100万套日用瓷隧道窑设计

唐山学院陶瓷热工课程设计题目：年产100万套日用瓷隧道窑设计系别：环境与化学工程系专业：16无机非金属材料工程姓名：丑航指导老师：黄雁、张金辉2019年1月11日

课程设计成绩评定表出勤出勤天数情况缺勤天数成出勤情况及设计过程表现（20分）绩课设答辩（20分）评设计成果（60分）定总成绩（100分）提问（答辩）问题情况综合评定指导教师签名：年月日目录TOC\o"1-5"\h\z.前言1.隧道窑窑体结构及主要尺寸的设计计算2素烧窑2素烧窑窑体主要尺寸设计算2素烧窑窑体内高、内宽、窑长和窑数以及各带长度的计算.....2素烧窑窑车尺寸及装车设计的计算3素烧窑容积的计算4素烧窑窑体附属结构4素烧窑温度曲线5釉烧窑6釉烧窑窑体主要尺寸设计算6釉烧窑窑内高、内宽、窑长和窑数以及各带长度的计算.......7釉烧窑窑车尺寸及装车设计的计算7釉烧窑容积的计算8釉烧窑窑体附属结构8釉烧窑温度曲线9.燃料燃烧计算11选择所需4^料种类11燃料种类11燃料各成分百分含量11燃料燃烧所需空气量11燃料燃烧烟气量的计算11实际燃烧温度的计算12素烧实际燃烧温度的计算12釉烧实际燃烧温度的计算12耐火材料的选用13耐火材料的基本参数13素烧窑耐火材料设计13釉烧窑耐火材料设计16.热平衡计算19素烧窑热平衡计算19烧成过程中物化反应过程19各带热平衡计算19釉烧窑热平衡计算25烧成过程中物化反应过程25各带热平衡计算25.通风排气系统的确定31素烧窑通风排烟系统的确定31进风量的计算31阻力计算及烟囱设计31排风量的计算和风机选型33釉烧窑通风排烟系统的确定34进风量的计算34阻力计算及烟囱设计34排风量的计算和风机选型36.总结37.辞谢38.参考文献391.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：.能满足被烧成制品的热工制度要求，能焙烧出符合质量要求的陶瓷制品。.烧窑操作要灵活，方便，适应性强，能够满足市场多变的要求。.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。.容易实现机械化，自动化操作，劳动生产率高。.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。通过对无机非金属材料热工基础以及热工设备的学习，本学期利用两周的时间进行窑炉课程设计。本次实践的设计任务是年产100万套日用瓷隧道窑设计，通过两周的努力设计，基本完成了任务。在本次设计实践过程中，我们组得到了指导老师的精心指导，这才使我们能比较顺利的完成此次设计任务，在此我们向指导老师和设计过程中帮助过我们的同学表示感谢！由于所学知识有限，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！

2.隧道窑窑体结构及主要尺寸的设计计算2.1素烧窑2.1.1素烧窑窑体主要尺寸设计算产品设计参数见表2-1表2-1设计参数项目_生产任务日用瓷生产100刃套/年产品种类产品规格工作日中餐具10头4.5寸小碗、5寸中碗、6寸碗、7寸深盘、8寸深盘、杯330天成品率坯体入窑水分烧成制度93%V1.8%预热带时间1.9h烧成带时间1.6h冷却带时间2.5h烧成周期6h烧成线收缩率窑炉储备系数9%1.22.1.2素烧窑窑体内高、内宽、窑长和窑数以及各带长度的计算内宽：220+10X2=240cm设窑墙与窑车相距10cm内高：0.6+0.4+0.2=1.2每车：43.2kggL=43.2/1.25=34.56kg/m设年产100万套G=100万X10X0.27(330X24=340.9窑长：L=_G_^=340.9X/(0.93X34.56=63.6m=64m设烧成时间r=6hKgL窑车数：63.6/1.25=51辆实长：511.25=63.75=64m设储备系数：1.2641.2=78m每节2m共39节预热带：12节烧成带：11节冷却带16节24m22m32m

2.1.3素烧窑窑车尺寸及装车设计的计算8寸盘:0.38kg21x4.5cm21+(19%)=23.1cm7寸盘:0.32kg18x3.5cm18+(19%)=19.8cm6寸碗:0.3kg15.5义7.5cm15.5+(9%)=17.0cm5寸碗:0.25kg13x6.5cm13+(19%)=14.3cm4.5寸碗：0.24kg11x6cm11+(19%)=12.1cm杯：0.20kg6X6.5cm6+(-9%)=6.6cm匣钵d匣钵h层数25cm10cm4匣钵d匣钵h层数25cm10cm425cm10cm420cm10cm420cm10cm420cm10cm4120X15cm10cm46.08+10.24+4.8+8+7.68+6.4=43.2kg6.08+10.24+4.8+8+7.68+6.4=43.2kg每车：8寸盘：44=16件7寸盘：84=32件6寸碗：44=16件5寸碗：84=32件4.5寸碗：8X4=3好杯：8X4=32^160.38=6.08kg320.32=10.24kg160.3=4.8kg320.25=8kg32X0.24=7.68kg32X0.2=6.4kg每车160件窑车码坯俯视图见图2-1OOOOOOOOooOOOO00^00oooooo

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oooowoo图2-2窑车码坯俯视图（单位：cm）素烧窑容积的计算V=Ldh=782.41.2=224.64m3实际生产：5116330X4=107.7优套107.710.93=100.17万>100万素烧窑窑体附属结构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。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。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。素烧窑温度曲线素烧窑温度曲线见图2-3图2-4素烧窑温度曲线

表2-2素烧温度曲线温度设定值/本段时间/min总时间/min11102020232020403620206048802080596020100611502012071350201408133020160913002018010110020200119502022012750202401360020260145002028015400203001630020320172002034018100203602.2釉烧窑釉烧窑窑体主要尺寸设计算设计参数见表2-3表2-3设计参数项目日用瓷生产生产任务100万件/年产品种类中餐具10头产品规格4.5寸小碗、5、」中碗、6、」碗、7、」深盘、8、」深盘、4工作日330天成品率93%坯体入窑水分V1.8%烧成制度预热带时间2.9h烧成带时间1.6h冷却带时间2.5h烧成周期8h烧成线收缩率9%窑炉储备系数1.2釉烧窑窑内高、内宽、窑长和窑数以及各带长度的计算内宽：220+10X2=240cm设窑墙与窑车相距10cm内高：0.6+0.4+0.2=1.2每车：43.2kggL=43.2/1.25=34.56kg/m设年产100万套G=100万X10X0.27(330X24=340.9窑长：L=_G_^=340.9X/(0.93X34.56=84.9m=86m设烧成时间r=8hKgL窑车数：86/1.25=69辆实长：691.25=86.25=88m设储备系数：1.2881.2=105.6=106m每节2m共53节预热带：20节烧成带：12节冷却带：21节40m24m42m

釉烧窑窑车尺寸及装车设计的计算匣钵d匣钵h层数8寸盘:0.38kg21x4.5cm21+(19%)=23.1cm25cm10cm477盘:0.32kg18x3.5cm18+(19%)=19.8cm25cm10cm46寸碗:0.3kg15.5X7.5cm15.5+(9%)=17.0cm20cm10cm45寸碗:0.25kg13x6.5cm13+(19%)=14.3cm20cm10cm44.5寸碗:0.24kg11x6cm11+(19%)=12.1cm20cm10cm4杯：0.20kg6X6.5cm6+(-9%)=6.6cm120X15cm10cm4窑车：长：1.25m宽：2.2m设高：0.6m窑车材料（从上至下）：碳化硅硼板、陶瓷纤维棉（白色）、耐火砖、保温砖每车：8寸盘：44=16件7寸盘：84=32件6寸碗：44=16件5寸碗：84=32件4.5寸碗：8X4=32^杯：8X4=32^160.38=6.08kg320.32=10.24kg160.3=4.8kg32160.38=6.08kg320.32=10.24kg160.3=4.8kg320.25=8kg32X0.24=7.68kg32X0.2=6.4kg每车160件窑车码坯俯视图见图2-5ooooo

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00000图2-6窑车码坯俯视图（单位：cm）釉烧窑容积的计算V=Ldh=1061.22.4=305.28m3实际生产：69164330=145.73实际生产：69164330=145.73万套145.7万0.93=135.5万>100万套釉烧窑窑体附属结构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。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。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。釉烧窑温度曲线釉烧窑温度曲线见图2-7釉烧窑温度曲线图2-8釉烧窑温度曲线

表2-4釉烧窑温度曲线段号温度设定值/C本段时间/min总时间/min1130202022252040340020604600208058802010069502012071050201408110020160911602018010112020200119802022012850202401372020260146802028015550203001648020320174202034018360203601930020380202402040021150204202210020440232046024204803.燃料燃烧计算3.1选择所需燃料种类3.1.1燃料种类从环境保护的角度，东海天然气不含硫成分，所以我们选用的是东海天然气。3.1.2燃料各成分百分含量燃料组成见表3-1表3-1燃料组成名称CO2H2sN2CH4C2H6C3H8C4H10C5及以上含量(%)0.620188.506.682.211.51.95燃料燃烧所需空气量Va0=(2CH4+〈C2H6+5C3H8+gC4H10+8C5)220，TOC\o"1-5"\h\z2221100=(288.5+76.68+52.21+131.5+81.95)MA2221100=236.78吧X21100=11.275Nm3-空气/Nm3-燃气设a=1.05Va=aV」=1.0511.275=11.839Nm3-空气/Nm3-燃气燃料燃烧烟气量的计算V0co2=(CO2+CH4+C2H6+C3H8+C4H10+5C5)=(0.62+88.50+26.68+32.21+41.5+51.95)，100=1.2486Nm3-空气/Nm3-燃气V；O=(2CH4+3C2H6+4C3H8+5C4H10+6C5)-100=(288.50+36.68+42.21+51.5+61.95)A100=2.2508Nm3-空气/Nm3-燃气0VN2=N2工+Va0卫100100=12+11.275Z9100100=8.917Nm3-空气/Nm3-燃气V0=12.4164Nm3-空气/Nm3-燃气V=V0+(a1)Va0=12.4164+(1.05-1)11.275=12.98Nm3-空气/Nm3-燃气CO2：nCO2=V-2100%"VT=1.2486100%12.4164=10.06%H2O：nH2O=&100%V。=咨叫100%12.4164=18.12%N2:nN2=VNi100%V0=.917100%12.4164=71.82%实际烟气量：VCO2=VC0O=1.2486Nm3-空气/Nm3-燃气Vh2o=V：o=2.2508Nm3-空气/Nm3-燃气Vn2=N2，+aV°aZ9_100100=12100=1.0511.275.Z9100=9.36Nm3-空气/Nm3-燃气1iVO2=(优1)V0a21100=(1.05-1)11.27521100=0.118Nm3-空气/Nm3-燃气V=12.97Nm3-空气/Nm3-燃气CO2:nCo2=Vco2100%V=1.2486100%12.97=9.63%H2O:nH2O=胆100%V=2.2508100%12.97=17.35%N2:nN2=VNi100%V=旦竺_100%12.97=72.17%O2:nO2=V°L100%二0118100%12.97=0.91%3.4实际燃烧温度的计算素烧实际燃烧温度的计算.83174.1868+1.57120+1.2962011.839tth=12.97XCp

tthCp=2710.86tthCp=2608tthCptthCp=2608tthCp=2970tth=1800CCp=1.65=2970-2710.861800-5=2970-2710.86tth=1656Ctth-tth2970-26081800-16002970-2608设q=0.8tp=3=1325C3.4.2釉烧实际燃烧温度的计算,83174.1868+1.57120+1.2962011.839tth=12.97XCptthCp=2710.86设tth=1600CCp=1.63tthCp=2608tth=1800CCp=1.65tthCp=2970tth=1656Ctth-tth=2970-2710.861800-tthtth=1656Ctth-tth2970-26081800-16002970-2608设q=0.8tp=3=1325c3.5耐火材料的选用耐火材料的基本参数根据在华天成公司的实习经验，为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不宜太多；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；厚度应保证强度和耐火度。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。传统的窑体砌筑材料大多为粘土砖或高铝质耐火砖或保温砖，这些材料的特点是密度大、强度低、保温性能差，用这些材料砌筑的窑墙厚，窑体散热损失大。在选择的时候，从长期使用温度、耐压强度和热震稳定性这三个方面来考虑，尤其是耐火材料的长期使用温度。综合各项性能，我们选用高铝砖作为耐火材料，轻质高铝砖作为保温材料，钢板作为结构材料。设计材料厚度，计算窑炉窑壁传热，并根据无机非金属材料热工基础所学过的知识进行检验假设是否合理。耐火材料：高铝砖：ki=1.52+0.18X彳0保温材料：轻质高铝砖：k2=0.66+0.08X传素烧窑耐火材料设计3.5.2.1素烧窑烧成带耐火材料设计窑内最高温度见表3-2表3-2窑内最高温度窑体部分预热带烧成带+急冷段冷却带（缓冷段+快冷段）窑墙8001350600窑顶8501300650烧成带窑墙：窑内温度1350c窑外80C中间层：800C设耐火砖厚a=0.3m、保温砖厚度金=0.2mt1=1350800=1075Ct2=80080=440c22K1=1.52+0.18X-30=1.52+0.18X31凶1075=1.7135K2=0.66+0.08X-3t=0.66+0.08X3W440=0.6952q=135080=2744tw2=1350-2744X0.3=869.58C0.30.21.71351.71350.6952检验：86938800x100%=8.7%>5%不合格800设a=0.35m,a=0.2mq=135080=2582tw2=1350-2582X-0：35=823C0.350.21.71351.71350.6952检验：823800X100%=2.88%<5%合格800烧成带窑顶：窑内温度1300c窑外75C中间层：750C耐火砖厚&=0.3m、保温砖厚度金=0.2mti=1300750=1025Ct2=75075=412.5C22Ki=1.52+0.18X-301025=1.7045K2=0.66+0.08X-30412.5=0.714q=130075=2686tw2=1300-2686X0.3=827.26C0.30.2-1.70451.70450.714检验：827.26750x100%=10.3%>5%不合格750设&=0.4m,也=0.2mq=130075=2379.6tw2=1300-2379.6X0.4=741.6C0.40.2-1.70451.70450.714检验：750741.6x100%=1.12%<5%合格7503.5.2.2素烧窑预热带及冷却带耐火材料设计预热带窑墙：窑内温度800C窑外40C中间层：650C耐火砖厚3=0.2m、保温砖厚度员=0.3m&=0.2m金=0.3mt1=800650=725Ct2=65040=345C22K1=1.52+0.18X-30725=1.6505K2=0.66+0.08X-30345=0.5876q=800-40=1363.29tw2=800-q国=800-1363.29X0.2=635C0.20.3k11.65051.65050.6876检验：650-635x100%=2%<5%合格650预热带窑顶：窑内温度850C窑外50C中间层：700C耐火砖厚&=0.2m、保温砖厚度金=0.3mt1=850700=775℃t2=70050=375C22K1=1.52+0.18X-30775=1.6595K2=0.66+0.08X-30375=0.69q=85050=1440.66tw2=850-1440.66X0^=676.37C0.20.31.65951.65950.69检验：70°676.37x100%=3%<5%合格700冷却带窑墙：窑内温度600c窑外35C中间层：450C耐火砖厚&=0.2m、保温砖厚度9=0.2mti=600450=525Ct2=45035=242.5C22Ki=1.52+0.18X-30525=1.6145K2=0.66+0.08X-30142.5=0.6794q=60035=2688tw2=600-1350.85X°.2=432.66C0.20.21.61451.61450.6794450432.66检验：450X100%=3.8%<5%合格冷却带窑顶：窑内温度65℃窑外4℃中间层：40℃耐火砖厚&=0.2m、保温砖厚度金=0.2mt1=650400=525Ct2=40040=22℃22K1=1.52+0.18X-30525=1.6145K2=0.66+0.08X-30220=0.6776q=65040=1455.72tw2=650-1455.72X。2=469.67C0.20.21.61451.61450.6776检验：469.67400X100%=17.42%>5%不合格400设：中间层温度：45℃耐火砖厚S=0.2m,保温砖厚度员=0.2mt1=650450=55℃t2=45040=245C22K1=1.52+0.18X-3)X550=1.619K2=0.66+0.08X-30245=0.6796q=65040=1460tw2=650-1460X-02-=469.6C0.20.21.6190.67960.6796…4696450检验：-696一50X100%=4.36%<5%合格4503.5.3釉烧窑耐火材料设计3.5.3.1釉烧窑烧成带耐火材料设计窑内最高温度见表3-3表3-3窑内最高温度窑体部分预热带烧成带+急冷段冷却带（缓冷段+快冷段）窑墙8001250600窑顶8501200650烧成带窑墙：窑内温度1250c窑外80C中间层：80OC设耐火砖厚a=0.3m、保温砖厚度金=0.2mti=1250800=1025Ct2=80080=440C22K1=1.52+0.18X-3t=1.52+0.18X-3181025=1.7045K2=0.66+0.08X10=0.66+0.08X%440=0.6952q=125080=2517.21KJtw2=1250-2517.21X03=807C0.30.21.70951.70450.6952检验：807800x100%=0.9券5%合格800烧成带窑顶：窑内温度1200c窑外75C中间层：750c设耐火砖厚a=0.3m、保温砖厚度员=0.2m收1200750=975Ct2=75075=412.5C22Ki=1.52+0.18X-30975=1.6955K2=0.66+0.08X-30412.5=0.714q=120075=2461.71KJtw2=1200-2461.71X0.3=764.52C0.30.21.69551.69550.714检验：764.52750义100%=1.9%<5%合格7503.5.3.2釉烧窑预热带及冷却带耐火材料设计预热带窑墙：窑内温度80OC窑外40C中间层：650C设耐火砖厚度S=0.2m、保温砖厚度金=0.3mS=0.2ma=0.3mti=800650=725Ct2=65040=345C22Ki=1.52+0.18X-30725=1.6505K2=0.66+0.08X-30345=0.5876q=800-40=1363.29KJtw2=800-qa=800-1363.29K02=635C0.20.3k11.65051.65050.6876检验：650-635x100%=2%<5%650预热带窑顶：窑内温度850C窑外50C中间层：700C设耐火砖厚3=0.2m、保温砖厚度员=0.3mt1=850700=775Ct2=70050=375C22K1=1.52+0.18X-30775=1.6595K2=0.66+0.08X-30375=0.69q=85050=1440.66KJtw2=850-1440.66x0.2=676.37C0.20.31.65951.65950.69检验：700676.37x100%=3%<5%700冷却带窑墙：窑内温度600C窑外35C中间层：450C设耐火砖厚百=0.2m、保温砖厚度员=0.2mt1=600450=525Ct2=45035=242.5C22K1=1.52+0.18X-30525=1.6145K2=0.66+0.08X-30142.5=0.6794q=60035=2688KJtw2=600-1350.85X0-2=432.66CF20?2-1.61451.61450.6794检验：450432.66x100%=3.8%<5%450冷却带窑顶：窑内温度650C窑外40C中间层：400C设耐火砖厚3=0.2m、保温砖厚度金=0.2mt1=650400=525Ct2=40040=220C22K1=1.52+0.18X—30525=1.6145K2=0.66+0.08X彳0220=0.6776q=65040=1455.72KJtw2=650-1455.72X0.2=469.67C0.20T-1.61451.61450.6776检验：469.67400X100%=17.42%>5%不合格400设：中间层温度：450C耐火砖厚S=0.2m,保温砖厚度员=0.2mt1=650450=550Ct2=45040=245C22K1=1.52+0.18X-30550=1.619K2=0.66+0.08X彳0245=0.6796q=65040=1460KJtw2=650-1460K-0：2-=469.6C0.202-1.6190.67960.6796检验：469.6450义100%=4.36%<5%450素烧窑热平衡计算烧成过程中物化反应过程设含水量3=1%烧失量IL=5%.每小时烧成制品的质量Gm每车制品质量为43.2kg,推车速度=51车/6时=8.5车/时。Gm-推车速度的车载重=8.5x43.2=367.2(kg/hTOC\o"1-5"\h\z.每小时入窑干坯的质量Gg100100Gg=Gm=367.2X=386.53kg/h100-IL100-5.每小时入窑湿坯的质量Gs八八100100Gs=Gg-=386.53=394.41kg/h100-3100-2.每小时蒸发的自由水量GzGz=Gs-Gg=394.41-386.53=7.88kg/h.每小时从精坯中排除结构水的质量GiGi=GgXIL%=386.53乂5%=19.33kg/h各带热平衡计算预热带及烧成带热平衡示意图QiQ2IQfQaQa17WQ6Q7Q8图4-1预热带及烧成带热平衡示意图热量输入项：制品带入显热：Qi窑具带入显热：Q2燃料带入化学热及显热：Qf助燃空气带入显热：Qa预热带漏入空气和气幕喷入风带入显热：Qa1热量输出项：产品带出显热：Q3窑具带出显热：Q4离窑废气带走显热：Qg窑体散热：Q5窑车积蓄和散失的热：Q6物化反应耗热：Q7其他热损失：Q8预热带及烧成带热量输入项.制品带入显热：Qi=GiCitiGi:入窑湿制品质量，Kg/h,可由设计任务的产量、烧成灼减及入窑水分Ci:入窑制品的平均比热，KJ/(Kg•C)ti:入窑制品的温度，CQi=386.53X20X0.20iiX4.i868+(7.88+i9.33)X20XiX4.i868=8787.35KJ.窑具带入显热：Q2=G2c2t2G2:窑具质量，Kg/hC2:入窑窑具的平均比热，KJ/(Kg•C)t2：入窑窑具的温度，C设窑具质量为i20Kg/车G2=i20X8.5=i020Kg/hC2=i.8KJ/(Kg•C)t2=20CQ2=20Xi.8Xi020X4.i868=i53739KJ.燃料带入化学热及显热：Qf=X(QD+Cftf)X:每小时消耗的燃料量，Nm3/hQd:燃料的低热值，KJ/Nm3或KJ/KgCf：入窑燃料的比热，KJ/(m3•C)tf：燃料入窑的温度，CQf=(83i7X4.i868+i.57iX20X4.i868)X=34953X(KJ).助燃空气带入显热：Qa=民山0CataXa：全窑燃烧时的平均空气过剩系数，取决于燃料种类和烧成工艺，气体燃料可选1..01~1.05La0：单位燃料燃烧时的理论空气量，Ca、ta为助燃空气的比热和温度Qa=VaCataX=(11.839X1.296X20X4.1868)X=1285X(KJ).预热带漏入空气和气幕喷入风带入显热：Qa1=(©-a)L0Ca1ta1X沏离窑烟气的空气过剩系数，2~5Ca1、ta1:漏入空气与喷入风的比热和温度注：当气幕喷入风的温度与漏入空气温度不同时，应按喷入风的温度与用量计算设a=4.05Qa1=[(4.05-1.05)X11.275X215X0.3134X4.1868]X=9542X(KJ).1.2.3预热带及烧成带热量输出项.产品带出显热：Q3=G3c3t3G3：出烧成带的产品质量，Kg/hC3：出烧成带的产品的平均比热，KJ/(Kg•C)t3：出烧成带的产品温度，CQ3=367.2X1.2X1100X4.1868=2029358.7KJ.窑具带出显热：Q4=G4c4t4G4：出烧成带的窑具质量，Kg/hC4：出烧成带的窑具的平均比热，KJ/(Kg•C)t4：出烧成带的窑具温度，C设窑具质量为120Kg/车G4=120X8.5=1020Kg/hC4=2.5KJ/(Kg•C)t4=1200cQ4=1020X2.5X1200X4.1868=12811608KJ.离窑废气带走显热：Qg=[Vg0+(®-1)L0]CgtgXVg0：理论烟气量tg：离窑烟气温度Qg=[12.4164+(4..05-1)乂11.275]乂175X0.326X4.1868XX=11179.7X(KJ).窑体散热：Q5=2XQ预墙+Q预顶+2XQ烧墙+Q烧顶Q=q・FQ5=2X24X1.2义1363+24X2.4义1441+2X22X1.2X2582+22X2.4X2386=423820.8KJ

.窑车积蓄和散失的热：Q6为热收入总量的15%〜25%Q6=15%Q热收入.物化反应耗热：Q7=Qw+Qw1+QrC.Qv：自由水蒸发吸热Qw=GwX(2490+1.93)tg：烟气离窑时的温度Gw=Gs-GgGw：制品中自由水质量，Kg/hQw=7.88X(2490+1.93乂175)=22282.67KJC.Qv1：结构水脱水吸热Qw1=6700GiGi:制品中结构水的质量Qw1=6700X19.33=129511KJCQr：其他反应耗热，用Al2。3反应热近似代替Qr=GrX2100X203%Gr：入窑干制品质量Al203%：制品*2。3含量设Al2O3%=3%Qr=386.53X2100X3%=24351.39KJQ7=Qw+Qw1+Qr=22282.67+129511+24351.39=176145.06KJ.其他热损失：Q8为热收入总量的5%〜10%Q8=5%Q热收入预热带及烧成带热量平衡计算热平衡方程热收入=热支出Q1+Q2+Qf+Qa+Qa1=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q88787.35+153739+34953X+1285X+9542X=2029358.7+12811608+11179.7X+423820.8+176145.06+15%Q热收入+5%Q热收入8317X4.1868367.28317X4.1868367.2单位时间内的产品热耗为：XX-Q-GmX601.7423=57061.45697KJ/Kg

预热带和烧成带热平衡表见表4-1表4-1预热带和烧成带热平衡表热收入热支出项目KJ/h%项目KJ/h%制品带入显热8787.350产品带出显热2029358.77.3窑具带入显热1537390.6窑具带出显热1281160846.2燃料带入化学热及显热21032698.6175.9离窑废气带出显热6727298.30924.3助燃空气带入显热773238.85552.8窑体散热423820.81.5预热带漏人空气与气幕5741825.02720.7窑车积蓄和散失热4156543.32615.0喷入风带入热物化反应耗热1761450.6其它热损失1385514.4425.0总计27710288.84100总计27710288.6699.9冷却带平衡示意图图4-2图4-2冷却带热平衡示意图热量输入项：制品带入显热Qi窑具带入显热Q2窑车带入显热Q3冷却风带入显热Q4热量输出项：产品带出显热：Q5窑具带出显热：Q6窑车带走和向车下散失热：Q7窑墙窑顶散热：Q8从窑道内抽出热空气带走显热：Q9其他热损失：Qi0冷却带热量输入项C热收入项目：.制品带入显热Qi:此项热量为预热带、烧成带产品带出显热Qi=8787.35kJ.窑具带入显热Q2：此项热量为预热带、烧成带窑具带出显热Q2=153739kJ.窑车带入显热Q3：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Q3=0.95X4156543.326=3948716.16kJ.冷却风带入显热Q4：设窑尾风风量为Vx,一般急冷风量为窑尾风量的0.25〜0.5,本设计取急冷风是窑尾风的0.5,则急冷风与窑尾风的总风量为1.5VxQ4=VaCatQ4=VaCata冷却带热量输出项.产品带出显热：Q5=G5c5t5Q5=367.2X80X0.2047X4.1868=25176.347kJ.窑具带出显热：Q6=G6c6t6Q6=1020X1.2X100X4.1868=512464.32kJ.窑车带走和向车下散失热：Q7=55%Q窑车带入显热Q7=0.55X3948716.16=2171793.888kJ.窑墙窑顶散热：Q8=2Q冷墙+Q冷顶Q8=2X32X1350X1.2+32X2.4义1456=215500.8kJ.从窑道内抽出热空气带走显热：Q9=qarCartarqar：抽走余热风的流量，体积为1.5VxNm3,漏出空气忽略不计Tar：抽走热空气的平均温度Q9=1.5VxX90X0.3098X4.1868=1X75V.其他热损失：Qio=5%Q收入冷却带热量平衡计算热平衡方程热收入=热支出Q1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q108787.35+153739+3948716.16+42.6V=25176.347+512464.32+2171793.888+215500.8+175Vx+5%Q热收入Vx=7290.7(Nm3/h)因此得窑尾风量为7290.7Nm3/h,急冷风量为3645.35Nm3/h

冷却带热平衡表见表4-2表4-2冷却带热平衡表热收入热支出项目kJ/h%项目kJ/h%制品带入显热8787.350.2产品带出显热25176.3470.57窑具带入显热1537393.5窑具带出显热512464.3211.593948716.1689.3窑车中走和向车窑车带入显热卜散热2171793.88849.12冷却风带入显热310583.827.0窑墙.窑顶散热215500.84.87缶道内抽出热空1275872.528.85气，巾正政热其他热损失221091.31655.0总计4421826.33100总计4421999.1721004.2釉烧窑热平衡计算烧成过程中物化反应过程设含水量⑴=2%烧失量IL=5%.每小时烧成制品的质量Gm每车制品质量为43.2kg,推车速度=69车/8时=8.625年Gm-推车速度对车载重=8.625x43.2=372.6(kg/h.每小时入窑干坯的质量GgTOC\o"1-5"\h\zGg=Gm100=372.6x100-=392.21kg/h100-IL100-5.每小时入窑湿坯的质量GsGs=Gg-100=392.21x100=400.21kg/h100-w100-2.每小时蒸发的自由水量GzGz=Gs-Gg=400.21-392.21=8.00kg/h.每小时从精坯中排除结构水的质量GiGi=GgXIL%=392.21乂5%=19.61kg/h各带热平衡计算预热带及烧成带热平衡示意图图4-3预热带及烧成带热平衡示意图热量输入项：制品带入显热：Qi窑具带入显热：Q2燃料带入化学热及显热：Qf助燃空气带入显热：Qa预热带漏入空气和气幕喷入风带入显热：Qa1热量输出项：产品带出显热：Q3窑具带出显热：Q4离窑废气带走显热：Qg窑体散热：Q5窑车积蓄和散失的热：Q6物化反应耗热：Q7其他热损失：Q8预热带及烧成带热量输入项.制品带入显热：Qi=GiCitiGi:入窑湿制品质量，Kg/h,可由设计任务的产量、烧成灼减及入窑水分算出Ci:入窑制品的平均比热，KJ/(Kg•C)ti:入窑制品的温度，CQi=392.2iX20X0.20iiX4.i868+(8+i9.6i)X20XiX4.i868=89i7KJ.窑具带入显热：Q2=G2c2t2G2:窑具质量，Kg/hC2:入窑窑具的平均比热，KJ/(Kg•C)t2：入窑窑具的温度，C设窑具质量为i20Kg/车G2=i20X8.625=i035Kg/hC2=i.8KJ/(Kg•C)t2=20CQ2=20Xi.8Xi035X4.i868=i56000KJ.燃料带入化学热及显热:Qf=X(QD+cftf)X:每小时消耗的燃料量，Nm3/hQd:燃料的低热值，KJ/Nm3或KJ/KgCf：入窑燃料的比热，KJ/(m3•C)tf：燃料入窑的温度，CQf=(83i7X4.i868+i.57iX20X4.i868)X=34953X(KJ).助燃空气带入显热：Qa=aIa°CataXa：全窑燃烧时的平均空气过剩系数，取决于燃料种类和烧成工艺，气体燃料可选i.0i~i.05La0:单位燃料燃烧时的理论空气量，Nm3/Nm3Ca、ta为助燃空气的比热和温度Qa=VaCataX=(11.839X1.296X20X4.1868)X=1285X(KJ).预热带漏入空气和气幕喷入风带入显热：Qa1=(欧a)L0Ca1ta1X町离窑烟气的空气过剩系数，2~5Ca1、ta1：漏入空气与喷入风的比热和温度注：当气幕喷入风的温度与漏入空气温度不同时，应按喷入风的温度与用量计算设a=4.05Qa1=[(4.05-1.05)X11.275X215X0.3134X4.1868]X=9542X(KJ)4.2.2.3预热带及烧成带热量输出项.产品带出显热：Q3=G3c3t3G3：出烧成带的产品质量，Kg/hC3：出烧成带的产品的平均比热，KJ/(Kg•C)t3：出烧成带的产品温度，CQ3=372.6X1.2X1100X4.1868=2059202KJ.窑具带出显热：Q4=G4c4t4G4：出烧成带的窑具质量，Kg/hC4：出烧成带的窑具的平均比热，KJ/(Kg•C)t4：出烧成带的窑具温度，C设窑具质量为120Kg/车G4=120X8.625=1035Kg/hC4=2.5KJ/(Kg•C)t4=1200cQ4=1035X2.5X1200X4.1868=13000014KJ.离窑废气带走显热：Qg=[Vg0+(欧1)L0]CgtgXVg0：理论烟气量tg：离窑烟气温度Qg=[12.4164+(4..05-1)X11.275]乂175X0.326X4.1868XX=11180X(KJ).窑体散热：Q5=2XQ预墙+Q预顶+2XQ烧墙+Q烧顶Q=q・FQ5=2X40X1.2义1363+40X2.4义1441+2X24X1.2X2517+24X2.4X2468=556320KJ.窑车积蓄和散失的热：Q6为热收入总量的15%~25%Q6=15%Q热收入.物化反应耗热：Q7=Qw+Qw1+QrC.Qv：自由水蒸发吸热Qw=GwX(2490+1.9勒tg:烟气离窑时的温度Gw=Gs-GgGw：制品中自由水质量，Kg/hQw=8X(2490+1.93乂175)=22622KJC.Qvi:结构水脱水吸热Qwi=6700GiGi:制品中结构水的质量Qwi=6700X19.61=131387KJCQr：其他反应耗热，用Al2O3反应热近似代替Qr=GrX2100X203%Gr：入窑干制品质量Al2O3%：制品*2。3含量设Al2O3%=3%Qr=392.21X2100X3%=24709KJQ7=Qw+Qw1+Qr=22622+131387+24709=178718KJ7.其他热损失：Q8为热收入总量的5%~10%Q8=5%Q热收入预热带及烧成带热量平衡计算热平衡方程热收入=热支出Q1+Q2+Qf+Qa+Qa1=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q88917+156000+34953X+1285X+9542X=2059202+13000014+11180X+556320+178718+15%Q热收入+5%Q热收入X=616Nm3/h单位时间内的产品热耗为：XX—=8317卬868*616=57569KJ/KgGm372.6预热带及烧成带各项热量见表4-3表4-3预热带及烧成带各项热量热收入热支出项目KJ/h%项目KJ/h%制品带入显热87190产品带出显热20592027.3窑具带入显热1560000.5窑具带出显热1300001445.9燃料带入化学热及显热2153104876.0离窑废气带出显热688688024.2助燃空气带入显热7915602.7窑体散热5563202.0预热带漏人空气与587787220.7窑车积蓄和散失热423375014.9气幕喷入风带入热物化反应耗热1787180.6其它热损失14112505.0总计2836539799.92832613499.9

JQ1gJQ1gWQ3QQ4Q5Q6<―,Q7,Q8图4-4冷却带热平衡示意图热量输入项：制品带入显热Qi窑具带入显热Q2窑车带入显热Q3冷却风带入显热Q4热量输出项：产品带出显热：Q5窑具带出显热：Q6窑车带走和向车下散失热：Q7窑墙窑顶散热：Q8从窑道内抽出热空气带走显热：Q9其他热损失：Qio冷却带热量输入项.制品带入显热Qi:此项热量为预热带、烧成带产品带出显热Qi=8917kJ.窑具带入显热Q2：此项热量为预热带、烧成带窑具带出显热Q2=156000kJ.窑车带入显热Q3：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Q3=0.95X4233750=4022063kJ.冷却风带入显热Q4：设窑尾风风量为Vx,一般急冷风量为窑尾风量的0.25〜0.5,本设计取急冷风是窑尾风的0.5,则急冷风与窑尾风的总风量为1.5VxQ4=VaCataQ4=1.5VxX18X0.377X4.1868=4X.6V冷却带热量输出项.产品带出显热：Q5=G5c5t5Q5=372.6X80X0.2047X4.1868=25547kJ.窑具带出显热：Q6=G6c6t6Q6=1035X1.2义100X4.1868=520001kJ.窑车带走和向车下散失热：Q7=55%Q窑车带入显热Q7=0.55X4233750=2328563kJ.窑墙窑顶散热：Q8=2Q冷墙+Q冷顶Q8=2X42X1350X1.2+42义2.4义1456=282845kJ.从窑道内抽出热空气带走显热：Q9=qarCartarqar：抽走余热风的流量，体积为1.5VxNm3,漏出空气忽略不计Tar：抽走热空气的平均温度Q9=1.5VxX90X0.3098X4.1868=t75V.其他热损失Qio=5%Q收入冷却带热量平衡计算热平衡方程热收入=热支出Q1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6+Q7+Q8+Q9+Q108917+156000+4022063+42.6M=25547+520001+2328563+28845+175M+5%Q热收入Vx=6102(Nm3/h)因此得窑尾风量为6102Nm3/h,急冷风量为3651Nm3/h冷却带各项热量见表4-4表4-4冷却带各项热量热收入热支出项目kJ/h%项目kJ/h%制品带入显热89170.2产品带出显热255470.6窑具带入显热15600013.5窑具带出显热52000111.6窑车带入显热402206390.5窑车中走和向车卜目攵热232856352.3冷却风带入显热259945.25.8窑墙.窑顶散热2828456.6窑道内抽出热空气带走散热106785023.9其他热损失222163.25.04446969.总计4446925.2100总计2100

5,通风排气系统的确定素烧窑通风排烟系统的确定进风量的计算根据冷却带热平衡的计算可得窑尾进风量7290.70Nm3/h,冷却风量3645.35Nm3/h算出总进风量为10936.05(Nm3/h)阻力计算及烟囱设计烟气在烟道中流动时的局部阻力损失当气体的运动方向或速度改变时，会产生压头损失，这种克服局部阻力产生的气体能量损失称局部阻力损失，计算公式如下:273t,0p-273廿"胃*1.29328273200hf=0.04勺x1.293年x=78Pa28273200hf=0.04勺x1.293年x=78Pa20.4273式中f——摩擦阻力系数，一般取经验数据：W0气体在标准状态下的流速，Nm3/s;ca——气体在t。叫的流速，m3/s,t可取管道始末端的平均温度;a气体在tQ勺密度，kg/m3；0―气体在标准状态下的密度，kg/Nm3;L——管道的长度，m；d——管道的直径或当量直径，m5.1.2.3位压阻力式中一一局部阻力系数，由实验求得摩擦阻力损失气体在直管道内流动时，由于气体与管道之间及气体内部有摩擦而产生了压头损失，一般用下式计算：22,“啖L”“0L273thf=&--tp—=&?-0p-?热气体有自然向上流动的趋势,当它自上而下流动时就会产生位压阻力损失2d2d273热气体有自然向上流动的趋势,当它自上而下流动时就会产生位压阻力损失（实际上是热气体本身势能在增加），它的值与几何压头（也就是势能）有关，计算公式如下：hc=H（pa-四）g式中H-―气体流动的高度，m,作为位压阻力计算，自上而下取正，反之取负值；H=-1.5m伊——外界空气、窑内热气体的平均密度，kg/m3；g重力加速度，取9.8m/s20hg=-1.5X（1.29-^273—-1.3X273）=-6.6Pa27320273200料垛阻力损失气体流经窑道的制品料垛时也会产生阻力损失，通常称为料垛阻力损失，由于难以用实验确定，一般都是根据陶瓷工业窑所实测的窑压数据将窑道中的摩擦阻力损失一并包括在内，取经验数据为：对隧道窑取1Pa/m对辗道窑取0.5Pa/m。h1=0.8义16X2=25.6Pa烟囱阻力损失取铁皮烟囱高15m,烟气在烟囱内取⑴=6Nm3/郭■均温度为200C烟囱截面积为F=」^36000式中V0——标准状态下的气体流量，Nm3/h;or标准状态下的气体流速，Nm/s。g七加,的l（12.41643X11.275X601.742烟囱截面积：F=-=1.3m26>^600烟囱直径：d=1.343.14=1.29m取d=1.29m。烟囱阻力包括位压阻力（为负值，实际是动力）、摩擦阻力和出口动压头损失之和：h2=-15X（1.29X273-1.3X273）+（0.03+1.29）乂至X1.3X273273202732002273200=2.97Pa风机应克服的总阻力：h=hL+hf+hg+h1+h2=28+78-6.6+25.6+2.97=127.97Pa5.1.3排风量的计算和风机选型取离窑烟气中空气过剩系数电=4.05，则其体积流量为：Vg=[Vg0+(软a)L]X=[12.4164+(4.05-1.05)乂11.275]X=46.2414X=27825m3/h5.1.3.2风机选型排烟风机的选型排烟量已由热平衡计算算出，Vg=27825m3/h,这是标况下的风量，需换算成实际状态下的风量，另外还要考虑实际运行时留有余地，设风机余量系数为1.3,则排烟风机选型风量为：......P0273t________760273200Vg=1.3Vg—=1.327825=75931m3/hP273760273排烟机应具备的全风压：2731.29H=1.3XhX也=1.3X124.3平-27320=258.85Pa阅风机手册选锅炉引风机：全风压为H=1518Pa,风量为V=78351m3/h,配用变频风机Y280M-6,功率为55kW由此方法可计算出助燃风机急冷风机抽热风机快冷风机的型号，风机选型如下：风机选型见表5-1表5-1风机选型用途风机名称风机型号风量风压电动型号功率kW台数排烟风机锅炉引风机Y9-3810D783511518Y280M-6552助燃风机离心通风机G6-4360501460Y200L2-2372急冷风机离心通风机G6-4360501460Y200L2-2372抽热风机锅炉引风机Y8-99D439002480Y225M-4452T35-13.5AYSF-71320.752

5.2釉烧窑通风排烟系统的确定进风量的计算根据冷却带热平衡的计算可得窑尾进风量6102Nm3/h,冷却风量3051Nm3/h算出总进风量为9153Nm3/h阻力计算及烟囱设计烟气在烟道中流动时的局部阻力损失当气体的运动方向或速度改变时，会产生压头损失，这种克服局部阻力产生的气体能量损失称局部阻力损失，计算公式如下:273t,0P.273hL=1xlT><1-293寸=28必式中一一局部阻力系数，由实验求得摩擦阻力损失气体在直管道内流动时，由于气体与管道之间及气体内部有摩擦而产生了压头损失，一般用下式计算：TOC\o"1-5"\h\z22,“啖L”“0L273thf=&--tp—=&?-0P-?2d2d2732528273200hf=0.04勺x1.293年x=78Pa20.4273式中f——摩擦阻力系数，一般取经验数据：W0气体在标准状态下的流速，Nm3/s;ca——气体在t。叫的流速，m3/s,t可取管道始末端的平均温度;a气体在tQ勺密度，kg/m3；P0气体在标准状态下的密度，kg/Nm3;L——管道的长度，m；d——管道的直径或当量直径，m位压阻力热气体有自然向上流动的趋势,当它自上而下流动时就会产生位压阻力损失热气体有自然向上流动的趋势,当它自上而下流动时就会产生位压阻力损失（实际上是热气体本身势能在增加），它的值与几何压头（也就是势能）有关，计算公式如下：hc=H（pa-四）g式中H-―气体流动的高度，m,作为位压阻力计算，自上而下取正，反之取负值；H=-1.5m伊——外界空气、窑内热气体的平均密度，kg/m3；g重力加速度，取9.8m/s20hg=-1.5x（1.29*-1.3x273—）=-6.6Pa27320273200料垛阻力损失气体流经窑道的制品料垛时也会产生阻力损失，通常称为料垛阻力损失，由于难以用实