年產(chǎn)960萬件10寸湯盤隧道窯講解

1、1.前言 陶瓷工業(yè)窯爐是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中最重要的工藝設(shè)備之一，對陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及成本起著關(guān)鍵性的作用。它把原料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能或直接把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿足制品焙燒時(shí)所需要的溫度，在期間完成一系列的物理化學(xué)變化，賦予制品各種寶貴的特性。因此，在選擇窯爐時(shí)，為了滿足陶瓷制品的工藝要求，應(yīng)充分了解窯爐類型及其優(yōu)缺點(diǎn)，考察一些與已投入生產(chǎn)的陶瓷廠，然后結(jié)合本廠實(shí)際情況和必要的技術(shù)論證，方可定之。隧道窯是耐火材料、陶瓷和建筑材料工業(yè)中最常見的連續(xù)式燒成設(shè)備。其主體為一條類似鐵路隧道的長通道。通道兩側(cè)用耐火材料和保溫材料砌成窯墻，上面為由耐火材料和保溫材料砌筑的窯頂，下部為由沿窯內(nèi)軌道移動(dòng)的窯車

2、構(gòu)成的窯底。隧道窯的最大特點(diǎn)是產(chǎn)量高,正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)燒成條件穩(wěn)定,并且在窯外裝車,勞動(dòng)條件好,操作易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,機(jī)械化.隧道要的另一特點(diǎn)是它逆流傳熱,能利用煙氣來預(yù)熱坯體,使廢氣排出的溫度只在200C左右,又能利用產(chǎn)品冷卻放熱來加熱空氣使出爐產(chǎn)品的溫度僅在80C左右,且為連續(xù)性窯,窯墻,窯頂溫度不變,不積熱,所以它的耗熱很低,特別適合大批量生產(chǎn)陶瓷,耐火材料制品,具有廣闊的應(yīng)用前景.本人設(shè)計(jì)的是年產(chǎn)960萬件10寸湯盤隧道窯。窯爐總長106m，有效寬是3.12米，燒成溫度是1320，燒成周期為20小時(shí)。燃料采用發(fā)生爐煤氣，燃燒器采用高速燒嘴。此設(shè)計(jì)的隧道窯，窯體趨向輕型化，燒成質(zhì)量好，成品率高。

3、說明書中具體論述了設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(shí)詳細(xì)的進(jìn)行了對窯體材料的選用、熱平衡、管路、傳動(dòng)設(shè)計(jì)等計(jì)算。本窯爐采用輕質(zhì)耐火保溫材料，高速調(diào)溫?zé)?，對余熱進(jìn)行集中利用，產(chǎn)品能耗較低，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化控制，連續(xù)式生產(chǎn)，大大提高了生產(chǎn)效率。符合大量生產(chǎn)的要求。在設(shè)計(jì)過程中，使我對窯爐設(shè)計(jì)及施工過程有了更深的認(rèn)識。隧道窯是當(dāng)前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進(jìn)窯爐，在我國已得到越來越廣泛的應(yīng)用。2.窯爐課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、設(shè)計(jì)任務(wù)：年產(chǎn)960萬件10寸湯盤隧道窯設(shè)計(jì) 二、原始數(shù)據(jù) 1.產(chǎn)品規(guī)格：10寸，0.48kg/塊 2.10寸湯盤坯料組成（%）SiO2Al

4、2O3CaOMgOFe2O3K2O+Na2OI.L69.2019.960.870.490.883.125.48 3.入窯水分：3% 4.最高燒成溫度：1320 5.燒成曲線：自定 6.燒成周期：20小時(shí) 7.氣氛： 常溫-1050 氧化氣氛 1050-1200 還原氣氛 1200-1320 中性氣氛 8.年產(chǎn)量：960萬件(年工作日330天，合格率90%).3. 窯體主要尺寸的確定3.1 棚板和立柱的選用查資料得10寸湯盤的詳細(xì)參數(shù)如下：33320mm，220g?？紤]燒成收縮為8%，則:坯體直徑尺寸=產(chǎn)品尺寸（1-燒成收縮）=333 （1-8%)=362（mm），坯體高度尺寸=產(chǎn)品尺寸（1-燒

5、成收縮）=21.74（mm）所以選用棚板的尺寸為：75075025 mm 支 柱：5050100mm3.2 裝車方法在窯車的長度方向上設(shè)置6塊棚板，寬度方向上設(shè)置4塊棚板，在窯車高度方向上裝10層。棚板間的間隙在長度方向上為10mm，棚板與車邊間距為15mm。棚板間的間隙在寬度方向上為10mm，棚板與車邊間距為15 mm。由此確定窯車車面尺寸為：長：7506 + 105 + 152=4580mm 寬：7505 + 103 + 152=3820mm3.3窯內(nèi)寬的確定根據(jù)窯車和制品的尺寸，窯車車邊距窯內(nèi)墻取40mm，所以窯內(nèi)寬B為3900mm3.4窯長的確定窯車裝載量為46510=1200件每車，

6、故裝窯密度為1200/4.58=262件/米。 窯長L= (960000020)/(330240.90262)=102.8 m窯內(nèi)容車數(shù)：n=102.8/4.58=22.45輛 取23輛 有效窯長為234.58=105.34m 該窯采用鋼架結(jié)構(gòu)，全窯不設(shè)進(jìn)車和出車室，故全窯長取106m，分為53個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，每節(jié)長2000mm。 3.5窯內(nèi)高的確定窯車架高225mm，窯車襯面邊緣用4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層含鋯纖維毯。窯車總高為：225+260=485mm在車面與棚板間留火道，其高度為300mm。 在料跺上方預(yù)留115mm插熱電偶的空間，窯車上裝制品的高度為1

7、009+2510=1150mm，堇青 莫來石板，厚度=20mm，；硅酸鋁棉，厚度=230mm。所以窯全高（軌面至窯頂）：預(yù)熱帶、冷卻帶為：485+300+1150+115+230+20=2300mm，有效高度為：300+1150+115=1565mm,；為了加強(qiáng)傳熱，燒成帶加高100mm,又因燒成帶窯頂材料厚度為230+230=460 mm，故燒成帶窯高為： 485+300+1150+115+230+230+100=2610mm,有效高度為：1665mm。3.6 窯車窯內(nèi)容車數(shù)23輛，則推車時(shí)間：2060/23=52.174 min/車；推車速度：60/52.174=1.15車/小時(shí)。3.7

8、各帶長度的確定根據(jù)燒成曲線：預(yù)熱帶長=（預(yù)熱時(shí)間總長）/總燒成時(shí)間=6.8106/20=36.04m因窯爐每節(jié)長度為2米，故預(yù)熱帶取18節(jié)。燒成帶長=（燒成時(shí)間總長）/總燒成時(shí)間=5.6106/20=29.68m因窯爐每節(jié)長度為2米，故燒成帶取15節(jié)。冷卻帶長=（冷卻時(shí)間總長）/總燒成時(shí)間=7.6106/20=40.28m 因窯爐每節(jié)長度為2米，故預(yù)熱帶取20節(jié)。4.燒成制度的確定4.1溫度制度的確定根據(jù)制品的化學(xué)組成、形狀、尺寸、線收縮率及其他一些性能要求，制訂燒成制度如下：20200 2.3小時(shí) 預(yù)熱帶 200600 2.5小時(shí) 預(yù)熱帶 600900 2.0小時(shí) 預(yù)熱帶 9001050 0

9、.8小時(shí) 燒成帶 10501200 1.8小時(shí) 燒成帶 12001320 2.0小時(shí) 燒成帶 1320 1.0小時(shí) 燒成帶 1320700 2.0小時(shí) 急冷帶 700400 4.0小時(shí) 緩冷帶 40080 1.6小時(shí) 快冷帶4.2 燒成曲線的確定 5.窯體及工作系統(tǒng)的確定5.1 排煙系統(tǒng)為了更好的利用煙氣的余熱，采用分散排煙的方式。在預(yù)熱帶1、2、3、5、7節(jié)箱體位近窯車臺面的窯墻上設(shè)20對排煙口，每節(jié)為2對，均以階梯形布置，可以迫使煙氣自上而下流動(dòng)，使得制品受熱均勻，各排煙支管匯總到排煙總管由排煙機(jī)排出，一部分送干燥房，其余的從煙囪排入大氣。5.2 燃燒系統(tǒng) 此窯采用小功率多分布高速調(diào)溫?zé)?/p>

10、的布置方式。兩側(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。下部燒嘴噴火口對準(zhǔn)裝載制品的下部火道，上部燒嘴噴火口對準(zhǔn)裝 載制品上方的部分。燒嘴磚直接砌筑在窯墻上，采用剛玉莫來石材質(zhì)。燒嘴的具體布置情況為： 1025節(jié)只設(shè)置下部燒嘴32對，共64只；2633節(jié)設(shè)置每節(jié)下部燒嘴3只，上部燒嘴2只， 共40只。并在每個(gè)燒嘴的對側(cè)窯墻上設(shè)置一個(gè)觀火孔。燒嘴總數(shù)為：104只，助燃風(fēng)全部為外 界空氣。預(yù)熱帶帶前部的部分燒嘴和燒成帶上部燒嘴可能不開，為調(diào)節(jié)燒成曲線，增加產(chǎn)量留 設(shè)備用。5.3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(gè)燒成過程最后的一個(gè)環(huán)節(jié)。從熱交換的角度來看

11、，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程中所放出的熱量來加熱空氣，余熱風(fēng)可供干燥用，從而達(dá)到節(jié)能目的。 5.5.1 急冷段采用直接向窯內(nèi)吹入冷風(fēng)的方式，在34節(jié)中間位置設(shè)置了一道急冷阻擋氣幕，34-38節(jié)分上下兩排設(shè)置了32對急冷風(fēng)管，直接向窯內(nèi)噴入冷風(fēng)，并在39節(jié)設(shè)置了2對側(cè)部抽熱風(fēng)口。 5.5.2 緩冷段 制品冷卻到700400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42至45節(jié)設(shè)置2組中空墻來進(jìn)行間壁冷卻。 5.5.3 快冷段在48節(jié)設(shè)置2對側(cè)部抽熱風(fēng)口，在49-50節(jié)分上下兩排設(shè)置12對快冷風(fēng)管，氣源為外界空

12、氣。并在頂部設(shè)置抽熱口，由抽熱風(fēng)機(jī)送至干燥室。 5.5.4 窯尾段 53節(jié)設(shè)置3對軸流風(fēng)機(jī)，直接對窯內(nèi)的制品進(jìn)行冷卻，以保證制品的出窯溫度低于80。5.4傳動(dòng)系統(tǒng) 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 的載體。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。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

13、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1.5米，其長寬尺寸約同窯車大小，用來檢修運(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。5.5其他附屬系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.5.1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，再進(jìn)行處理，對生產(chǎn)影響不大。因此該隧道窯不設(shè)置窯內(nèi)車下檢查坑道。在窯爐第17節(jié)，34節(jié)布置了尺寸為500520的事故處理孔兩對。這樣既簡

14、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，窯體保溫也得到了明顯的改善。5.5.2測溫測壓孔及觀察孔在燒成曲線的關(guān)鍵處設(shè)置測溫孔，以便于更好地了解窯內(nèi)各段的溫度情況，觀察孔是為了觀察燒嘴的情況。測溫孔的間距一般為3-5米，高溫段布置密集些，低溫段布置相對稀疏。本設(shè)計(jì)在窯體的第1節(jié)18節(jié)，在第2節(jié)設(shè)置一處測溫孔，接下來每隔一節(jié)設(shè)置一處測溫孔，共9處測溫孔；在進(jìn)入燒成帶之后的第20節(jié)與25節(jié)各設(shè)置一處測溫孔，第27、29、31、33節(jié)的窯頂和窯側(cè)墻處設(shè)置測溫孔，共10處測溫孔；第36、38、40、42、44、46、48、50、52節(jié)各設(shè)置一處測溫孔，共9處測溫孔。而且在燒成曲線的關(guān)鍵點(diǎn)，如

15、窯頭、氧化末段、晶型轉(zhuǎn)化點(diǎn)、成瓷段、急冷結(jié)束段等都有留設(shè)測溫孔。從而能夠嚴(yán)密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度和壓力制度，及時(shí)調(diào)節(jié)燒嘴的開度，保證窯爐的各關(guān)鍵點(diǎn)的溫度和壓力正常。5.5.3膨脹縫每隔2米留設(shè)20mm左右的熱膨脹縫，用含鋯散棉填實(shí)，全窯共設(shè)置了53道膨脹縫。5.5.4擋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,可以通過在窯頂外部調(diào)整位置的高低。擋火墻負(fù)責(zé)對窯內(nèi)下半窯道的控制,采用耐火磚砌筑,高低位置相對固定。窯道檔板和擋火墻設(shè)置在同一橫截面上。全窯共設(shè)置5對閘板和擋火墻結(jié)構(gòu)，分別設(shè)置在9-

16、10節(jié)、13-14節(jié)、23-24節(jié)、28-29節(jié)。5.6窯體加固鋼架結(jié)構(gòu)形式以2米為一個(gè)模數(shù)單元節(jié)，全窯106米，共有53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）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程。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)。角鋼直接焊接在窯頂鋼架上，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)。 每節(jié)鋼架長度為2米,含鋼架膨脹縫。全窯共53個(gè)鋼架結(jié)構(gòu)，其高度、寬度隨窯長方

17、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。 6.燃料燃燒計(jì)算6.1 所需空氣量所用燃料為發(fā)生爐煤氣 查設(shè)計(jì)手冊可知發(fā)生爐煤氣熱值為：Qd=6061kJ/Nm3用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，得理論空氣需要量L0 = (Nm3/Nm3) 取空氣過剩系數(shù) =1.3則實(shí)際空氣需要La=1.31.242=1.615(Nm3/Nm3)6.2 燃燒產(chǎn)生煙氣量 煙氣生成量用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，理論煙氣量：Vg0= (Nm3/Nm3)實(shí)際煙氣量：Vg= Vg0+（-1）L0=1.9+(1.3-1)1.242

18、=2.27(Nm3/Nm3)6.3 燃燒溫度 理論燃燒溫度T=（Qd+LaCaTa+CfTf）/（VgC）在室溫Ta=20時(shí)空氣比熱為Ca=1.30 kJ/(Nm3)， Tf=20時(shí)發(fā)生爐煤氣的比熱為Cf=1.42kJ/(Nm3) 設(shè)t=1800，并查表得t=1800時(shí)的煙氣比熱為C=1.67 kJ/(Nm3)代入公式得T=(6061+1.6151.3020+1.4220)/（2.271.67）=1617.4相對誤差為：（1800-1617.4）/18005%，認(rèn)為合理。取高溫系數(shù)n=0.8，則實(shí)際燃燒溫度為tp=nt=0.81800=1440。14401320=120，比燒成溫度高于80以上

19、，這符合燒成要求,保證產(chǎn)品達(dá)到燒熟的目的，助燃空氣可以不預(yù)熱便可使用。7.窯體材料和厚度的確定7.1窯體材料確定原則整個(gè)窯體由金屬支架支撐。窯體材料要用耐火材料和隔熱材料。耐火材料必須具有一定的強(qiáng)度和耐火性能以便保證燒到高溫窯體不會(huì)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(jià)的材料問題，在達(dá)到要求之內(nèi)盡量選用價(jià)廉的材料以減少投資。窯體材料厚度的確定原則：u 為了砌筑方便的外形整齊，窯墻厚度變化不要太多。u 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。u 厚度應(yīng)保證強(qiáng)度和耐火度?？傊G體材料及厚度的確定在遵循以上原則得計(jì)出上，還要

20、考慮散熱少，投資少，使用壽命長等因素。7.2整個(gè)窯爐的所用材料和厚度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，受表面最高溫度限制以及磚形、外觀整齊等方面的因素的影響，綜合考慮確定窯體材料和厚度見如下。 窯墻部分： 第1-18節(jié)窯墻（厚445mm）：345mm輕質(zhì)保溫磚+230mm輕質(zhì)粘土磚+100mm陶瓷棉； 第19-33節(jié)窯墻(厚560mm)：230mm聚輕高鋁磚+230mm輕質(zhì)粘土磚+100mm陶瓷棉； 第34-38節(jié)窯墻(厚560mm)：230mm聚輕高鋁磚+230mm輕質(zhì)粘土磚+100mm陶瓷棉； 第39-53節(jié)窯墻（厚445mm）：345mm輕質(zhì)保溫磚+230mm輕質(zhì)粘土磚+

21、100mm陶瓷棉； 窯頂部分： 堇青莫來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，且不會(huì)突然斷裂，使用過程中不氧化不落臟掉渣，不污染燒品，是燒成陶瓷制品最理想的材料。第1-18節(jié)窯頂（厚250mm）：20mm堇青莫來石板+230mm硅酸鋁纖維氈+230mm耐火磚； 第19-33節(jié)窯頂（厚460mm）：230mm莫來石絕熱磚+230 mm硅酸鋁纖維氈+230mm耐火磚； 第34-38節(jié)窯頂（厚460mm）：230mm莫來石絕熱磚+230 mm硅酸鋁纖維氈+230mm耐火磚； 第39-53節(jié)窯頂（厚250mm）：20mm堇青莫來石板+230mm硅酸鋁纖維氈+230mm耐火磚； 8.物料平

22、衡計(jì)算8.1 每小時(shí)出窯制品的質(zhì)量Gm=推車速度每車載重=1.15576=662.4kg/h8.2 每小時(shí)入窯干坯的質(zhì)量G干= Gm=662.4=700.8kg/h8.3 每小時(shí)欲燒成濕制品的質(zhì)量G1= G干=700.8=722.5kg/h8.4 每小時(shí)蒸發(fā)的自由水的質(zhì)量GW= G1_ G干=722.5700.8=21.7 kg/h8.5 窯具的質(zhì)量窯具主要是支柱和棚板。 單個(gè)棚板質(zhì)量=7507501010-62.2=12.375 Kg 單個(gè)支柱質(zhì)量=505010010-62.2=0.55 Kg 棚板總重量=103012.375=3712.5Kg 支柱總重量=9390.55=193.05 Kg

23、 窯具的質(zhì)量Gb=(3712.5+193.05)1.15=4491.9kg/h9.預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡計(jì)算 9.1 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0作為基準(zhǔn)溫度。以預(yù)熱帶和燒成帶為計(jì)算范圍。9.2 熱平衡示意圖 預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖Q1坯體帶入顯熱； Q2硼板、支柱等窯具帶入顯熱；Q3產(chǎn)品帶出顯熱； Q4硼板、支柱等窯具帶出顯熱；Q5窯墻、頂總散熱；Q6物化反應(yīng)耗熱； Q7窯車蓄熱和散失熱量；Q8其他熱損失；Qg煙氣帶走顯熱； Qf燃料帶入化學(xué)熱及顯熱；Qa助燃空氣帶入顯熱； Q/a預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱； Qs氣幕帶入顯熱；9.3 熱收入項(xiàng)目9.3.1

24、坯體帶入顯熱Q1Q1=G1C1T1 （kJ/h）其中：G1入窯制品質(zhì)量（Kg/h）；G1= 722.5Kg/h；T1入窯制品的溫度（）；T1=20C1入窯制品的平均比熱（KJ/（Kg）；T1=20時(shí)，C1=0.92KJ/（Kg）；Q1=G1C1T1=722.50.9220=13294 （kJ/h） 9.3.2 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q2Q2=GbC2T2 （kJ/h）其中：Gb入窯硼板、支柱等窯具質(zhì)量（Kg/h）；Gb =1871kg/hT2入窯硼板、支柱等窯具的溫度（）；T2=20C2入窯硼板、支柱等窯具的平均比熱（KJ/（Kg）；碳化硅硼板、支柱的平均比熱容按下式計(jì)算：C2=0.963+

25、0.000147t=0.963+0.00014720=0.966KJ/（Kg）Q2=GbC2T2=4491.90.96620=86783.5 （kJ/h）9.3.3 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱QfQf=（Qd+Tf Cf）x （kJ/h）其中：Qd所用燃料低位發(fā)熱量（KJ/Nm3）；燃料為發(fā)生爐煤氣，低位發(fā)熱量為：Qd=6061KJ/Nm3；Tf入窯燃?xì)鉁囟龋ǎ?；入窯燃?xì)鉁囟葹門f=20； Cf入窯燃?xì)獾钠骄葻崛荩↘J/（Kg）；查表，Tf=20時(shí)發(fā)生爐煤氣平均比熱容為：Cf=1.42 KJ/（Kg）；x設(shè)每小時(shí)發(fā)生爐煤氣的消耗量為 x（Nm3/h）；Qf=（Qd+Tf Cf）x=（6061+20

26、1.42）x=6089.4x kJ/h9.3.4 助燃空氣帶入顯熱QaQa=VaCaTa （kJ/h）其中：Va入窯助燃風(fēng)流量（Nm3/h）；前面燃燒部分計(jì)算得： Va =La*x=1.615x (Nm3/h)；Ta入窯助燃風(fēng)的平均溫度（）；Ta=20；Ca入窯助燃風(fēng)的平均比熱容（KJ/（Kg）；查表，Ta =20助燃風(fēng)時(shí)平均比熱容為：Ca =1.30 KJ/（Kg）；Qa= Va CaTa=1.615x1.3020=42x （kJ/h）9.3.5 從預(yù)熱帶不嚴(yán)密處漏入空氣帶入顯熱Qa/Qa/= Va / Ca/ Ta/ （kJ/h）取預(yù)熱帶煙氣中的空氣過剩系數(shù)ag=2.0，已求出理論空氣量

27、L0=1.242 Nm3/ Nm3燒成帶燃料燃燒時(shí)空氣過剩系數(shù)af=1.3Va/=x（ag-af）L0=x(2.0-1.3)1.242=0.87x （Nm3/h）漏入空氣溫度為Ta/=20，此時(shí) Ca/=1.30 kJ/(Nm3)，則：Qa/= Va/ Ca/ Ta/=0.87 x1.3020=22.6x （kJ/h）9.3.6氣幕帶入顯熱Qs Qs=VsCsTs （kJ/h）氣幕包括封閉氣幕、氣氛幕和急冷阻擋氣幕，封閉氣幕只設(shè)在窯頭，不計(jì)其帶入顯熱。取氣氛幕和急冷阻擋氣幕風(fēng)源為空氣，其風(fēng)量一般為理論助燃空氣量的0.5-1.0倍，取為0.6倍。所以：Vs=0.6Va=0.61.615x=0.9

28、69x （Nm3/h），設(shè)Ts=20，查得Cs=1.30 kJ/(Nm3)，Qs= VsCsTs=0.969x1.3020=25.2x （kJ/h）9.4 熱支出項(xiàng)目9.4.1 制品帶出顯熱Q3Q3=GmC3T3 （kJ/h）出燒成帶產(chǎn)品質(zhì)量：Gm=662.4 kg/h出燒成帶產(chǎn)品溫度 ：T3=1320 查手冊11，此時(shí)產(chǎn)品平均比熱 ：C3=1.20 kJ/(kg )則：Q3=GmC3T3=662.413201.20=1049241.6 （kJ/h）9.4.2 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q4Q4=GbC4T4（kJ/h）棚板、立柱質(zhì)量：Gb=4491.9 kg/h出燒成帶棚板、立柱溫度：T4=1

29、320 此時(shí)棚板、立柱的平均比熱：C4=0.84+0.000264t=0.84+0.0002641320=1.19 kJ/(kg )Q4= GbC4T4=4491.91.19 1320=7055876.52（kJ/h）9.4.3 煙氣帶走顯熱QgQg=VgCgTg（kJ/h）煙氣中包括燃燒生成的煙氣，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=0.969x (Nm3/h)離窯煙氣體積： Vg=Vg0+（ag-1）L0x+Vs 煙氣溫度為Tg=250，此時(shí)煙氣比熱Cg=1.44 kJ/( Nm3)QgVgCgTg1.9+(2.0-1) 1.242x+0.969x1.4

30、42501480x （kJ/h）9.4.4 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 9.4.4.1 20600段該段窯長度為25.44米，窯寬為3.12米。窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（20+600）/2=3109.4.4.1.1 窯墻部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：輕質(zhì)保溫磚，厚度=345 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.375 w/（m）；巖棉氈，厚度=100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.037 w/（m）；熱流q1=74.6W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1085mm計(jì)算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/1=274.61.56525.443

31、.6=21384.68（kJ/h）9.4.4.1.2 窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：堇青莫來石板，厚度=20 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.2 w/（m）；硅酸鋁纖維氈，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m）；熱流q2=254.7W/m窯頂散熱量：Q/2=254.73.1225.443.6=72278.5（kJ/h）所以，20600段的窯體散熱總量為：Q/3= Q/1 Q/2=72278.5+21384.68=94163.2（kJ/h）9.4.4.2 600900段該段長度為10.6米，窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（600+900）/2=7509.4.4.2.1 窯墻部分散熱

32、計(jì)算 此部分用材料如下：輕質(zhì)保溫磚，厚度=345 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.375 w/（m）；巖棉氈，厚度=100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.037 w/（m）；熱流q1=196W/m則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/4=21961.56510.63.6=23410.4（kJ/h）9.4.4.2.2 窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：堇青莫來石板，厚度=20 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.2 w/（m）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m）；熱流q2=669.8W/m窯頂散熱量：Q/5=3.12669.810.63.6=79745.85（kJ/h）所以，600900段的窯體散熱總量為：Q/6= Q/4+ Q/

33、5=23410.4+79745.85=103156.25（kJ/h）9.4.4.3 9001320段該段長度為24.38米，窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（900+1320）/2=11109.4.4.3.1 窯墻部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.45 w/（m）輕質(zhì)粘土磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.342 w/（m）硅酸鋁纖維氈，厚度=100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m）；熱流q1=669W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1185mm計(jì)算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/7=26691.66524.383.6=195526.9

34、2kJ/h）9.4.4.3.2 窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：莫來石絕熱磚，厚度=230mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.3 w/（m）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m）；熱流q2=619.6W/m窯頂散熱量：Q/8=619.624.383.123.6=169668.9（kJ/h）所以，9001320段的窯體散熱總量為：Q/9= Q/7+ Q/8=195526.92+169668.9=365195.8（kJ/h）綜上所述，預(yù)熱帶和燒成帶窯體散失熱量總和為：Q5=94163.2+103156.25+365195.8=562515.3（kJ/h）9.4.5 窯車蓄熱和散失熱量Q6取經(jīng)

35、驗(yàn)數(shù)據(jù)，占熱收入的10%。9.4.6 物化反應(yīng)耗熱Q79.4.6.1 自由水蒸發(fā)吸熱QwQw= Gw（2490+1.93Tg）自由水的質(zhì)量 Gw=21.7kg/h 煙氣離窯的溫度Tg=250。則可得：Qw=21.7（2490+1.93250）=64503.25（kJ/h）9.4.6.2 其余物化反應(yīng)吸熱QdQd= G12100w(Al2O3) （kJ/h） 其中，G1入窯干制品質(zhì)量（Kg/h）；G1=700.8Kg/h；Al2O3的反應(yīng)熱為2100（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?jǐn)?shù)制品中；w(Al2O3)=18.15%； Qd= G12100w(

36、Al2O3)= 700.8210018.15%=267109.92（kJ/h）則物化反應(yīng)總耗熱為：Q7=64503.25+267109.92=331613.17（kJ/h）9.4.7 其他熱損失Q8一般取經(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%。9.5 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+Q81329486783.56089.4x42x22.6x25.2x=1049241.67055876.521480x562515.3+10% Q收331613.17+5%Q收 3772.32x=89141

37、80.715解得x= 2363.05Nm3/h單位熱耗：2363.056061/662.4=21622(千焦/千克瓷)9.6預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表燃料化學(xué)顯熱14389556.6797.88煙氣帶走顯熱349731423.79助燃空氣顯熱99248.10.68窯墻、窯頂帶走顯熱562515.33.83漏入空氣顯熱53404.930.36物化反應(yīng)耗熱331613.172.25棚板、立柱帶入顯熱86783.50.59棚板、立柱帶出顯熱7055876.5247.99氣幕顯熱59548.860.4窯車積、散熱1470183.60610其它熱損失735091.8035總計(jì)14701

38、836.06100總析： Q=14701836.0614701836=0.06(kJ/h)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10.1 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0作為基準(zhǔn)溫度。以冷卻帶為計(jì)算范圍。10.2熱平衡示意圖圖9-1 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； Q10急冷風(fēng)帶入顯熱與冷卻帶末端送入冷卻風(fēng)

39、帶入顯熱；Q11制品帶出顯熱； Q12硼板、支柱等窯具帶出顯熱；Q13窯車蓄熱、帶出及散失之熱； Q14窯墻、頂總散熱；Q15抽走余熱風(fēng)帶走熱量；Q16其他熱損失；10.3 熱收入項(xiàng)目10.3.1 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=1049241.6（kJ/h）10.3.2 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=7055876.52（kJ/h）10.3.3 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。Q9=0.95Q6=0.951470183.606=1396674

40、.43（kJ/h）10.3.4 急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)帶入顯熱Q10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（1/4-1/2），本設(shè)計(jì)取急冷風(fēng)是窯尾風(fēng)的1/2，則急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)的總風(fēng)量為：Va =1.5Vx。 空氣的溫度Ta=20,此時(shí)空氣的平均比熱Ca=1.30 kJ/(Nm3）. 則：Q10=VaCaTa= Va1.320=26 Va（kJ/h）10.4 熱支出項(xiàng)目10.4.1 制品帶出顯熱Q11出窯產(chǎn)品質(zhì)量Gm=662.4出窯產(chǎn)品溫度 T11=80， 產(chǎn)品比熱 C11=0.896kJ/(kg)Q11=GmC11T11=662.4800.896=47480.83 （kJ/h） 10.4.2 硼

41、板、支柱等窯具帶出顯熱Q12出窯棚板、立柱質(zhì)量Gb=4491.9kg/h出窯棚板、立柱溫度T12=80， 棚板、立柱比熱C12=0.861 kJ/（kg）Q12= Gb C12T12=4491.90.86180=309402.07（kJ/h）10.4.3 窯車蓄熱、帶出及散失之熱Q13此項(xiàng)熱量占窯車帶入顯熱的55%， Q13=0.55Q9=0.550.951470183.606=768165.7（kJ/h）10.4.4 窯墻、頂總散熱Q14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 。 10.4.4.1 1320700段該段長度為10.6米，窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)

42、壁表面平均溫度：（1320+700）/2=101010.4.4.1.1 窯墻部分散熱計(jì)算 此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.45 w/（m）輕質(zhì)粘土磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.342 w/（m）硅酸鋁纖維氈，厚度=100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m）；熱流q1=605.3 W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1215mm計(jì)算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/1=2605.31.56510.63.6 =72297.5（kJ/h）10.4.4.1.2窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：莫來石絕熱磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.3 w/（m）；硅酸鋁棉，厚

43、度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m）；熱流q2=561.8W/m窯頂散熱量：Q/2=561.83.1210.63.6=66887.46（kJ/h）所以，1210800段的窯體散熱總量為：Q/3= Q/1+ Q/2=72297.5+66887.46=139184.96 kJ/h10.4.4.2 70080段該段長度為29.68米，窯外壁表面平均溫度40，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（700+80）/2=39010.4.4.2.1 窯墻部分散熱計(jì)算 此部分用材料如下：輕質(zhì)保溫磚，厚度=345 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.375 w/（m）；巖棉氈，厚度=100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.037 w/（m）；熱流q

44、1=96.6W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1085mm計(jì)算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/4=296.61.56529.683.6=32306.35（kJ/h）10.4.4.2.2 窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：堇青莫來石板，厚度=20mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.2 w/（m）；硅酸鋁棉，厚度=230mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m）；熱流q2=330.2W/m窯頂散熱量：Q/5=330.229.683.123.6=110077.37（kJ/h）所以，80080段的窯體散熱總量為：Q/6= Q/4+ Q/5=32306.35+110077.37=142383.72（kJ/h）綜上所述，冷卻帶

45、窯體散失熱量總和為：Q14=139184.96+142383.72=281568.68（kJ/h）10.4.5 抽走余熱風(fēng)帶走熱量Q15 Q15 = V15C15T15 其中，V15抽走余熱風(fēng)流量（m3/h）；該窯不用冷卻帶熱空氣做二次空氣，冷卻帶抽走熱風(fēng)全部用于氣幕，體積為V15=1.5Vx = Va Nm3。漏出空氣忽略不記T15抽走余熱風(fēng)的平均溫度（）；取T15=200C15抽走余熱風(fēng)的平均比熱（KJ/（Kg）；查表，T15=200時(shí)，熱空氣的平均比熱為：C15=1.3 KJ/（Kg）則：Q15= V15C15T15= Va 2001.30=260 Va（kJ/h）10.4.6 其他熱損失Q16取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占冷卻帶熱收入的5%10%，本次計(jì)算取5%。10.5 列熱平衡方程式列出熱平衡方程式 熱收入=熱支出，即：Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q161049241.6+7055876.52+1396674.43+26Va=47480.83+309402.07+768165.7+281568.68+260 Va+5% Q收得：