 燃料帶入化學熱及顯熱qf qnet所用燃料煤氣低位發(fā)熱量6950 kj/nm3tf入窯燃料溫度 20cf入窯的平均比熱1.32kj/kg qfqnettfcfx設每小時煤氣的消耗量為xm3/hqfqnettfcfx6950201.32x 6976.4xkj/h7.3.4 助燃空氣帶入顯熱qaqv入窯助燃風流量 vax1.618xm3/h ta入窯助燃風平均溫度850 ca入窯助燃

18、風平均比熱容1.34kj/kgqaqvcata1.618x1.348501842.9xkj/h7.3.5 從預熱帶不嚴密處漏人空氣帶入的顯熱qa取預熱帶煙氣中的空氣過剩系數(shù)g2.5，取燒成帶煙氣中的空氣過剩系數(shù)f1.1,qvxgfva0x2.51.11.4712.0594xm3/hca1.30kj/kg ta漏入空氣溫度20 qaqvcata2.0594x1.302053.5444xkj/h7.3.6 氣幕、攪拌風帶入顯熱qs 氣幕包括封閉氣幕和攪拌氣幕，封閉氣幕只設置在窯頭，不計其帶入顯熱。取攪拌氣幕源為空氣，氣幕攪拌風量一般為理論助燃空氣量的0.51.0倍，現(xiàn)取為0.5倍vs0.6qv0.

19、61.618x0.9708xm3/ht20 c1.30kj/kgqsvstscs0.9707x1.32025.24xkj/h7.4 熱支出項目7.4.1 制品帶出顯熱q3g3出燒成帶產(chǎn)品質量5050.5kg t3出燒成帶產(chǎn)品溫度1750 c3出燒成帶產(chǎn)品平均比熱1.24kj/kgq3g3t3c35050.517501.2410959585kj/h7.4.2窯車帶出顯熱q4g4窯車質量300kg t4出燒成帶溫度1750 c41.22kj/kgq4g4t4c430017501.22640500kj/h7.4.3煙氣帶走顯熱qg 設離窯煙氣溫度為t300 煙氣中包括燃燒生成的煙氣，預熱帶不嚴密處漏

20、人空氣外，還有用于氣幕的空氣，用于氣幕的空氣vs0.9708xm3/h離窯煙氣體積 qgvg1va0 vsca1.068 kj/kgqgqgtgcg2.3912.511.471x0.9708x1.0628200 1775xkj/h7.4.4 窯墻、窯頂散熱損失q5 假設窯墻外表面溫度為t=80預熱帶窯墻散熱損失此段長為l41m高為h1.05m在預熱帶（201200），窯墻所用的材料及物性參數(shù)如下：輕質高鋁磚，厚度114mm，導熱系數(shù)=0.706w/m輕質粘土磚，厚度230mm，導熱系數(shù)=0.324 w/m輕質鈣硬板，厚度10mm，導熱系數(shù)=0.07 w/mw/m2 不考慮車臺面以下窯墻散熱，窯

21、內(nèi)高按1.05m來計算則兩側窯墻散熱量：q12qhl3.62524.5411.053.6174476.5kj/h預熱帶窯頂散熱損失窯寬為w3m長度為l41m窯頂所用材料及物性參數(shù)如下：堇青石莫來石版，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/mw/m2窯頂散熱量q2lwq3.65014133.6221842.8kj/h燒成帶窯墻散熱損失此段長l32m，高h=1.05m燒成帶（12001750）墻體材料如下新型陶瓷耐火纖維 厚度114mm 導熱系數(shù)=0.03 w/m輕質高鋁磚 厚度230mm 導熱系數(shù)=0.706w/m輕質鈣硬板 厚度10mm 導熱系數(shù)=

22、0.07 w/mw/m2q32qlh3.62326.7321.053.639517.6kj/h燒成帶窯頂材料如下氧化鋁晶體耐火纖維，厚度20mm 導熱系數(shù)=0.03 w/m硅酸鋁棉，厚度230mm，導熱系數(shù)=0.24w/mw/m2q4lwq3.63.6332858296524.8kj/h q5q1q2q3q4732361.7kj/h7.4.5窯車蓄熱和散失熱量q6 經(jīng)驗證，窯車散熱損失占總收入熱量的10%7.4.6 物化反應耗熱q77.4.6.1 自由水蒸發(fā)吸熱q1g1109.3kg tg1離窯溫度300q1g124901.93tg1 109.324901.93300334521kj/h7.4

23、.6.2 結構水脫水吸熱q2 q26700q q入窯制品所含結構水的質量流量306.4kg/h q2306.467002052880kj/h7.4.6.3 其余物化反應q3制品中含75%al2o3q3g32100w（al2o3）其中，g3為入窯干制品質量流量5356.9kg/h2100為1kg al2o3的反應熱（kj/kg）w（al2o3）為高鋁磚中的al2o3含量（%）75%q35356.921000.758437117.5kj/h則物化反應總耗熱為q7q1q2q310825439.2kj/h7.4.7 其它熱損失q8 一般取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，此項熱支出占熱收入的5%10%，本次取5%7.5列熱平

24、衡方程式熱收入熱支出q1+q2+qf+qa+qaqs=q3+q4+qg+q5+q6+q7q80.859233557906976.4x1842.9x53.5444x25.24x109595856405001775x732361.710825439.2解得x3986.3nm3/h7.6 預熱帶和燒成帶熱平衡如下表7-1表7-1 預熱帶和燒成帶熱平衡熱收入熱支出項目kj/h %項目kj/h % 坯體帶入顯熱923350.26 制品帶走顯熱1095958532.26 燃料化學顯熱27810023.3278.19 煙氣帶走顯熱7075682.520.83 助燃空氣顯熱7346352.2720.65 窯車

25、帶走顯熱6405001.89 漏入空氣顯熱213444.040.6 物化反應耗熱10825439.231.87 窯車帶入顯熱57900.017 窯車積、散熱3556862.110.47 氣幕顯熱100614.20.283 其他熱損失177843.10.52 窯墻、窯頂散熱損失732361.72.16總計33968558.83100總計33968273.6100 兩者之間存在的誤差很小說明整個預熱帶、燒成帶熱量可認為是收支平衡的，熱收入的主要來源是燃料化學顯熱及助燃空氣顯熱，而熱支出主要是由 制品帶走顯熱、煙氣帶走顯熱、物化反應耗熱和窯車積、散熱。8 冷卻帶的熱平衡計算8.1 確定熱平衡計算的基

26、準、范圍 本次計算選用一小時為基準，以0度作為基準溫度。以冷卻帶作為計算范圍。8.2 熱平衡示意圖q2 q1 q4q3 q5 q6 q7 q8q1制品帶入顯熱q2窯車帶入顯熱q3急冷風與窯尾風帶入顯熱q4窯車散熱損失q4制品帶出顯熱q5窯墻、窯頂散熱損失q6窯墻、窯頂散熱損失q7抽走余風帶走熱量q8其它熱損失8.3 熱收入項目8.3.1 制品帶入顯熱q1制品帶入顯熱即為預熱帶和燒成帶制品帶出顯熱q3q110959585kj/h8.3.2窯車帶入顯熱q2 預熱帶和燒成帶窯車散失的熱量占窯車積熱的10%，即90%的熱量進入了冷卻帶 q2=90%=32006547.9kj/h8.3.3 急冷風與窯尾

27、風帶入顯熱q3 設窯尾風量為vx，一般急冷風量為窯尾風量的（），本設計取急冷風量是窯尾風量的，則急冷風與窯尾風的總風量為1.5vx?？諝鉁囟萾a20，此時空氣的平均比熱為1.296kj/nm3，則： q3vacata=1.5 vx1.2962038.88 vxkj/h8.4 熱支出項目8.4.1 制品帶出顯熱q4 g制品出窯質量流量5356.9kg/h t出窯產(chǎn)品溫度80 ca出窯產(chǎn)品平均比熱0.84+0.2310-3t kj/kg 0.84+0.23800.001=0.8584kj/kg q4gtc5356.90.858480367869kj/h8.4.2窯車蓄熱，帶出及散失之熱q5 根據(jù)經(jīng)

28、驗，此熱量占窯車帶入熱量的55%。 q5q255%=32006547.90.5517603601.4kj/h8.4.3 窯墻、窯頂散熱損失q6 窯墻散熱損失 此部分窯長為57m分為兩段（17501200）和（120080）第一段窯墻（17501200段）長l19m h1.05m窯用材料為：聚輕高鋁磚，厚度114mm，導熱系數(shù)=0.45w/m硅酸鋁棉，厚度100mm，導熱系數(shù)=0.24w/m輕質粘土磚，厚度230mm，導熱系數(shù)=0.342w/mw/m2q52lhq3.621039191.053.6149242kj/h窯頂（17501200）長度l=19m，w=3.2m窯頂所用材料為：莫來石絕熱磚

29、，厚度230mm，導熱系數(shù)=0.23w/m硅酸鋁棉，厚度230mm，導熱系數(shù)=0.24w/mq6=lwq3.6=193748.53.6153592.2kj/h第二段窯墻（120080）段，長度為l38m h1.05m窯墻所用材料為：輕質高鋁磚，厚度114mm，導熱系數(shù)=0.706w/m輕質粘土磚，厚度230mm，導熱系數(shù)=0.536w/m硅酸鈣硬板，厚度10mm，導熱系數(shù)=0.07w/mw/m2q7=2lhq3.6=238763.51.053.6219338.28kj/h窯頂（120080）段寬度w=3.2m窯頂所用材料為：堇青莫來石板，厚度20mm，導熱系數(shù)=0.2w/m硅酸鋁棉，厚度230

30、mm，導熱系數(shù)=0.24w/mw/m2q8=lwq3.6=3835293.6217101.6kj/h冷卻帶散失熱量總和為q6q5q6q7q8739274kj/h8.4.4抽走余風帶走熱量q7 q7=q7cata 其中，q7為抽走余熱風流量（nm3/s）：該窯不用冷卻帶熱空氣作二次空氣，冷卻帶鼓入風量全部用于氣幕，體積為q7=1.5vxnm3。漏出空氣忽略不計 ta為抽走余熱風的平均溫度（）：取ta=400。 查表，ta=400時，熱空氣的平均比熱為1.329 kj/kg q7=1.5vx4001.329=797.4vx8.4.5其它散熱損失q8 其它熱損失為熱收入的5%。8.5列平衡方程式熱收

31、入熱支出q1+q2+q3=q4+q5+q6+q7+q80.951095958532006547.938.88 vx36786917603601.4739274797.4vx解得 vx29070.5nm3/h每小時冷卻風量為 vx29070.5nm3/h8.6 冷卻帶熱平衡如下表8-1表8-1 預熱帶和燒成帶熱平衡熱收入熱支出項目kj/h %項目kj/h % 制品帶入顯熱1095958524.85 制品帶出顯熱3678690.83急冷風與窯尾風帶入顯熱32006547.972.58 窯車蓄熱，帶出及散失之熱17603601.439.92 窯車帶入顯熱1130261.042.57窯墻、窯頂散熱損失

32、7392741.68 抽走余風帶走熱量23180816.752.57 其它散熱損失2204819.75.0總計44096393.94100總計44096380.8100 兩者之間存在的誤差很小說明整個冷卻帶熱量可認為是收支平衡的，熱收入的主要來源是制品帶入顯熱、急冷風與窯尾風帶入顯熱，而熱支出主要是由窯車蓄熱，帶出及散失之熱和抽走余風帶走。9 煙囪的計算9.1 計算排煙系統(tǒng)的管道尺寸9.1.1 排煙系統(tǒng)需排除煙氣量 v實際煙氣量2.391nm3/nm3 vs0.9708x用于氣幕的空氣量x每小時煤氣的消耗量3986.3nm3/h每小時冷卻風量為 vx29070.5nm3/hvgvxvxvs 2

33、.3913968.329070.50.97083968.3 422411.1nm3/h 11.8nm3/s 排煙系統(tǒng)設計成兩側支煙道都設計成垂直向上在匯聚到窯頂中間主煙道9.1.2 排煙口及水平支煙道尺寸設共有23對排煙口，則每個排煙口的煙氣流量為：qv0.257m3/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，煙氣在磚砌管道中的流速取經(jīng)驗值v1.5m/s，煙道截面積為：a0.171m2綜合考慮取排煙口取長0.5m，寬為0.5m的方形排煙口9.1.3 垂直支煙道尺寸煙氣由排煙口至垂直支煙道流量不變，流速相同，所以截面積應相等。取長0

34、.5m,則寬為0.5m其截面積為：0.50.50.25m2其水力半徑為：r0.5m窯墻以上部分用金屬管道連接，考慮到實際流量、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=500mm。此部分垂直煙道高度約為1m左右，實際距離要以現(xiàn)場風機等安裝位置的實際情況為準。9.1.4水平煙道尺寸設主煙道的排煙氣流量為5m/s水平主煙道長度為10m，直徑為2=0.9m9.2阻力的計算阻力計算包括料垛阻力、位壓阻力、摩擦阻力和煙囪阻力的計算之和9.2.1 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，按經(jīng)驗值取h115pa9.2.2 位壓阻力h2

35、風機與煙囪設在窯外車間的地面上，煙氣從排煙口到風機煙囪底部，位置升高1.5m，取煙氣平均溫度為300。h2h（a-g）g 1.51.2931.2959.81 7.6pa9.2.3 局部阻力h3煙氣從爐膛進入排煙口，突然縮小，取10.5；v1.5m/s90轉彎至垂直支煙道，取22；v1.5m/s90轉彎至水平分煙管，取32；v1.5m/s水平支煙道與水平主管成90，取41.0；v1.5m/s水平主管90轉彎，取5=2；v=5m/s再45下降至風機接口，取60.5；v5m/she461-4+5-6 46（0.5221）0.617（0.52）0.617 194.88pa9.2.4 摩擦阻力h4 對非

36、圓形通道應求當量直徑d砌筑部分 排煙口的當量直徑和長度 d1，l10.5m 垂直支煙道當量直徑和長度d2，l21m金屬管道部分垂直支煙道當量直徑和長度d31m，l31.2m水平支煙道當量直徑和長度d41m，l41m水平主煙道當量直徑和長度d51.8m，l510m摩擦阻力：h44614622 460.050.617460.030.6170.030.6174.82.11.38.2pa9.2.6 排煙系統(tǒng)阻力h 排煙阻力富余30hh1h2h3h41.3 157.6194.888.21.3 273.6pa9.3 煙囪的計算9.3.1 煙囪的頂部直徑dt和底部直徑db取煙氣出煙囪口速度t4nm/sdt1

37、.94m估計煙囪高度h53.6mdbdt0.010.02h 1.940.0253.62.5m煙囪平均直徑dav2.529.3.2 煙囪高度h煙囪內(nèi)煙氣溫降取值2.5/m，在估算煙囪高度上共降溫53.62.5134煙囪出口處煙氣溫度為 300134166煙囪內(nèi)煙氣的平均溫度 233煙囪底部煙氣流速b b1.6m/s煙囪內(nèi)煙氣平均流速av av2.4m/s煙囪高度hh 66m 10 煙囪材料的選擇與計算經(jīng)計算得煙囪高接近59.5m,考慮到強度、安全和施工便利等諸多因素可以將此煙囪設計為成鋼筋混凝土煙囪?；炷敛捎脴颂枮?00的普通硅酸鹽水泥混凝土。因為排出煙氣的溫度在300,而所選的普通鋼筋混凝土

38、最高使用溫度為200，所以將煙囪設計為多筒型煙囪。平均溫度降為2.5/m將煙囪分成三段，最底段內(nèi)嵌兩層隔熱材料，中間段內(nèi)嵌一層隔熱材料，最上段為普通鋼筋混凝土。因為煙囪底部煙氣溫度最高，所以僅對底部所選材料和使用材料的厚度進行校驗即可?，F(xiàn)對最底段的隔熱材料選擇如下：內(nèi)層選用硅藻土磚 厚度1=0.23m中層水泥膨脹珍珠巖制品 厚度2=0.095m外層普通鋼筋混凝土 厚度3=0.4m 總厚度=0.725m查煙囪設計手冊表2-4得硅藻土磚 導熱系數(shù)1=0.15+0.0002t 密度700kg/m3水泥膨脹珍珠巖制品 導熱系數(shù)2=0.06+0.0001t 密度350kg/m3普通鋼筋混凝土 導熱系數(shù)3

39、=1.3+0.0004t 密度2400 kg/m3對所選材料進行驗證計算：tkt0t3t2tbt1煙氣溫度tb=300；夏季極端最高溫度t=38；假設各點溫度 導熱系數(shù)w/m w/m w/m各層的熱阻 r0=0.030 r1= r2= rw=總熱阻 rz=0.030+1.139+1.188+0.298+0.100=2.755各點計算溫度硅藻土磚最高使用溫度900 t0900水泥膨脹珍珠巖制品最高使用溫度600 t1600鋼筋混凝土使用溫度低于200 t2200因此所選材料符合建設要求計算用量 窯高分為三段，如下：300-225 窯高30米 下底直徑3.30米 上底直徑2.682米225-175

40、 窯高20米 下底直徑2.682米 上底直徑2.27米175-135 窯高16米 下底直徑2.27米 上底直徑1.94米最下段0-30米內(nèi)層硅藻土磚 厚度0.23米中層水泥膨脹珍珠巖制品 厚度0.095米外層普通鋼筋混凝土 下底面厚度0.40米 上底面厚度0.20米所圍成的體積都是空心圓臺硅藻土磚的用量計算如下：上底直徑2.682米 下底直徑3.30米粘土耐火磚上底直徑30142米 下底直徑3.760米 s=7.75 s=11.098v2=30（7.75+11.098）=281.2粘土耐火磚用量=v2-v1=69.75m3膨脹珍珠巖上底直徑3.332m下底直徑3.95ms=8.715s=12.

41、248v3=30（8.715+12.248）=255.415m3用量=v3-v2=23.5m3鋼筋混凝土上底直徑4.132米 下底直徑4.35米s=13.4 s=14.9v4=30（13.4+14.9）=336.2m3用量=v4-v3=80.79m331-50米內(nèi)層硅藻土磚 厚度0.23米外層鋼筋混凝土 下底厚度0.25米 上底厚度0.01米中空上底直徑2.270米 下底直徑2.682米s=4.045 s=5.647v5=20（4.045+5.647）=58.368m3硅藻土磚上底直徑2.73米 下底直徑3.142米s=5.851 s=7.75v6=20（5.851+7.75）=115.26m

42、3用量=v6-v5=56.9m3鋼筋混凝土上底直徑2.75米 下底直徑3.642米s=5.937 s=10.412v7=20（5.937+10.412）=136m3用量=v7-v6=20.74m351-66米紅磚的尺寸240mm115mm53mm,j建窯的時候磚長邊指向窯心，即紅磚厚度0.24米空心上底直徑1.94米 下底直徑2.27米s=2.95 s=4.045v8=16（2.95+4.045）=4.045m3紅磚上底直徑2.42米 下底直徑2.75米s=4.6 s=5.9v9=16（4.6+5.9）=73.3m3用量=v9-v8=21.9m311 后記通過這幾個星期的設計，使我對窯爐的結構和煙囪的建造有了更深刻的了解,對于課本上的知識可以較為熟悉的運用，也讓我將書本和理論實踐結合起來，掌握且能更好的運用到綜合實踐當中。在同學團結互助和老師的指點幫助下