隧道窯設(shè)計說明書

1、2009年熱能工程系畢業(yè)設(shè)計說明書 82米天然氣衛(wèi)生潔具隧道窯設(shè)計 2 設(shè)計任務(wù)書專 業(yè)熱能動力班 級學(xué)生姓名指導(dǎo)教師題 目年產(chǎn)30萬件衛(wèi)生潔具天然氣隧道窯爐設(shè)計主要研究內(nèi)容和設(shè)計技術(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：30萬件/年；3、年工作日：330天；4、燃料：天然氣；Qnet,ar=36000KJ/ M35、燒成合格率：92%；6、坯體入窯水分：2.2%；7、燒成周期：自定；17小時8、氧化氣氛燒成；9、燒成溫度：1220?；疽螅ê晒螅?、認真思考，獨立完成；2、編寫詳細設(shè)計說明書，含設(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)

2、定的統(tǒng)一格式，一律用A4紙打印；3、繪制窯爐設(shè)計圖紙，包括剛架結(jié)構(gòu)、窯爐砌體、排煙通風(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)國標；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。工作進度計劃：1、第14周：畢業(yè)實習(xí)，收集相關(guān)資料；2、第56周：查找資料，確定方案； 3、第78周：進行初步設(shè)計計算；4、第910周：詳細計算并設(shè)計草圖；5、第1115周：完成全部圖紙；6、第1617周：圖紙上墨，編制設(shè)計說明書；7、第18 周起：整理

3、全部材料，準備答辯。3 原始數(shù)據(jù)3.1坯料組成:SiO2 AL2O3 CaO MgO FeO K2O Na2O TiO2 灼失65.7 20.04 0.32 0.23 0.34 3.12 0.20 4.9 4.83.2 線收縮率線收縮率為11%3.3 燒成周期燒成周期為17小時，可調(diào)3.4 燃料天然氣組成：CH4 C2H6 H2S CO2 N2 其它 86.8% 0.11% 0.879% 4.437% 8.1% 0.343%3.5 燒成工藝確定 (見圖(3-1)燒成溫度曲線)20 450 2.3 小時 預(yù)熱帶450600 1.3 小時 預(yù)熱帶600900 1.8 小時 預(yù)熱帶9001220 2

4、.6 小時 燒成帶12201220 1.5 小時 燒成帶 1220800 1.6 小時 急卻帶800500 3.0 小時 緩卻帶500350 1.4 小時 冷卻帶35080 1.5 小時 冷卻帶圖3-1燒成溫度曲線4 窯體主要尺寸的確定4.1 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，選用棚板的材料是堇青莫來石板，立柱的采用的是堇青莫來石空心立柱，其體積密度為2.0 g/cm3。 棚板尺寸：690×450×38 mm 支 柱： 85×85×500mm橫 梁： 950×30×30mm支 帽： 105×105

5、15;27mm4.2窯長及各帶長 4.2.1 裝車方法在窯車的長度方向上設(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：690×2+60=1440 取1500mm寬：450×710×6=3210mm4.2.2 窯長的確定每車裝載制品數(shù)為13件。窯長L= =80.76m窯內(nèi)容車數(shù)：n=80.76/1.5=53.84輛，取54輛。全窯不設(shè)進車和出車室，所以窯有效長為54×1.5=81m 取82m4.2.3 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

6、時間= 5.4×82/17=26m 燒成帶長=（燒成時間×總長）/總燒成時間=4.1×82/17=20m 冷卻帶長=（冷卻時間×總長）/總燒成時間= 7.5×82/17=36m4.3窯車車面尺寸4.3.1 窯車窯內(nèi)容車數(shù)54輛，則推車時間：17×60/54=18.8 min/車；推車速度：60/18.8=3.2車/小時。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=485mm在車面與棚板間留火道，其高度為300mm。4.3.2 確定窯截面的尺寸根

7、據(jù)窯車和制品的尺寸，窯內(nèi)寬B取3550mm。4.3.3 窯車車面上窯墻高設(shè)計由窯車平面至窯頂設(shè)計尺寸：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，為了加強傳熱，燒成帶加高100mm，所以取1300mm。4.4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=1785mm。5 窯體及工作系統(tǒng)的確定5.1 窯體以2米為一個模數(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）和內(nèi)部耐火隔熱材料襯體組成。砌筑部分，均采用

8、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。5.1.1 鋼架每一鋼架長度為2米，含鋼架膨脹縫。全窯共38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。5.1.2 窯墻窯墻采用輕質(zhì)耐火隔熱材料。常用材質(zhì)如下：堇青莫來石板、莫來石絕熱磚、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，用含鋯散棉填實。窯墻最外面用10mm厚的碳酸鈣板

9、。5.1.3 窯頂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?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。5.1.4 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，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。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，窯體保溫也得到明顯改善。5.1.5 測溫孔為了嚴密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度和壓力

10、制度，及時調(diào)節(jié)燒嘴的開度，一般在窯道頂及側(cè)墻留設(shè)測溫孔安裝熱電偶。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)13節(jié)，在第1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7處測溫孔；在進入燒成帶之后的第14節(jié)與16節(jié)各設(shè)置一處測溫孔，第18、20、22節(jié)的窯頂和窯側(cè)墻處設(shè)置測溫孔，共6處測溫孔；第24，26，28，31，33，35，37，38節(jié)各設(shè)置一處測溫孔，共8處測溫孔。因此在燒成曲線的關(guān)鍵點，如窯頭、氧化末段、晶型轉(zhuǎn)化點、成瓷段、急冷結(jié)束等都有留設(shè)。5.1.6 曲封、砂封和車封窯墻與窯車之間、窯車與窯車之間做成曲折封閉。曲封面貼一層高溫耐火棉

11、。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)運動時，裙板插入窯兩側(cè)的內(nèi)裝有直徑為13mm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)置一對加砂斗。5.1.7 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。5.2 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對排煙口，煙氣由各排煙口經(jīng)窯墻內(nèi)水平煙道進入窯內(nèi)垂直煙管，匯總到排煙總管由排煙機抽出，送到成型車間干燥坯體。5.3

12、 氣幕的設(shè)定1號車位窯頭設(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)與進車方向成45度角；窯兩側(cè)墻內(nèi)豎插管道，管壁開孔與進車方向成45度角。封閉氣幕的風(fēng)源為外界空氣。5.4 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：817節(jié)下部設(shè)置15對共30只，1823節(jié)上部設(shè)置12只，下部設(shè)置12對共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，為調(diào)節(jié)燒成曲線，增加產(chǎn)量留設(shè)

13、備用。助燃風(fēng)全部為外界空氣。5.5 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)可供干燥用，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，共設(shè)置了14對急冷風(fēng)管，直接向窯內(nèi)噴入冷風(fēng)。并設(shè)置四對側(cè)部抽熱口。5.5.2 緩冷段制品冷卻到800500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29至34節(jié)設(shè)置3組中空墻來進行間壁冷卻。5.5.3 快冷段在35-38節(jié)分上下兩排設(shè)

14、置18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 在40-41節(jié)設(shè)置4對軸流風(fēng)機，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。5.6 車下風(fēng)系統(tǒng)車下風(fēng)風(fēng)源為室內(nèi)冷空氣。在1827節(jié)，由車下風(fēng)風(fēng)機抽冷空氣直接送至窯下，每隔1m開一個車下風(fēng)孔。5.7 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

15、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。5.8 控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)5.8.1 工作原理本窯的控制系統(tǒng)采用分散控制的方法，既可在控制柜內(nèi)統(tǒng)一控制，也可進行現(xiàn)場控制。

16、該系統(tǒng)主要包括動力控制、熱工控制、報警裝置及安全保護系統(tǒng)。5.8.2 動力控制所有風(fēng)機均采用直接啟動方式，手動控制，在窯爐控制柜上設(shè)置風(fēng)機開啟/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)機啟動按鈕，與該風(fēng)機配套的接觸器銜鐵便接通風(fēng)機電源。5.8.3 運行安全保護系統(tǒng)及報警系統(tǒng)為了保證該隧道窯在正常工作條件下安全運行，防止窯爐在燃燒系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障時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)有安全運行保護系統(tǒng)，當(dāng)出現(xiàn)故障時，要立即關(guān)閉天然氣主管上手動閥門，從而關(guān)閉天然氣。此外，為嚴密監(jiān)控窯各關(guān)鍵部位的運轉(zhuǎn)情況，本窯設(shè)置了故障報警系統(tǒng)?？刂乒裆显O(shè)置有報警顯示儀：當(dāng)監(jiān)

17、視的任一部件出現(xiàn)故障時，即出現(xiàn)聲光報警，以便操作人員及時發(fā)現(xiàn)和處理故障。5.8.4 熱工控制系統(tǒng)5.8.4.1 燒成帶溫度的控制本窯共設(shè)有8個控制回路,（其中5點為自動控制回路）對各控制點是進行獨立控制，5點均用于窯段對應(yīng)的調(diào)節(jié)單元的溫度調(diào)節(jié)，只需調(diào)節(jié)燃氣量，就可達到調(diào)節(jié)窯溫的目的?，F(xiàn)就一個單元簡述一下溫度調(diào)節(jié)的過程:每個溫度調(diào)節(jié)單元主要有溫控調(diào)節(jié)器、執(zhí)行器、執(zhí)行器帶動的蝶閥、燒咀和熱電偶幾個主要部分組成。調(diào)節(jié)單元正常工作時，溫控調(diào)節(jié)器中要輸入一個設(shè)定溫度值，單元熱電偶來實測窯內(nèi)本單元的溫度，并通過溫度傳感器把該溫度的毫伏信號送回到溫控調(diào)節(jié)器，使其與設(shè)定溫度比較，如果實測溫度低于設(shè)定溫度，溫控

18、調(diào)節(jié)器就會輸出一個信號，使執(zhí)行器帶動蝶閥向開大天然氣的方向變化，直到實測溫度與設(shè)定溫度相同。如果實測溫度高于設(shè)定溫度，調(diào)節(jié)過程與此類似，只是電動執(zhí)行器帶動蝶閥向開度小的方向變化，以減少燒咀噴出的天然氣量，使窯溫下降。5.8.4.2 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)閘等來實現(xiàn)的。所有閘板和閥門都標記有刻度線，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窯墻、窯頂?shù)囊?，窯體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如下。表

19、61 窯體材料和厚度表窯墻窯頂溫度段()該段長度(m)輕質(zhì)高鋁磚(mm)聚輕高鋁磚(mm)輕質(zhì)粘土磚(mm)硅酸鋁棉(mm)硅酸鈣硬板(mm)該段厚度(mm)堇青莫來石 板（mm)莫來石絕熱 磚（mm)硅酸鋁纖維(mm)20-900261142301035420230900-122020114230100104542302301220-800811423010010454230230800-80281142301035420230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，是在1300以下燒成陶瓷制品最理想的材料。7燃料燃

20、燒計算7.1 助燃空氣量計算所用燃料為液化氣，低位發(fā)熱量：Qnet,ar=110000KJ/m3。查工具書，得理論空氣燃燒計算式，Va0=0.264* +0.02 (m3/ m3)則理論空氣需要量為：Va0=0.264* +0.02=9.524 (m3/ m3)取空氣過剩系數(shù)為1.2，則實際需要空氣量為：Va=qv,a=Va0=1.2*9.524=11.4288 (m3/ m3)7.2 煙氣量計算查工具書，得理論空氣燃燒計算式，V0=0.264* +1.02 (m3/ m3)則理論煙氣量為：V0 =0.264* +1.02=10.524 (m3/ m3)實際煙氣量為：V= V0+（-1）Va0

21、=10.524+（1.2-1）*9.524=12.4288 (m3/ m3)7.3 燃燒溫度計算t=（QDw+VaCata+CfTf）/（VC）查表在t=1730時的煙氣比熱為C=1.64 kJ/(Nm3)，在室溫20時空氣比熱為Ca=1.30 kJ/(Nm3)，天然氣的比熱為Cf=1.56 kJ/(Nm3) ，代入公式得t=(36000+11.428×1.30×20+1.56×20)/（12.4288×1.67）=1782相對誤差為：（1782-1730）/1782=2.9%<5%，認為合理。取高溫系數(shù)n=0.8，則實際燃燒溫度為tp=tth=0

22、.8*1782=1425.6。1425.61220=205.6，比燒成溫度高出205.6，認為合理。8物料平衡計算8.1 每小時燒成干制品的質(zhì)量=推車速度×每車載重=3.2*450=1440 kg每小時進3.2車，每車裝載制品450kg8.2 每小時入窯干坯的質(zhì)量G1= Gm·=1440×=1513 kg/h8.3 每小時欲燒成濕制品的質(zhì)量G2= G1·=1513×=1547kg/h8.4 每小時蒸發(fā)的自由水的質(zhì)量GW= G2- G1=15471513=34 kg/h8.5 每小時從精坯中產(chǎn)生的CO2的質(zhì)量8.5.1 每小時從精坯中引入的CaO

23、和MgO質(zhì)量 計算G CaO= G1·CaO%=1513×0.32%=4.8416 kg/hG= G1·MgO%=1513×0.23%=3.4799kg/h8.5.2 產(chǎn)生的CO2質(zhì)量Gco= Gco·G·=7.63kg/h8.6 每小時從精坯中排除結(jié)構(gòu)水的質(zhì)量Gip Gip=G1×IL%- Gco=1513×4.8%-7.63=64.994kg/h8.7 窯具的質(zhì)量Gb每車有20個火道支柱，20個支帽，12根橫梁， 14塊棚板。共重約300 kg，Gb=300×3.2=960kg/h9 預(yù)熱帶和燒成帶的

24、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 熱平衡示意圖圖9-1 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、攪拌風(fēng)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）；

25、G1=1547 Kg/h；T1入窯制品的溫度（）；T1=40C1入窯制品的平均比熱（KJ/（Kg·）；T1=40時，C1=0.92KJ/（Kg·）；Q1=G1C1T1=1547×0.92×40=56929.6 （kJ/h） 9.3.2 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q2Q2=G2C2T2（kJ/h）其中：G2入窯硼板、支柱等窯具質(zhì)量（Kg/h）；G2=960 Kg/h；T2入窯硼板、支柱等窯具的溫度（）；T2=40C2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=0.9

26、63+0.000147×40=0.968 KJ/（Kg·）Q2=G2C2T2=960×0.968×40=37171.2 （kJ/h）9.3.3 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱QfQf=（Qnet,ar+Tf Cf）x （kJ/h）其中：Qnet,ar所用燃料低位發(fā)熱量（KJ/m3）；燃料為天然氣，低位發(fā)熱量為：Qnet,ar=36000KJ/m3；Tf入窯燃料溫度（）；入窯天然氣溫度為Tf=20；Cf入窯燃料的平均比熱容（KJ/（Kg·）；查表，Tf=20時天然氣平均比熱容為：Cf=1.56 KJ/（Kg·）；x設(shè)每小時天然氣的消耗量為 x（m

27、3/h）；Qf=（Qnet,ar+Tf Cf）x=（36000+20×1.56）x=36031x kJ/h9.3.4 助燃空氣帶入顯熱QaQa=qvCaTa（kJ/h）其中：qv,a入窯助燃風(fēng)流量（m3/ h）；前面燃燒部分計算得：qv =Va *x=11.4288 x (m3/ h)；Ta入窯助燃風(fēng)的平均溫度（）；助燃風(fēng)用冷卻帶抽出熱風(fēng)，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=qvCaTa=11.4288x×1.30×20=297.1488x

28、（kJ/h）9.3.5 從預(yù)熱帶不嚴密處漏入空氣帶入顯熱Q/aQa/= qv/× Ca/× ta/取預(yù)熱帶煙氣中的空氣過剩系數(shù)ag=2.5，已求出理論空氣量 Va0=9.524 Nm3/ Nm3燒成帶燃料燃燒時空氣過剩系數(shù)af=1.2。Va/=x×（ag-af）×Va0=x(2.5-1.2)×9.524=12.382x （Nm3/h），漏入空氣溫度為ta/=20，此時 Ca/=1.30 kJ/(Nm3·)，則： Qa/= qv/× Ca/× ta/=12.38 x×1.30×20=332.8x

29、（kJ/h）9.3.6 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0.5-1.0倍，取為0.6倍。所以：Vs=0.6qv =0.6×11.428x=6.8568x （Nm3/h），設(shè)ts=20，查得Cs=1.30 kJ/(Nm3·)，Qs= Vs×Cs×ts=6.8568x×1.30×20=178.2768x （kJ/h）9.4 熱支出項目9.4.1 制品帶出顯熱Q3Q3=G3C3T3 （kJ/h）出燒成帶產(chǎn)品質(zhì)量：G3=1440Kg出燒成

30、帶產(chǎn)品溫度 ：t3=1220 查手冊11，此時產(chǎn)品平均比熱 ：C3=1.20 kJ/(kg )則：Q3=G3×C3×t3=1440×1220×1.20=2108160 （kJ/h）9.4.2 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=1220 此時棚板、立柱的平均比熱：C4=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1220=1.16 kJ/(kg· )Q4= G4×C4×T4=960×1.16 ×

31、;1224=1361028.1 （kJ/h）9.4.3 煙氣帶走顯熱QgQg=qgCgTg（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=6.8568x (Nm3/h)離窯煙氣體積：qg=Vg0+（ag-1）×Va0x+Vs 煙氣溫度為100此時煙氣比熱Cg=1.068 kJ/( Nm3·)Qgqg×Cg×tg12.4288+(2.5-1) ×9.524x+6.8568x×1.068×1003585.45x （kJ/h）9.4.4 窯墻、窯頂散失熱量Q5根據(jù)各段材

32、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17.4米，窯寬為3.55米。窯外壁表面平均溫度80，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)高鋁磚，厚度=114 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.706 w/（m·）；輕質(zhì)粘土磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.07 w/（m·）；熱流q1=235.5W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1200mm計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/1=2

33、5;235.5×17.4×1.2×3.6=35397（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·）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q2=217.3W/m窯頂散熱量：Q/2=217.3×3.55×17.4×3.6=48326.5（kJ/h）所以，20450段的窯體散熱總量為：Q/a= Q/1 Q/2=35397+48326.5=83723.5（kJ/h）9.4.4.3 600900段該段長度為8.6米，

34、窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（600+900）/2=7509.4.4.3.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：輕質(zhì)高鋁磚，厚度=114 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.706 w/（m·）；輕質(zhì)粘土磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.07 w/（m·）；熱流q3=685.9 W/m則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/7=2×685.9×1.2×8.6×3.6=50963.8（kJ/h）9.4.4.3.2 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)

35、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q4=633.1W/m窯頂散熱量：Q/8=3.55×633.1×8.6×3.6=69579.6（kJ/h）所以，600900段的窯體散熱總量為：Q/9= Q/7+ Q/8=50963.8+69579.6=120543.4 （kJ/h）9.4.4.4 9001220段該段長度為20米，窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（900+1220）/2=10609.4.4.4.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=114 mm，導(dǎo)熱系數(shù)

36、0.45 w/（m·）硅酸鋁棉，厚度=100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m·）輕質(zhì)粘土磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.07 w/（m·）熱流q10= q5=593.2 W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1300mm計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/10=2×593.2×1.3×20×3.6=112714（kJ/h）9.4.4.4.2 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·）；

37、硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q11= q6=568.1W/m窯頂散熱量：Q/11=20×3.55×3.6=147388.6（kJ/h）所以，9001170段的窯體散熱總量為：Q/12= Q/10+ Q/11=112714+147388.6=260102.6 （kJ/h）綜上所述，預(yù)熱帶和燒成帶窯體散失熱量總和為：Q5=83723.5+120543.4+260102.6=464369.5 （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

38、= Gw×（2490+1.93×tg）自由水的質(zhì)量 Gw=34kg/h 煙氣離窯的溫度tg=100。制品中AL2O3含量為20.04%則可得：Qw=34×（2490+1.93×100）=912229.4.6.2 結(jié)構(gòu)水脫水吸熱Q/wQ/w=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67001 Kg結(jié)構(gòu)水脫水所需熱量（KJ/Kg）；Q/w=6700q/m,w =64.994×6700=435459.8 KJ/Kg9.4.6.3 其余物化反應(yīng)吸熱QdQd=qdm×2100×w(Al2O3) （kJ

39、/h） 其中，qdm入窯干制品質(zhì)量流量（Kg/h）；qdm= 1513 Kg/h；21001 KgAl2O3的反應(yīng)熱（KJ/Kg）；w(Al2O3) 陶瓷潔具結(jié)合劑中Al2O3含量占總質(zhì)量的質(zhì)量分數(shù)；w(Al2O3)=20.04%； Qd=qdm×2100×w(Al2O3)= 1513×2100×20.04%=635460（kJ/h）則物化反應(yīng)總耗熱為：Q7=91222+435459.8+635460=1362142（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

40、收入=熱支出，有Q1+Q2+Qf+Qa+ Q/a +Qs=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q856929.636031.2x297.15x332.8x37171.2178.3x=21081603585.5x464369.513621421361028.110% Q收5%Q收解得x= 188.1 Nm3/h 單位燃耗：188.1/1440=0.131（標準立方米/千克瓷） 單位熱耗：0.1184×36000=4702.5 (千焦/千克瓷)9.6 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 出項目(kJ/h)（%）項目(kJ/h)（%）坯體帶入顯熱5692

41、9.60.81產(chǎn)品帶走顯熱210816030.01燃料化學(xué)顯熱6777468.7296.5煙氣帶走顯熱674432.559.60助燃空氣顯熱55893.9150.79窯墻、窯頂帶走顯熱464369.56.61漏入空氣顯熱62599.680.89物化反應(yīng)耗熱136214219.4棚板、立柱帶入顯熱37171.20.53棚板、立柱帶出顯熱1361028.119.38氣幕顯熱33538.230.48窯車積、散熱702360.134510其它熱損失351180.06735總計7023601.345100總計7023672.352100分析：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

42、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作為基準溫度。以冷卻帶為計算范圍。10.2 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； 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

43、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=2108160（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=1361028.1（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=702360.1345×0.95=667242.13 （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（1/2-1/4），本設(shè)計取急冷風(fēng)是窯尾風(fēng)的1/2，則

44、急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)的總風(fēng)量為：1.5Vx。 空氣的溫度ta=20,此時空氣的平均比熱ca=1.296 kJ/(Nm3·）. 則：Q10=Va×ca×ta=1.5Vx×1.296×20=38.88Vx（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G11=1440出窯產(chǎn)品溫度 t11=80， 產(chǎn)品比熱 C11=0.896kJ/(kg·)Q11=G11×C11×t11=1440×80×0.896=103219.2 （kJ/h） 10.4.2 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q12出窯

45、棚板、立柱質(zhì)量G12=960kg/h 出窯棚板、立柱溫度t12=80， 棚板、立柱比熱C12=0.861 kJ/（kg·）Q12= G12 × C12× t12=960×0.861×80=66124.8 （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=0.55×667242.13=366983.17（kJ/h）10.4.5 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 10.4.5.1 1220800段該段長度為8米，

46、窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（1220+80）/2=101010.4.5.1.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=114 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.45 w/（m·）硅酸鋁棉，厚度=100 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m·）輕質(zhì)粘土磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.07 w/（m·）熱流q1=562.94 W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1300mm計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/1=2×562.94×1.3×8.2&#

47、215;3.6=43206.84（kJ/h）10.4.5.1.2 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)0.23 w/（m·）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q2=539.13W/m窯頂散熱量：Q/2=3.55×8×3.6=56498.67（kJ/h）所以，1220800段的窯體散熱總量為：Q/3= Q/1+ Q/2=43206.84+56498.67=99705.51 kJ/h10.4.5.2 80080段該段長度為28米，窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（800+8

48、0）/2=44010.4.5.2.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：輕質(zhì)高鋁磚,厚度=114 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.706 w/（m·）輕質(zhì)粘土磚，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.342 w/（m·）；硅酸鈣硬板，厚度=10 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.07 w/（m·）熱流q3=368.53W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高按1200mm計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/4=2×368.53×1.2×27.5×3.6=87563.55（kJ/h）10.4.5.2.2 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

49、，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q4=340.16W/m窯頂散熱量：Q/5=340.16×27.5×3.55×3.6=119549.23（kJ/h）所以，80080段的窯體散熱總量為：Q/6= Q/4+ Q/5=87563.55+119549.23=207112.78（kJ/h）綜上所述，冷卻帶窯體散失熱量總和為：Q14=99705.51+207112.78=306818.29 （kJ/h）10.4.6 抽走余熱風(fēng)帶走熱量Q15 = q15×Ca×ta Q15

50、= q15×Ca×ta其中，q15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，冷卻帶鼓入風(fēng)量全部用于氣幕，體積為q15=1.5Vx Nm3。漏出空氣忽略不記T15抽走余熱風(fēng)的平均溫度（）；取T15=250C15抽走余熱風(fēng)的平均比熱（KJ/（Kg·）；查表，T15=250時，熱空氣的平均比熱為：C15=1.038 KJ/（Kg·）則：Q15= q15×C15×t15=1.5Vx×250×1.038=389.25Vx （kJ/h）10.4.7 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

51、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+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q1621081601361028.1667242.1338.88x =103219.266124.8306818.29366983.17389.25x5% Q收得：Vx = 8760.55 Nm3/h 因此得窯尾風(fēng)量為8760.55 Nm3/h 急冷風(fēng)量為4380.3 Nm3/h則每小時應(yīng)抽余熱風(fēng)為：1.5×8760.55=13140.83 Nm310.6 冷卻帶熱平衡表表10-1 冷卻帶熱平衡表熱 收 入熱 支 出項 目(kJ/h)(%)項

52、目(kJ/h)(%)產(chǎn)品帶入顯熱210816047.09產(chǎn)品帶出顯熱103219.22.31棚板、立柱帶入顯熱1361028.130.4棚板、立柱帶出顯熱66124.81.48窯車帶入顯熱667242.1314.9窯體散熱306818.296.85急冷、窯尾風(fēng)帶入顯熱340610.017.61窯車帶走和向車下散失顯熱366983.178.19抽熱風(fēng)帶走顯熱3410044.0176.17其它散熱223852.0125合計4477040.24100合計4477041.482100 分析：熱平衡分析:從上面熱平衡列表可以看出，熱收入與熱支出基本保持平衡，而熱支出大于熱收入是因為窯底冷風(fēng)帶入顯熱要大于

53、現(xiàn)在的計算值。主要的熱支出是抽出的熱空氣帶走的顯熱，為了節(jié)能，提高熱效率往往要充分利用，冷卻帶余熱可以用它去干燥坯體。11 管道尺寸、阻力計算、風(fēng)機選型11.1 排煙系統(tǒng)的設(shè)計11.1.1 排煙量計算排煙系統(tǒng)需排除煙氣量：Vg= Vg0+(g1)×Va0Vm = 12.4288+(2.51)×9.524×188.1+6.8568×188.1=6314.82 m3/h=1.75 m3/s11.1.2 排煙口及水平支煙道尺寸共有17對排煙口，則每個排煙口的煙氣流量為：qv=1.75/34=0.073m3/s標準狀態(tài)下煙氣在磚砌管道中的流速為12.5m/s，流

54、速太大則阻力大，流速太小則管道直徑過大，造成浪費?，F(xiàn)在取流速v=1.5m/s，煙道截面積為：A= 0.073/1.5=0.049 m2排煙口取長0.230m，則寬為0.25m，考慮磚型，取4層厚，即0.26m。11.1.3 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(yīng)相等。但考慮到磚的尺寸，取截面尺寸為：0.23×0.232 m2。垂直深度應(yīng)和窯墻（車臺面至窯頂）高度一樣，為1200mm。其截面積為：0.23×0.232=0.0.05336m2。其水力半徑為：R= =0.23m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(dāng)量直徑等，取垂直金屬煙道直徑為1=200mm。此部分垂直金屬煙道高度約為1.2米左右，實際距離要以現(xiàn)場風(fēng)機安裝位置等實際情況為準。11.1.4 水平主煙道尺寸水平主煙道長度12米，直徑2=450mm。11.2 阻力計算阻力計算應(yīng)包括料垛阻力、位壓阻力、摩擦阻力和煙囪阻力的計算之和。11.2.1 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(shè)，零壓應(yīng)在預(yù)熱帶和燒成帶相接的位置，即第13節(jié)，最后一對排煙口在第6節(jié)，每節(jié)長2米，則：h1=（13-6）&#