1、1 前言 陶瓷工業(yè)窯爐是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中最重要的工藝設(shè)備之一，對(duì)陶瓷產(chǎn)品的產(chǎn)量、質(zhì)量以及成本起著關(guān)鍵性的作用。它把原料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能或直接把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿足制品焙燒時(shí)所需要的溫度，在期間完成一系列的物理化學(xué)變化，賦予制品各種寶貴的特性。因此，在選擇窯爐時(shí)，為了滿足陶瓷制品的工藝要求，應(yīng)充分了解窯爐類型及其優(yōu)缺點(diǎn)，考察一些與已投入生產(chǎn)的陶瓷廠，然后結(jié)合本廠實(shí)際情況和必要的技術(shù)論證，方可定之。判斷一個(gè)窯爐好壞的標(biāo)準(zhǔn)，通常由以下幾個(gè)方面來評(píng)價(jià)：1.能滿足被燒成制品的熱工制度要求，能夠焙燒出符合質(zhì)量要求的陶瓷制品。2.燒窯操作要靈活，方便，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿足市場(chǎng)多變的要求。3.經(jīng)濟(jì)性要高。包括

2、熱效率要高，單位產(chǎn)品的綜合能源消耗要少，爐齡要長。4.容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，自動(dòng)化操作，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。5.勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，環(huán)境污染小。隧道窯的最大特點(diǎn)是產(chǎn)量高,正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)燒成條件穩(wěn)定,并且在窯外裝車,勞動(dòng)條件好,操作易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,機(jī)械化.隧道要的另一特點(diǎn)是它逆流傳熱,能利用煙氣來預(yù)熱坯體,使廢氣排出的溫度只在200°C左右,又能利用產(chǎn)品冷卻放熱來加熱空氣使出爐產(chǎn)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(chǎn)陶瓷,耐火材料制品,具有廣闊的應(yīng)用前景.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書專 業(yè)無機(jī)非金屬材料工程班 級(jí)123學(xué)生姓名123指導(dǎo)

3、教師233題 目年產(chǎn)500萬件8寸湯盤隧道窯爐設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：1、 產(chǎn)品名稱：8寸湯盤2、 坯料組成（%） SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OIL70.1019.650.250.451.051.01.755.723、 產(chǎn)品規(guī)格：206*40mm，單重0.35公斤/件；坯體線收縮率10% 4、 入窯水分：2.1%5、 產(chǎn)品合格率：94%6、 燒成周期：19小時(shí) ；7、 氣氛制度：氧化氣氛 8、 最高燒成溫度:1320 9、 窯具：SiC棚板、SiC支柱，尺寸自定10、 燃料：0柴油 Qnet=41.8MJ/Nm311、 年工作日：330天設(shè)計(jì)要求1、 獨(dú)立思考完成；2、 設(shè)計(jì)計(jì)

4、算準(zhǔn)確，窯體結(jié)構(gòu)及工作系統(tǒng)安排合理；3、 說明書完整詳細(xì)，按學(xué)校規(guī)定的格式統(tǒng)一用A4紙張打??；4、 圖紙整潔清晰，制圖規(guī)范，視圖關(guān)系正確，尺寸齊全，圖紙上墨；5、 設(shè)計(jì)圖紙包括窯爐主體結(jié)構(gòu)圖、斷面圖和異形磚圖。設(shè)計(jì)進(jìn)度安排: 課程設(shè)計(jì)時(shí)間為兩周，2012.06.04-2012.06.173 燒成制度的確定 根據(jù)制品的化學(xué)組成、形狀、尺寸、線收縮率及其他一些性能要求，制訂溫度制度如下：（燒成周期=19小時(shí)）表2-1 溫度制度 溫度（0C）時(shí)間（h）燒成階段20-4003.2預(yù)熱帶400-9503.35預(yù)熱帶950-13204.55燒成帶1320-13201.6燒成帶（高火保溫)1320-7002

5、.2冷卻帶(急冷帶）700-4003.0冷卻帶(緩冷帶）400-801.1冷卻帶(快冷帶）總時(shí)間194 窯體主要尺寸的計(jì)算4.1窯內(nèi)寬的確定產(chǎn)品直徑為206mm，高為40mm，單重0.35公斤/件；考慮坯體線收縮率為10%，則:坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸/（1-線收縮率）206/（1-10%）=228.89mm，40/(1-10%)=44.44mm因此坯體規(guī)格：228.89mm*44.44mm裝車方法的確定：沿車的長度方向裝4行棚板，每個(gè)棚板的間距為30mm，棚板與車邊間距為30mm。沿車的寬度方向裝3行棚板，每個(gè)棚板的間距為30mm，棚板與車邊間距為30mm。棚板采用的規(guī)格為：480*480*10

6、密度：2100kg/m3 支 柱：40*40*50mm；故窯車車面尺寸Le(長)=480*4+30*3+30*2=2070mm，取2110mm（其中預(yù)留20mm的石棉繩軟連接，起到密封效果，減少窯通道與窯車下通道氣體對(duì)流）。Be（寬）=480*3+30*2+30*2=1560mm車曲封與窯墻曲封間距20mm為了方便預(yù)熱帶和冷卻帶均取一樣的內(nèi)寬：B=1560+2*20=1600mm;為了改善傳熱，在燒成帶窯寬增加100mm，B=1700mm。4.2窯內(nèi)高尺寸的確定：坯體在窯車內(nèi)分8層放置，為避免燒嘴火焰直接沖擊制品，制品裝載頂面離窯頂內(nèi)表面應(yīng)留設(shè)火道350mm， G=350+8*10+8*50=

7、830根據(jù)窯內(nèi)高是標(biāo)磚的整數(shù)倍，830/67=12.39，取13塊，所以車臺(tái)面距窯頂高度G有效=13*67=871mm。軌面到窯車襯磚面的高度為470mm；所以窯內(nèi)高G=871+470=1341mm4.3窯體有效長度的確定每塊棚板制品裝4件,則：裝車密度Ge=3*4*4*8=384件/車裝窯密度=384/2.11=182件/米窯長L=（生產(chǎn)任務(wù)*燒成時(shí)間/年工作日）/（成品率*裝窯密度）=（5000000*19/330*24）/（0.94*182）=70.11m窯內(nèi)容車數(shù):n=L/2.11=33.23輛；取33輛則窯總長為33*2.11=69.63m推車時(shí)間：19*60/33=33.55(分/

8、車)每小時(shí)推車數(shù);60/33.55=1.79車/小時(shí))4.4窯體各帶長度的確定窯長為70m，分為33個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，每節(jié)長2110mm預(yù)熱帶長Ly=（預(yù)熱時(shí)間/總燒成時(shí)間）*總長=6.55/19*70=24.13m取11節(jié)，所以確定預(yù)熱帶長=11*2.11=23.21m燒成帶長Ls=（燒成時(shí)間/總燒成時(shí)間）*總長=6.15/19*70=22.66m取11節(jié)，所以確定燒成帶長=11*2.11=23.21m冷卻帶長Lv=（冷卻時(shí)間/總燒成時(shí)間）*總長=6.3/19*70=23.21m取11節(jié)，所以確定冷卻帶長=11*2.11=23.21m 5 工作系統(tǒng)的確定 5.1 預(yù)熱帶工作系統(tǒng)布置 預(yù)熱帶共11節(jié)，

9、其中15節(jié)為排煙段，第一節(jié)前半節(jié)兩側(cè)墻及窯頂設(shè)置一道封閉氣幕，氣慕風(fēng)由冷卻帶抽來的熱空氣提供。后半節(jié)上部和下部各設(shè)1對(duì)排煙口，目的是使窯頭氣流壓力自平衡，以減少窯外冷空氣進(jìn)入窯體。第二節(jié)到第五節(jié)每節(jié)在窯車臺(tái)面棚板通道處各設(shè) 2對(duì)排煙口，位置正對(duì)。為方便調(diào)節(jié)預(yù)熱帶溫度，盡量減少上下溫差，在第611節(jié)上部設(shè)置噴風(fēng)管，對(duì)窯內(nèi)氣流進(jìn)行攪動(dòng)，促進(jìn)上下溫度場(chǎng)的均勻，而且加快了窯內(nèi)的對(duì)流傳熱。燒成帶前端950到1050設(shè)置一道氣氛氣幕。從冷卻帶抽熱風(fēng)由窯側(cè)墻和窯頂成90°垂直噴入。5.2 燒成帶工作系統(tǒng)布置 第12節(jié)到22節(jié)為燒成帶，在燒成帶12號(hào)到22號(hào)車位設(shè)11對(duì)燒嘴相錯(cuò)分布，每車位一對(duì)，每間

10、隔1.86m設(shè)置一對(duì)，采用高速調(diào)溫?zé)臁Ｖ伎諝獠捎铆h(huán)形供風(fēng)方式，使各燒嘴前壓力基本相同。 5.3 冷卻帶工作系統(tǒng)布置第2325節(jié)為急冷段。該段采用噴入急冷風(fēng)直接冷卻方式，除急冷首節(jié)只在后半節(jié)設(shè)冷風(fēng)噴管（尺寸67）（上設(shè)5個(gè)，下設(shè)5 個(gè)）外，其余每節(jié)上部設(shè)9個(gè)冷風(fēng)噴管，下部設(shè)9個(gè)冷風(fēng)噴管，上下噴管交錯(cuò)設(shè)置。第2630節(jié)為緩冷段。本設(shè)計(jì)中采用直接熱風(fēng)冷卻的方法，為了能使急冷段和快冷段來的熱風(fēng)對(duì)制品進(jìn)行充分緩冷，設(shè)計(jì)中26節(jié)不設(shè)抽熱風(fēng)口。其余4節(jié)各設(shè)1對(duì)相錯(cuò)的抽熱風(fēng)口，共3對(duì)。第3133節(jié)為快冷段。快冷帶不砌耐火材料，而是采用直接冷卻，窯尾安裝軸流風(fēng)機(jī)，集中鼓入冷卻空氣對(duì)制品直接冷卻。5.4窯體的

11、附屬結(jié)構(gòu)5.4.1事故處理孔由于此窯較短，只在急冷段留設(shè)一個(gè)事故處理門，正常使用時(shí)，砌筑耐火材料。5.4.2測(cè)溫孔及觀察孔測(cè)溫孔在高溫區(qū)布密些，在低溫區(qū)疏些，測(cè)溫孔間距為4m，是為了觀察燒嘴燃燒狀況。5.4.3膨脹縫當(dāng)隧道窯受熱時(shí)，材料將會(huì)受熱膨脹而產(chǎn)生相當(dāng)大的應(yīng)力。為減小應(yīng)力，避免窯體開裂、擠壞，必須留設(shè)膨脹縫。膨脹縫的寬度為20mm，內(nèi)填陶瓷棉。5.4.4特殊結(jié)構(gòu)在燒成帶與冷卻帶之間設(shè)置突縮吊頂結(jié)構(gòu)，有效分割燒成帶與急冷段煙氣對(duì)流。一般都設(shè)在溫度拐點(diǎn)處，有利于溫度和壓力的調(diào)節(jié)。6窯體材料及厚度的選擇窯體材料及厚度的確定原則：一是要考慮該處窯內(nèi)溫度對(duì)窯體的要求，即所選用的材料長期使用溫度必須

12、大于其所處位置的最高溫度；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(jù)上述原則，確定窯體的材料及厚度如下：表61 窯體材料及其厚度位置厚度（mm)材料結(jié)構(gòu)（mm）預(yù)熱段窯頂330230輕質(zhì)高鋁磚+100硅酸鋁耐火纖維毯窯墻560230輕質(zhì)高鋁磚+230輕質(zhì)粘土磚+100硅酸鋁纖維毯燒成段窯頂480300JM26輕質(zhì)莫來石+20含鋯纖維毯+60高鋁纖維毯+100硅酸鋁纖維毯窯墻675230JM26輕質(zhì)莫來石+230JM23輕質(zhì)莫來石+115輕質(zhì)高鋁磚+100高鋁纖維毯急冷段窯頂400300JM26輕質(zhì)高鋁磚+100硅酸鋁纖維毯窯墻560230輕質(zhì)高鋁磚+230輕質(zhì)粘土磚+100

13、硅酸鋁纖維毯緩冷段窯頂330230輕質(zhì)高鋁磚+100硅酸鋁纖維毯窯墻560230輕質(zhì)高鋁磚+230輕質(zhì)粘土磚+100硅酸鋁纖維毯快冷段安裝軸流風(fēng)機(jī)快速冷卻系統(tǒng)7燃料燃燒計(jì)算7.1理論空氣量： Vºa=0.2Qd/1000+2=0.2*41800/1000+2=10.36（Nm³/kg）理論煙氣量：Vºg=0.27Qd/1000=0.27*41800/1000=11.286（Nm³/kg）該燃料為液體燃料，a=1.11.2取空氣過剩系數(shù)a=1.16實(shí)際空氣量：Va=a* Vºa=1.16*10.36=12.02（Nm³/kg）實(shí)際煙氣量

14、：Vg=（a-1）Vºa+Vºg=12.94（Nm³/kg）7.2理論溫度計(jì)算t=（Qd+CfTf+VaCaTa）/VCTa=Tf=20，Ca=1.30 KJ/Bm³，Cf=1.99 KJ/Kg現(xiàn)設(shè)t=1900，在1900時(shí)的煙氣比熱為：C1900=1.66KJ/Bm³t=（41800+1.99*20+12.02*1.3*20）/(12.94*1.66)=1962|1900-1962|/1962*100%=3.16%<5%取高溫系數(shù)為0.8，則實(shí)際溫度為：Tp=0.8*1962=1569.6，比燒成溫度高，所以合理。8物料平衡計(jì)算每小時(shí)燒

15、成制品質(zhì)量：Gm=384*0.35*（33/19）=233.43 Kg/h每小時(shí)燒成干坯質(zhì)量（燒成灼減為5.72）：Ggp=Gm*100/(100-IL)= 233.43*100/(100-5.72)=247.59Kg/h每小時(shí)入窯的濕制品質(zhì)量（含2.1%）：Gsp=Ggp*100/(100-w)= 247.59*100/(100-2.1)=252.90Kg/h每小時(shí)蒸發(fā)自由水的質(zhì)量G2s=Gsp-Ggp=252.90-247.59=5.31Kg/h棚板及支柱的質(zhì)量：棚板的密度：p=2100Kg/ m³G2=（0.48*0.48*0.01*12*8*2100+0.04*0.04*0.

16、05*12*8*4*2100）*1.43=756.47Kg/h九、預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計(jì)算9.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍熱平衡計(jì)算以1h作為時(shí)間基準(zhǔn)，而以0作為基準(zhǔn)溫度。計(jì)算燃燒消耗量時(shí)，熱平衡的計(jì)算范圍為預(yù)熱帶和燒成帶，不包括冷卻帶。 9.2 熱平衡框圖圖9-1-2 預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖 其中 ：Q1制品帶入的顯熱； Q2硼板、支柱等窯具帶入顯熱； Q3產(chǎn)品帶出顯熱； Q4硼板、支柱等窯具帶出顯熱； Q5窯墻、窯頂散失之熱； Q6窯車蓄熱和散失熱量； Q7物化反應(yīng)耗熱； Q8其他熱損失； 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱； Qg煙氣帶走顯熱； 助燃空氣帶入顯熱； 預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱； 氣幕、攪拌

17、風(fēng)帶入顯熱；9.3 熱收入項(xiàng)目1.熱收入項(xiàng)目（1）制品帶入顯熱Q1入窯制品含2.1%自由水，G1=Gsp=252.90Kg/h入窯制品溫度t1=20入窯制品的平均比熱C1=0.95KJ/kgQ1=G1*C1*t1=252.90*0.95 *20=4805.1KJ/h（2）棚板及支柱帶入的顯熱Q2C2=0.963 KJ/kgQ2=G2*C2*t2=756.47 *0.963 *20=14569.6122 KJ/h（3）燃料帶入化學(xué)熱及顯熱Qf已知Qd=41800KJ/kg,入窯溫度Tf=20查表得，Cf=1.99KJ/kg，設(shè)每小時(shí)消耗的燃料量X千克Qf=X（41800+1.99*20）=418

18、39.8X KJ/h（4）助燃空氣帶入顯熱Qa燃料所需空氣量Va=12.02 m3/h空氣溫度ta=20，可得Ca=1.33KJ/Nm³Qa=Va*X*Ca*ta=12.02x*1.33*20=319.732XKg/h(5)漏入空氣Qa理論空氣量 Vºa =10.36Nm³/Nm³預(yù)熱帶取空氣系數(shù) a=1.2燒成帶取空氣系數(shù) a=0.95Va=x*(ag-af)Vºa=x*(1.2-0.95)* 10.36=2.59xQa=Va*Ca*ta=2.59x*1.3*20=67.3xKg/h8.1.2熱支出項(xiàng)目1.制品帶出顯熱Q3出燒成帶產(chǎn)品質(zhì)量G3

19、=Gm=233.43Kg/h出燒成帶產(chǎn)品溫度t3=1320查得產(chǎn)品的平均比熱C3=1.20KJ/kgQ3=Gm*C3*t=233.43*1.20*1320=302528.16KJ/h2.棚板及支柱帶走顯熱Q4棚板及支柱質(zhì)量G4=702.27Kg/h出燒成帶溫度t4=1320C4=0.96+0.000146*1320=1.1527KJ/KgQ4=G4*t4*C4=756.47*1320*1.1527=1151017.5191KJ/h8.1.3窯墻、窯頂散失熱量8.1.3.1 20-950段此段長度為20m，窯外壁表面平均溫度tw=35，窯內(nèi)壁表面平均溫度t1=（20+950）/2=485，環(huán)境溫

20、度ta=20，8.1.3.2窯墻部分散熱計(jì)算輕質(zhì)高鋁磚，厚度為=230mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.66+0.00008t=0.7輕質(zhì)粘土磚，厚度為=230mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.407+0.00035t=0.58硅酸鋁耐火纖維毯，厚度為=100mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.082+0.0000003t²=0.15窯體外表面綜合放熱系數(shù)：=5.67*10(-8)*0.8*(tw+273)4-(ta+273)4/(tw-ta)+A(tw-ta)0.25=9.96W/(m²·)熱流q1=（t1-ta）/(1/1+2/2+3/3+1/)=312（W/m²）窯內(nèi)高按871mm計(jì)算，單側(cè)窯墻散

21、熱面積：A1=0.871*20=17.42則兩側(cè)窯墻散熱量：Q1=2*q1*A1*3.6=39132.29(KJ/h)8.1.3.3窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：輕質(zhì)高鋁磚,厚度為=230mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.66+0.00008t=0.7硅酸鋁耐火纖維毯，厚度為=100mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.082+0.0000003t²=0.15=5.67*10(-8)*0.8*(tw+273)4-(ta+273)4/(tw-ta)+A(tw-ta)0.25=11.34 W/(m²·)熱流q2=（t1-ta）/(1/1+2/2+1/)=429（W/m²）此部分窯內(nèi)寬155

22、0mm，此部分窯墻厚度=560mm窯頂散熱面積：A2=（1.55+0.56*2）+1.55/2*20=42.2窯頂散熱量：Q2=288*42.2*3.6=43752.96(KJ/h)所以20-950的窯體散熱總量為：Q3= Q1+ Q2=39132.29+43752.96=82885.25(KJ/h)8.1.3.4 950-1320段此段長度為14m，窯外壁表面平均溫度tw=60，窯內(nèi)壁表面平均溫度t1=（1320+950）/2=1135,環(huán)境溫度ta=208.1.3.5窯墻部分散熱計(jì)算此部分用材料如下： JM26輕質(zhì)莫來石，厚度為=230mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.20+0.000125t=0.34J

23、M23輕質(zhì)莫來石，厚度為=230mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.10+0.000117t=0.23輕質(zhì)粘土磚，厚度為=115mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.407+0.00035t=0.80高鋁纖維毯，厚度為=100mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.082+0.0000003t²=0.47=5.67*10(-8)*0.8*(tw+273)4-(ta+273)4/(tw-ta)+A(tw-ta)0.25=12.02 W/(m²·)熱流q4=（t1-ta）/(1/1+2/2+3/3+4/4+1/)=526.89（W/m²）窯內(nèi)高按871mm計(jì)算，單側(cè)窯墻散熱面積：A4=0.871*14=12.19則兩

24、側(cè)窯墻散熱量：Q4=2*526.89*12.19*3.6=46244.08(KJ/h)8.1.3.6窯頂部分散熱計(jì)算此部分用材料如下：JM26輕質(zhì)莫來石，厚度為=300mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.20+0.000125t=0.34含鋯纖維毯，厚度為=20mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.082+0.0000003t²=0.47高鋁纖維毯，厚度為=60mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.082+0.0000003t²=0.47硅酸鋁纖維毯，厚度為=100mm，導(dǎo)熱系數(shù)0.082+0.0000003t²=0.47=5.67*10(-8)*0.8*(tw+273)4-(ta+273)4/(tw-ta)+A(tw-

25、ta)0.25=13.78 W/(m²·)熱流q5=（t1-ta）/(1/1+2/2+1/)=833.40（W/m²）此部分窯內(nèi)寬1650mm，此部分窯墻厚度=675mm窯頂散熱面積：A5=（1.65+0.675）*14=32.55窯頂散熱量：Q5=32.55*833.4*3.6=97657.81(KJ/h)所以950-1320的窯體散熱總量為：Q6= Q4+ Q5=46244.08+97657.81=143901.89(KJ/h)綜上所述，預(yù)熱帶和燒成帶窯體散失熱量總和為：Q5=Q3+ Q6=82885.25+143901.89=226787.14(KJ/h)

26、8.2.1窯車蓄熱和散失熱量Q6一般取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，此項(xiàng)熱支出占熱收入的20%-25%，本次計(jì)算取22%8.2.2物化反應(yīng)耗熱Q7（不考慮制品所含結(jié)構(gòu)水）8.2.2.1自由水蒸發(fā)吸熱Qw入窯制品所含自由水的質(zhì)量流量Gw=4.34Kg/h煙氣離窯時(shí)的平均溫度tg=230Qw=Gw（2490+1.93tg）=12649（KJ/h）8.2.2.2其余物化反應(yīng)吸熱Qr由于陶瓷燒成反應(yīng)極為復(fù)雜，通?？捎肁l2O3反應(yīng)熱近似地代替，即Qr=Gr*2100* Al2O3%=202.58*2100*0.1634=69513 (KJ/h)則物化反應(yīng)總耗熱為：Q7=Qw+Qr=12649 +69513 =82162(

27、KJ/h)8.2.3離窯廢氣帶走顯熱Qg離窯煙氣體積Vg= Vºg+（a-1）VºaxNm3/h=12.84XNm3/h離窯煙氣溫度取tg=220，此時(shí)煙氣的平均比熱為Cg=1.41KJ/m³所以，Qg=Vg *tg*Cg=3982.97XKJ/h8.2.4其他熱損失Q8一般取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，一般占總熱收入的5%-10%，本次計(jì)算取5%8.2.5列出熱平衡方程式 由熱平衡方程熱收入=熱支出，得出：Q1+Q2+Qf+Qa+Qa=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q83931.48+13525.72+41839.8X+316.91X+67.3X=302528.16+106

28、8548.75+3982.97x +226787.14+22%Q收+82162+5%Q收得X=62.07Kg/h預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡分析表熱收入熱支出項(xiàng)目KJ/h%項(xiàng)目KJ/h%坯體帶入顯熱3931.480.149產(chǎn)品帶出顯熱302528.1611.566棚板及支柱顯熱13525.720.513棚板及支柱顯熱14569.612241.0燃料化學(xué)熱顯熱2596996.498.434煙氣顯熱247222.959.47助燃空氣顯熱19670.6040.746窯墻、窯頂散熱226787.148.695漏入空氣顯熱4177.3110.158窯車積散熱579497.421.964物化反應(yīng)耗熱821623.

29、214其他熱損失131703.955.091總計(jì)2638301.5100.00總計(jì)2638450.3100.00通過預(yù)熱帶和冷卻帶的熱平衡計(jì)算可以看出，熱收入的主要來源是燃料的化學(xué)顯熱，而熱支出主要是由棚板及支柱帶走大部分熱量，另外窯車也帶走了相當(dāng)?shù)臒崃?。?冷卻帶的熱平衡計(jì)算10.1 確定熱平衡計(jì)算的基準(zhǔn)、范圍先確定計(jì)算基準(zhǔn)：以0作為基準(zhǔn)溫度，1h為質(zhì)量與熱量的時(shí)間基準(zhǔn)，畫出熱平衡示意圖如下：10.2 熱平衡示意圖 圖10-2 冷卻帶的熱平衡示意圖 其中： Q3制品帶入顯熱； Q4硼板、支柱等窯具帶入顯熱； Q9窯車帶入顯熱； Q10急冷風(fēng)帶入顯熱與冷卻帶末端送入冷卻風(fēng)帶入顯熱； Q11制品

30、帶出顯熱； Q12硼板、支柱等窯具帶出顯熱； Q13窯車蓄熱、帶出及散失之熱； Q14窯墻、頂總散熱； Q15抽走余熱風(fēng)帶走熱量； Q16其他熱損失； 10.3 熱收入項(xiàng)目 制品帶入顯熱Q3 此項(xiàng)熱量即為預(yù)熱帶、燒成帶產(chǎn)品帶出顯熱： Q3=118387.32（kJ/h） 硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q4 此項(xiàng)熱量即為預(yù)熱帶和燒成帶硼板、支柱帶出顯熱： Q4=1804348.26（kJ/h） 窯車帶入顯熱Q9 此項(xiàng)熱量可取預(yù)熱帶、燒成帶窯車總積散熱的95%，（其余5%已在預(yù)熱帶 和燒成帶向車下散失）： Q9=0.95×Q6=0.95×10%Q收=0.95×0.1

31、5;2821894.12=268079.94（kJ/h） 急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)帶入顯熱Q10 設(shè)窯尾風(fēng)風(fēng)量為Vx，一般急冷風(fēng)量為窯尾風(fēng)量的0.25-0.5，本設(shè)計(jì)取急冷 風(fēng)是窯尾風(fēng)的0.5，則急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)的總風(fēng)量為：1.5Vx。取空氣溫度ta=20，此時(shí)空氣的比熱為： =1.30 ； Q10=Va×ca×ta=1.5Vx×1.30×20=39Vx（kJ/h） 10.4 熱支出項(xiàng)目 制品帶出顯熱Q11 出窯產(chǎn)品質(zhì)量=75.31 kg 出窯產(chǎn)品溫度 t11=80， 產(chǎn)品比熱 C11=0.896kJ/(kg·) Q11=Gm×C11×

32、t11=75.31×0.896×80=5398.22（kJ/h） 硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q12 出窯棚板、立柱質(zhì)量Gb=1185.34 kg/h 出窯棚板、立柱溫度t12=80， 棚板、立柱比熱C12=0.861 kJ/（kg·） Q12= Gb× C12× t12=1185.34 ×0.861×80=81646.22（kJ/h） 窯車帶走和向車下散失之熱Q13 此項(xiàng)熱量一般可按窯車帶入顯熱的55%計(jì)算， Q13=0.55×Q9=0.55×282189.412=155204.18（kJ/h） 窯體散熱Q

33、14 根據(jù)窯體砌筑材料的不同，將預(yù)熱帶和燒成帶按不同材料與溫度段將它們分成三段，分別按窯爐散熱程序軟件計(jì)算方法編程進(jìn)行多層墻壁穩(wěn)定傳熱計(jì)算，最終計(jì)算結(jié)果列于表10-4-4。其中散熱面積是以窯內(nèi)外面積的算術(shù)平均值計(jì)算，窯墻面積為兩側(cè)墻面積之和。 因此，冷卻帶窯體總散熱為各段散熱量之和，即 ：Q14=77226.15+55583.74+18007.48+70770.36+33300.49+19446.33 =258249.52（KJ/h）表10.4.4 各段窯體散熱計(jì)算結(jié)果長度 (m)81210節(jié)位置21-2425-3031-35溫度范圍1310-800800-400400-80窯墻熱流密度（w&

34、#183;m）790.06379.08147.38雙側(cè)窯墻散熱面積Fw（m2）27.15240.7333.94窯墻散熱量（KJ/h）77226.1555583.7418007.48窯頂熱流密度（w·m）790.13355.61173.69窯頂散熱面積Fc（m2）24.8837.3231.10窯頂散熱量（KJ/h）70770.3633300.49 19446.33 附：各段窯墻、窯頂散熱算法： （1）1310800段散熱，窯全高為1697mm，全寬（包括兩側(cè)窯墻厚度）為3110mm，長度為8m。1. 窯墻散熱將窯墻材料及厚度，內(nèi)壁溫度1310 ，ta表示窯外空氣常溫20°C,

35、及所用材料輸入軟件編程進(jìn)行多層墻壁穩(wěn)定傳熱計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表：其中q為熱流密度，tn為交界面溫度t1t2t3q1003.38459.55123.32790.06 窯墻散熱面積A=1.697×2×8=27.152 m² Q1 =790.06×27.152×3.6=77226.15 kJ/h2. 窯頂散熱：t1t2q1070.9173.84790.13 窯頂散熱面積A=3.11×8=24.88m²Q2=790.13×24.88×3.6=70770.36 kJ/h （2） 800400 散熱, 窯全高為169

36、7mm，全寬（包括兩側(cè)窯墻厚度）為3110mm，長度為12m。 1. 窯墻散熱 將窯墻材料及厚度，內(nèi)壁溫度800 ，ta表示窯外空氣常溫20°C,及所用材料輸入軟件編程進(jìn)行多層墻壁穩(wěn)定傳熱計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表：其中q為熱流密度，tn為交界面溫度。t1t2t3q616.35268.8374.86379.08窯墻散熱面積A=1.697×2×12=40.73 m² Q1 =379.08×40.73×3.6=55583.74 kJ/h 2. 窯頂散熱：t1t2q529.72940.357247.86窯頂散熱面積A=3.11×12=3

37、7.32 m2Q2 =247.86×37.32×3.6=33300.49 kJ/h （3） 40080 散熱, 窯全高為1697mm，全寬（包括兩側(cè)窯墻厚度）為3100mm，長度為10m。 1. 窯墻散熱 將窯墻材料及厚度，內(nèi)壁溫度400 ，ta表示窯外空氣常溫20°C,及所用材料輸入軟件編程進(jìn)行多層墻壁穩(wěn)定傳熱計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如下表：其中q為熱流密度，tn為交界面溫度。t1t2t3q311.41131.2643.60147.38窯墻散熱面積A=1.697×2×10=33.94 m² Q1 =147.38×33.94×

38、;3.6=18007.48kJ/h 2. 窯頂散熱：t1t2q424.0835.06173.69窯頂散熱面積A=3.11×10=31.10m2Q2 =173.69×31.10×3.6=19446.33 kJ/h 抽走余熱風(fēng)帶走熱量Q15 Q15 = q15×Ca×ta 其中: q15抽走余熱風(fēng)流量（m3/h）；該窯不用冷卻帶熱空氣做二次空氣，冷 卻帶鼓入風(fēng)量全部用于氣幕，體積為q15=1.5Vx Nm3。漏出空氣忽略不 記，T15抽走余熱風(fēng)的平均溫度（）；取T15=250 C15抽走余熱風(fēng)的平均比熱（KJ/（Kg·）； 查表T15=250時(shí)，熱空氣的平均比熱為：C15=1.038 KJ/（Kg·） 則：Q15= q15×C15×t15=1.5Vx×250×1.038=389.25Vx （kJ/h） 其他熱損失Q16 取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占冷卻帶熱收入的5%10%