隧道窑窑炉课程设计

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1、课程设计说明书题目年产800万件8寸汤盘隧道窑设计学 号： 201xxxxxcccm姓 名：xxxxx院（系）：fffff学院工程系专 业：xxxjj金属材料工程日 期：2014052620140613目录1 前言12 设计任务书33 窑体主要尺寸的确定43.1 窑内宽的确定43.2 窑体长度的确定53.3 窑内高的确定54 烧成制度的确定（主要指温度制度）65 工作系统的确定75.1 预热带系统75.2烧成带系统75.3 冷却带系统85.4 传动系统85.5 窑体附属结构85.5.1事故处理孔85.5.2测温测压孔及观察孔85.5.3膨胀缝86 燃料燃烧计算86.1 空气量86.2 烟气量9

2、6.3 燃烧温度97 窑体材料及厚度的确定：列表表示全窑所用材料及厚度108.物料平衡计算119 热平衡计算129.1 预热带及烧成带热平衡计算129.1.1热平衡计算基准及范围129.1.2 热平衡框图139.1.3热收入项目139.1.4热支出项目159.1.5 列出热平衡方程式179.1.6 列出预热带烧成带热平衡表179.2 冷却带热平衡189.2.1热收入项目189.2.2热平衡框图189.2.3热支出项目199.2.4 列热平衡方程式199.2.5列出预冷却带热平衡表209 烧嘴的选用2110.1 每个烧嘴所需的燃烧能力2110.2 每个烧嘴所需的油（气）压2110.3 烧嘴的选用

3、2111 后记2912参考文献301前言陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一，对陶瓷产品的产 量、质量以及成本起着关键性的作用。它把燃料的化学能转变成热能或直接把电 能转变成热能，以满足制品焙烧时所需要的温度，在期间完成一系列的物理化学 变化，赋予制品各种宝贵的特性。因此，在选择窑炉时，为了满足陶瓷制品的工 艺要求，应充分了解窑炉类型及其优缺点，考察一些与已投入生产的陶瓷厂，然 后结合本厂实际情况和必要的技术论证，方可定之。判断一个窑炉好坏的标准， 通常由以下几个方面来评价：1. 能满足被烧成制品的热工制度要求，能够焙烧出符合质量要求的陶瓷制品。2. 烧窑操作要灵活，方便，适应性强

4、，能够满足市场多变的要求。3. 经济性要高。包括热效率要高，单位产品的综合能源消耗要少，炉龄要长。4. 容易实现机械化，自动化操作，劳动生产率高。5. 劳动条件好，劳动强度小，环境污染小。以上几点，其中能否满足所烧制品的热工制度要求，是衡量陶瓷窑炉性能好 坏的重要技术指标。实际生产中，往往是力求使制品被烧使窑内温差尽量减少， 它是提高产品合格率的关键所在。隧道窑是耐火材料、陶瓷和建筑材料工业中最常见的连续式烧成设备。其主 体为一条类似铁路隧道的长通道。通道两侧用耐火材料和保温材料砌成窑墙，上 面为由耐火材料和保温材料砌筑的窑顶，下部为由沿窑内轨道移动的窑车构成的 窑底。隧道窑的最大特点是产量高

5、,正常运转时烧成条件稳定,并且在窑外装车,劳 动条件好,操作易于实现自动化,机械化.隧道要的另一特点是它逆流传热,能利 用烟气来预热坯体,使废气排出的温度只在 200C 左右,又能利用产品冷却放热 来加热空气使出炉产品的温度仅在 80C 左右,且为连续性窑,窑墙,窑顶温度不 变,不积热,所以它的耗热很低,特别适合大批量生产陶瓷,耐火材料制品,具有广 阔的应用前景.通过对上学期硅酸盐工业热工基础以及陶瓷工业窑炉的学习，本学期利用 15-17周三周的时间进行窑炉课程设计。本次实践的设计任务是年产 800件汤盘 液化气隧道窑设计，通过三周的努力设计，我也基本完成了任务。在本次设计实践过程中，我得到了

6、指导老师的精心指导，这才使我能比较顺 利的完成此次设计任务，在此我向指导老师和设计过程中帮助过我的同学表示感 谢！由于本人所学知识有限，加之时间仓促，在设计过程中不可避免存在许多的 错误和不足，敬请老师多多指教，恳请斧正！设计人：洪振鹏2014年6月13日无非11级窑炉课程设计任务书一、设计任务年产800万件汤盘天然气隧道窑设计 二、原始数据（一）汤盘1.汤盘坯料组成（%）SiOQAl OQ OCaOMgOFeOQ OKO+NaOQQI.L69.2019.960.870.490.883.125.482产品规格:8寸，0.35kg/块3. 入窑水分：2.1%4. 产品合格率:97%5烧成制度：烧

7、成周期：17小时，最高烧成温度：1310C（温度曲线自定） 6窑具：SiC棚板、SiC支柱，尺寸自定（二）燃料天然 气CH4CH2 6HS2CO2N2其 他Q (MJ/Nm3)net86.8%0.11%0.879%4.437%8.1%0.343%35.9（三）夏天最高气温：38C3.窑体主要尺寸的计算为减少窑内热量损失，提高热利用率，根据原始数据所给的清洁燃料液化气2直接用明焰裸烧，并结合装载制品8寸汤盘的重量大小，选定全耐火纤维不承重 型结构窑车：棚板、支柱均为碳化硅材料，以降低蓄散热损失，考虑到全窑最高 烧成温度为131OoC，故碳化硅材料选用SiC 50%，体积密度2.2g/cm3，导热

8、系数 计算式 5.23- 1.28X 10-31)。棚板规格：长X宽X高：360X360X 10(mm)棚板质量=310X310X10X10-6X2.2=2.11 Kg支柱规格：长X宽X高：50X50X 100(mm)支柱质量=50X50X 100X 10-6X2.2=0.55Kg3.1窑内宽的确定3.1.1汤盘规格8寸，8寸=20.32cm=203.2mm, 350g/每块，胚体高度定为40mm。考虑烧成收缩 为10%，则:坯体直径尺寸二产品尺寸F(l-烧成收缩)=206F(1-10%)=228.88(mm)，坯体高度尺寸二产品尺寸-F(1-10%) =44.44 (mm)3. 1. 2汤盘

9、码放方法 采用窑车上设置棚板并7层码放，每块棚板放置一个汤盘坯体。棚板设置规 格为：5X6 (其中5表示行数，6表示列数)，相邻棚板间距为10mm，最底层四 周棚板与垫板相距为15mm，每块棚板采用三个支柱，连线成等腰三角形。上下 层棚板间距由支柱高度决定，为100mm。3.1.3 窑车尺寸确定车长=310 X6+10X 5+15 X 2=1940mm车宽=310 X5+10X 4+15 X 2=1620mm窑车架高223mm，窑车衬面边缘用四层的轻质砖共4X65+4X2=268mm，在窑车的 中部填充硅酸铝纤维折叠棉块上铺1层含锆纤维毡。窑车总高为：223+268=491mm3.1.4 窑内

10、宽的确定隧道窑内宽是指窑内两侧墙间的距离，包括制品有效装载宽度与制品和两边窑墙的间距。窑车与窑墙的间隙尺寸一般为2530mm，本设计中取用30mm，则热窑 内宽：B=1620+30X2=1680mm全窑宽（两侧外墙之间的距离，没有包括钢架）：根据窑墙所选的材料材在预热带、冷却带单侧窑墙厚度为405mm，烧成带单侧窑墙厚度为455mm，故，预热带、 冷却带全窑宽=405 X 2+1680=2490mm，烧成带全窑宽=455 X 2+1680=2590mm。3.2窑长的尺寸确定窑车每层装载制品数为5 X 6=30件，共7层,故每车装载制品数为30 X 7=210件，干制品质量350g，贝V每车装制

11、品质量为350gX210=73.5kg ,装窑密度&=每车装载件数/车长=210/1.94m=108.24件/m800 x 104 1724 x 330 0.97 - 210 1.94G生产任务，件/年；L窑长，m；t 烧成时间，h ；K成品率，%；D年工作日，日/年；g装窑密度，件/每米车长。窑内容车数：n=162/1.94=84.02辆，取整数84辆，此时窑长=84X 1.94m=162.96m。该窑采用钢架结构，故全窑有效长取162.96m,分为81个标准节，每节长2000mm。根据烧成曲线，各带烧成时间与烧成周期的比值，预热带取27节，烧成带取 25节，冷却带取29节，贝各带长及所占比

12、例为：预热带长=2X27=54m烧成带长= 2X25=50m冷却带长=2X29=58m3.3窑内高的确定 为避免烧嘴喷出的高速火焰直接冲刷到局部制品上，影响火焰流动，造成较 大温差，窑车台面与垫板间、上部制品与窑顶内表面之间都设有火焰通道，其高 度（大于或等于烧嘴砖尺寸）：棚板下部通道取230mm，上部火焰通道取239mm。因此，窑内高初定为：230+7X 10+6X 100+239=1139mm由于具体的高度确定还跟选择的耐火砖尺寸厚度的整数倍有关，通常耐火砖厚度取65mm，所以高度方向上耐火砖块数=1139/65=17.52，取18块，则高度为：18X65=1170mm，灰缝：18 X 2

13、=36mm，则预热带、冷却带窑内高：1170+36=1206mm,对于烧成带，内高增大一块标准砖的宽度134mm,所以内高=1206+134=1340mm 全窑高（轨面至窑顶外表面）：在内高的基础上加上窑车高，预热带、烧成带 为 1206+491+350=2047,烧成带为 1340+491+450=2281mm。4烧成制度的确定4.1 温度制度的确定表4-1 温度制度温度（0C）时间（h）烧成阶段升（降）温速率（0C/h）203002.0预热带1403006002.0预热带1506009002.0预热带175900-13203.0烧成带1401320-13201.0烧成带（咼火保温）0132

14、0-8002.0冷却带（急冷带）2608004002.0冷却带（缓冷带）200400802.0冷却带（快冷带）1604.2 烧成温度曲线10or005(I烧成曲线时间zd B-J图4-1烧成温度曲线5工作系统的确定5.1预热带工作系统的确定预热带共27节，其中第1 8节为排烟段，第1节两侧墙设置一道气幕，喷 入由冷却带抽来的热风，并在窑头上部设1对排烟口，后半节下部各设1对排烟 口第2节上部也加设1对排烟口，目的是使窑头气流压力自平衡，以减少窑外冷 风和向内侵入，其余每节在下部（棚板通道处）各设2对排烟口。为方便调节预热带温度，在第816节上部设置喷风管，每节设3根，一侧 2根另一侧则设置一根

15、，反复交替，两侧墙的喷风管成交错布置，这样有利于调 节该段温度制度，也能有效搅拌预热带断面气流，达到减小预热带上下温差的目 的。为提高预热带后段下部制品温度，进一步缩小预热带后段的上下温差，在 16-27节下部设置高速调温烧嘴，每节设3只，高度就设在窑车棚板的下部通道 上，两侧墙则交错布置，两侧墙交替设置与喷风管设置相似。5.2烧成带工作系统布置第2852节烧成带，第28、29节与预热带一样，仅在下部设置3只烧嘴， 而从第30节开始，每节上下均布有高速烧嘴，上部设置2只，下部设置3只， 上下两侧墙均呈交错布置，这样有利于烧成带温度制度的调节。5.3冷却带工作系统布置冷却带按照烧成工艺分成三段：

16、第5361节为急冷段。该段采用喷入急冷风直接冷却方式，除急冷首节（第 53节）只在后半节设冷风喷管（尺寸 67）（上设3对，下设2对）外，其余每 节上部设5对冷风喷管，下部设4对冷风喷管，上下喷管交错设置。第6272节为缓冷段。第62节到64节的侧墙设置二段段间冷壁，每两节作 一段，顶部设有不锈钢间冷风箱，间冷壁及间冷箱均设有调节闸板，可根据需要 调节抽热风量。第7181为快冷段。为加强出窑前的快速冷却，在该段7173节布置冷风喷 管，直接鼓人冷风，每节6对上部3对，下部3对。5.4 传动系统由窑车连续性传动，原理：由于螺旋杆上的活塞在油压的作用下连续不断的 向前前进，推动窑车在窑内运动。5.

17、5窑体附属结构5.5.1 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 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。 5.3.2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。5.3.3膨胀缝窑体受热会膨胀，产生很大的热应力，因此在窑墙、窑顶及窑底砌体间要留 设膨胀缝以避

18、免砌体的开裂或挤坏。本设计窑体采用装配式，每隔几米留宽度为 50mm的膨胀缝，内填矿渣棉。各层砖的膨胀缝要错缝留设。6燃料燃烧计算6.1 空气量所用燃料为天然气，其组分如下表所示：天然 气CH4CH2 6HS2CO2N2其 他Q (MJ/Nms) net86.8%0.11%0.879%4.437%8.1%0.343%35.9在已知 成的情 可根据 盐热工燃料组 况下， 硅酸 基础中相关的燃烧反应式列表计算的方法，较为精确地求出燃料燃烧所需的空气量、生产烟气量及烟气组成。lm3天然气燃烧的理论空气需要量L为： 0V=(0.5*0.3+0.5*0.3+6*96.6+5*1.8+1.5*1.2)/2

19、1=28.26将数值代入公式得Lo=28.26 ( Nm3 /Nm3 )取空气过剩系数为a=1.2，则实际需要空气量为：V =aX l =1.2X28.26=33.908(Nm3/Nm3) a06.2烟气量烟气量根据硅酸盐热工基础知识用公式计算得，理论燃烧产物生产量V为：0V CO CO+ N CH CH HS实际燃烧产物生产量V为：0=(2+2+34+3 2 4+2 2)/100+79/21=10.458n=0.79(1.2-1)*Va+Vo将数值代入公式得V =14.923 ( Nm3 /Nm3)g6.3 燃烧温度理论燃烧温度计算公式：Q + c t + c t Lt drra-aathV

20、 cgg式中c c、C燃料、空气及烟气的比热容，kJ /(Nm 3 - C)；r、 a gL 一定空气消耗系数(a )下的单位燃料空气消耗量，Nm3 /Nm3, l = a L ；aa 0V 一定空气消耗系数下单位燃料燃烧生成的烟气量， Nm3 /Nm3；gt、t 燃料及空气的预热温度，C。ra取室温20C，此时空气比热为1.30 kJ /(Nm 3 C)天然气比热为3.91 kJ /(Nm 3 C)；查表(燃料及燃烧表5-2)并初设烟气温度为1800C，此时烟气比热为:c=1.67kJ /(Nm 3 C)。g代入上述公式得到：t - 11 + 20決3.91 +1.3決20決26.472 2

21、184.56C th28.179 x1.8窑墙窑顶节位置(温 度段)(2184.56-2100)/2100=4.03%5%,所设温度合适。取高温系数为 0.8，则实际温度为：t=0.8X2100=1680C，比最高温度1310C高出370C,符合烧成需求，认为合 理。7窑体材料及厚度的选择窑体材料及厚度的确定原则：一是要考虑该处窑内温度对窑体的要求，即所 选用的材料长期使用温度必须大于其所处位置的最高温度；二是尽可能使窑体散 热损失要小；三是要考虑到砖型及外形整齐。根据上述原则，确定窑体的材料 及厚度如下：材质厚度(mm)该段厚度（mm）材质厚度（mm）排烟段(1-5) (20-300C)轻质

22、粘土砖4硅藻土砖1矿渣棉23011540550轻质粘土吊顶砖250350预热升温段(6-11)(300-950 C)陶瓷棉轻质粘土砖硅藻土砖矿渣棉陶瓷棉轻质高铝砖102301154055010230普通硅酸耐火纤维板轻质粘土吊顶砖普通硅酸耐火纤维板轻质高铝吊顶砖100250350100250烧成段(12-21) (950-1310C)急冷段(22-25) (1310-800C)轻质粘土砖含铬耐火纤维毡陶瓷棉轻质粘土砖硅藻土砖矿渣棉陶瓷棉轻质粘土砖115100102301155010230455405含铬耐火纤维毡普通硅酸耐火纤维板轻质粘土吊顶砖普通硅酸耐火纤维板1001002501004503

23、50缓冷段(26-31) (800-400C)硅藻土砖矿渣棉陶瓷棉1154055010轻质粘土吊顶砖普通硅酸耐火纤维板250350100快冷段(32-38)(400-80C)轻质粘土砖硅藻土砖矿渣棉陶瓷棉2301155010405轻质粘土吊顶砖普通硅酸耐火纤维板2503501008物料平衡计算9英寸平盘的坯体成分组成如下表：SiO2Al OO QCaOMgOFeO2 3KO+NaO2 2I.L69.2019.960.870.490.883.125.48(1) 每小时烧成制品的质量Gm成品每件质量350g，则每车制品质量为350gX210=73.5kg，推车速度=83 车/17时=4.88车/时

24、。G 二推车速度X每车载重=4.88X73.5=358.68 ( kg/h)。m(2) 每小时入窑干坯的质量GgG= G 100=358.68X100X=379.48kg/hg m 100 - IL100 - 5.48(3) 每小时入窑湿坯的质量GsG G 100=379.48X 型 =388.02kg/h (含水量为 2.2%)s= g 100-o100 - 2.2(4) 每小时蒸发的自由水量GzG= G G =388.02379.48.=8.54kg/hz s- g(5) 每小时从精坯中产生的CO质量2G = G X CaO%=379.48X0.87%=3.30kg/hCaOgG = G

25、X MgO%=388.02X0.49%=1.91kg/hMgOgMco McoGco = Gc o X 2 +GX 亠=2.55+1.14=3.69kg/h2 a Mc o MgO M a MgO(6) 每小时从精坯中排除结构水的质量GiGi= GXIL%- Gco =379.48X5.48%-3.56=17.23kg/h g2(7) 每小时入窑窑具的质量Gb窑具主要是支柱和棚板。单个棚板质量=310X310X10X10-6X2.2=2.11 Kg单个支柱质量=50X50X 100X 10-6X2.2=0.55 Kg棚板总重量=7X30X2.11=443.1 Kg支柱总重量=6X39X0.55

26、=128.70 Kg窑具的质量 G = (443.1+128.70) X4.125=2358.68 kg/hb9、热平衡计算9.1预热带及烧成带热平衡计算911热平衡计算基准及范围热平衡计算以1h作为时间基准，而以0C作为基准温度。计算燃烧消耗量时, 热平衡的计算范围为预热带和烧成带，不包括冷却带。912热平衡框图图9-1-1预热带和烧成带的热平衡示意图其中：Q制品带入的显热；1Q硼板、支柱等窑具带入显热;2Q产品带出显热；3Q硼板、支柱等窑具带出显热;4Q窑墙、窑顶散失之热；5Q 窑车蓄热和散失热量；6Q 物化反应耗热；7Q 其他热损失；8Q 燃料带入化学热及显热；fQ 烟气带走显热；gQ

27、助燃空气带入显热；afQ 预热带漏入空气带入显热；aQ 气幕、搅拌风带入显热；g9.1.3热收入项目 坯体带入显热Q1由上面物料平衡计算可知入窑湿基制品质量G=388.02kg/h ,sQ = G xc xt (kj/h)1 s 1 1其中：G入窑湿基制品质量(Kg/h)st 入窑制品的温度(C)； t =20C 11c 入窑制品的平均比热(KJ/ (Kg C)； c =0.86KJ/ (Kg C)； 11Q =388.02X0. 86X20=6673.94 (kj/h)1 棚板及支柱带入的显热Q2Q = G t c2 b 2 2其中：G 入窑硼板、支柱等窑具质量(Kg/h)； G =2358

28、.68 kg/h； bbt 入窑硼板、支柱等窑具的温度( C)； T=20C 22c2入窑硼板、支柱等窑具的平均比热(KJ/ (Kg C)； 50%碳化硅硼板、支柱的平均比热容按下式计算c2=0.963+0.146x10-3 t=0.963+0.000146X20=0.966KJ/ (Kg C)Q=2358.68X0.966X20=45569.70(kJ/h)2 燃料带入化学热及显热QfQ =( Q +t c )x (kJ/h)f d f f其中：燃料为天然气，低位发热量为： Q =359000KJ/m3；dt 入窑燃料温度(C)；入窑液化气温度为t =20C； ffc 入窑燃料的平均比热，k

29、J /(Nm 3 C)； ft =20C时液化石油气比热为c =3.91 kJ /(Nm 3 C)； ffx每小时液化石油气的消耗量为；Nms/h；Q = ( Q +1 c )x= (35900+20X3.91) x =35978.2x kJ/hf d f f 助燃空气带入显热Qa全部助燃空气作为一次空气，燃料燃烧所需空气量V = a l X =1.2X28.26 X =33.908 Xa0Q =aL ct X = V ctao a a a a ac 、t 助燃空气的比热与温度；aa取助燃空气温度为20C，此时空气的比热为：c =1.30 kJ/(m3 C)；axQ =33.908X1.30X

30、20=881.608x (kJ/h)a 从预热带不严密处漏入空气带入显热QaQ = (a -a)Lctx)a g 0 a a其中： a 离窑烟气中的空气过剩系数取2.5gt、c漏入空气与喷入风的比热与温度，分别取20C, 1.30kJ/(m3 C) aaQ = (2.5-1.2)X28.26X 1.30X20x =955.188 x (kJ/h)a 气幕、搅拌风带入显热Qg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，其风量一般为理论助燃空气量的0.5-1.0倍，取为0.75 倍。xQ =0.75X28.26X1.30X20x =551.2 (kJ/h

31、)g9.1.4 热支出项目 产品带出显热Q 3Q 二G ct (kJ/h)3 m 3 3其中：G 出烧成带产品质量，在物料平衡计算中已得G =358.68kg/h；mmt 出烧成带产品温度，为1320 C；此时产品平均比热c =1.20 33kj/(kg C)则:Q = G c t =358.68X 1310X 1.20=479268.216 (kj/h)3 m 3 3 硼板、支柱等窑具带出显热Q4Q = G c t (kj/h)4 b 44其中：棚板、立柱等质量：G= 2358.68kg/hb出烧成带棚板、立柱温度：t =1310C4此时棚板、立柱的平均比热：c =0.84+0.000264

32、t=0.84+0.000264X1310=1.186 kj/(kg C)4Q = 2358.68X1.186X1310=3664586.77(kj/h)4 离窑废气带走显热Qg一般通过取离窑烟气中空气过剩系数 =2.5，则其体积流量为：gV 二V + (a -a)L x = 14.923+(2.51.2) X28.26 x =51.661 xgg 0g0为保证排烟机的安全使用，离窑烟气温度不应该超过300C，则取离窑烟气温度为200C，此时烟气比热c =1.440 kJ/( Nm3C),gQ =V 咒 ct =51.661 x X1.440X200=14878.368 x (kj/h)g g

33、g g 窑体散热量Q5根据窑体砌筑材料的不同，将预热带和烧成带按不同材料与温度段将它们分成五段。因此，预热带、烧成带窑体总散热为各段散热量之和，即Q=6789.52+5011.24+34383.80+27750.41+15559.40+13446.405+43103.56+25874.93+106057.36+66015.33=338539(Kj/h) 窑车蓄热和散失热量Q6取经验数据，占热收入的10%。 物化反应耗热Q71) 自由水蒸发吸热QwQ= GX(2490+1.93Xt)w wg其中：入窑制品中自由水的质量G= G -G = 388.02 379.48=8.54kg/hw S g1.

34、93烟气离窑时温度下的水蒸气平均比热，kJ/kg烟气离窑的温度t =200C。则可得：gQ= 8.54X(2490+1.93X200) =24561.4kJ/hw2) 结构水脱水吸热QwQ =6700G (kJ/h)ww其中：G 入窑制品所含结构水的质量，kg/hw67001Kg结构水脱水所需热量，KJ/Kg物料平衡中已算出G =17.23kg/hwQ =6700G =17.23X6700=115411kJ/h) ww3) 其余物化反应吸热Qr用Al 0反应热近似代替23Q =GX2100XAl0 %(KJ/h)r r2 3其中：G 入窑干制品质量,kg/h； G=379.48kg/h； rr

35、21001kg Al 0 的反应热，kJ/Kg；23Q =GX2100XAl0%= 379,48X2100X19.65%=1439949.2(kJ/h)r r2 3则物化反应总耗热为：Q= 24561.4+115411+1439949.2=1579921.6(kJ/h)7 其他热损失Q8根据具体情况，可对比现有同类型的窑加以确定，一般占总热收入的 5%10%，本设计中取6%。9.1.5 列出热平衡方程式由热平衡方程热收入=热支出，得出：Q+Q+Q+Q+ Q + Q =Q+Q+Q+Q+Q+Q+Q12 f a a g 34 g 5678即：6673.944+45569.70+35978.2x +9

36、55. 188x+881. 608 x+551.2x= 479268.216+3664586.77+14878.368x +338539+0.1Q收15799214.240.06Q收解得x=180m3/h，即单位时间液化气消耗量为：B=180m3/h。回带入上式最终得热收入二热支出=6462000kJ/h由于单位时间产量为G =358.68 kg/h,天然气热值Q=35900kJ/ m3, md则单位时间内产品热耗为：B X Q G =18016.06 (kJ/ kg)d m9.1.6 列出预热带和烧成带热平衡表表9-1-2 预热带和烧成带热平衡表热收入热支出项目(kJ/h)(%)项目(kJ/

37、h)(%)坯体带入显热6673.9440.1产品带走显热479268.217.07燃料化学显热630691297.6棚板、立柱带走显热3664586.7754.12助燃空气显热39418.200.61窑墙、窑顶带走显热3385395.00气幕、搅拌风带入显热24555.600.38烟气带走显热290678.044.29漏入空气显热42649.200.66物化反应耗热1579921.223.3棚板、立柱带入显热420030.65其他热损失419546.46.19总计6462000100总计6772539.621009.2冷却带的热平衡计算9.2.1 确定热平衡计算的基准、范围先确定计算基准：以o

38、c作为基准温度，lh为质量与热量的时间基准，画出热平衡示意图如下：9.2.2 热平衡示意图图10-2 冷却带的热平衡示意图其中： Q 制品带入显热；3Q 硼板、支柱等窑具带入显热；4Q 窑车带入显热；9Q 急冷风带入显热与冷却带末端送入冷却风带入显热10Q 制品带出显热；11Q 硼板、支柱等窑具带出显热；12Q 窑车蓄热、带出及散失之热；13Q 窑墙、顶总散热；14Q 抽走余热风带走热量；15Q 其他热损失；169.2.3热收入项目 制品带入显热Q3 此项热量即为预热带、烧成带产品带出显热：Q =6447.08（kJ/h）3 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、支柱带出

39、显热：Q =45569.70(kJ/h)4 窑车带入显热Q9 此项热量可取预热带、烧成带窑车总积散热的95%，(其余5%已在预热带和烧成带向车下散失)：Q=0.95XQ=0.95X10%Q =0.95X0.1X6462000=613890 (kj/h)9 6收 急冷风与窑尾风带入显热Q10设窑尾风风量为V，般急冷风量为窑尾风量的0.25-0.5,本设计取急 x冷风是窑尾风的0.5，则急冷风与窑尾风的总风量为：1.5V。x取空气温度t= 20C，此时空气的比热为：c =1.30 kJ/(m3 C)；aaQ =VXcXt=1.5VX1.30X20=39V(kj/h)10 a a a x x9.2.

40、4 热支出项目 制品带出显热Q11出窑产品质量G = 358.68kgm出窑产品温度t =80C,产品比热C =0.896kJ/(kg C)11 11Q =GXC Xt =358.68X0.896X80=25710.18(kJ/h)11 m 11 11 硼板、支柱等窑具带出显热Q12出窑棚板、立柱质量G= 2358.68kg/hb出窑棚板、立柱温度t =80C,棚板、立柱比热C =0.861 kJ/ (kg C)12 12Q = GX C X t =2358.68 X0.861X80=162465.87(kJ/h)12 b 12 12 窑车带走和向车下散失之热Q13此项热量一般可按窑车带入显热

41、的55%计算，Q =0.55XQ=0.55X613890=337639.5(kJ/h)13 9 窑体散热Q14根据窑体砌筑材料的不同，将冷却带按不同材料与温度段将它们分成三段，最终计算结果为：冷却带窑体总散热为各段散热量之和，即 ：Q =77226.15+55583.74+18007.48+70770.36+33300.49+19446.3314=258249.52(KJ/h) 抽走余热风带走热量Q15Q = q XC Xt15 15 a a其中：q 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15却带鼓入风量全部用于气幕，体积为q =1.5V Nm3。漏出空气忽略不15x记

42、，T抽走余热风的平均温度(C)；取T =250C1515C抽走余热风的平均比热(KJ/ (Kg C)；15查表T =250C时，热空气的平均比热为：C =1.038 KJ/ (Kg C)1515贝V： Q = q XC Xt =1.5V X250X 1.038=389.25V (kJ/h)15151515xx 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%。9.2.5 列热平衡方程式列出热平衡方程式 ：热收入=热支出，Q+Q+Q+Q =Q +Q +Q +Q +Q +Q34910111213141516即：6447.08 +45569.70+613890+39Vx= 2

43、4837. 12+162465. 87+337639. 5+258249. 52+389. 25V +5 %Qx收V =6419.62Nm3/hx因此得窑尾风量为6419.62Nm3/h急冷风量为3209.81Nm3/h9.2.6 列出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6447.080.1产品带出显热24837.120.35棚板、立柱 带入显热162465.872.3棚板、立柱带出显热162465.872.3窑车带入显热6642817.395.6窑体散热258249.523.7急冷、窑尾 风带入显 热250365.183.6窑车带走和向下散失显热

44、3653549.552.6抽热风带2498837.0935.9走显热其它散热347259.94.9合计6945199.26100合计694519910010.烧嘴选型10.1 每个烧嘴所需的燃烧能力由于全窑共有 n 个烧嘴，考虑每个烧嘴的燃烧能力和烧嘴燃烧的稳定性，取 安全系数 1.5，所以每个烧嘴的燃烧能力为：2640000X1.5/n,n=1410.2 选用烧嘴应注意的原则烧嘴的选用能适应和满足生产需要即可，应尽量避免不必要的浪费。其次， 选用烧嘴必须和烧嘴的使用结合起来，在规定的负荷内保证火焰的稳定性，即不 要脱火也不要回火，并要保证在规定的条件下燃料完全燃烧10.3 选用烧嘴由于本设计

45、的烧成带窑内宽达到1910mm，为了保证断面温度的均匀与稳 定，通过资料查询选用广东施能燃烧设备有限公司生产的型号为 SIO-200 烧嘴， 其主要参数为：火焰长度1100mm-2400mm，出口速度为80m/s，燃气压力2000 Pa， 助燃空气压力 4200Pa。此烧嘴不需要专门的燃烧室，烧嘴砖直接砌筑在窑墙上即可。11后记通过三周的专业设计，使我对窑炉的结构和建造有了更深地了解，对热工基 础知识有了更深地了解，让我了解到了很多书本上没有的知识。从而，使理论和 实际有了很好的结合。在老师的悉心指导和同学的热情帮助下，再通过各方面文献和前辈设计的经 验，还有经过自己详细计算，我按时完成了设计任务。设计过程中，指导老师给 予我很大帮助，还有同学门的帮助。在此，我表示感谢。我觉得设计关键是自己动手，积极去查资料，这样可以学到以前从来都不知 道的知识。它为我将来更好的从事这方面的工作奠定了坚实的基础，同时也为我 下个学期的毕业设计做好了铺垫。12.参考文献1 、周露亮 窑炉课程设计指导书. 景德镇陶瓷学院. 2010.5.2 、胡国林 陈功备 窑炉砌筑与安装. 武汉理工大学出版社.2005.5.3 、徐维忠 耐火材料. 冶金工业出版社. 2008.2.4 、王秉铨 工业炉设计手册. 北京机械工业出版社. 2004.7.