窯爐課程設(shè)計-年產(chǎn)50萬件衛(wèi)生潔具隧道窯設(shè)計.doc

1、.窯爐課程設(shè)計說明書題目：年產(chǎn)50萬件衛(wèi)生潔具隧道窯設(shè)計姓 名：學(xué) 院：材料科學(xué)與工程學(xué)院專 業(yè)：無機083指導(dǎo)老師：摘要 時代在進步，社會在發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，陶瓷工業(yè)在生活中占有重要的地位日益重要。因此正確選擇燒成窯爐是獲得性能良好制品的關(guān)鍵。陶瓷窯爐可分為兩種：一種是間歇式窯爐；另一種是連續(xù)式窯爐，比如隧道窯。隧道窯與間歇式的舊式倒焰窯相比較，具有一系列的優(yōu)點: 生產(chǎn)連續(xù)化，周期短，產(chǎn)量大，質(zhì)量高。利用逆流原理工作，因此熱利用率高，燃料經(jīng)濟，因為熱量的保持和余熱的利用都很良好，所以燃料很節(jié)省，較倒焰窯可以節(jié)省燃料5060%左右。 燒成時間減短，比較普通大窯由裝窯到出空需要35天

2、，而隧道窯約有20小時左右就可以完成。 節(jié)省勞力。不但燒火時操作簡便，而且裝窯和出窯的操作都在窯外進行，也很便利，改善了操作人員的勞動條件，減輕了勞動強度。 提高質(zhì)量。預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶三部分的溫度，常常保持一定的范圍，容易掌握其燒成規(guī)律，因此質(zhì)量也較好，破損率也少。 窯和窯具都耐久。因為窯內(nèi)不受急冷急熱的影響，所以窯體使用壽命長，一般57年才修理一次。隧道窯建造所需材料和設(shè)備較多，因此一次投資較大。因是連續(xù)燒成窯，所以燒成制度不宜隨意變動，一般只適用大批量的生產(chǎn)和對燒成制度要求基本相同的制品，靈活性較差。燒成在陶瓷生產(chǎn)中是非常重要的一道工序。燒成過程嚴重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，與此同時，燒成也

3、由窯爐決定。在燒成過程中，溫度控制是最重要的關(guān)鍵。沒有合理的燒成控制，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都會很低。要想得到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)量，首先要有符合產(chǎn)品的燒成制度。然后必須維持一定的窯內(nèi)壓力。最后，必須要維持適當?shù)臍夥?。這些要求都應(yīng)該遵循。本設(shè)計隧道窯爐是連續(xù)式窯。窯爐總長106米，內(nèi)寬3.35米，燒成溫度是1280攝氏度。燃料采用天然氣。年產(chǎn)量達50萬件。*;目 錄設(shè)計任務(wù)書 1第1章 原始資料2第2章 窯體主要尺寸的確定32.1 窯主要尺寸的確定 32.2 推車時間 3第3章 工作系統(tǒng)的初步確定43.1 窯體43.2 燃燒系統(tǒng)43.3 排煙系統(tǒng)43.4 冷卻系統(tǒng)43.5 檢查坑道和事故處理孔 43

4、.6 測溫孔及觀察孔 43.7測壓孔 53.8 鋼架5第4章 窯體材料和厚度的確定6第5章 燃料燃燒計算75.1 助燃空氣量計算 75.2 煙氣量計算 75.3 燃燒溫度計算 7第6章 熱平衡的計算86.1 計算基準 86.2 熱收入項目 86.3 熱支出96.4 列熱平衡方程式126.5 預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表 13第7章 冷卻帶熱平衡的計算 147.1 計算基準 147.2 熱收入項目 147.3 熱支出項目 157.4 列熱平衡方程式177.5 冷卻帶熱平衡表17第8章 排煙系統(tǒng)設(shè)計與計算 188.1 排煙系統(tǒng)的設(shè)計188.2 阻力計算 188.3 風(fēng)機選型 20第9章 總結(jié)

5、21設(shè)計任務(wù)書專 業(yè)無機非金屬材料工程班 級無機083學(xué)生姓名張智穎指導(dǎo)教師李曉生題 目年產(chǎn)50萬件衛(wèi)生潔具隧道窯爐設(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：50萬件/年；3、年工作日：350天；4、燃料：城市天然氣；Qnet,ar=35500KJ/ M35、燒成合格率：95%；6、坯體入窯水分：1%；7、燒成周期：自定；17h小時8、氧化氣氛燒成；9、燒成溫度：1280基本要求（含成果要求）：1、認真思考，團隊完成；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。說明書一律用A4紙打??；3、繪制窯爐設(shè)計圖紙 ：要求為三視

6、圖，A3圖紙；4、；設(shè)計說明書5000字以上；工作進度計劃：（本學(xué)期第五周開始課程設(shè)計）1、第5-6周：分配工作，收集相關(guān)資料；2、第7周：查找資料，確定方案；3、第8-9周：進行初步設(shè)計計算；4、第10周：詳細計算并設(shè)計草圖；5、第11-12周：完成全部圖紙；6、第13周：編制設(shè)計說明書；第1章 原始資料衛(wèi)生潔具坯體組成（%）表1-1 坯體組成SiO2Al2O3CaOMgOFeOK2ONa2OTiO2I.L67.219.040.340.230.343.140.214.74.8燃燒曲線：20970 5.5h 9701280 2.6h 1280 1.5h 128080 7.4h最高燒成溫度128

7、0 燒成周期17h窯型選擇：衛(wèi)生潔具是大件，所以采用普通窯車隧道窯第2章 窯體主要尺寸的確定2.1 窯主要尺寸的確定2.1.1裝車方法為使裝車方便，并且使窯內(nèi)溫度均勻，快速燒成，采用單層裝車的辦法，即窯車上只放一層制品。根據(jù)幾種方法確定：窯車長×寬=1500×3300mm 平均每車裝制品15件，制品的平均質(zhì)量為每件10kg，則每車裝載量為150kg/車。2.1.2 窯長的確定根據(jù)窯車和制品的尺寸，窯內(nèi)寬B取3550mm?？梢灾苯忧蟪龈G長：窯長L= (生產(chǎn)任務(wù)×燒成時間)/(年工作日×24) /（成品率×裝成密度） =(500000×1

8、7×1.5)/(350×24)/(0.95×15)=106m 取要有效長為：106m根據(jù)燒成曲線：預(yù)熱帶長=（預(yù)熱時間×總長）/總燒成時間= （5.4×106）/17=33.6取34m 燒成帶長=（燒成時間×總長）/總燒成時間=（4.1×106）/17=25.6m取26m 冷卻帶長=（冷卻時間×總長）/總燒成時間=（7.4×106）/17=46.1m取46m2.2 推車時間窯內(nèi)容車數(shù)：n=106/1.96=54輛窯內(nèi)容車數(shù)54輛，則：推車時間：（17×60）/71=14.36 min/車；推車速

9、度：60/14.36=4.17車/小時。 第3章 工作系統(tǒng)的初步確定3.1 窯體以2米為一個單元節(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。3.2燃燒系統(tǒng)在燒成帶1830號車位設(shè)12對燒嘴，均勻分布且呈交叉設(shè)置。助燃空氣不事先預(yù)熱，由助燃風(fēng)機直接抽取車間的室內(nèi)空氣。3.3 排煙系統(tǒng)在預(yù)熱帶215號車位設(shè)14對排煙口，每車位一對交叉排列，煙氣通過排煙孔到窯墻內(nèi)的水平煙道。3.4 冷卻系統(tǒng)冷卻帶在3

10、138車位，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。3135車位采用直接向窯內(nèi)吹入冷風(fēng)的方式，共設(shè)置了5對急冷風(fēng)管，直接向窯內(nèi)噴入冷風(fēng)。制品冷卻到800500范圍時即在3647車位，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4851時2629號車位設(shè)有4對熱風(fēng)抽出口，每車位對應(yīng)一對。在5253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。3.

11、5 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。3.6 測溫孔及觀察孔測溫孔及觀察孔在燒成曲線的關(guān)鍵處設(shè)置測溫孔，低溫段布稀點，高溫處密點，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。3.7測壓孔壓力制度中零壓面的位置控制特別重要，一般控制在預(yù)熱帶和燒成帶交接面附近。若零壓過多移向預(yù)熱帶，則燒成帶正壓過大，有大量熱氣體逸出窯外，不但損失熱量，而且

12、惡化操作條件；若零壓過多移向燒成帶，則預(yù)熱帶負壓大，易漏入大量冷風(fēng)，造成氣體分層，上下溫差過大，延長了燒成周期，消耗了燃料。本設(shè)計以觀察孔代替測壓孔。3.8 鋼架每一鋼架長度為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。第4章 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螅G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。

13、表4 -1 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)該段厚度(mm)20-970351142301035420230250970-128023114230100104542302304601280-8001111423010010454230230460800-80371142301035420230250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

14、在1300以下燒制品最理想的材料。第5章 燃料燃燒計算5.1 助燃空氣量計算所用燃料為天然氣：Qnet,ar=35500KJ/m3。查工具書，得理論空氣燃燒計算式，Va0=0.26×+0.02 (m3/ m3)則理論空氣需要量為：Va0=0.26×（35500/1000）+0.02=9.25 (m3/ m3)取空氣過剩系數(shù)為1.29，則實際需要空氣量為：Va=qv,a=Va0=1.29×9.25=11.93 (m3/ m3)5.2 煙氣量計算查工具書，得理論空氣燃燒計算式：V0=0.26×+1.02 (m3/ m3)則理論煙氣量為：V0 =0.26

15、15;（35500/1000）+1.02=10.25(m3/ m3)實際煙氣量為：V= V0+（-1）Va0=10.25+（1.29-1）×9.25=12.93 (m3/ m3)5.3 燃燒溫度計算燃燒溫度計算式：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=(35500+11.93×1.30×20+1.56×20)/（12.93×1.67）=1659.85相對

16、誤差為：（1730-1659.85）/1659.85=4.2%<5%，認為合理。取高溫系數(shù)n=0.8，則實際燃燒溫度為tp=tth=0.8×1782=1327.88。1327.88-1280=47.88，比燒成溫度高出47.88，認為合理。六 熱平衡的計算6.1 計算基準熱平衡的計算標準：計算時間基準：1h 計算溫度基準：0熱平衡計算范圍：預(yù)熱帶和燒成帶，不包括冷卻帶，冷卻帶另外單獨計算。熱平衡收支圖：QQaQfQ1Q9熱收支平衡圖Q2Q8Q4Q5Q6Q7Q3第8頁Q1=坯體帶入的顯熱Q2=棚板帶入的顯熱Q3=產(chǎn)品帶出的顯熱Q4=棚板帶出的顯熱Q5=窯墻窯頂散熱Q6=窯車積散熱

17、Q7=物化反應(yīng)耗熱Q8=其他熱損失Q9=廢氣帶走顯熱Q=漏入空氣顯熱Qa=助燃空氣帶入顯熱Qf=燃料帶入化學(xué)熱及顯熱圖6-1 熱平衡收支示意6.2 熱收入項目6.2.1 制品帶入的顯熱Q1每小時入窯干制品：G1=10×15×4.17=625.5kg/h入窯制品含1%自由水，每小時入窯的濕制品為：G1= 625.5/（1-0.01）=631.8 kg/h入窯制品的平均比熱：C1=0.92KJ/（Kg·）入窯制品溫度：t=20Q1= G1C1t=631.8×0.92×20=11625.12KJ/h6.2.2 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q2每小時入窯的

18、總質(zhì)量G2=300×4.17=1251 Kg/hC2=0.963+0.000147t=0.963+0.000147×20=0.96594 KJ/（Kg·）Q2=G2C2T2=1251×0.96594×20=24167.8188（kJ/h）6.2.3 燃料帶入的化學(xué)熱及顯熱Qf QD =35500KJ/m3入窯天然氣溫度為Tf=20查表，Tf=20時天然氣平均比熱容為：Cf=1.56 KJ/（Kg·）；Qf=（QD+Tf Cf）x=（35500+20×1.56）x=35531.2x kJ/h6.2.4 助燃空氣帶入的顯熱Qaq

19、v =Va X=11.93 x (m3/ h)Ta=20,查表，Ta =20助燃風(fēng)時平均比熱容為：Ca =1.30 KJ/（Kg·）Qa=qvCaTa=11.93x×1.30×20=310.18x（kJ/h）6.2.5 漏入空氣帶入顯熱Q 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=9.25 Nm3/ Nm3燒成帶燃料燃燒時空氣過剩系數(shù)af=1.29Va/=x×（ag-af）×Va0=x(2.5-1.29)×9.25=11.19x（Nm3/h）漏入空氣溫度為ta/=20，此時 Ca/=1.30 kJ/(Nm3&#

20、183;)， 則：Qa/= Va/× Ca/× ta/=11.19 x×1.30×20=290.94x（kJ/h）6.2.6 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0.8倍。所以：Vs=0.8qv =0.8×11.93 x=9.544x （Nm3/h）設(shè)ts=20，查得Cs=1.30 kJ/(Nm3·)則：Qs= Vs×Cs×ts=9.544x×1.30×20=248.144

21、x（kJ/h）6.3 熱支出6.3.1 制品帶出顯熱Q3離開燒成帶制品的熱數(shù)據(jù)：溫度t3=1280；比熱C3=1.20 kJ/kg.； 燒成制品質(zhì)量G3=4.17×（300+15×10）=1876.5kg/h；則Q3= G3×C3×t3=1876.5×1280×1.2=2882304kJ/h.6.3.2棚板支柱帶走顯熱Q4離開燒成帶棚板的熱數(shù)據(jù):溫度t4=1280；棚板質(zhì)量G4=1251kg/hC4=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1280=1.178 kJ/kg.則Q4= G4×C4&#

22、215;t4=1251×1.178×1280=1886307.84 kJ/h.6.3.2 煙氣帶走顯熱Q9Qg=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=9.544x (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·)Qg=qg×Cg×tg=12.93+(2.5-1) ×9.25x+9.544x ×1.068×100=3882.0732x（

23、kJ/h）6.3.3 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。6.3.3.1 20750段該段窯長度為22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+750）/2=385。6.3.3.1.1 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=312.23W/m不考慮車臺面以下部分的窯墻散熱，窯內(nèi)高

24、按1200mm計算，則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/1=2×312.23×22×1.2×3.6=59348.6784（kJ/h）6.3.3.1.2 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=288.19W/m窯頂散熱量：Q/2=288.19×3.55×22×3.6=81027.5（kJ/h）所以，20450段的窯體散熱總量為：Q/a= Q/1+Q/2=59348.6784+81027.5=1

25、40376.1784（kJ/h）6.3.3.2 750970段該段長度為13米，窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（750+970）/2=8606.3.3.2.1 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=798.49 W/m則兩側(cè)窯墻散熱量：Q/7=2×798.49×1.2×13×3.6=89686.39（kJ/h）6.

26、3.3.2.3 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q4=737.01W/m窯頂散熱量：Q/8=3.55×737.01×13×3.6=122446.84（kJ/h）所以，750970段的窯體散熱總量為：Q/9= Q/7+ Q/8=89686.39+122446.84=212133.23（kJ/h）6.3.3.3 9701280段該段長度為23米，窯外壁表面平均溫度80，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（970+1280）/2=112

27、56.3.3.3.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=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q10= q5=703.53W/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=2×703.53×1.3×23×3.6=151455.94（kJ/h）6.3.3.3.2 窯

28、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q11= q6=605.79W/m窯頂散熱量：Q/11=23×3.55×3.6×605.79=178065.91（kJ/h）所以，9701280段的窯體散熱總量為：Q/12= Q/10+ Q/11=151455.94+178065.91=329521.85 （kJ/h）綜上所述，預(yù)熱帶和燒成帶窯體散失熱量總和為：Q5=140376.1784+212133.23+329521.85=682

29、031.2584（kJ/h）6.3.4 窯車蓄熱和散失熱量Q6取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占熱收入的10%。6.3.5 物化反應(yīng)耗熱Q7自由水蒸發(fā)吸熱 Qw= Gw×（2490+1.93×tg） 自由水的質(zhì)量 Gw=631.8-625.5=6.3 kg/h煙氣離窯的溫度tg=100。制品中Al2O3含量為19.04%則可得：Q7=Qw+Qr=Gw(2490+1.93tg)+Gr×2100×Al2O3%=6.3(2490+1.93×100)+625.5×2100×19.04%=267002.82 kJ/h6.3.6 其他熱損失Q8一般取經(jīng)驗數(shù)

30、據(jù)，此項熱支出占熱收入的5%10%，本次計算取5%。6.4 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+Q811625.12+24167.8188+35531.2x+310.18x+290.94x+248.144x=2882304+1886307.84+13085.64x+682031.2584+268826.67+10% Q收+5%Q收X=210.32即每小時需要天然氣210.32 Nm36.5 預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表表6-1 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)（%）

31、坯體帶入顯熱11625.120.15產(chǎn)品帶走顯熱288230437.49燃料化學(xué)顯熱7472921.98497.21煙氣帶走顯熱816477.635410.62助燃空氣顯熱65237.05760.85窯墻、窯頂帶走顯熱682031.25848.87漏入空氣顯熱61190.50080.79物化反應(yīng)耗熱267002.823.49棚板、立柱帶入顯熱24167.81880.32棚板、立柱帶出顯熱1886307.8424.53氣幕顯熱52189.646080.68窯車積、散熱768733.212710其它熱損失384366.60645總計7687332.127100總計7687223.373100七 冷

32、卻帶熱平衡的計算7.1 計算基準熱平衡的計算標準：計算時間基準：1h 計算溫度基準：0熱平衡計算范圍：預(yù)熱帶和燒成帶，不包括冷卻帶，冷卻帶另外單獨計算。熱平衡收支圖：Q10Q9Q3Q16熱收支平衡圖Q17Q4Q11Q12Q13Q15Q1421頁Q3=胚體帶入的顯熱Q4=棚板帶入的顯熱Q9=窯車帶入的顯熱Q10=冷卻帶末端送入空氣帶入的顯熱Q11=胚體帶出的顯熱Q12=棚板等帶出顯熱Q13=窯車積散熱Q14=抽送干燥用的空氣帶走的顯熱Q15=窯墻窯頂散熱Q16=抽送氣幕熱空氣帶走的顯熱Q17=其他熱損失圖7-1 熱平衡收支示意7.2 熱收入項目7.2.1 制品帶入顯熱Q3此項熱量即為預(yù)熱，燒成帶

33、產(chǎn)品帶出顯熱Q3=2882304kJ/h7.2.2 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=1886307.84 kJ/h7.2.3 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=768733.2127×0.95=730296.5521（kJ/h）7.2.4 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=

34、1.296 kJ/(Nm3·）. 則：Q10=Va×ca×ta=1.5Vx×1.296×20=38.79Vx（kJ/h）7.3 熱支出項目7.3.1 制品帶出顯熱Q11出窯產(chǎn)品質(zhì)量G11=625.5kg/h出窯產(chǎn)品溫度 t11=80， 產(chǎn)品比熱 C11=0.896kJ/(kg·)Q11=G11×C11×t11=625.5×80×0.896=44835.84（kJ/h） 7.3.2 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q12出窯棚板、立柱質(zhì)量G12=1251kg/h 出窯棚板、立柱溫度t12=80即，棚板、立

35、柱比熱C12=0.84+0.000264×80=0.861 kJ/（kg·）Q12= G12 × C12× t12=1251×0.861×80=86168.88（kJ/h）7.3.3 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=0.55×730296.5521=401663.1037（kJ/h）7.3.4 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 7.3.4.1 1280800段該段長度為11米，窯外壁表面平均溫度80。即，窯

36、內(nèi)壁表面平均溫度：（1280+800）/2=10407.3.4.1.1 窯墻部分散熱計算此部分用材料如下：聚輕高鋁磚，厚度=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=686.87 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=2×686.87×1.3×11×3.6=70720.

37、1352（kJ/h）7.3.4.1.2 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)0.23 w/（m·）；硅酸鋁棉，厚度=230 mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.24 w/（m·）；熱流q2=556.52W/m窯頂散熱量：Q/2=556.52×3.55×11×3.6=78235.83（kJ/h）所以，1280800段的窯體散熱總量為：Q/3= Q/1+ Q/2=70720.1352+78235.83=148955.97kJ/h7.3.4.2 80080段該段長度為37米，窯外壁表面平均溫度80。即，窯內(nèi)壁表面平均溫度：（80

38、0+80）/2=4407.3.4.2.1 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=2×368.53×1.2×37×3.6=120995.77（kJ/h）7.3.4.2.2 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

39、，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=340.16×38×3.55×3.6=16519549.23（kJ/h）所以，80080段的窯體散熱總量為：Q/6= Q/4+ Q/5=120995.77+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+16519549.23=286191.0724（kJ/h）7.3.5 抽走余熱風(fēng)帶走熱量Q15Q15 = q15×Ca×t

40、a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=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=1.32 KJ/（Kg·）則：Q15= q15×C15×t15=1.5Vx×200×1.32=396Vx（kJ/h）7.3.6 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%。7.4 列熱平衡方程式列出熱平衡方程式 熱

41、收入=熱支出，即：Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q162882304+1886307.84+730296.5521+38.79Vx=44835.84+86168.88+401663.1037+286191.0724+396Vx+5% Q收得：Vx= 12265.377 Bm3/h 因此得窯尾風(fēng)量為12265.377Nm3/h 急冷風(fēng)量為6132.688 Nm3/h則每小時應(yīng)抽余熱風(fēng)為：1.5×12265.377=18398.0655 Nm37.5 冷卻帶熱平衡表表7-1 冷卻帶熱平衡表熱 收 入熱 支 出項 目(kJ/h)(%)項 目(kJ/h)(

42、%)產(chǎn)品帶入顯熱288230448.24產(chǎn)品帶出顯熱44835.840.76棚板、立柱帶入顯熱1886307.8431.57棚板、立柱帶出顯熱86168.881.44窯車帶入顯熱730296.552112.23窯體散熱286191.07244.79急冷、窯尾風(fēng)帶入顯熱475773.987.96窯車帶走和向車下散失顯熱401663.10376.72抽熱風(fēng)帶走顯熱4857089.29281.29其它散熱298734.11855合計5974682.37100合計5974679.535100八 排煙系統(tǒng)設(shè)計與計算8.1 排煙系統(tǒng)的設(shè)計8.1.1 排煙量計算排煙系統(tǒng)需排除煙氣量：Vg= Vg0+(g1)

43、×Va0X+Vm =12.93+(2.51)×9.25×210.32+9.544×210.32=7644.92 m3/h8.1.2 排煙口及水平支煙道尺寸共有14對排煙口，則每個排煙口的煙氣流量為：qv=7644.92/28=273.03m3/h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。現(xiàn)在取流速v=1.5m/s，煙道截面積為：A= 273.03/（1.5×3600）=0.05m2排煙口取長0.230m，則寬為0.25m，考慮磚型，取4層厚，即0.26m。8.1.3 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。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=200mm。此部分