2022年窑炉设计 .pdf

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1、窑炉课程设计说明书题目：年产50 万件卫生洁具隧道窑设计姓名：张智颖学院：材料科学与工程学院专业：无机 083 指导老师：李晓生名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 25 页 - - - - - - - - - 摘要时代在进步，社会在发展，人民生活水平的不断提高，陶瓷工业在生活中占有重要的地位日益重要。 因此正确选择烧成窑炉是获得性能良好制品的关键。陶瓷窑炉可分为两种：一种是间歇式窑炉；另一种是连续式窑炉，比如隧道窑。隧道窑与间歇式的旧式倒焰窑相比较，具有一系列

2、的优点: 生产连续化，周期短，产量大，质量高。利用逆流原理工作，因此热利用率高，燃料经济，因为热量的保持和余热的利用都很良好，所以燃料很节省，较倒焰窑可以节省燃料5060% 左右。 烧成时间减短， 比较普通大窑由装窑到出空需要35 天，而隧道窑约有 20 小时左右就可以完成。 节省劳力。不但烧火时操作简便，而且装窑和出窑的操作都在窑外进行，也很便利，改善了操作人员的劳动条件，减轻了劳动强度。 提高质量。预热带、烧成带、冷却带三部分的温度，常常保持一定的范围，容易掌握其烧成规律，因此质量也较好，破损率也少。 窑和窑具都耐久。因为窑内不受急冷急热的影响，所以窑体使用寿命长，一般57 年才修理一次。

3、隧道窑建造所需材料和设备较多，因此一次投资较大。因是连续烧成窑，所以烧成制度不宜随意变动，一般只适用大批量的生产和对烧成制度要求基本相同的制品，灵活性较差。 烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序。烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉决定。在烧成过程中， 温度控制是最重要的关键。 没有合理的烧成控制， 产品质量和产量都会很低。 要想得到稳定的产品质量和提高产量，首先要有符合产品的烧成制度。然后必须维持一定的窑内压力。最后，必须要维持适当的气氛。这些要求都应该遵循。本设计隧道窑炉是连续式窑。窑炉总长106 米，内宽 3.35 米，烧成温度是1280摄氏度。燃料采用天然气。年产量达5

4、0万件。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 25 页 - - - - - - - - - 目录设计任务书1 第 1 章 原始资料 2第 2 章 窑体主要尺寸的确定32.1 窑主要尺寸的确定32.2 推车时间3第 3 章 工作系统的初步确定4 3.1 窑体4 3.2 燃烧系统43.3 排烟系统43.4 冷却系统43.5 检查坑道和事故处理孔43.6 测温孔及观察孔43.7 测压孔5 3.8 钢架5第 4 章 窑体材料和厚度的确定6第 5 章 燃料燃烧计算 75.

5、1 助燃空气量计算75.2 烟气量计算75.3 燃烧温度计算7第 6 章 热平衡的计算 8名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 25 页 - - - - - - - - - 6.1 计算基准8 6.2 热收入项目8 6.3 热支出96.4 列热平衡方程式126.5 预热带和烧成带热平衡表13第 7 章 冷却带热平衡的计算147.1 计算基准14 7.2 热收入项目147.3 热支出项目157.4 列热平衡方程式177.5 冷却带热平衡表17第 8 章 排烟系统设

6、计与计算188.1 排烟系统的设计18 8.2 阻力计算188.3 风机选型20第 9 章 总结21 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 1 页设计任务书专业无机非金属材料工程班级无机 083 学生姓名张智颖指导教师李晓生题目年产 50 万件卫生洁具隧道窑炉设计主要研究内容和设计技术参数：1、产品：卫生洁具（产品结构自定） ；2、产量： 50 万件/年；3、年工作日： 350 天；4、燃料：城市天然气； Qne

7、t,ar=35500KJ/ M35、烧成合格率： 95%；6、坯体入窑水分： 1%；7、烧成周期：自定； 17h 小时8、氧化气氛烧成；9、烧成温度： 1280基本要求（含成果要求） ：1、认真思考，团队完成；2、编写详细设计说明书，含设计计算、材料概算等并要求应用计算机计算、处理和分析。说明书一律用A4纸打印；3、绘制窑炉设计图纸：要求为三视图， A3图纸；4、 ；设计说明书 5000字以上；工作进度计划：（本学期第五周开始课程设计）1、第 5-6 周：分配工作，收集相关资料；2、第 7 周：查找资料，确定方案；3、第 8-9 周：进行初步设计计算；4、第 10 周：详细计算并设计草图；5、

8、第 11-12 周：完成全部图纸；6、第 13 周：编制设计说明书；名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 2 页第 1 章 原始资料卫生洁具坯体组成（ %）表 1-1 坯体组成SiO2Al2O3CaO MgO FeO K2O Na2O TiO2I.L 67.2 19.04 0.34 0.23 0.34 3.14 0.21 4.7 4.8 燃烧曲线： 209705.5h 97012802.6h 12801.5h 1

9、280807.4h 最高烧成温度 1280烧成周期 17h 窑型选择：卫生洁具是大件，所以采用普通窑车隧道窑名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 3 页第 2 章 窑体主要尺寸的确定2.1 窑主要尺寸的确定2.1.1装车方法为使装车方便，并且使窑内温度均匀，快速烧成，采用单层装车的办法，即窑车上只放一层制品。根据几种方法确定：窑车长 宽=1500 3300mm 平均每车装制品15 件，制品的平均质量为每件10kg

10、，则每车装载量为150kg/车。2.1.2 窑长的确定根据窑车和制品的尺寸，窑内宽B 取 3550mm。可以直接求出窑长：窑长 L= ( 生产任务 烧成时间 )/(年工作日 24) /（成品率 装成密度）=(500000 17 1.5)/(350 24)/(0.9515)=106m 取要有效长为： 106m 根据烧成曲线：预热带长 =（预热时间 总长） /总烧成时间 = （5.4 106）/17=33.6取 34m 烧成带长 =（烧成时间 总长） /总烧成时间 =（4.1 106）/17=25.6m 取 26m 冷却带长 =（冷却时间 总长） /总烧成时间 =（7.4 106）/17=46.1

11、m 取 46m 2.2 推车时间窑内容车数： n=106/1.96=54辆窑内容车数 54 辆，则：推车时间：（17 60）/71=14.36 min/车；推车速度：60/14.36=4.17车/小时。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 4 页第 3 章 工作系统的初步确定3.1 窑体以 2 米为一个单元节，全窑106 米，共有 53 节。窑体由窑墙主体、窑顶和钢架组成窑体材料由外部钢架结构（包括窑体加固系统和

12、外观装饰墙板）和内部耐火隔热材料衬体组成。砌筑部分，均采用轻质耐火隔热材料。窑墙、窑顶和窑车衬体围成的空间形成窑炉隧道，制品在其中完成烧成过程。3.2 燃烧系统在烧成带 1830 号车位设 12 对烧嘴，均匀分布且呈交叉设置。 助燃空气不事先预热，由助燃风机直接抽取车间的室内空气。3.3 排烟系统在预热带 215 号车位设 14 对排烟口，每车位一对交叉排列，烟气通过排烟孔到窑墙内的水平烟道。3.4 冷却系统冷却带在 3138 车位，制品在冷却带有晶体成长、转化的过程，并且冷却出窑，是整个烧成过程最后的一个环节。从热交换的角度来看， 冷却带实质上是一个余热回收设备，它利用制品在冷却过程中所放出

13、的热量来加热空气，余热风可供干燥用，达到节能目的。3135 车位采用直接向窑内吹入冷风的方式，共设置了5 对急冷风管，直接向窑内喷入冷风。制品冷却到 800500范围时即在 3647车位，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率。 为了达到缓冷的目的， 本设计采用间壁冷却的形式。在 4851 时 2629 号车位设有 4 对热风抽出口，每车位对应一对。在 5253 节设置 4 对轴流风机，直接对窑内的制品进行冷却，以保证制品的出窑温度低于 80。3.5 检查坑道和事故处理孔由于窑车上棚架稳固， 不容易发生倒窑事故。 即使发生窑内卡车或者其他事故，也可停窑，能够快速冷却下来，再进行处理，对

14、生产影响不大。因此该隧道窑不设置窑内车下检查坑道。 这样既简化了窑炉基础结构， 减少了施工量和难度，又降低了成本，窑体保温也得到明显改善。3.6 测温孔及观察孔测温孔及观察孔在烧成曲线的关键处设置测温孔，低温段布稀点， 高温处密名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 5 页点，以便于更好地了解窑内各段的温度情况。观察孔是为了观察烧嘴的情况。3.7 测压孔压力制度中零压面的位置控制特别重要，一般控制在预热带和烧成带交

15、接面附近。若零压过多移向预热带，则烧成带正压过大，有大量热气体逸出窑外，不但损失热量，而且恶化操作条件；若零压过多移向烧成带，则预热带负压大，易漏入大量冷风，造成气体分层，上下温差过大，延长了烧成周期，消耗了燃料。本设计以观察孔代替测压孔。3.8 钢架每一钢架长度为 2 米，含钢架膨胀缝。全窑共53 个钢架结构，其高度、宽度随窑长方向会有所改变。 钢架主要由轻质方钢管、 等边角钢等构成， 采用焊接工艺，并在焊接处除去焊渣、焊珠，并打磨光滑。窑墙直接砌筑在钢板上，钢架承担着窑墙和窑顶及附属设备的全部重量。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - -

16、 - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 6 页第 4 章 窑体材料和厚度的确定窑体所采用的材料及其厚度应该满足各段使用性能要求，综合考虑各处的温度对窑墙、 窑顶的要求， 窑体表面最高温度限制以及砖形、外观整齐等方面的因素，确定窑体材料和厚度见如下。表 4 -1 窑体材料和厚度表窑墙窑顶温度段() 该 段长度(m) 轻质高铝砖(mm) 聚 轻高 铝砖(mm) 轻质粘土砖(mm) 硅 酸铝棉(mm) 硅 酸钙 硬板(mm) 该段厚度(mm) 堇青莫来石板（mm) 莫来石绝热砖（mm) 硅酸铝纤维(mm) 该段

17、厚度(mm) 20-970 35 114 230 10 354 20 230 250 970-1280 23 114 230 100 10 454 230 230 460 1280-800 11 114 230 100 10 454 230 230 460 800-80 37 114 230 10 354 20 230 250 堇青莫来石板制品具有热膨胀系数小，抗震稳定性好， 使用寿命长， 且不会突然断裂，使用过程中不氧化不落脏掉渣，不污染烧品，是在1300以下烧制品最理想的材料。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - -

18、名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 7 页第 5 章 燃料燃烧计算5.1 助燃空气量计算所用燃料为天然气： Qnet,ar=35500KJ/m3。查工具书，得理论空气燃烧计算式，Va0=0.26 ,1000net arQ+0.02 (m3/ m3) 则理论空气需要量为： Va0=0.26 （35500/1000）+0.02=9.25 (m3/ m3) 取空气过剩系数为1.29，则实际需要空气量为：Va=qv,a=Va0=1.29 9.25=11.93 (m3/ m3) 5.2 烟气量计算查工具书，得理论空气燃烧计算式：V

19、0=0.26 ,1000net arQ+1.02 (m3/ m3) 则理论烟气量为： V0 =0.26 （35500/1000）+1.02=10.25(m3/ m3) 实际烟气量为： V= V0+（ - 1）Va0=10.25+（1.29-1） 9.25=12.93 (m3/ m3) 5.3 燃烧温度计算燃烧温度计算式： t=（QDw+VaCata+CfTf）/（VC）查表在 t=1730时的烟气比热为C=1.64 kJ/(Nm3?)，在室温 20时空气比热为 Ca=1.30 kJ/(Nm3?)，天然气的比热为Cf=1.56 kJ/(Nm3?) ，代入公式得t=(35500+11.931.30

20、 20+1.56 20)/（12.93 1.67）=1659.85相对误差为：（1730-1659.85）/1659.85=4.2%5%，认为合理。取高温系数 n=0.8，则实际燃烧温度为tp=tth=0.8 1782=1327.88。1327.88- 1280=47.88，比烧成温度高出47.88，认为合理。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 25 页 - - - - - - - - - 第 8 页六 热平衡的计算6.1 计算基准热平衡的计算标准：计算时间

21、基准：1h 计算温度基准： 0热平衡计算范围：预热带和烧成带，不包括冷却带，冷却带另外单独计算。热平衡收支图：Q1=坯体带入的显热Q2=棚板带入的显热Q3=产品带出的显热Q4=棚板带出的显热Q5=窑墙窑顶散热Q6=窑车积散热Q7=物化反应耗热Q8=其他热损失Q9=废气带走显热Qa=漏入空气显热Qa=助燃空气带入显热Qf=燃料带入化学热及显热图 6-1 热平衡收支示意6.2 热收入项目6.2.1 制品带入的显热 Q1每小时入窑干制品： G1=10 15 4.17=625.5kg/h 入窑制品含 1%自由水，每小时入窑的湿制品为：G1= 625.5/（1-0.01）=631.8 kg/h 入窑制品

22、的平均比热： C1=0.92KJ/（Kg ）入窑制品温度： t =20Q1Q2QfQaQaQ3Q4Q7Q6Q5Q9Q8热收支平衡图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 25 页 - - - - - - - - - 9 页Q1= G1C1t =631.8 0.92 20=11625.12KJ/h6.2.2 硼板、支柱等窑具带入显热Q2每小时入窑的总质量G2=300 4.17=1251 Kg/h C2=0.963+0.000147t=0.963+0.0001472

23、0=0.96594 KJ/（Kg ）Q2=G2C2T2=1251 0.96594 20=24167.8188 （kJ/h）6.2.3 燃料带入的化学热及显热QfQD =35500KJ/m3 入窑天然气温度为Tf=20查表， Tf=20时天然气平均比热容为：Cf=1.56 KJ/（Kg ） ；Qf=（QD+Tf Cf）x=（35500+20 1.56）x=35531.2x kJ/h 6.2.4 助燃空气带入的显热Qa qv =Va X=11.93 x (m3/ h)Ta=20,查表， Ta =20助燃风时平均比热容为：Ca =1.30 KJ/（Kg ）Qa=qvCaTa=11.93x 1.30

24、20=310.18x（kJ/h）6.2.5 漏入空气带入显热Qa取预热带烟气中的空气过剩系数ag=2.5 已求出理论空气量Va0=9.25 Nm3/ Nm3烧成带燃料燃烧时空气过剩系数af=1.29 Va/=x （ag-af） Va0=x(2.5-1.29)9.25=11.19x（Nm3/h）漏入空气温度为 ta/=20，此时Ca/=1.30 kJ/(Nm3 )，则：Qa/= Va/ Ca/ ta/=11.19 x 1.30 20=290.94x（kJ/h）6.2.6 气幕、搅拌风带入显热Qs气幕包括封闭气幕和搅拌气幕，封闭气幕只设在窑头， 不计其带入显热。 取搅拌气幕风源为空气，其风量一般为

25、理论助燃空气量的0.5-1.0 倍，取为 0.8 倍。所以： Vs=0.8qv =0.8 11.93 x=9.544x （Nm3/h）设 ts=20，查得 Cs=1.30 kJ/(Nm3 ) 则：Qs= Vs Cs ts=9.544x 1.30 20=248.144x（kJ/h）6.3 热支出6.3.1 制品带出显热 Q3离开烧成带制品的热数据：温度t3=1280；比热 C3=1.20 kJ/kg.；烧成制品质量 G3=4.17 （300+15 10）=1876.5kg/h；则 Q3= G3 C3 t3=1876.5 1280 1.2=2882304kJ/h. 6.3.2棚板支柱带走显热Q4离

26、开烧成带棚板的热数据 : 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 25 页 - - - - - - - - - 10 页温度 t4=1280；棚板质量 G4=1251kg/h C4=0.84+0.000264t=0.84+0.0002641280=1.178 kJ/kg.则 Q4= G4 C4 t4=1251 1.178 1280=1886307.84 kJ/h. 6.3.2 烟气带走显热 Q9Qg=qgCgTg（kJ/h）烟气中包括燃烧生成的烟气， 预热带不严

27、密处漏入空气外， 还有用于气幕的空气。用于气幕的空气的体积Vs=9.544x (Nm3/h) 离窑烟气体积： qg=Vg0+（ag- 1） Va0 x+Vs烟气温度为 100此时烟气比热 Cg=1.068 kJ/( Nm3 ) Qg=qg Cg tg=12.93+(2. 5-1) 9.25x+9.544x 1.068 100 =3882.0732x（kJ/h）6.3.3 窑墙、窑顶散失热量Q5根据各段材料不同， 并考虑温度范围不能太大， 将预热带和烧成带分成三段计算。6.3.3.1 20750段该段窑长度为 22 米，窑宽为 3.55 米。窑外壁表面平均温度80，窑内壁表面平均温度：（20+7

28、50）/2=385。6.3.3.1.1 窑墙部分散热计算此部分用材料如下：轻质高铝砖，厚度=11 4 mm，导热系数 0.706 w/（m ） ；轻质粘土砖，厚度=230 mm ，导热系数 0.342 w/（m ） ；硅酸钙硬板，厚度=10 mm ，导热系数 0.07 w/（m ） ；热流 q1=221101tt=07.001.0342.023.0706. 0114. 080385=312.23W/m2不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1200mm 计算，则两侧窑墙散热量： Q/1=2 312.23 22 1.2 3.6=59348.6784（kJ/h）6.3.3.1.2 窑顶部分散热计

29、算此部分用材料如下：堇青莫来石板，厚度=20 mm ，导热系数 0.2 w/（m ） ；硅酸铝棉，厚度 =230 mm ，导热系数 0.24 w/（m ） ；热流 q2=221101tt=24.023.02.002. 080385=288.19W/m2名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 25 页 - - - - - - - - - 11 页窑顶散热量： Q/2=288.19 3.55 22 3.6=81027.5（kJ/h）所以， 20450段的窑体散热总量

30、为：Q/a= Q/1+Q/2=59348.6784+81027.5=140376.1784 （kJ/h）6.3.3.2 750970段该段长度为13 米，窑外壁表面平均温度80，窑内壁表面平均温度：（750+970）/2=8606.3.3.2.1 窑墙部分散热计算此部分用材料如下：轻质高铝砖，厚度=114 mm ，导热系数 0.706 w/（m ） ；轻质粘土砖，厚度=230 mm ，导热系数 0.342 w/（m ） ；硅酸钙硬板，厚度=10 mm ，导热系数 0.07 w/（m ） ；热流 q3=221101tt=07.001.0342.023.0706. 0114. 080860=798

31、.49 W/m2则两侧窑墙散热量： Q/7=2 798.49 1.2 13 3.6=89686.39（kJ/h）6.3.3.2.3 窑顶部分散热计算此部分用材料如下：堇青莫来石板，厚度=20 mm ，导热系数 0.2 w/（m ） ；硅酸铝棉，厚度 =230 mm ，导热系数 0.24 w/（m ） ；热流 q4=221101tt=24.023.02.002. 080860=737.01W/m2窑顶散热量： Q/8=3.55 737.01 13 3.6=122446.84（kJ/h）所以， 750970段的窑体散热总量为：Q/9= Q/7+ Q/8=89686.39+122446.84=212

32、133.23 （kJ/h）6.3.3.3 9701280段该段长度为23 米，窑外壁表面平均温度80，窑内壁表面平均温度：（970+1280）/2=11256.3.3.3.1 窑墙部分散热计算此部分用材料如下：聚轻高铝砖，厚度=114 mm ，导热系数 0.45 w/（m ）硅酸铝棉，厚度 =100 mm ，导热系数 0.24 w/（m ）轻质粘土砖，厚度=230 mm ，导热系数 0.342 w/（m ） ；硅酸钙硬板，厚度=10 mm ，导热系数 0.07 w/（m ）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心

33、整理 - - - - - - - 第 15 页，共 25 页 - - - - - - - - - 12 页热流 q10= q5=33221101tt=07.001.0342.023.024.010.045.0114. 0801125=703.53W/m2不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1300mm 计算，则两侧窑墙散热量： Q/10=2 703.53 1.3 23 3.6=151455.94 （kJ/h）6.3.3.3.2 窑顶部分散热计算此部分用材料如下：莫来石绝热砖，厚度=230mm ，导热系数 0.3 w/（m ） ；硅酸铝棉，厚度 =230 mm ，导热系数 0.24 w/（m

34、 ） ；热流 q11= q6=221101tt=24.023.03. 023.0801125=605.79W/m2窑顶散热量： Q/11=23 3.55 3.6 605.79=178065.91 （kJ/h）所以， 9701280段的窑体散热总量为：Q/12= Q/10+ Q/11=151455.94+178065.91=329521.85 （kJ/h）综上所述，预热带和烧成带窑体散失热量总和为：Q5=140376.1784+212133.23+329521.85=682031.2584 （kJ/h）6.3.4 窑车蓄热和散失热量Q6取经验数据，占热收入的10%。6.3.5 物化反应耗热 Q7

35、自由水蒸发吸热Qw= Gw （2490+1.93 tg）自由水的质量Gw=631.8-625.5=6.3 kg/h 烟气离窑的温度 tg=100。制品中 Al2O3含量为 19.04% 则可得：Q7=Qw+Qr=Gw(2490+1.93tg)+Gr 2100 Al2O3% =6.3(2490+1.93100)+625.5 2100 19.04%=267002.82 kJ/h 6.3.6 其他热损失 Q8一般取经验数据，此项热支出占热收入的5%10%，本次计算取 5%。6.4 列热平衡方程式由热平衡方程：热收入 =热支出，有Q1+Q2+Qf+Qa+ Q/a +Qs=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+

36、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 即每小时需要天然气210.32 Nm3名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 16 页，共 25 页 - - - - - - - - - 13 页6.5 预热带和烧成带热平衡表表 6-1 预热带和烧成带热平衡表热收 入

37、热支出项目(kJ/h) （%）项目(kJ/h) （%）坯体带入显热11625.12 0.15 产品带走显热2882304 37.49 燃料化学显热7472921.984 97.21 烟气带走显热816477.6354 10.62 助燃空气显热65237.0576 0.85 窑墙、窑顶带走显热682031.2584 8.87 漏入空气显热61190.5008 0.79 物化反应耗热267002.82 3.49 棚板、立柱带入显热24167.8188 0.32 棚板、立柱带出显热1886307.84 24.53 气幕显热52189.64608 0.68 窑车积、散热768733.2127 10 其

38、它热损失384366.6064 5 总计7687332.127 100 总计7687223.373 100 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 17 页，共 25 页 - - - - - - - - - 14 页七 冷却带热平衡的计算7.1 计算基准热平衡的计算标准：计算时间基准：1h 计算温度基准： 0热平衡计算范围：预热带和烧成带，不包括冷却带，冷却带另外单独计算。热平衡收支图：Q3=胚体带入的显热Q4=棚板带入的显热Q9=窑车带入的显热Q10=冷却带末端送入空气带入

39、的显热Q11=胚体带出的显热Q12=棚板等带出显热Q13=窑车积散热Q14=抽送干燥用的空气带走的显热Q15=窑墙窑顶散热Q16=抽送气幕热空气带走的显热Q17=其他热损失图 7-1 热平衡收支示意7.2 热收入项目7.2.1 制品带入显热 Q3此项热量即为预热，烧成带产品带出显热Q3=2882304kJ/h7.2.2 硼板、支柱等窑具带入显热Q4此项热量即为预热带和烧成带硼板、支柱等窑具带出热Q4=1886307.84 kJ/h7.2.3 窑车带入显热 Q9预热带和烧成带窑车散失之热约占窑车积热的5%，即 95%之积热进入了冷却带。Q3 Q4Q9Q10Q11Q12Q15Q14Q13Q16Q1

40、7热收支平衡图名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 18 页，共 25 页 - - - - - - - - - 15 页Q9=0.95 Q6=768733.2127 0.95=730296.5521 （kJ/h）7.2.4 急冷风与窑尾风带入显热Q10设窑尾风风量为Vx,一般急冷风量为窑尾风量的（1/2-1/4） ，本设计取急冷风是窑尾风的 1/2，则急冷风与窑尾风的总风量为：1.5Vx空气的温度 ta=20,此时空气的平均比热ca=1.296 kJ/(Nm3 ）. 则：Q

41、10=Va ca ta=1.5Vx 1.296 20=38.79Vx（kJ/h）7.3 热支出项目7.3.1 制品带出显热 Q11出窑产品质量 G11=625.5kg/h 出窑产品温度t11=80， 产品比热C11=0.896kJ/(kg) Q11=G11 C11 t11=625.5 80 0.896=44835.84 （kJ/h）7.3.2 硼板、支柱等窑具带出显热Q12出窑棚板、立柱质量G12=1251kg/h 出窑棚板、立柱温度t12=80即，棚板、立柱比热C12=0.84+0.000264 80=0.861 kJ/（kg ）Q12= G12 C12 t12=1251 0.861 80=

42、86168.88（kJ/h）7.3.3 窑车蓄热、带出及散失之热Q13此项热量占窑车带入显热的55%，Q13=0.55 Q9=0.55 730296.5521=401663.1037 （kJ/h）7.3.4 窑墙、顶总散热Q14根据各处的材料，并考虑温度范围不能太大，将窑墙分两段计算其向外散热7.3.4.1 1280800段该段长度为 11米，窑外壁表面平均温度80。即，窑内壁表面平均温度： （1280+800）/2=10407.3.4.1.1 窑墙部分散热计算此部分用材料如下：聚轻高铝砖，厚度=114 mm ，导热系数 0.45 w/（m ）硅酸铝棉，厚度=100 mm ，导热系数 0.24

43、 w/（m ）轻质粘土砖，厚度=230 mm ，导热系数 0.342 w/（m ） ；硅酸钙硬板，厚度=10 mm ，导热系数 0.07 w/（m ）热流 q1=33221101tt=07.001.0342. 023.024.010.045.0114. 0801040=686.87 W/m2不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1300mm计算，则两侧窑墙散热量： Q/1=2 686.87 1.3 11 3.6=70720.1352 （kJ/h）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - -

44、- - 第 19 页，共 25 页 - - - - - - - - - 16 页7.3.4.1.2 窑顶部分散热计算此部分用材料如下：莫来石绝热砖，厚度=230 mm ，导热系数 0.23 w/（m ） ；硅酸铝棉，厚度=230 mm ，导热系数 0.24 w/（m ） ；热流 q2=221101tt=24. 023.03.023.0801040=556.52W/m2窑顶散热量： Q/2=556.52 3.55 11 3.6=78235.83（kJ/h）所以， 1280800段的窑体散热总量为：Q/3= Q/1+ Q/2=70720.1352+78235.83=148955.97kJ/h 7.

45、3.4.2 80080段该段长度为 37 米，窑外壁表面平均温度80。即，窑内壁表面平均温度： （800+80）/2=4407.3.4.2.1 窑墙部分散热计算此部分用材料如下：轻质高铝砖 ,厚度 =114 mm ，导热系数 0.706 w/（m ）轻质粘土砖，厚度=230 mm ，导热系数 0.342 w/（m ） ；硅酸钙硬板，厚度=10 mm ，导热系数 0.07 w/（m ）热流 q3=221101tt=07.001.0342. 023.0706.0114.080440=368.53W/m2不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1200mm计算，则两侧窑墙散热量： Q/4=2 368

46、.53 1.2 37 3.6=120995.77（kJ/h）7.3.4.2.2 窑顶部分散热计算此部分用材料如下：堇青莫来石板，厚度=20mm ，导热系数 0.2 w/（m ） ；硅酸铝棉，厚度=230mm ，导热系数 0.24 w/（m ） ；热流 q4=221101tt=24.023.02 .002.080440=340.16W/m2窑顶散热量： Q/5=340.16 38 3.55 3.6=16519549.23（kJ/h）所以， 80080段的窑体散热总量为：Q/6= Q/4+ Q/5=120995.77+119549.23=207112.78 （kJ/h）综上所述，冷却带窑体散失热量

47、总和为：Q14=99705.51+16519549.23=286191.0724 （kJ/h）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 20 页，共 25 页 - - - - - - - - - 17 页7.3.5 抽走余热风带走热量Q15 Q15 = q15 Ca ta其中， q15抽走余热风流量（ m3/h） ；该窑不用冷却带热空气做二次空气，冷却带鼓入风量全部用于气幕，体积为q15=1.5Vx Nm3。漏出空气忽略不记T15抽走余热风的平均温度（） ；取 T15=200C

48、15抽走余热风的平均比热（KJ/（Kg ） ） ；查表， T15=200时，热空气的平均比热为：C15=1.32 KJ/（Kg ）则：Q15= q15 C15 t15=1.5Vx 200 1.32=396Vx（kJ/h）7.3.6 其他热损失 Q16取经验数据，占冷却带热收入的5% 10%，本次计算取 5%。7.4 列热平衡方程式列出热平衡方程式热收入 =热支出，即：Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q16 2882304+1886307.84+730296.5521+38.79Vx= 44835.84+86168.88+401663.1037+286191.0

49、724+396Vx+5% Q收得：Vx= 12265.377 Bm3/h 因此得窑尾风量为12265.377Nm3/h 急冷风量为 6132.688 Nm3/h 则每小时应抽余热风为： 1.5 12265.377=18398.0655 Nm37.5 冷却带热平衡表表 7-1 冷却带热平衡表热收入热支出项目(kJ/h) (%) 项目(kJ/h) (%) 产品带入显热2882304 48.24 产品带出显热44835.84 0.76 棚板、立柱带入显热1886307.84 31.57 棚板、立柱带出显热86168.88 1.44 窑车带入显热730296.5521 12.23 窑体散热286191

50、.0724 4.79 急冷、窑尾风带入显热475773.98 7.96 窑车带走和向车下散失显热401663.1037 6.72 抽热风带走显热4857089.292 81.29 其它散热298734.1185 5 合计5974682.37 100 合计5974679.535 100 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 21 页，共 25 页 - - - - - - - - - 18 页八 排烟系统设计与计算8.1 排烟系统的设计8.1.1 排烟量计算排烟系统需排除烟气量