窑炉课程设计

1、景德镇陶瓷学院窑炉课程设计说明书题目： 日产12000平米玻化砖发生炉煤气辊道窑设计 二一五年六月十日目录1 前言2 设计任务书2.1设计任务2.2原始数据2.3燃料2.4夏天最高气温2.5设计要求3 烧成制度 3.1温度制度： 3.1.1最高温度: 3.1.2烧成周期： 3.1.3各带划分： 3.1.4烧成温度曲线3.2气氛制度3.3压力制度4辊道窑主体尺寸4.1 窑内宽4.2 窑体长度4.2.1 窑体长度4.2.2 窑体各带长度4.3 窑内高5辊道窑工作系统5.1 排烟系统5.2 燃烧系统5.3 冷却系统5.3.1急冷通风系统5.3.2 缓冷通风系统5.3.3 快冷通风系统5.4传动系统5

2、.4.1 辊子材质的选择5.4.2 辊距的确定5.4.3 传动系统的选择5.4.4 传动过程5.4.5 传动过程联接方式5.5 窑体附属结构5.5.1事故处理孔5.5.2膨胀缝5.5.3测温孔与观察孔5.5.4挡火板、挡火墙 5.5.5 窑体加固钢架结构6窑体材料及厚度6.1窑体材料确定原则6.2窑体材料厚度的确定原则7 燃料燃烧计算7.1 空气量7.1.1 理论空气量的计算7.1.2 实际空气量的计算7.2 烟气量7.2.1 理论烟气量的计算7.2.2 实际烟气量的计算7.3 燃烧温度8物料平衡计算8.1每小时烧成制品的质量8.2每小时烧成干坯质量8.3每小时烧成湿坯的质量8.4每小时蒸发自

3、由水质量8.5每小时产生CO2的质量8.6每小时分解的结构水质量9预热带及烧成带热平衡计算9.1 热平衡计算基准及范围9.2 热平衡框图9.3热收入项目9.3.1坯体带入显热9.3.2燃料带入化学热及显热9.3.3助燃空气带入显热9.3.4预热带漏入空气带入显热9.4 热支出项目9.4.1 产品带出显热9.4.2 烟气带走显热9.4.3窑体散热损失9.4.4物化反应耗热9.4.5其它热损失9.5 热平衡方程式 9.6 预热带与烧成带的热平衡表 9.7烧嘴的选用10冷却带热平衡 10.1 热平衡计算基准及范围 10.2 热平衡框图 10.3 热收入项目 10.4热支出项目10.4.1 制品带走显

4、热10.4.2 热风抽出时带走的显热10.4.3 窑体的散热10.4.4 其它热损失 10.5 列出热平衡方程 10.6冷却带热平衡表11 窑体材料概算11.1耐火材料11.2管路材料 11.2.1排烟段材料概算11.2.2急冷段材料概算11.3钢架材料概算11.4燃烧系统材料概算11.4.1通风系统材料11.4.2燃烧系统材料概算11.4.3液化气站材料12 后记参考文献1 前言近年来，陶瓷工业在人民生产、生活中都占有重要的地位。陶瓷的发展与窑炉的改革密切相关，一定结构特点的窑炉烧出一定品质的陶瓷。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,比如梭式窑

5、;另一种是连续式窑炉,比如本设计书设计的辊道窑。辊道窑是当代陶瓷工业的先进窑炉,我国70年代开始已陆续应用于日用陶瓷工业、建筑陶瓷工业。80年代后，辊道窑已广泛地用于我国建陶工业中1。辊道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而快烧又保证了产量，降低了能耗。产品单位能耗一般在20003500 kJ/kg ，而传统隧道窑则高达55009000 kJ/kg 。所以，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用2 。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

6、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。通过对其窑炉结构和控制的了解，借鉴经验数据，本文设计的辊道窑，全窑长207米，内宽3.07米，烧成温度是1210摄氏度，燃料采用发生炉煤气，单位质量得产品热耗为2295.6 kJ/kg。热效率高，温度控制准确、稳定，传动用电机、链传动和齿轮传动结构，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式，传动平衡、稳定，维护方便，控制灵活。本设计书在写作过程中得到老师和同学的指导，在此表示深深地谢意。编写时，本人虽然想设计一个实用、廉

7、价的建陶工业辊道窑，内容上尽量想符合工程上的需要，但由于本人水平所限，设计书中一定有不少缺点和不足之处，诚挚地希望老师批评指正。2 设计任务书 2.1设计任务 日产12000玻化砖发生炉煤气辊道窑设计。 2.2原始数据1、产量：日产120002、产品规格：600×600×10（mm）3、入窑水分： 1.5%4、产品合格率：97%5、烧成周期：52分钟（全氧化气氛）6、最高使用温：12107、燃料：发生炉煤气（QDW6.753MJ/Nm3）38、年工作日：330天9、坯料组成 表2-1 坯体化学组成 （wt%）质量分数化学成份SiO2AL2O3CaOMgOFe2O3K2O+N

8、a2OI·L百分含量（%）65.9218.270.250.60.523.445 2.3燃料表22：燃料组成发生炉煤气COH2CH4CO2N2Qnet(MJ/Nm3)30.613.24.03.448.86.753 2.4夏天最高气温：37 2.5设计要求1、窑体结构及工作系统合理，设计计算准确。2、图纸设计包括窑体主图、6-7个窑体主要断面图。图纸全部手绘、上墨。 图纸整洁、制图规范、尺寸齐全。3、说明书完整详细，内容符合规范，A4打印。3 烧成制度的确定 3.1温度制度： 3.1.1最高温度:1210 3.1.2烧成周期：52min 3.1.3各带划分：表31： 各带划分名称温度/时

9、间/min升（降）温速率/min长度比例%长度mm节数排烟段204305.574.5011.12300018预热带4306004.537.804.59200914下枪段600950570.0012.3253001525烧成带60012101540.6730621002652保温阶段1210101.123001冷却带急冷12107005102.006.641138005459缓冷700500922.2023.3483006080快冷5008076011.1230008190累计5210020700090 3.1.4烧成温度曲线大致如下：121070050095052453630105.51580

10、430 T1200 1000 800 600 600 400 20 200 t（mi 图32：烧成温度曲线 3.2气氛制度：全窑氧化气氛。 3.3压力制度为保证温度制度与压力制度的实现，全窑压力制度大致为：预热带为负压，最大不超过40Pa，烧成带压力为正压，最大不超过20Pa，两带之间的零压位一般应设置和控制在900左右位置。4辊道窑主体尺寸确定 4.1 窑内宽的确定产品的尺寸为600×600×10mm，设制品的收缩率为10%。由于坯体尺寸=产品尺寸/（1-烧成收缩）,得坯体尺寸为：666.7×666.7mm 两侧坯体与窑墙之间的距离取200mm，设内宽B3.2m

11、，取产品长边平行于辊棒，计算宽度方向坯体排列的块数为：（3200200×2）/666.74.19块，确定并排4块。B666.7×4200×23066.8mm考虑砌筑方便，最后确定窑内宽为3070mm。 4.2 窑体长度的确定 4.2.1 窑体长度的确定窑容量=（日产量×烧成周期）÷（24×产品合格率） （12000×52/60）(24×0.97) 446.74（米2/窑）装窑密度=每米排数×每排片数×每片砖面积 （1000666.7）×4×（0.6×0.6） 2.1

12、6（米2/米） 有效窑长=窑容量÷装窑密度 =446.74/2.16=206.8m 取单节长度为2290mm,节间联接长度10mm。窑的节数=206800/2300=89.9节，取整节数为90节所以算出窑长为L2300×90207000mm。 4.2.2 窑体各带长度的确定 预热带占全窑总长的30.1%，节数=90×28.1%25.29，取25节，长度25×230057500mm；烧成带占全窑总长的 28.9%，节数=90×30.9%27.81，取28节，长度28×230064400mm；冷却带占全窑总长的 41%，节数=90

13、5;41%36.9，取37节，长度37×230085100mm。 4.3 窑内高的确定表41： 窑内高度表排烟带预热带下枪、急冷带烧成缓冷、快冷带辊上高（mm）290415415420290辊下高（mm）395475475480395总内高（mm）6858908909006855工作系统的确定 5.1 排烟系统本辊道窑设计采用窑头准集中排烟，烟气由烧成带流向预热带，烟气温度由烧成带至预热带逐渐降低，而待烧砖坯则与烟气逆向而行到逐渐升温的目的，窑头准集中排烟有效的利用了烟气余热，降低了能耗。在第一、第三、第五节、第七节窑顶分别设置排烟口进行排烟。在各排烟口分别设置圆管引出，汇总到窑顶、

14、窑底的排烟分管中，最后连接到总管进行集中排烟。在9、10节窑顶设置排烟机风机平台，在其上设置2台排烟风机，其中1台备用。 5.2 燃烧系统为有利于燃烧带的温度调节，采用高速烧嘴。全窑采用“小流量多点供热”的燃烧系统设置，共设置134对268个烧嘴。在1525节每节辊下设置2对烧嘴，错开排列并设置相应的火焰观察孔，；在9501210，即2653节，每节辊上下共设4对烧嘴，上下对侧均交错布置，并在辊上下方各个燃烧器对侧窑墙分别设置一个火焰观察孔。 5.3 冷却系统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

15、制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气，余热风可供干燥，达到节能的目的。 5.3.1急冷通风系统 在辊上、辊下设置带有圆孔的耐热钢急冷风管，自5459节设置30对60根，呈对称布置。在60节窑顶设有一个急冷风机工作平台，上面布置两台急冷风机，提供急冷用风，其中1台风机为备用风机。 5.3.2 缓冷通风系统制品冷却到700500范围时，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率，直接吹冷风冷却，会导致冷却速度过快，容易产生缺陷，为达到缓冷目的，一般采用间接冷却的方法，如抽热风或设置热交换装置以达到冷却制品的目的。多数辊道窑在该段设置若干处抽热风口，使从急冷段与窑尾快冷段过来的热风流经制品，并

16、将热量抽出，让制品慢速均匀地冷却。本设计采用热交换管进行间接冷却的方法，以缓和降温速率，达到均匀降温的目的。在6180节，每节设置3对热交换管横穿辊上空间，共120根。热交换管的一端连接汇总管，一端开口，连通车间环境，对此热量进行余热利用，热交换管加热后的热风经汇总管汇总，接入助燃风机，由助燃风机抽走作为预热的助燃空气，达到节能的目的。在缓冷段77、78节窑顶设有一个抽热风工作平台，上面布置一台抽热风机，抽出的热风一部分作为干燥介质，一部分直接排空。 5.3.3 快冷通风系统窑尾采用直接吹冷风冷却产品。在窑炉最后2节两侧安装轴流风扇，每节窑顶、窑底各设4台轴流风扇，上下对制品强制冷却。在第88

17、节设一矩形抽冷风口，尺寸为1600×580 mm。 5.4传动系统 5.4.1 辊子材质的选择辊道窑对辊子材质要求十分严格，它要求制辊材料热胀系数小而均匀，高温抗氧化性能好，荷重软化温度高，蠕变性小，热稳定性和高温耐久性好，硬度大，抗污能力强。常用的辊子有金属辊和陶瓷辊两种。为节约费用，不同的温度区段一般选用不同材质的辊子。一般来说，低温段（小于300）可选用普通无缝钢管辊子；中温段（300600）可选用耐热不锈钢钢管；高温段（1300以下）可选用耐热高铝瓷棒6。此次设计在低温段（20200）选用55×4000的无缝钢管辊子；中温段（200600和40080）选用55

18、15;4000的耐热不锈钢管；在高温段（6001210和1210700）选用55×4000含AL2O385%的瓷管。表51：辊子的选材低温段（30020）无缝钢管辊棒中温段（300600和600300）耐热不锈钢钢管高温段（6001210和1210700）耐热高铝瓷棒 5.4.2 辊距的确定考虑到制品在运动过程中始终保证有三根辊子支撑才能稳定运行，故辊距应为产品长度的1/4以下，即辊距不大于600×1/4=150，辊距如果太大对辊子的强度要求太高。由于窑炉每节的两头和中心都是70×50的方管，而每根辊棒的直径为55mm，为方便辊子的安装，取辊距为50mm，则可在每

19、根方管中心开孔。设计的每节窑长为2230mm，当辊距为50mm时，2230/50=46根，符合节长应为辊距的整倍数的设计原则。 5.4.3 传动系统的选择辊道窑的传动系统由电动机、减速设备和传动机所组成。常见的传动机构有链传动和齿轮传动两种。辊子采取链传动的特点是结构简单、成本低，但由于链传动的多边形效应，瞬时传动比周期性变化，给传动带来运动的不均匀性和附加的动负荷，从而影响到辊子传动的平稳性。因此，在链传动中应尽量选择较小的链节距。增加链齿数，限制链轮转速。齿轮传动比较平稳，运行过程中啮合牢固，但齿轮加工复杂，造价较高，为了产品的质量，一般辊道窑都采用齿轮传动。从传动布局的形式来分，又有整体

20、传动和分段传动两种方法。整体传动布局一般用于短窑和实验室用辊道窑。分段传动通常57米为一段，各段辊子转速可以相同，也可以由快到慢分配不同的转速。本设计将窑分成30段，每段均由一台电动机带动，采用变频调速。所有电机可同时运行，每台也可以单独运行。当处理事故时，可关掉一台或几台电机，其余电机仍可以按一定时间（一般为几秒钟）交替正、反转，砖坯前后摇摆运行，可保证这些区段的辊子不弯曲，砖坯也不会进入下一个区段。 5.4.4 传动过程 电机主动链轮滚子链从动链轮主动斜齿轮从动螺旋齿轮主轴主轴上的斜齿轮被动斜齿轮辊棒传动装置辊子 5.4.5 传动过程联接方式依据以上原则，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采

21、用托轮磨擦式。 5.5 窑体附属结构 5.5.1 事故处理孔建陶工业辊道窑多用来烧制墙地砖、瓷质砖等片状制品，一般将砖坯直接放在辊子上，常会发生断砖（坯）现象。为便于处理断辊、卡砖、起摞等事故，在窑侧墙每隔一定间距须设置事故处理孔。事故处理孔一般设在辊下，且事故处理孔下孔面与窑底平齐，以便清除出落在窑底上的砖坯碎片。事故处理孔大小尺寸通常宽240450mm，高65135mm。同时，为加强窑体密封，应尽量少设置事故处理孔，而为了便于处理事故又希望多设置，要很好解决这一矛盾，必须合理布置事故处理孔。两侧墙事故处理一般均采取交错布置的形式。为了能清除窑内任何位置上的事故而不造成“死角”，两相邻事故处

22、理孔间距不应大于事故处理孔对角线延长线与对侧内壁交点7。图5-2事故处理孔设计原理图其中：ctg=b/=c/B，所以：c=B·ctg=B·b/，则 L=2b（1+B）/；式中：b为事故处理孔宽度，mm；B为窑的内宽，mm；为窑的厚度，mm；L为两相邻事故处理孔的距离；为了施工方便每节设置一对事故处理孔。设定事故处理孔的尺寸为：低箱300×130 mm、高箱300×200 mm。内部挡火材料做成大盖板，间隙填入陶瓷棉，对事故处理孔进行密封，最外部的钢板密封前段还需要用一定的保温材料。密封的目的是为了防止热气体外溢，冷气体漏入等引起的热损失对产品的烧制产生影

23、响。 5.5.2膨胀缝窑体材料受热会膨胀，产生很大的应力，特别是新建窑炉在烘窑过程中，窑体升温较大，材料膨胀量大，极易造成窑体胀裂。为避免砌体开裂、损坏，必须重视窑体膨胀缝的留设，不仅窑墙、窑顶等砌体要留设，而且必须注意隔焰板、孔砖间膨胀缝的留设。一般每隔2m左右留设1020mm膨胀缝，其中填充陶瓷棉或石棉。本设计在每两节窑炉的接头部位设有10mm膨胀缝。 5.5.3测温孔与观察孔为严密监视及控制窑内温度制度，即使调节烧嘴开度，一般在窑道顶及火道侧墙留设若干测温孔，以安装热电偶。测温孔间距一般为35m，高温段布密些，低温段布稀些，在烧成曲线的关键点，如氧化末端、晶型转化点、釉始融点、成瓷段、急

24、冷结束等都设置测温孔8。本设计从第一节开始布置测温孔，在第6、12节的窑顶布置两个WRN-122K型镍铬-镍硅热电偶，在18、20、23、27、31、35、39、43、47、51、56、60、65、70、75的窑侧和窑顶分别布置WRP-130S型铂铑-铂热电偶。 5.5.4挡火板、挡火墙的设置由于辊道窑是中空窑，工作通道空间大，气流阻力小，为便于调节窑内压力制度和温度制度，在第7、14、18、20、23、27、31、35、39、43、47、52、53、59、73、75、80节设挡火板、挡火墙，上方采用耐火纤维板吊挂，其中第7、14、18、20、23、27、53、59节的挡火墙用高铝砖砌筑，第3

25、1、35、39、43、47、52、73节的挡火墙用JM-26的砖（75节不设置挡火墙只设置挡火板），这样可以缩小通道面积，以增加火焰阻力（其中73、75节用耐热钢板），有利于烟气在高温区滞留。上挡板还可以上、下调节以控制各段温度，在烧成带和冷却带之间交界的挡火墙和挡火板起到了分隔两带的作用，即避免了烧成带的高温烟气侧流入冷却带造成冷却效果减弱和热量损失，又避免了因压力波动时急冷风窜向烧成带降低高温区的温度。 5.5.5 窑体加固钢架结构形式辊道窑钢架结构起着加固窑体作用，而钢架本身又是传动系统的机身。本设计采用金属框架装配式钢架结构，立柱用2.5t×75×50mm方钢、上横

26、梁用2.3t×50×50mm方钢、下梁用2.5t×100×50mm方钢。在一节窑体钢架中，每侧共有立柱3根，两头每个立柱上开有攻M12螺栓节间联接的6个孔。下横梁每节共3根，焊在底侧梁上，下横梁上焊有50×50mm的等边角钢作底架，以便在其上搁置底板。上下侧板可用23mm钢板冲压制成，吊顶梁采用50×50×5mm的等边角钢。6窑体材料及厚度的确定 6.1窑体材料确定原则窑体材料要用耐火材料和隔热材料。耐火材料必须具有一定的强度和耐火性能以便保证烧到高温窑体不会出现故障。隔热材料的积散热要小，材质要轻，隔热性能要好，节约燃料。

27、而且还要考虑到廉价的材料问题，在达到要求之内尽量选用价廉的材料以减少投资。 6.2窑体材料厚度的确定原则1 为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。2 材料的厚度应为砖长或砖宽的整数倍；墙高则为砖厚的整数倍，尽量少砍砖。3 厚度应保证强度和耐火度。总之，窑体材料及厚度的确定在遵循以上原则得计出上，还要考虑散热少，投资少，使用寿命长等因素表61：窑体材料和厚度表（1）排烟段、快冷段(1-8、81-90节，20-430、430-80)窑体部位材质使用温度()厚度(mm)导热系数w/(m·)窑顶耐火层高铝砖14001140.112+0.268×10-3t隔热层STD纤维毡1

28、350550.08窑墙耐火层轻质粘土砖10501140.092+0.16×10-3t隔热层STD纤维毡12601000.08窑底耐火层高铝砖1350650.112+0.268×10-3t隔热层轻质粘土砖10501300.092+0.16×10-3t预热带、下枪段(9-25、430-950)窑体部位材质使用温度()厚度(mm)导热系数w/(m·)窑顶耐火层高铝砖13502500.112+0.268×10-3tSTD纤维毡1000800.08窑墙耐火层高铝砖14001140.112+0.268×10-3t隔热层轻质粘土砖10501140.

29、092+0.16×10-3t保温填充料1200500.113+0.163×10-6t2STD纤维毡10001300.08窑底耐火层高铝砖1400650.112+0.268×10-3t隔热层轻质粘土砖10502250.092+0.16×10-3t烧成带，急冷段(26-52节，950-1210、1210-700)窑体部位材质使用温度()厚度(mm)导热系数w/(m·)窑顶耐火层轻质高铝砖16002500.2+0.175×10-3t隔热层陶瓷棉1200800.113+0.163×10-6t2窑墙耐火层轻质高铝砖16001140.2

30、+0.175×10-3t隔热层轻质保温砖13501140.13+0.175×10-3tSTD毡10001300.08窑底耐火层轻质高铝砖1600650.2+0.175×10-3t隔热层高铝砖1400750.112+0.268×10-3t轻质粘土砖10501500.092+0.16×10-3t缓冷段(60-80节，700-500)窑体部位材质使用温度()厚度(mm)导热系数w/(m·)窑顶耐火层高铝砖14001140.112+0.268×10-3t隔热层STD 纤维毡1000450.08窑墙耐火层轻质粘土砖10501140.0

31、92+0.16×10-3t隔热层STD纤维毡10001000.08窑底耐火轻质粘土砖1050550.092+0.16×10-3t隔热层STD纤维毡1000750.087 燃料燃烧计算 7.1 空气量 7.1.1 理论空气量的计算燃料为发生炉煤气，本设计燃料低发热量Qnet=6753KJ/Nm3,其成分组成如表22所示:根据气体燃料的化学组成，计算其理论空气量： 100/21×0.5CO+0.5H2+2CH4×1/100 100/21×(0.5×30.6+0.5×13.2+2×4) ×10-2 1.42（N

32、m3 /Nm3） 7.1.2 实际空气量的计算由于在氧化气氛下烧成，根据经验取空气系数为1.15，×1.42×1.151.63（Nm3 /Nm3） 7.2 烟气量 7.2.1 理论烟气量的计算按照燃料的化学成分计算理论烟气量： CO2+CO+H2+3CH4+N2×10-2+×21/100×79/21 3.4+30.6+13.2+3×4+48.8×10-2+1.42×21/100×79/21 2.20（Nm3 /Nm3） 7.2.2 实际烟气量的计算 + (-1)2.20 +(1.15-1)×1.

33、422.41（Nm3 /Nm3）7.3 燃烧温度设空气温度 ，空气比热为1.30 ,发生炉煤气比热为：1.32，现设1700，燃烧产物温度1.66。则理论燃烧温度为： ()/ （6753+1.63×1.3×20+1.32×20）/（2.41×1.66） 1706.5 求得温度与假设温度相对误差:(1706.5-1700)/1700×100%=0.38%5%，所以假设合理。取高温系数0.8，则实际燃烧温度0.8×1706.51365.2，比需要的温度高155.2，这符合要求有利于快速烧成，保证产品达到烧熟的目的。8物料平衡计算 8.1每

34、小时烧成制品的质量根据日产量及成品率可知，每小时烧成半成品面积为Sm=12000/（24×0.97）=300.7m2每平方米制品的重量为25.2kg，则每小时烧成制品的质量为Gm=300.7×25.2=7577.6kg 8.2每小时烧成干坯质量因灼减为5%，故干坯质量为G1=Gm×1/（15%）=7577.6×1/0.95=7975.8 kg 8.3每小时烧成湿坯的质量入窑坯体含水率为1.5%，则每小时烧成湿坯的质量G2=G1×1/(1w)=7975.8×1/(10.015)=8097.3 kg 8.4每小时蒸发自由水质量不考虑结构水

35、，则小时蒸发自由水的质量为G3G2G18097.37975.8121.5kg 8.5每小时产生CO2的质量根据坯体成分知，每小时从坯体中引入的CaO及 MgO质量为GCaOG1×CaO%7975.8×0.25%19.94 kgGMgOG1×MgO%7975.8×0.6%47.85 kg则每小时产生CO2的质量为G4GCaO×（MCO2MCaO）GMgO×（MCO2MMgO）19.94×（4456）47.85×（4440）68.3 kg 8.6每小时分解的结构水质量每小时干坯灼减质量应为分解出结构水的质量与分解出CO

36、2质量之和，故有G5G1×IL%G47975.8×5%68.3330.49kg9预热带及烧成带热平衡计算 9.1 热平衡计算基准及范围时间基准：1h； 温度基准：0 9.2 热平衡框图 图91： 预热带和烧成带热平衡示意图 -坯体带入显热； -助燃空气带入显热；-漏入空气带入显热； -燃料带入化学热及显热；-产品带出显热； -墙、顶、底散热；-物化反应耗热； -其它热损失；-废气带走显热。 9.3热收入项目 9.3.1 坯体带入显热Q1（kJ/h）Q1=G2C1T1其中 G2湿制品质量（kg/h）；C1制品的比热（kJ/（kg·）；T1制品的温度（）；C1随各地原

37、料成分及配方的不同而变化，一般在0.841.26 kJ/（kg·）范围9，取平均值计算，即C1=1.05 kJ/（kg·），则有Q1= G2C1T1=8097.3×1.05× 20= 170043.3（kJ/h）； 9.3.2燃料带入化学热及显热燃料的低热值=6753kJ/入窑燃料温度=20 ，20 时发生炉煤气的比热容是=1.32kJ/（·)设发生炉煤气消耗量为 (KJ/h) 9.3.3助燃空气带入显热(KJ/h)助燃空气温度20, 20时空气比热容1.30 kJ/（）,则燃料燃烧所需助燃空气总量为： （KJ/h） 9.3.4预热带漏入空气带

38、入显热(KJ/h )取预热带前段空气过剩系数,漏入空气温度20,1.30 kJ/（）.则漏入空气总量为： (KJ/h )9.4 热支出项目 9.4.1 产品带出显热(KJ/h)通过查表知t2 =1210时，产品平均比热为C2 =0.84+26×10-5×1210=1.128kJ/（kg·），故产品带出显热为 Q2= Gm×C2×t2=7577.6×1.128×1210=10269163kJ/h 9.4.2 烟气带走显热(KJ/h)每小时离窑烟气总量为： = =3.62烟气离窑温度一般200, 200时烟气比热容1.41kJ/

39、(m·) (KJ/h ) 9.4.3窑体散热损失将计算分为2部分,即第627节: 430-950,取平均值690；第2853节：950-1210取平均值为1080。 第625节:窑外壁表面平均温度40，窑内壁平均温度690a. 窑顶窑顶耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.176×10-3t0.23隔热层硅酸盐耐火纤维束11500.10.3150 设 =445 ， =76=0.31+0.176×10-3（690+445）/2=0.413 W/m· = =12.88 W/m·=0.23m0.2 W(m)=0.15m热流密度：=495（W/

40、）校核、 <5% 允许 <5% 允许窑顶散热面积: m则QqA495×111.03×3.6197744(kJ/h)b.窑墙窑墙耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.176×10-3t0.23隔热层硅酸盐耐火纤维束13500.10.3190 设 ， =0.31+0.176×10-3（690+485）/2=0.416 W/m· = =12.65 W/m·=0.23m0.2 W(m)=0.19m热流密度：=433（W/）校核、 <5% 允许 <5% 允许窑墙散热面积: m则Q2qA2×433

41、5;37.13×3.6115806 (kJ/h)c.窑底窑底耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.176×10-3t230隔热层硅藻土砖9000.063+0.14×10t130膨胀层硅酸盐耐火纤维束13500.10.3 设 ， ，=0.31+0.176×10-3（690+470）/2=0.415 W/m· = =12.73 W/m·=0.23m=0.063+0.14×10-3（690+470）/2=0.147 W/m·=0.13m热流密度：=451（W/）校核、 <5% 允许 <5% 允许窑底散

42、热面积:A111.03 m则QqA451×111.03×3.6180244 (kJ/h)第2853节窑体散热计算如下:取窑外壁温度80,窑内壁平均温度为1080d.窑顶窑顶耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.176×10-3t0.23隔热层硅酸盐耐火纤维束11500.10.3150 设 ， ，=0.31+0.176×10-3（1080+680）/2=0.464 W/m· = =16.2 W/m·=0.23m=0.2 W/m·=0.15m热流密度：=753（W/）校核、 <5% 允许 <5% 允许窑顶散热

43、面积:A（2.73+3.43）/2×2.21×1495.3m则QqA753×95.3×3.6258383 (kJ/h)f.窑墙窑墙耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.176×10-3t0.23隔热层混合纤维13500.12120 设 ， ，=0.31+0.176×10-3（1080+580）/2=0.455 W/m· = =16.88 W/m·=0.23m0.25 W(m)=0.12m热流密度：=943（W/）校核、 <5% 允许 <5% 允许窑墙散热面积:A（0.82+1.42）/2

44、5;2.21×1434.65m则Q2qA2×943×34.65×3.6235156(kJ/h)h.窑底窑底耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.176×10-3t130隔热层硅藻土砖9000.063+0.14×10t130膨胀层硅酸盐耐火纤维束13500.10.3100 设 ， ， =0.31+0.176×10-3（1080+890）/2=0.473 W/m· = =35.82 W/m·=0.13m=0.063+0.14×10-3（890+380）/2=0.15 W/m·=0.

45、13m0.2 W(m)=0.1m热流密度：=594（W/）校核、 <5% 允许 <5% 允许 <5% 允许窑底散热面积:A95.3 m则QqA894×95.3×3.6203766 (kJ/h) 窑体总散热量为:=197744+115806+180244+258383+235156+203766 =1007709(kJ/h) 9.4.4物化反应耗热(kJ/h)（1） 自由水蒸发吸热已知G3=121.5（kg/h），烟气离窑温度tg=200，所以Qw=121.5×（2490+1.93tg）=349434（kJ/h） 其余物化反应耗热用反应热近似代替物

46、化反应热入窑干制品质量，含量=20%Qr= G1×2100Al2O3%=7975.8×2100×18.27% =3060075.2（kJ/h） 总的物化反应耗热:349434+3060075.23409509.2 (kJ/h) 9.4.5其它热损失(kJ/h)根据经验占热收入的5%=()×5% =（170043.3+6779.4x+42.38x+31.64x）×0.05=5%（170043.3+6853.42x） 9.5 列出热平衡方程式由热收入=热支出得:代入数据得（170043.3+6779.4x+42.38x+31.64x）×0

47、.95=10269163+1007709+3409509.2+1020.8x解此方程得x=2645.7（m3/ h）即每小时需发生炉煤气2645.7 m,每小时烧成产品质量7577.6（Kg/h）,所以,单位质量得产品热耗为: (kJ/kg) 9.6 预热带与烧成带的热平衡表 表92：预热带与烧成带热平衡表热收入热支出项目KJ/h%项目KJ/h%坯体带入显热170043.30.92 产品带走显热1026916356.1 燃料化学显热17936258.6 98 窑体散热10077095.5 助燃空气显热112124.7660.61 物化反应耗热3409509.218.6 漏入空气显热83657.

48、0340.47 其它热损失915104.1855 烟气带走显热2700730.5614.8 总热量18302215.9 100总散热18302215.9 100 9.7烧嘴的选用 每小时燃料消耗量为 ：x=2645.7（m3/ h）考虑到烧嘴的燃烧能力和烧嘴燃烧的稳定性取安全系数1.5本设计一共设置了85对（170个）烧嘴。每个烧嘴的燃料消耗量为： （m3/h）烧嘴的热负荷：9.89×6753=66787（kJ/h）所以本设计采用北京神雾公司的WDH-TCC2型烧嘴。该烧嘴技术性能如表9193：烧嘴技术性能热负荷燃气助燃空气流量调节比例火焰长度火焰锥角炉膛温度流量压力流量温度压力2&

49、#215;104Kcal/h2.4Nm3/h1000Pa0.2MPa24Nm3/h常温35015003500 Pa1：62003000701800所以该烧嘴符合本设计要求。烧嘴砖耐火材料选用：莫来石轻质高铝砖，最高是用温度1420，密度1.2g/310冷却带热平衡 10.1 热平衡计算基准及范围时间基准：1h； 温度基准：0 10.2 热平衡框图 图101： 冷却带热平衡示意图 产品带入显热 冷却风带入显热 产品带出显热 热风抽出带走显热 窑体散热 其它热损失 10.3 热收入项目 10.3.1产品带入显热制品带入显热在上面已经算出：=3571081 KJ/h 10.3.2 冷风带入显热鼓入冷

50、风为自然风,=20,查表知此时冷风的比热为:=1.30kJ/(m)设鼓入风量为m/h，则:=26 10.4热支出项目 10.4.1 制品带走显热出窑时产品的质量（Kg/h）,出窑口温度=80,查表知此时温度下制品的平均比热为：0.84+26×10× 0.84+26×10×800.8608 kJ/(kg)则:=2631.6×80×0.8608=181223 kJ/h 10.4.2 热风抽出时带走的显热抽风为鼓入风的95%,故抽出热风量应为0.95m/h.取热风抽出时的温度为:=400C,查表知此时的比热为:=1.45kJ/(m),则:=0.95=0.95×400×1.45×=551 10.4.3 窑体的散热 在急冷带的窑体散热(5459节)窑外壁温度取80,窑内壁平均温度为955a. 窑顶窑顶耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.176×10-3t0.23隔热层硅酸盐耐火纤维束11500.10.3150 设 ， ，=0.31+0.176×10-3（955+560）/2=0.442 W/m· = =16.13 W/m·=0.23m0.25 W(m)=0.15m热流密度：=727（W/）校核、 <5% 允许 &