年產(chǎn)960萬件10寸湯盤隧道窯課程設(shè)計任務(wù)書1

1、年產(chǎn)960萬件10寸湯盤隧道窯課程設(shè)計任務(wù)書年產(chǎn)960萬件10寸湯盤隧道窯課程設(shè)計任務(wù)書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，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，考察一些與已投入生產(chǎn)的陶瓷廠，然后結(jié)合本廠實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

2、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)軌道移動的窯車構(gòu)成的窯底。隧道窯的最大特點是產(chǎn)量高,正常運轉(zhuǎn)時燒成條件穩(wěn)定,并且在窯外裝車,勞動條件好,操作易于實現(xiàn)自動化,機械化.隧道要的另一特點是它逆流傳熱,能利用煙氣來預(yù)熱坯體,使廢氣排出的溫度只在200°c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80°c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

3、成周期為20小時。燃料采用發(fā)生爐煤氣，燃燒器采用高速燒嘴。此設(shè)計的隧道窯，窯體趨向輕型化，燒成質(zhì)量好，成品率高。說明書中具體論述了設(shè)計時應(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.同時詳細的進行了對窯體材料的選用、熱平衡、管路、傳動設(shè)計等計算。本窯爐采用輕質(zhì)耐火保溫材料，高速調(diào)溫燒嘴，對余熱進行集中利用，產(chǎn)品能耗較低，實現(xiàn)了自動化控制，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)計過程中，使我對窯爐設(shè)計及施工過程有了更深的認識。隧道窯是當前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進窯爐，在我國已得到越來越廣泛的應(yīng)用。2.窯爐課程設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計任務(wù)：年產(chǎn)960萬件10

4、寸湯盤隧道窯設(shè)計 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（%）sio2al2o3caomgofe2o3k2o+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 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寸湯盤的詳細參數(shù)如下：333×20mm，220g?？紤]燒成

5、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-燒成收縮）=21.74（mm） 所以選用棚板的尺寸為：750×750×25 mm 支 柱：50×50×100mm3.2 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：750×

6、;6 + 10×5 + 15×2=4580mm 寬：750×5 + 10×3 + 15×2=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4×6×5×10=1200件每車，故裝窯密度為1200/4.58=262件/米。 窯長l= (9600000×20)/(330×24×0.90×262)=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23×

7、;4.58=105.34m 該窯采用鋼架結(jié)構(gòu)，全窯不設(shè)進車和出車室，故全窯長取106m，分為53個標準節(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100×9+25×10=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+23

8、0+20=2300mm，有效高度為：300+1150+115=1565mm,；為了加強傳熱，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，則推車時間：20×60/23=52.174 min/車；推車速度：60/52.174=1.15車/小時。3.7 各帶長度的確定根據(jù)燒成曲線：預(yù)熱帶長=（預(yù)熱時間×總長）/總燒成時間=6.8×106/20=36.04m因窯爐每節(jié)長度為2米，故預(yù)熱帶取18節(jié)。

9、燒成帶長=（燒成時間×總長）/總燒成時間=5.6×106/20=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=（冷卻時間×總長）/總燒成時間=7.6×106/20=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 預(yù)熱帶 200600 2.5小時 預(yù)熱帶 600900 2.0小時 預(yù)熱帶 9001050 0.8小時 燒成帶 10501200 1.8小時 燒成帶 12001320 2.0小時 燒成帶

10、 1320 1.0小時 燒成帶 1320700 2.0小時 急冷帶 700400 4.0小時 緩冷帶 40080 1.6小時 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，使得制品受熱均勻，各排煙支管匯總到排煙總管由排煙機排出，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)溫燒嘴的布置方式。兩側(cè)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

11、載制品的下部火道，上部燒嘴噴火口對準裝 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。并在每個燒嘴的對側(cè)窯墻上設(shè)置一個觀火孔。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所放出的熱量來加熱空氣，余熱風(fēng)可供干

12、燥用，從而達到節(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，是產(chǎn)生冷裂的危險區(qū)，應(yīng)嚴格控制該段冷卻降溫速率。為了達到緩冷的目的，本設(shè)計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，氣源為外界空氣。并在頂部設(shè)置抽熱口，由抽熱風(fēng)機送至干燥室。 5.5.4 窯尾段 53節(jié)設(shè)置3對軸流風(fēng)機，

13、直接對窯內(nèi)的制品進行冷卻，以保證制品的出窯溫度低于80。5.4傳動系統(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拖車道，每拖車道上有一輛拖車。窯外有一條手動回車線。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。根據(jù)設(shè)定好的推車速度，頂車機將窯車頂入窯內(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。在自動回車

14、線上設(shè)置有一個窯車下檢查坑道，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500×520的事故處理孔兩對。這樣既簡化了窯爐基礎(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。

15、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，如窯頭、氧化末段、晶型轉(zhuǎn)化點、成瓷段、急冷結(jié)束段等都有留設(shè)測溫孔。從而能夠嚴密監(jiān)視

16、及控制窯內(nèi)溫度和壓力制度，及時調(diào)節(jié)燒嘴的開度，保證窯爐的各關(guān)鍵點的溫度和壓力正常。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，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。檔板負責對窯內(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。擋火墻負責對窯內(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9-10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

17、米為一個模數(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鋼筋緊固。這樣，窯頂?shù)闹亓恳灿射摷艹袚?每節(jié)鋼架長度為2米,含鋼架膨脹縫。全窯共53個鋼架結(jié)構(gòu)，其高度、寬度隨窯長方向會有所改變。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

18、焊渣、焊珠，并打磨光滑。窯墻直接砌筑在鋼板上，鋼架承擔著窯墻和窯頂及附屬設(shè)備的全部重量。 6.燃料燃燒計算6.1 所需空氣量所用燃料為發(fā)生爐煤氣 查設(shè)計手冊可知發(fā)生爐煤氣熱值為：qd=6061kj/nm3用經(jīng)驗公式計算，得理論空氣需要量l0 = (nm3/nm3) 取空氣過剩系數(shù) =1.3則實際空氣需要la=1.3×1.242=1.615(nm3/nm3)6.2 燃燒產(chǎn)生煙氣量 煙氣生成量用經(jīng)驗公式計算，理論煙氣量：vg0= (nm3/nm3)實際煙氣量：vg= vg0+（-1）×l0=1.9+(1.3-1)×1.242=2.27(nm3/nm3)6.3 燃燒溫度

19、 理論燃燒溫度t=（qd+lacata+cftf）/（vgc）在室溫ta=20時空氣比熱為ca=1.30 kj/(nm3)， tf=20時發(fā)生爐煤氣的比熱為cf=1.42kj/(nm3) 設(shè)t=1800，并查表得t=1800時的煙氣比熱為c=1.67 kj/(nm3)代入公式得t=(6061+1.615×1.30×20+1.42×20)/（2.27×1.67）=1617.4相對誤差為：（1800-1617.4）/1800<5%，認為合理。取高溫系數(shù)n=0.8，則實際燃燒溫度為tp=n×t=0.8×1800=1440。144013

20、20=120，比燒成溫度高于80以上，這符合燒成要求,保證產(chǎn)品達到燒熟的目的，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。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)保證強度和耐火度?？傊G體材料及厚

21、度的確定在遵循以上原則得計出上，還要考慮散熱少，投資少，使用壽命長等因素。7.2整個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）：345m

22、m輕質(zhì)保溫磚+230mm輕質(zhì)粘土磚+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

23、維氈+230mm耐火磚； 8.物料平衡計算8.1 每小時出窯制品的質(zhì)量gm=推車速度×每車載重=1.15×576=662.4kg/h8.2 每小時入窯干坯的質(zhì)量g干= gm·=662.4×=700.8kg/h8.3 每小時欲燒成濕制品的質(zhì)量g1= g干·=700.8×=722.5kg/h8.4 每小時蒸發(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。 單個棚板質(zhì)量=750×750×10×10-6×2.2=12.375 kg 單

24、個支柱質(zhì)量=50×50×100×10-6×2.2=0.55 kg 棚板總重量=10×30×12.375=3712.5kg 支柱總重量=9×39×0.55=193.05 kg 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算 9.1 確定熱平衡計算的基準、范圍本次計算選用1小時為計算基準，以0作為基準溫度。以預(yù)熱帶和燒成帶為計算范圍。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

25、； 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 熱收入項目9.3.1 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，c1=0.92kj/（kg·）；q1=g1c1t1=722.5×0.92×20=13294 （

26、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算：c2=0.963+0.000147t=0.963+0.000147×20=0.966kj/（kg·）q2=gbc2t2=4491.9×0.966×20=86783.5 （kj/h）9.3.3 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱qfqf=（qd+tf cf）x （kj/

27、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入窯燃氣溫度（）；入窯燃氣溫度為tf=20； cf入窯燃氣的平均比熱容（kj/（kg·）；查表，tf=20時發(fā)生爐煤氣平均比熱容為：cf=1.42 kj/（kg·）；x設(shè)每小時發(fā)生爐煤氣的消耗量為 x（nm3/h）；qf=（qd+tf cf）x=（6061+20×1.42）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）；前面燃燒部分計算得： va =la*x=1.615

28、x (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)時平均比熱容為：ca =1.30 kj/（kg·）；qa= va cata=1.615x×1.30×20=42x （kj/h）9.3.5 從預(yù)熱帶不嚴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 l0=1.242 nm3/ nm3燒成帶燃料燃燒時空氣過剩系數(shù)af=1.3va/=x×（ag-af）×

29、;l0=x(2.0-1.3)×1.242=0.87x （nm3/h）漏入空氣溫度為ta/=20，此時 ca/=1.30 kj/(nm3·)，則：qa/= va/× ca/× ta/=0.87 x×1.30×20=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=0.6×1.615x=0.969x （n

30、m3/h），設(shè)ts=20，查得cs=1.30 kj/(nm3·)，qs= vs×cs×ts=0.969x×1.30×20=25.2x （kj/h）9.4 熱支出項目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，此時產(chǎn)品平均比熱 ：c3=1.20 kj/(kg )則：q3=gm×c3×t3=662.4×1320×1.20=1049241.6 （kj/h）9.4.2 硼板、支柱等窯具帶出顯熱q4q4=gb

31、c4t4（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=1320 此時棚板、立柱的平均比熱：c4=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1320=1.19 kj/(kg· )q4= gb×c4×t4=4491.9×1.19 ×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+

32、（ag-1）×l0x+vs 煙氣溫度為tg=250，此時煙氣比熱cg=1.44 kj/( nm3·)qgvg×cg×tg1.9+(2.0-1) ×1.242x+0.969x×1.44×2501480x （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 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：輕質(zhì)保溫磚，

33、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計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：q/1=2×74.6×1.565×25.44×3.6=21384.68（kj/h）9.4.4.1.2 窯頂部分散熱計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

34、/2=254.7×3.12×25.44×3.6=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 窯墻部分散熱計算 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/

35、4=2×196×1.565×10.6×3.6=23410.4（kj/h）9.4.4.2.2 窯頂部分散熱計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=3.12×669.8×10.6×3.6=79745.85（kj/h）所以，600900段的窯體散熱總量為：q/6= q/4+ q/5=23410.4+79745.85=103156.25（kj/h）9.4.4.3

36、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計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：q/7=2×669×1.665×24.38×3.6=195526.9

37、2kj/h）9.4.4.3.2 窯頂部分散熱計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=619.6×24.38×3.12×3.6=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=562

38、515.3（kj/h）9.4.5 窯車蓄熱和散失熱量q6取經(jīng)驗數(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+1.93×tg）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+1.93×250）=64503.25（kj/h）9.4.6.2 其余物化反應(yīng)吸熱qdqd= g1×2100×w(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）,

39、;w(al2o3)陶瓷潔具結(jié)合劑中al2o3含量占總質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)制品中；w(al2o3)=18.15%； qd= g1×2100×w(al2o3)= 700.8×2100×18.15%=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)驗數(shù)據(jù)，此項熱支出占熱收入的5%10%，本次計算取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.

40、56089.4x42x22.6x25.2x=1049241.67055876.521480x562515.3+10% q收331613.17+5%q收 3772.32x=8914180.715解得x= 2363.05nm3/h單位熱耗：2363.05×6061/662.4=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

41、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14701836.06100總析： q=14701836.0614701836=0.06(kj/h)兩者之間存在差值，是因為預(yù)熱帶窯內(nèi)負壓在該次計算中忽略了窯底漏入窯內(nèi)風(fēng)帶來的熱量，實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預(yù)熱帶、燒成帶熱量可認為是收支平衡的。 10.冷卻帶的熱平衡計算10.1 確定熱平衡計算的基準、范圍本次計算選用1小時為計算基準，以0作為

42、基準溫度。以冷卻帶為計算范圍。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)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此項熱量即為預(yù)熱帶和燒成帶硼板、支柱等窯具帶出熱q4=705587

43、6.52（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%之積熱進入了冷卻帶。q9=0.95×q6=0.95×1470183.606=1396674.43（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,此時空氣的平均比熱ca=1.30 kj/(nm3·）. 則：q10=va×ca×ta= va×1.3×20

44、=26 va（kj/h）10.4 熱支出項目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=gm×c11×t11=662.4×80×0.896=47480.83 （kj/h） 10.4.2 硼板、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 × c12×t12=4491.9×0.861

45、5;80=309402.07（kj/h）10.4.3 窯車蓄熱、帶出及散失之熱q13此項熱量占窯車帶入顯熱的55%， q13=0.55×q9=0.55×0.95×1470183.606=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)壁表面平均溫度：（1320+700）/2=101010.4.4.1.1 窯墻部分散熱計算 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

46、·）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計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：q/1=2×605.3×1.565×10.6×3.6 =72297.5（kj/h）10.4.4.1.2窯頂部分散熱計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，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q2=

47、561.8w/m窯頂散熱量：q/2=561.8×3.12×10.6×3.6=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

48、q1=96.6w/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1085mm計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：q/4=2×96.6×1.565×29.68×3.6=32306.35（kj/h）10.4.4.2.2 窯頂部分散熱計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=330.2×29.68×3.12×3.6=110077.37（kj/h）所以，80080段的窯體散熱總量為：q

49、/6= q/4+ q/5=32306.35+110077.37=142383.72（kj/h）綜上所述，冷卻帶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 = v15×c15×t15 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，熱空氣的平均比熱為：c15=1.3 kj/（kg·）則：q15= v15×c15×t15= va ×200×1.30=260 va（kj/h）10.4.6 其他熱損失q16取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占冷卻帶熱收入的5%10%，本次計算取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+q1