窯爐課程設計---年產650萬件湯盤液化氣隧道窯設計

1、<p>　　《窯爐課程設計》說明書</p><p>　　題目： 年產650萬件湯盤液化氣隧道窯設計 </p><p>　　學 號： </p><p>　　姓 名： </p><p>　　院 （系）： 材料科學與工程學院 &

2、lt;/p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　指導教師： </p><p>　　二○一二 年 十 月 十四 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 前言···

3、····································

4、3;····················1</p><p>　　2 設計任務書··········

5、3;····································&#

6、183;······3</p><p>　　3 窯體主要尺寸的確定·······················

7、3;······················4 </p><p>　　3.1 窯內寬的確定········&

8、#183;····································

9、;···4</p><p>　　3.2 窯體長度的確定···························&#

10、183;··················5</p><p>　　3.3 窯內高的確定· ···········

11、;··································5</p>&l

12、t;p>　　4 燒成制度的確定（主要指溫度制度）·······························

13、3;·6</p><p>　　5 工作系統(tǒng)的確定·····························&#

14、183;····················7</p><p>　　5.1 預熱帶系統(tǒng)··········&#

15、183;····································

16、····7</p><p>　　5.2 燒成帶系統(tǒng)···························

17、························7</p><p>　　5.3 冷卻帶系統(tǒng)·······

18、····································

19、3;·······8</p><p>　　5.4 傳動系統(tǒng)·······················

20、3;····························8</p><p>　　5.5 窯體附屬結構··&#

21、183;····································

22、·········8</p><p>　　5.5.1 事故處理孔······················

23、;·······················8</p><p>　　5.5.2 測溫測壓孔及觀察孔·······

24、······························8</p><p>　　5.5.3 膨脹縫·&

25、#183;····································

26、;···········8</p><p>　　6 燃料燃燒計算···················

27、3;································8</p><p>　　6.

28、1 空氣量···································

29、83;··················8</p><p>　　6.2 煙氣量············

30、3;····································&#

31、183;····9</p><p>　　6.3 燃燒溫度··························&#

32、183;·························9</p><p>　　7 窯體材料及厚度的確定：列表表示全窯所用材料及厚度··&

33、#183;·············10</p><p>　　8. 物料平衡計算·················

34、;····································11&

35、lt;/p><p>　　9 熱平衡計算·······························&#

36、183;······················12</p><p>　　9.1 預熱帶及燒成帶熱平衡計算·······

37、;·····························12</p><p>　　9.1.1 熱平衡計算基準及范圍

38、83;··································12</p>

39、<p>　　9.1.2 熱平衡框圖································

40、3;············13</p><p>　　9.1.3 熱收入項目··················&

41、#183;··························13</p><p>　　9.1.4 熱支出項目···

42、3;····································&#

43、183;····15</p><p>　　9.1.5 列出熱平衡方程式·························&#

44、183;·············17</p><p>　　9.1.6 列出預熱帶燒成帶熱平衡表···············

45、3;···············17</p><p>　　9.2 冷卻帶熱平衡···············&

46、#183;································18</p><p>

47、　　9.2.1 熱收入項目··································

48、83;···········18</p><p>　　9.2.2 熱平衡框圖···················&

49、#183;··························18</p><p>　　9.2.3 熱支出項目····

50、;····································

51、83;·····19 </p><p>　　9.2.4 列熱平衡方程式························

52、··················19</p><p>　　9.2.5 列出預冷卻帶熱平衡表············

53、;························20</p><p>　　9 燒嘴的選用······

54、3;····································&#

55、183;··········21</p><p>　　10.1 每個燒嘴所需的燃燒能力···················

56、;··················21</p><p>　　10.2 每個燒嘴所需的油（氣）壓···········&

57、#183;·······················21 </p><p>　　10.3 燒嘴的選用······

58、83;····································&

59、#183;·········21</p><p>　　11管道尺寸、阻力計算·····················

60、;·····························22</p><p>　　12工程材料概算··

61、····································

62、3;·················28</p><p>　　13 后記··············

63、····································

64、3;··········29</p><p>　　13 參考文獻····················

65、3;····································30

66、</p><p><b>　　1．前言</b></p><p>　　陶瓷工業(yè)窯爐是陶瓷工業(yè)生產中最重要的工藝設備之一，對陶瓷產品的產量、質量以及成本起著關鍵性的作用。它把燃料的化學能轉變成熱能或直接把電能轉變成熱能，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，應充分了解窯爐類型及

67、其優(yōu)缺點，考察一些與已投入生產的陶瓷廠，然后結合本廠實際情況和必要的技術論證，方可定之。判斷一個窯爐好壞的標準，通常由以下幾個方面來評價：</p><p>　　1.能滿足被燒成制品的熱工制度要求，能夠焙燒出符合質量要求的陶瓷制品。</p><p>　　2.燒窯操作要靈活，方便，適應性強，能夠滿足市場多變的要求。</p><p>　　3.經濟性要高。包括熱效率要高，單

68、位產品的綜合能源消耗要少，爐齡要長。</p><p>　　4.容易實現機械化，自動化操作，勞動生產率高。</p><p>　　5.勞動條件好，勞動強度小，環(huán)境污染小。</p><p>　　以上幾點，其中能否滿足所燒制品的熱工制度要求，是衡量陶瓷窯爐性能好壞的重要技術指標。實際生產中，往往是力求使制品被燒使窯內溫差盡量減少，它是提高產品合格率的關鍵所在。</p&

69、gt;<p>　　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)式燒成設備。其主體為一條類似鐵路隧道的長通道。通道兩側用耐火材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，下部為由沿窯內軌道移動的窯車構成的窯底。</p><p>　　隧道窯的最大特點是產量高,正常運轉時燒成條件穩(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

70、熱坯體,使廢氣排出的溫度只在200°C左右,又能利用產品冷卻放熱來加熱空氣使出爐產品的溫度僅在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陶瓷,耐火材料制品,具有廣闊的應用前景.</p><p>　　通過對上學期硅酸鹽工業(yè)熱工基礎以及陶瓷工業(yè)窯爐的學習，本學期利用4-6周三周的時間進行窯爐課程設計。本次實踐的設計任務是年產650件湯盤液化氣隧道窯

71、設計，通過三周的努力設計，我也基本完成了任務。</p><p>　　在本次設計實踐過程中，我得到了指導老師的精心指導，這才使我能比較順利的完成此次設計任務，在此我向指導老師和設計過程中幫助過我的同學表示感謝！</p><p>　　由于本人所學知識有限，加之時間倉促，在設計過程中不可避免存在許多的錯誤和不足，敬請老師多多指教，懇請斧正！</p><p><b&g

72、t;　　設計人：鄒發(fā)華</b></p><p>　　2012年10月14日</p><p><b>　　設計任務書</b></p><p>　　無非09級窯爐課程設計任務書</p><p><b>　　設計任務</b></p><p>　　年產650萬件湯盤液化氣

73、隧道窯設計</p><p><b>　　原始數據</b></p><p><b>　　湯盤</b></p><p><b>　　湯盤坯料組成（%）</b></p><p>　　產品規(guī)格：9英寸，0.4kg/塊</p><p>　　3.入窯水分：〈3%&l

74、t;/p><p>　　4.產品合格率：95%</p><p>　　5.燒成制度：燒成周期：16小時，最高燒成溫度：1320℃（溫度曲線自定）</p><p>　　6.窯具：SiC棚板、SiC支柱，尺寸自定</p><p><b>　　燃料</b></p><p>　　夏天最高氣溫：38℃</p&

75、gt;<p>　　3.窯體主要尺寸的計算</p><p>　　為減少窯內熱量損失，提高熱利用率，根據原始數據所給的清潔燃料液化氣，直接用明焰裸燒，并結合裝載制品9英寸湯盤的重量大小，選定全耐火纖維不承重型結構窯車：棚板、支柱均為碳化硅材料，以降低蓄散熱損失，考慮到全窯最高燒成溫度為13200C，故碳化硅材料選用SiC 50%，體積密度 2.2g/cm3，最高使用溫度 14000C，導熱系數計算式 5

76、.23- 1.28×10-3t）。</p><p>　　棚板規(guī)格：長×寬×高: 360×360×10(mm)</p><p>　　棚板質量=310×310×10×10-6×2.2==2.11 Kg </p><p>　　支柱規(guī)格：長×寬×高: 50

77、5;50×100(mm)</p><p>　　支柱質量=50×50×100×10-6×2.2=0.55Kg</p><p>　　3.1 窯內寬的確定</p><p><b>　　3.1.1湯盤規(guī)格</b></p><p>　　9英寸，9英寸=22.86cm=228.6mm

78、，400g/每塊，胚體高度定為20mm?？紤]燒成收縮為9%，則: 坯體直徑尺寸=產品尺寸÷（1-燒成收縮）=228.6÷（1-9%)=250（mm），坯體高度尺寸=產品尺寸÷（1-燒成收縮）=21.97（mm）</p><p>　　3.1.2湯盤碼放方法</p><p>　　采用窯車上設置棚板并7層碼放，每塊棚板放置一個湯盤坯體。棚板設置規(guī)格為：5×

79、6（其中5表示行數，6表示列數），相鄰棚板間距為10mm，最底層四周棚板與墊板相距為15mm，每塊棚板采用三個支柱，連線成等腰三角形。上下層棚板間距由支柱高度決定，為100mm。</p><p>　　3.1.3 窯車尺寸確定</p><p>　　車長=310×6+10×5+15×2=1940mm</p><p>　　車寬=310

80、5;5+10×4+15×2=1620mm</p><p>　　窯車架高223mm，窯車襯面邊緣用四層的輕質磚共4×65+4×2=268mm，在窯車的中部填充硅酸鋁纖維折疊棉塊上鋪1層含鋯纖維氈。</p><p>　　窯車總高為：223+268=491mm</p><p>　　3.1.4 窯內寬的確定</p>&l

81、t;p>　　隧道窯內寬是指窯內兩側墻間的距離，包括制品有效裝載寬度與制品和兩邊窯墻的間距。窯車與窯墻的間隙尺寸一般為25~30mm，本設計中取用30mm，則熱窯內寬:</p><p>　　B=1620+30×2=1680mm</p><p>　　全窯寬（兩側外墻之間的距離，沒有包括鋼架）：根據窯墻所選的材料材在預熱帶、冷卻帶單側窯墻厚度為405mm，燒成帶單側窯墻厚度為45

82、5mm，故，預熱帶、冷卻帶全窯寬=405×2+1680=2490mm，燒成帶全窯寬=455×2+1680=2590mm。</p><p>　　3.2窯長的尺寸確定</p><p>　　窯車每層裝載制品數為5×6=30件，共7層,故每車裝載制品數為30×7=210件，干制品質量400g，則每車裝制品質量為400g×210=84kg ,裝窯密度

83、g=每車裝載件數/車長=210/1.94m=108.24件/m</p><p><b>　　127.69m</b></p><p>　　G—生產任務，件/年； L—窯長，m；</p><p>　　—燒成時間，h ； K—成品率，%； </p><p>　　D—年工作日，日/年； g—裝窯

84、密度，件/每米車長。</p><p>　　窯內容車數：n=127.69/1.94=65.82輛，取整數66輛，此時窯長=66× </p><p>　　1.94m=128.04m。</p><p>　　該窯采用鋼架結構，設進車和出車室各2m，故全窯長取132.04m，分為64</p><p>　　個標準節(jié)，每節(jié)長2000mm。<

85、/p><p>　　根據燒成曲線，各帶燒成時間與燒成周期的比值，預熱帶取20節(jié)，燒成帶取19節(jié)，冷卻帶取25節(jié)，則各帶長及所占比例為：</p><p>　　預熱帶長=2×20=40m 占總長的31.3%</p><p>　　燒成帶長= 2×19=38m 占總長的29.7%</p><p>　　冷卻帶長=2×25=5

86、0m 占總長的39.0%</p><p><b>　　3.3窯內高的確定</b></p><p>　　為避免燒嘴噴出的高速火焰直接沖刷到局部制品上，影響火焰流動，造成較大溫差，窯車臺面與墊板間、上部制品與窯頂內表面之間都設有火焰通道，其高度（大于或等于燒嘴磚尺寸）：棚板下部通道取230mm，上部火焰通道取239mm。</p><p>　　因此

87、，窯內高初定為：230+7×10+6×100+239=1139mm</p><p>　　由于具體的高度確定還跟選擇的耐火磚尺寸厚度的整數倍有關，通常耐火磚厚度取65mm，所以高度方向上耐火磚塊數=1139/65=17.52，取18塊，則高度為： </p><p>　　18×65=1170mm，灰縫：18×2=36mm，</p><

88、p>　　則預熱帶、冷卻帶窯內高：1170+36=1206mm，</p><p>　　對于燒成帶，內高增大一塊標準磚的寬度134mm，所以內高=1206+134=1340mm</p><p>　　全窯高(軌面至窯頂外表面）：在內高的基礎上加上窯車高，預熱帶、燒成帶為1206+491+350=2047，燒成帶為1340+491+450=2281mm。</p><p&g

89、t;　　4．燒成制度的確定 </p><p>　　4.1 溫度制度的確定</p><p>　　表4-1 溫度制度</p><p><b>　　\</b></p><p>　　4.2 燒成溫度曲線</p><p>　　圖4-1燒成溫度曲線</p><p><b>

90、　　5．工作系統(tǒng)的確定</b></p><p>　　5.1預熱帶工作系統(tǒng)的確定</p><p>　　預熱帶共20節(jié)，其中第1~7節(jié)為排煙段，第1節(jié)兩側墻設置一道氣幕，噴入由冷卻帶抽來的熱風，并在窯頭上部設1對排煙口，后半節(jié)下部各設1對排煙口第2節(jié)上部也加設1對排煙口，目的是使窯頭氣流壓力自平衡，以減少窯外冷風和向內侵入，其余每節(jié)在下部（棚板通道處）各設2對排煙口。</p&

91、gt;<p>　　為方便調節(jié)預熱帶溫度，在第7~13節(jié)上部設置噴風管，每節(jié)設3根，一側2根另一側則設置一根，反復交替，兩側墻的噴風管成交錯布置，這樣有利于調節(jié)該段溫度制度，也能有效攪拌預熱帶斷面氣流，達到減小預熱帶上下溫差的目的。</p><p>　　為提高預熱帶后段下部制品溫度，進一步縮小預熱帶后段的上下溫差，在13-20節(jié)下部設置高速調溫燒嘴，每節(jié)設3只，高度就設在窯車棚板的下部通道上，兩側墻則

92、交錯布置，兩側墻交替設置與噴風管設置相似。</p><p>　　5.2 燒成帶工作系統(tǒng)布置</p><p>　　第21~39節(jié)燒成帶，第21、22節(jié)與預熱帶一樣，僅在下部設置3只燒嘴，而從第23節(jié)開始，每節(jié)上下均布有高速燒嘴，上部設置2只，下部設置3只，上下兩側墻均呈交錯布置，這樣有利于燒成帶溫度制度的調節(jié)。</p><p>　　5.3 冷卻帶工作系統(tǒng)布置</

93、p><p>　　冷卻帶按照燒成工藝分成三段：</p><p>　　第40~45節(jié)為急冷段。該段采用噴入急冷風直接冷卻方式，除急冷首節(jié)（第40節(jié)）只在后半節(jié)設冷風噴管（尺寸67）（上設3對，下設2對）外，其余每節(jié)上部設5對冷風噴管，下部設4對冷風噴管，上下噴管交錯設置。</p><p>　　第46~53節(jié)為緩冷段。第48節(jié)到50節(jié)的側墻設置二段段間冷壁，每兩節(jié)作一段，頂

94、部設有不銹鋼間冷風箱，間冷壁及間冷箱均設有調節(jié)閘板，可根據需要調節(jié)抽熱風量。</p><p>　　第54~64節(jié)為快冷段。為加強出窯前的快速冷卻，在該段55~61節(jié)布置冷風噴管，直接鼓人冷風，每節(jié)6對——上部3對，下部3對。</p><p><b>　　5.4 傳動系統(tǒng)</b></p><p>　　由窯車連續(xù)性傳動，原理：由于螺旋桿上的活塞在油

95、壓的作用下連續(xù)不斷的向前前進，推動窯車在窯內運動。</p><p>　　5.5 窯體附屬結構</p><p>　　5.5.1  測溫孔及觀察孔</p><p>　　測溫孔及觀察孔在燒成曲線的關鍵處設置測溫孔，低溫段布稀點，高溫處密點，以便于更好地了解窯內各段的溫度情況。觀察孔是為了觀察燒嘴的情況。</p><p><b>

96、　　5.3.2 測壓孔</b></p><p>　　壓力制度中零壓面的位置控制特別重要，一般控制在預熱帶和燒成帶交接面附近。若零壓過多移向預熱帶，則燒成帶正壓過大，有大量熱氣體逸出窯外，不但損失熱量，而且惡化操作條件；若零壓過多移向燒成帶，則預熱帶負壓大，易漏入大量冷風，造成氣體分層，上下溫差過大，延長了燒成周期，消耗了燃料。本設計以觀察孔代替測壓孔。</p><p><

97、b>　　5.3.3 膨脹縫</b></p><p>　　窯體受熱會膨脹，產生很大的熱應力，因此在窯墻、窯頂及窯底砌體間要留設膨脹縫以避免砌體的開裂或擠壞。本設計窯體采用裝配式，每隔幾米留寬度為50mm的膨脹縫，內填礦渣棉。各層磚的膨脹縫要錯縫留設。</p><p><b>　　燃料燃燒計算</b></p><p>　　6.1

98、空氣量

99、

100、 </p><p>　　所用燃料為液化氣，其組分如下表所示：</p><p>　　在已知燃料組成的情況下，可根據《硅酸鹽熱工基礎》中相關的燃燒反應式列表計算的方法，較為精確地求出燃料燃燒所需的空氣量、生產煙氣量及煙氣組成。1m3液化氣燃燒的理論空氣需要量L0為：</p>

101、<p>　　將數值代入公式得Lo=22.06（）取空氣過剩系數為α=1.2，則實際需要空氣量為：=α×=1.2×22.06=26.472()</p><p><b>　　6.2煙氣量</b></p><p>　　煙氣量根據《硅酸鹽熱工基礎》知識用公式計算得，理論燃燒產物生產量V0為：</p><p>　　將數值

102、代入公式得V0=23.767(),實際燃燒產物生產量Vn為：</p><p>　　將數值代入公式得Vg=28.179（）</p><p><b>　　6.3 燃燒溫度</b></p><p>　　理論燃燒溫度計算公式：</p><p>　　式中cr、ca、cg—燃料、空氣及煙氣的比熱容，；</p><

103、p>　　L—一定空氣消耗系數()下的單位燃料空氣消耗量，，=L；</p><p>　　V—一定空氣消耗系數下單位燃料燃燒生成的煙氣量，；</p><p>　　t、t—燃料及空氣的預熱溫度，℃。</p><p>　　取室溫20℃，此時空氣比熱為1.30</p><p>　　液化石油氣比熱為3.91；</p><p>

104、;　　查表（燃料及燃燒表5-2）并初設煙氣溫度為1800℃，此時煙氣比熱為： </p><p><b>　　cg=1.67。</b></p><p>　　代入上述公式得到：2184.56℃</p><p>　?。?184.56-2100）/2100=4.03%<5%,所設溫度合適。</p><p>　　取高溫系數

105、為0.8，則實際溫度為：</p><p>　　t=0.8×2100=1680℃，比最高溫度1320℃高出360℃， 符合燒成需求，認為合理。</p><p>　　7．窯體材料及厚度的選擇</p><p>　　窯體材料及厚度的確定原則：一是要考慮該處窯內溫度對窯體的要求，即所</p><p>　　選用的材料長期使用溫度必須大于其所處位

106、置的最高溫度；二是盡可能使窯體散熱損失要小；三是要考慮到磚型及外形整齊。根據上述原則，確定窯體的材料</p><p><b>　　及厚度如下：</b></p><p><b>　　8．物料平衡計算</b></p><p>　　9英寸平盤的坯體成分組成如下表：</p><p>　　(1) 每小時燒成制

107、品的質量Gm</p><p>　　成品每件質量400g，則每車制品質量為400g×210=84kg ，推車速度=66車/16時=4.125車/時。</p><p>　　=推車速度×每車載重=4.125×84=346.5（ kg/h）。</p><p>　　(2) 每小時入窯干坯的質量Gg</p><p>　　Gg

108、= Gm·=346.5××=366.58kg/h</p><p>　　(3) 每小時入窯濕坯的質量Gs</p><p>　　Gs= Gg·=366.58×=374.83kg/h （含水量為2.2%）</p><p>　　(4) 每小時蒸發(fā)的自由水量Gz</p><p>　　Gz= Gs-Gg

109、=374.83－366.58=8.25kg/h</p><p>　　(5) 每小時從精坯中產生的CO2質量</p><p>　　G CaO = Gg × CaO%=366.58×0.87%=3.18kg/h</p><p>　　G= Gg × MgO%=366.58×0.49%=1.79kg/h</p><

110、;p>　　Gco= Gco × ＋G × =2.49+1.07=3.56kg/h</p><p>　　(6) 每小時從精坯中排除結構水的質量Gi</p><p>　　Gi= Gg×IL%- Gco=366.58×5.48%-3.56=16.52kg/h</p><p>　　(7) 每小時入窯窯具的質量Gb</p&g

111、t;<p>　　窯具主要是支柱和棚板。</p><p>　　單個棚板質量=310×310×10×10-6×2.2=2.11 Kg </p><p>　　單個支柱質量=50×50×100×10-6×2.2=0.55 Kg</p><p>　　棚板總重量=7×30&

112、#215;2.11=443.1 Kg</p><p>　　支柱總重量=6×39×0.55=128.70 Kg</p><p>　　窯具的質量Gb=(443.1+128.70)×4.125=2358.68 kg/h</p><p><b>　　9、熱平衡計算</b></p><p>　　9.1

113、預熱帶及燒成帶熱平衡計算</p><p>　　9.1.1熱平衡計算基準及范圍</p><p>　　熱平衡計算以1h作為時間基準，而以0℃作為基準溫度。計算燃燒消耗量時，熱平衡的計算范圍為預熱帶和燒成帶，不包括冷卻帶。</p><p>　　9.1.2 熱平衡框圖</p><p>　　圖9-1-1 預熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖</p>

114、<p>　　其中 ：Q1—制品帶入的顯熱； </p><p>　　Q2—硼板、支柱等窯具帶入顯熱；</p><p>　　Q3—產品帶出顯熱； </p><p>　　Q4—硼板、支柱等窯具帶出顯熱；</p><p>　　Q5—窯墻、窯頂散失之熱； </p><p>　　Q

115、6—窯車蓄熱和散失熱量；</p><p>　　Q7—物化反應耗熱； </p><p><b>　　Q8—其他熱損失；</b></p><p>　　—燃料帶入化學熱及顯熱； </p><p>　　Qg—煙氣帶走顯熱；</p><p>　　—助燃空氣帶入顯熱； </p>

116、<p>　　—預熱帶漏入空氣帶入顯熱；</p><p>　　—氣幕、攪拌風帶入顯熱；</p><p>　　9.1.3熱收入項目</p><p>　?、?坯體帶入顯熱Q1</p><p>　　由上面物料平衡計算可知入窯濕基制品質量Gs=374.83kg/h ，</p><p>　　Q1= （kJ/h）&

117、lt;/p><p>　　其中：Gs—入窯濕基制品質量（Kg/h） </p><p>　　—入窯制品的溫度（℃）；=20℃</p><p>　　—入窯制品的平均比熱（KJ/（Kg·℃））；=0.86KJ/（Kg·℃）；</p><p>　　Q1=374.83×0.86×20=6447.08（kJ/h）<

118、/p><p>　　② 棚板及支柱帶入的顯熱Q2</p><p>　　其中：—入窯硼板、支柱等窯具質量（Kg/h）；Gb=2358.68 kg/h；</p><p>　　—入窯硼板、支柱等窯具的溫度（℃）；T2=20℃</p><p>　　—入窯硼板、支柱等窯具的平均比熱（KJ/（Kg·℃））；</p><p>　

119、　50%碳化硅硼板、支柱的平均比熱容按下式計算</p><p>　　=0.963+0.146t=0.963+0.000146×20=0.966KJ/（Kg·℃）</p><p>　　Q2=2358.68×0.966×20=45569.70（kJ/h）</p><p>　?、?燃料帶入化學熱及顯熱</p><

120、p>　　=（+）x （kJ/h）</p><p>　　其中：燃料為液化氣，低位發(fā)熱量為：=110000KJ/m3；</p><p>　　—入窯燃料溫度（℃）；入窯液化氣溫度為=20℃；</p><p>　　—入窯燃料的平均比熱，；</p><p>　　=20℃時液化石油氣比熱為=3.91；</p><p>　　x

121、—每小時液化石油氣的消耗量為；Nm3/h；</p><p>　　=（+）x=（110000+20×3.91)=110078.2 kJ/h</p><p>　　④ 助燃空氣帶入顯熱</p><p>　　全部助燃空氣作為一次空氣，燃料燃燒所需空氣量</p><p>　　==1.2×22.06=26.472</p>

122、<p><b>　　=</b></p><p>　　、—助燃空氣的比熱與溫度；</p><p>　　取助燃空氣溫度為20℃，此時空氣的比熱為： =1.30 ； </p><p>　　=26.472×1.30×20=688.272 （kJ/h）</p><p>　　⑤ 從預熱帶不嚴密處漏入

123、空氣帶入顯熱</p><p><b>　　= ()</b></p><p>　　其中：—離窯煙氣中的空氣過剩系數取2.5</p><p>　　、—漏入空氣與噴入風的比熱與溫度，分別取20℃，1.30</p><p>　　=（2.5-1.2）×22.06×1.30×20=745.628 （kJ

124、/h）</p><p>　?、?氣幕、攪拌風帶入顯熱</p><p>　　氣幕包括封閉氣幕和攪拌氣幕，封閉氣幕只設在窯頭，不計其帶入顯熱。取 </p><p>　　攪拌氣幕風源為空氣，其風量一般為理論助燃空氣量的0.5-1.0倍，取為0.75倍。</p><p>　　=0.75×22.06×1.30×20=430

125、.2（kJ/h）</p><p>　　9.1.4 熱支出項目</p><p><b>　　① 產品帶出顯熱</b></p><p><b>　?。╧J/h） </b></p><p>　　其中：—出燒成帶產品質量，在物料平衡計算中已得=346.5kg/h；</p><p>

126、　　—出燒成帶產品溫度，為1320 ℃；此時產品平均比熱 =1.20 kJ/(kg? ℃)</p><p>　　則：==346.5×1320×1.20=548856（kJ/h）</p><p>　?、?硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q4</p><p><b>　　=（kJ/h）</b></p><p>

127、　　其中：棚板、立柱等質量：Gb= 2358.68kg/h</p><p>　　出燒成帶棚板、立柱溫度：t4=1320℃ </p><p>　　此時棚板、立柱的平均比熱：</p><p>　　=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1320=1.189 kJ/(kg· ℃)</p><p>　　=

128、 2358.68×1.189×1320=3700282.09（kJ/h）</p><p>　?、?離窯廢氣帶走顯熱</p><p>　　一般通過取離窯煙氣中空氣過剩系數=2.5，則其體積流量為：</p><p>　　= [28.179+(2.5-1.2) ×22.06]=56.857</p><p>　　為保證

129、排煙機的安全使用，離窯煙氣溫度不應該超過300℃，則取離窯煙氣溫度為200℃，此時煙氣比熱=1.440 kJ/( Nm3·℃), </p><p>　　Qg＝Vgcgtg＝56.857×1.440×200=16374.816（kJ/h）</p><p>　?、?窯體散熱量Q5</p><p>　　根據窯體砌筑材料的不同，將預熱帶和燒

130、成帶按不同材料與溫度段將它們分成五段。</p><p>　　因此，預熱帶、燒成帶窯體總散熱為各段散熱量之和，即</p><p>　　Q5=6789.52+5011.24+34383.80+27750.41+15559.40+13446.40</p><p>　　+43103.56+25874.93+106057.36+66015.33=338539（KJ/h）<

131、;/p><p>　?、?窯車蓄熱和散失熱量Q6</p><p>　　取經驗數據，占熱收入的10%。</p><p>　?、?物化反應耗熱Q7</p><p>　　1）自由水蒸發(fā)吸熱Qw</p><p>　　Qw= Gw×（2490+1.93×tg）</p><p>　　其中：

132、入窯制品中自由水的質量 Gw== 374.83－366.58=8.25kg/h</p><p>　　1.93—煙氣離窯時溫度下的水蒸氣平均比熱，kJ/kg</p><p>　　煙氣離窯的溫度tg=200℃。則可得：</p><p>　　Qw= 8.25×（2490+1.93×200）= 23727kJ/h</p><p>

133、<b>　　2）結構水脫水吸熱</b></p><p>　　=6700（kJ/h）</p><p>　　其中： —入窯制品所含結構水的質量，kg/h </p><p>　　6700—1Kg結構水脫水所需熱量，KJ/Kg</p><p>　　物料平衡中已算出=16.52kg/h</p><p>　　

134、=6700=16.52×6700=110684（kJ/h） </p><p>　　3）其余物化反應吸熱</p><p>　　用Al2O3反應熱近似代替</p><p>　　=Gr×2100×Al2O3 %（KJ/h） </p><p>　　其中：Gr ——入窯干制品質量,kg/h；Gr=366.58 kg/h；

135、</p><p>　　2100—— 1kg Al2O3的反應熱，kJ/Kg；</p><p>　　=Gr×2100×Al2O3%= 366.58×2100×19.65%=151269.24（kJ/h）</p><p>　　則物化反應總耗熱為：</p><p>　　Q7= 23727 +110684+15

136、1269.24=285680.24（kJ/h）</p><p><b>　?、?其他熱損失Q8</b></p><p>　　根據具體情況，可對比現有同類型的窯加以確定，一般占總熱收入的5%—10%，本設計中取6%。</p><p>　　9.1.5 列出熱平衡方程式</p><p>　　由熱平衡方程——熱收入=熱支出，得

137、出：</p><p>　　Q1+Q2+Qf+Qa++=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q8</p><p>　　即： 6447.08+45569.70+110078.2 +688.272+745.628 +430.2x</p><p>　　= 548856+3700282.09+16374.816+338539+0.1 ＋285680.24＋0.06Q收<

138、;/p><p>　　解得x=62m3/h，即單位時間液化氣消耗量為：B=62m3/h。</p><p>　　回帶入上式最終得熱收入=熱支出=6992439.28 kJ/h</p><p>　　由于單位時間產量為=346.5 kg/h，液化氣熱值Qd=110000 kJ/ m3,</p><p>　　則單位時間內產品熱耗為：B ×=197

139、43.6（kJ/ kg）</p><p>　　9.1.6 列出預熱帶和燒成帶熱平衡表</p><p>　　表9-1-2 預熱帶和燒成帶熱平衡表</p><p>　　9.2冷卻帶的熱平衡計算</p><p>　　9.2.1 確定熱平衡計算的基準、范圍</p><p>　　先確定計算基準：以0℃作為基準溫度，1h為質量

140、與熱量的時間基準，畫出熱平衡示意圖如下：</p><p>　　9.2.2 熱平衡示意圖</p><p>　　圖10-2 冷卻帶的熱平衡示意圖</p><p>　　其中： Q3—制品帶入顯熱； </p><p>　　Q4—硼板、支柱等窯具帶入顯熱；</p><p>　　Q9—窯車帶入顯熱； </p>

141、;<p>　　Q10—急冷風帶入顯熱與冷卻帶末端送入冷卻風帶入顯熱；</p><p>　　Q11—制品帶出顯熱； </p><p>　　Q12—硼板、支柱等窯具帶出顯熱；</p><p>　　Q13—窯車蓄熱、帶出及散失之熱；</p><p>　　Q14—窯墻、頂總散熱；</p><p>　　Q15—

142、抽走余熱風帶走熱量； </p><p>　　Q16—其他熱損失；</p><p>　　9.2.3 熱收入項目</p><p>　?、?制品帶入顯熱Q3</p><p>　　此項熱量即為預熱帶、燒成帶產品帶出顯熱：</p><p>　　Q3=6447.08（kJ/h）</p><p>　　②

143、 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q4</p><p>　　此項熱量即為預熱帶和燒成帶硼板、支柱帶出顯熱：</p><p>　　Q4=45569.70（kJ/h）</p><p>　　③ 窯車帶入顯熱Q9

144、 </p><p>　　此項熱量可取預熱帶、燒成帶窯車總積散熱的95%，（其余5%已在預熱帶 </p><p>　　和燒成帶向車下散失）：</p><p>　　Q9=0.95×Q6=0.95×10%Q收=0.95×0.1×6992439.28=6642817.3（kJ/h）

145、</p><p>　?、?急冷風與窯尾風帶入顯熱Q10</p><p>　　設窯尾風風量為Vx，一般急冷風量為窯尾風量的0.25-0.5，本設計取急冷</p><p>　　風是窯尾風的0.5，則急冷風與窯尾風的總風量為：1.5Vx。</p><p>　　取空氣溫度ta=20℃，此時空氣的比熱為： =1.30 ；</p><

146、;p>　　Q10=Va×ca×ta=1.5Vx×1.30×20=39Vx（kJ/h）</p><p>　　9.2.4 熱支出項目</p><p>　?、?制品帶出顯熱Q11</p><p>　　出窯產品質量= 346.5kg</p><p>　　出窯產品溫度 t11=80℃， 產品比熱 C11

147、=0.896kJ/(kg·℃)</p><p>　　Q11=Gm×C11×t11=346.5×0.896×80=24837.12（kJ/h） </p><p>　?、?硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q12</p><p>　　出窯棚板、立柱質量Gb= 2358.68kg/h </p><p>

148、　　出窯棚板、立柱溫度t12=80℃， 棚板、立柱比熱C12=0.861 kJ/（kg·℃）</p><p>　　Q12= Gb× C12× t12=2358.68 ×0.861×80=162465.87（kJ/h）</p><p>　?、?窯車帶走和向車下散失之熱Q13</p><p>　　此項熱量一般可按窯車帶

149、入顯熱的55%計算，</p><p>　　Q13=0.55×Q9=0.55×6642817.3=3653549.5（kJ/h）</p><p>　?、?窯體散熱Q14</p><p>　　根據窯體砌筑材料的不同，將冷卻帶按不同材料與溫度段將它們分成三段，最終計算結果為：冷卻帶窯體總散熱為各段散熱量之和，</p><p>

150、　　即 ：Q14=77226.15+55583.74+18007.48+70770.36+33300.49+19446.33 </p><p>　　=258249.52（KJ/h）</p><p>　?、?抽走余熱風帶走熱量Q15 </p><p>　　Q15 = q15×Ca×ta</p><p>　　其

151、中: q15—抽走余熱風流量（m3/h）；該窯不用冷卻帶熱空氣做二次空氣，冷</p><p>　　卻帶鼓入風量全部用于氣幕，體積為q15=1.5Vx Nm3。漏出空氣忽略不</p><p>　　記，T15———抽走余熱風的平均溫度（℃）；取T15=250℃</p><p>　　C15———抽走余熱風的平均比熱（KJ/（Kg·℃））；</p>

152、<p>　　查表T15=250℃時，熱空氣的平均比熱為：C15=1.038 KJ/（Kg·℃）</p><p>　　則：Q15= q15×C15×t15=1.5Vx×250×1.038=389.25Vx （kJ/h）</p><p>　　⑥ 其他熱損失Q16</p><p>　　取經驗數據，占冷卻帶熱收入

153、的5%—10%，本次計算取5%。</p><p>　　9.2.5 列熱平衡方程式</p><p>　　列出熱平衡方程式 ：熱收入=熱支出，</p><p>　　Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q16</p><p>　　即：6447.08 +45569.70+6642817.3+39Vx</p>

154、;<p>　　= 24837.12+162465.87+3653549.5+258249.52+389.25Vx+5 %Q收 </p><p>　　Vx =6419.62Nm3/h</p><p>　　因此得窯尾風量為6419.62Nm3/h 急冷風量為3209.81Nm3/h</p><p>　　9.2.6 列出冷卻帶熱平衡表</p&

155、gt;<p><b>　　10.燒嘴選型</b></p><p>　　10.1 每個燒嘴所需的燃燒能力</p><p>　　由于全窯共有n個燒嘴，考慮每個燒嘴的燃燒能力和燒嘴燃燒的穩(wěn)定性，取安全系數1.5，所以每個燒嘴的燃燒能力為：</p><p>　　2640000×1.5/n=</p><p>

156、;　　10.2 選用燒嘴應注意的原則</p><p>　　燒嘴的選用能適應和滿足生產需要即可，應盡量避免不必要的浪費。其次，選用燒嘴必須和燒嘴的使用結合起來，在規(guī)定的負荷內保證火焰的穩(wěn)定性，即不要脫火也不要回火，并要保證在規(guī)定的條件下燃料完全燃燒</p><p><b>　　10.3 選用燒嘴</b></p><p>　　由于本設計的燒成帶窯內

157、寬達到1910mm，為了保證斷面溫度的均勻與穩(wěn)</p><p>　　定，通過資料查詢選用廣東施能燃燒設備有限公司生產的型號為SIO-200燒嘴，其主要參數為：火焰長度1100mm-2400mm，出口速度為80m/s，燃氣壓力2000 Pa，助燃空氣壓力4200Pa。</p><p>　　此燒嘴不需要專門的燃燒室，燒嘴磚直接砌筑在窯墻上即可。</p><p>　　11

158、.管道尺寸、阻力計算</p><p>　　11.1 排煙系統(tǒng)的設計</p><p><b>　?、?排煙量計算</b></p><p>　　取離窯煙氣中空氣過剩系數=2.5，則其體積流量為：</p><p>　　= [28.179+(2.5-1.2) ×22.06]=56.857</p><

159、;p>　　=25m3/h Vg=1421.425 m3/h= 0.379m3/s</p><p>　?、?排煙口及水平支煙道尺寸</p><p>　　共有15對排煙口，則每個排煙口的煙氣流量為：</p><p>　　qv=0.379/30=0.01263m3/s</p><p>　　標準狀態(tài)下煙氣在磚砌管道中的流速為1～2.5m/s

160、，流速太大則阻力大，流速太小則管道直徑過大，造成浪費?，F在取流速v=1.5m/s，煙道截面積為：</p><p>　　A= 0.01263/1.5=0.00842 m2</p><p>　　排煙口尺寸設計為高×寬=0.0842×0.1m，考慮到砌筑的方便，取高為67×3=201mm，即實際排煙口尺寸為 高×寬=201×180mm。</

161、p><p>　?、?垂直支煙道尺寸</p><p>　　煙氣由排煙口至垂直支煙道流量不變，流速相同，所以截面積應相等。取截面尺寸為：180×115mm。</p><p>　　垂直高度應和窯墻（車臺面至窯頂）高度一樣，為1206mm。</p><p>　　其水力半徑為：R==0.13 m</p><p>　　窯墻

162、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Φ1=200mm。</p><p>　　此部分垂直金屬煙道高度約為1.5米左右，實際距離要以現場風機安裝位置等實際情況為準。</p><p>　?、?水平主煙道尺寸</p><p>　　水平主煙道長度8米，直徑Φ2=450mm。</p><p>&l

163、t;b>　?、?阻力計算</b></p><p>　　阻力計算應包括料垛阻力、位壓阻力、摩擦阻力和煙囪阻力的計算之和。</p><p>　　1） 料垛阻力h1</p><p>　　取經驗數據，每米窯長料垛阻力為1Pa，按理想情況假設，零壓應在預熱帶和燒成帶相接的位置，即第21節(jié)，最后一對排煙口在第7節(jié)，每節(jié)長2米，則：</p>&

164、lt;p>　　h1=（21-7）×2×1=28 Pa</p><p>　　2 ） 位壓阻力h2 </p><p>　　風機與煙囪設在窯外的車間地面上，煙氣從排煙口到風機（煙囪底部），位置升高2.0米。取煙氣平均溫度為200℃。</p><p>　　H2=－H(ρa－ρg)·g&

165、lt;/p><p>　　=－1.0×（1.3×－1.3×）×9.8</p><p><b>　　=－9.04Pa</b></p><p>　　3 ) 局部阻力h3</p><p>　　煙氣從爐膛內進入排煙口，突然縮小，取ξ1=0.5；v=1.5m/s</p><p

166、>　　90°轉彎至垂直支煙道，取ξ2=2；v=1.5m/s</p><p>　　垂直支煙道至分煙管截面突增，取ξ3=0.70；v=1.5m/s</p><p>　　水平支煙道與水平主煙道成90°轉彎加突擴，取ξ4=2；v=1.5m/s，ξ,5=2，v=5m/s ，再45°下降至風機接口，取ξ6=0.5；v=5m/s</p><p>

167、;<b>　　則局部阻力h3為</b></p><p><b>　　=61.07 Pa</b></p><p>　　4 ) 摩擦阻力h4</p><p>　　對非圓形通道應求當量直徑d： </p><p>　　水平支煙道當量直徑和長度（砌筑部分）：</p><p>　　d1

168、==0.13 m，l1=0.45 m</p><p>　　垂直支煙道當量直徑和長度（金屬管道部分）：</p><p>　　d2=0.117m；l2=2m；</p><p>　　水平支管道當量直徑和長度（金屬管道部分）：</p><p>　　d3=0.117m；l3=1m；</p><p>　　主煙道直徑和長度（金屬管道

169、部分）：</p><p>　　d4= 0.567m；l4=10 m；</p><p>　　摩擦阻力系數：金屬管取ζ1＝0.03，砌筑管道取ζ2＝0.05，則有</p><p>　　h4=ξ1**ρ+ξ2（++）**ρ</p><p><b>　　=6.34Pa</b></p><p>　　5 )

170、 煙囪阻力h</p><p><b>　　1. 煙囪尺寸</b></p><p><b>　　煙囪排出煙氣量為：</b></p><p>　　V = 0.379m3/s</p><p>　　煙囪高度為10米，標準狀態(tài)下取煙氣在煙囪內的流動速度為10m/s，平均溫度為100</p>&