隧道窯窯爐課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　題目：年產(chǎn)800萬(wàn)件8寸湯盤(pán)隧道窯設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué) 號(hào)： m </p><p>　　姓 名： xxxxx </p><p>　　院 （系）： 學(xué)院 工程系 </

2、p><p>　　專(zhuān) 業(yè)： 金屬材料工程 </p><p>　　日 期： 2014.05.26-2014.06.13</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 前言·········&#

3、183;····································

4、··············1</p><p>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)·················

5、····································

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

7、················4 </p><p>　　3.1 窯內(nèi)寬的確定··············

8、83;·································4</p><p&

9、gt;　　3.2 窯體長(zhǎng)度的確定·································

10、3;············5</p><p>　　3.3 窯內(nèi)高的確定· ·················&

11、#183;···························5</p><p>　　4 燒成制度的確定（主要指溫度制度）·&#

12、183;·······························6</p><p>　　5 工

13、作系統(tǒng)的確定···································

14、3;··············7</p><p>　　5.1 預(yù)熱帶系統(tǒng)················

15、3;··································7</p>&

16、lt;p>　　5.2 燒成帶系統(tǒng)·································&#

17、183;·················7</p><p>　　5.3 冷卻帶系統(tǒng)·············&#

18、183;····································

19、·8</p><p>　　5.4 傳動(dòng)系統(tǒng)······························

20、······················8</p><p>　　5.5 窯體附屬結(jié)構(gòu)········

21、3;····································&#

22、183;··8</p><p>　　5.5.1 事故處理孔····························&

23、#183;················8</p><p>　　5.5.2 測(cè)溫測(cè)壓孔及觀(guān)察孔·············&#

24、183;·······················8</p><p>　　5.5.3 膨脹縫·······

25、83;····································&

26、#183;····8</p><p>　　6 燃料燃燒計(jì)算··························

27、··························8</p><p>　　6.1 空氣量·····&

28、#183;····································

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

30、···································9</p>

31、;<p>　　6.3 燃燒溫度································

32、3;···················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、83;·······10</p><p>　　8. 物料平衡計(jì)算·······················&

34、#183;·····························11</p><p>　　9 熱平衡計(jì)算·

35、····································

36、3;················12</p><p>　　9.1 預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計(jì)算·············&

37、#183;······················12</p><p>　　9.1.1 熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍·······

38、;····························12</p><p>　　9.1.2 熱平衡框圖··&#

39、183;····································

40、······13</p><p>　　9.1.3 熱收入項(xiàng)目························

41、83;····················13</p><p>　　9.1.4 熱支出項(xiàng)目··········

42、···································15</p&g

43、t;<p>　　9.1.5 列出熱平衡方程式·······························

44、3;·······17</p><p>　　9.1.6 列出預(yù)熱帶燒成帶熱平衡表······················

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

46、83;··························18</p><p>　　9.2.1 熱收入項(xiàng)目····&

47、#183;····································

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

49、83;····················18</p><p>　　9.2.3 熱支出項(xiàng)目··········&

50、#183;···································19

51、 </p><p>　　9.2.4 列熱平衡方程式······························&#

52、183;···········19</p><p>　　9.2.5 列出預(yù)冷卻帶熱平衡表··················&

53、#183;·················20</p><p>　　9 燒嘴的選用·············

54、····································

55、3;····21</p><p>　　10.1 每個(gè)燒嘴所需的燃燒能力·························&

56、#183;···········21</p><p>　　10.2 每個(gè)燒嘴所需的油（氣）壓·················

57、83;·················21 </p><p>　　10.3 燒嘴的選用·············

58、;····································

59、83;···21</p><p>　　11 后記····························

60、;·································29</p><p&g

61、t;　　12 參考文獻(xiàn)··································

62、3;······················30</p><p><b>　　1．前言</b></p><p>　　陶瓷工業(yè)窯爐是陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中最

63、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。它把燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成熱能或直接把電能轉(zhuǎn)變成熱能，以滿(mǎn)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(mǎn)足陶瓷制品的工藝要求，應(yīng)充分了解窯爐類(lèi)型及其優(yōu)缺點(diǎn)，考察一些與已投入生產(chǎn)的陶瓷廠(chǎng)，然后結(jié)合本廠(chǎng)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(lái)評(píng)價(jià)：</p><

64、;p>　　1.能滿(mǎn)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。</p><p>　　2.燒窯操作要靈活，方便，適應(yīng)性強(qiáng)，能夠滿(mǎn)足市場(chǎng)多變的要求。</p><p>　　3.經(jīng)濟(jì)性要高。包括熱效率要高，單位產(chǎn)品的綜合能源消耗要少，爐齡要長(zhǎng)。</p><p>　　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。</p><p>

65、;　　5.勞動(dòng)條件好，勞動(dòng)強(qiáng)度小，環(huán)境污染小。</p><p>　　以上幾點(diǎn)，其中能否滿(mǎn)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(shù)指標(biāo)。實(shí)際生產(chǎn)中，往往是力求使制品被燒使窯內(nèi)溫差盡量減少，它是提高產(chǎn)品合格率的關(guān)鍵所在。</p><p>　　隧道窯是耐火材料、陶瓷和建筑材料工業(yè)中最常見(jiàn)的連續(xù)式燒成設(shè)備。其主體為一條類(lèi)似鐵路隧道的長(zhǎng)通道。通道兩側(cè)用耐火材料和保溫材料砌成窯墻，上

66、面為由耐火材料和保溫材料砌筑的窯頂，下部為由沿窯內(nèi)軌道移動(dòng)的窯車(chē)構(gòu)成的窯底。</p><p>　　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(chē),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(lái)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(lái)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

67、,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.</p><p>　　通過(guò)對(duì)上學(xué)期硅酸鹽工業(yè)熱工基礎(chǔ)以及陶瓷工業(yè)窯爐的學(xué)習(xí)，本學(xué)期利用15-17周三周的時(shí)間進(jìn)行窯爐課程設(shè)計(jì)。本次實(shí)踐的設(shè)計(jì)任務(wù)是年產(chǎn)800件湯盤(pán)液化氣隧道窯設(shè)計(jì)，通過(guò)三周的努力設(shè)計(jì)，我也基本完成了任務(wù)。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)實(shí)踐過(guò)程中，我得到了指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)，這才使我能比較順利的完

68、成此次設(shè)計(jì)任務(wù)，在此我向指導(dǎo)老師和設(shè)計(jì)過(guò)程中幫助過(guò)我的同學(xué)表示感謝！</p><p>　　由于本人所學(xué)知識(shí)有限，加之時(shí)間倉(cāng)促，在設(shè)計(jì)過(guò)程中不可避免存在許多的錯(cuò)誤和不足，敬請(qǐng)老師多多指教，懇請(qǐng)斧正！</p><p><b>　　設(shè)計(jì)人：洪振鵬</b></p><p>　　2014年6月13日</p><p>　　無(wú)非11級(jí)

69、窯爐課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　年產(chǎn)800萬(wàn)件湯盤(pán)天然氣隧道窯設(shè)計(jì)</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　湯盤(pán)</b></p><p><b>　　湯盤(pán)坯

70、料組成（%）</b></p><p>　　產(chǎn)品規(guī)格：8寸，0.35kg/塊</p><p>　　3.入窯水分：2.1%</p><p>　　4.產(chǎn)品合格率：97%</p><p>　　5.燒成制度：燒成周期：17小時(shí)，最高燒成溫度：1310℃（溫度曲線(xiàn)自定）</p><p>　　6.窯具：SiC棚板、SiC

71、支柱，尺寸自定</p><p><b>　　燃料</b></p><p>　　夏天最高氣溫：38℃</p><p>　　3.窯體主要尺寸的計(jì)算</p><p>　　為減少窯內(nèi)熱量損失，提高熱利用率，根據(jù)原始數(shù)據(jù)所給的清潔燃料液化氣，直接用明焰裸燒，并結(jié)合裝載制品8寸湯盤(pán)的重量大小，選定全耐火纖維不承重型結(jié)構(gòu)窯車(chē)：棚板、支

72、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13100C，故碳化硅材料選用SiC 50%，體積密度 2.2g/cm3，導(dǎo)熱系數(shù)計(jì)算式 5.23- 1.28×10-3t）。</p><p>　　棚板規(guī)格：長(zhǎng)×寬×高: 360×360×10(mm)</p><p>　　棚板質(zhì)量=310×310×10×

73、;10-6×2.2==2.11 Kg </p><p>　　支柱規(guī)格：長(zhǎng)×寬×高: 50×50×100(mm)</p><p>　　支柱質(zhì)量=50×50×100×10-6×2.2=0.55Kg</p><p>　　3.1 窯內(nèi)寬的確定</p><p>

74、<b>　　3.1.1湯盤(pán)規(guī)格</b></p><p>　　8寸，8寸=20.32cm=203.2mm，350g/每塊，胚體高度定為40mm?？紤]燒成收縮為10%，則: 坯體直徑尺寸=產(chǎn)品尺寸÷（1-燒成收縮）=206÷（1-10%)=228.88（mm），坯體高度尺寸=產(chǎn)品尺寸÷（1-10%）=44.44（mm）</p><p>　　3

75、.1.2湯盤(pán)碼放方法</p><p>　　采用窯車(chē)上設(shè)置棚板并7層碼放，每塊棚板放置一個(gè)湯盤(pán)坯體。棚板設(shè)置規(guī)格為：5×6（其中5表示行數(shù)，6表示列數(shù)），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(gè)支柱，連線(xiàn)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(chē)尺寸確定</p><p>

76、;　　車(chē)長(zhǎng)=310×6+10×5+15×2=1940mm</p><p>　　車(chē)寬=310×5+10×4+15×2=1620mm</p><p>　　窯車(chē)架高223mm，窯車(chē)襯面邊緣用四層的輕質(zhì)磚共4×65+4×2=268mm，在窯車(chē)的中部填充硅酸鋁纖維折疊棉塊上鋪1層含鋯纖維氈。</p><

77、;p>　　窯車(chē)總高為：223+268=491mm</p><p>　　3.1.4 窯內(nèi)寬的確定</p><p>　　隧道窯內(nèi)寬是指窯內(nèi)兩側(cè)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(chē)與窯墻的間隙尺寸一般為25~30mm，本設(shè)計(jì)中取用30mm，則熱窯內(nèi)寬:</p><p>　　B=1620+30×2=1680mm</p>

78、<p>　　全窯寬（兩側(cè)外墻之間的距離，沒(méi)有包括鋼架）：根據(jù)窯墻所選的材料材在預(yù)熱帶、冷卻帶單側(cè)窯墻厚度為405mm，燒成帶單側(cè)窯墻厚度為455mm，故，預(yù)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(zhǎng)的尺寸確定</p><p>　　窯車(chē)每層裝載制品數(shù)為5×6

79、=30件，共7層,故每車(chē)裝載制品數(shù)為30×7=210件，干制品質(zhì)量350g，則每車(chē)裝制品質(zhì)量為350g×210=73.5kg ,裝窯密度g=每車(chē)裝載件數(shù)/車(chē)長(zhǎng)=210/1.94m=108.24件/m</p><p>　　G—生產(chǎn)任務(wù)，件/年； L—窯長(zhǎng)，m；</p><p>　　—燒成時(shí)間，h ； K—成品率，%； </p><

80、;p>　　D—年工作日，日/年； g—裝窯密度，件/每米車(chē)長(zhǎng)。</p><p>　　窯內(nèi)容車(chē)數(shù)：n=162/1.94=84.02輛，取整數(shù)84輛，此時(shí)窯長(zhǎng)=84× </p><p>　　1.94m=162.96m。</p><p>　　該窯采用鋼架結(jié)構(gòu)，，故全窯有效長(zhǎng)取162.96m，分為81</p><p>　　個(gè)

81、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)，每節(jié)長(zhǎng)2000mm。</p><p>　　根據(jù)燒成曲線(xiàn)，各帶燒成時(shí)間與燒成周期的比值，預(yù)熱帶取27節(jié)，燒成帶取25節(jié)，冷卻帶取29節(jié)，則各帶長(zhǎng)及所占比例為：</p><p>　　預(yù)熱帶長(zhǎng)=2×27=54m </p><p>　　燒成帶長(zhǎng)= 2×25=50m </p><p>　　冷卻帶長(zhǎng)=2×29=5

82、8m </p><p><b>　　3.3窯內(nèi)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(dòng)，造成較大溫差，窯車(chē)臺(tái)面與墊板間、上部制品與窯頂內(nèi)表面之間都設(shè)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，窯內(nèi)高初定為：2

83、30+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(shù)倍有關(guān)，通常耐火磚厚度取65mm，所以高度方向上耐火磚塊數(shù)=1139/65=17.52，取18塊，則高度為： </p><p>　　18×65=1170mm，灰縫：18×2=36mm，</p><p>　　則預(yù)

84、熱帶、冷卻帶窯內(nèi)高：1170+36=1206mm，</p><p>　　對(duì)于燒成帶，內(nèi)高增大一塊標(biāo)準(zhǔn)磚的寬度134mm，所以?xún)?nèi)高=1206+134=1340mm</p><p>　　全窯高(軌面至窯頂外表面）：在內(nèi)高的基礎(chǔ)上加上窯車(chē)高，預(yù)熱帶、燒成帶為1206+491+350=2047，燒成帶為1340+491+450=2281mm。</p><p>　　4．燒成制

85、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(xiàn)</p><p>　　圖4-1燒成溫度曲線(xiàn)</p><p><b>　　5．工作系統(tǒng)的

86、確定</b></p><p>　　5.1預(yù)熱帶工作系統(tǒng)的確定</p><p>　　預(yù)熱帶共27節(jié)，其中第1~8節(jié)為排煙段，第1節(jié)兩側(cè)墻設(shè)置一道氣幕，噴入由冷卻帶抽來(lái)的熱風(fēng)，并在窯頭上部設(shè)1對(duì)排煙口，后半節(jié)下部各設(shè)1對(duì)排煙口第2節(jié)上部也加設(shè)1對(duì)排煙口，目的是使窯頭氣流壓力自平衡，以減少窯外冷風(fēng)和向內(nèi)侵入，其余每節(jié)在下部（棚板通道處）各設(shè)2對(duì)排煙口。</p><

87、p>　　為方便調(diào)節(jié)預(yù)熱帶溫度，在第8~16節(jié)上部設(shè)置噴風(fēng)管，每節(jié)設(shè)3根，一側(cè)2根另一側(cè)則設(shè)置一根，反復(fù)交替，兩側(cè)墻的噴風(fēng)管成交錯(cuò)布置，這樣有利于調(diào)節(jié)該段溫度制度，也能有效攪拌預(yù)熱帶斷面氣流，達(dá)到減小預(yù)熱帶上下溫差的目的。</p><p>　　為提高預(yù)熱帶后段下部制品溫度，進(jìn)一步縮小預(yù)熱帶后段的上下溫差，在16-27節(jié)下部設(shè)置高速調(diào)溫?zé)欤抗?jié)設(shè)3只，高度就設(shè)在窯車(chē)棚板的下部通道上，兩側(cè)墻則交錯(cuò)布置，兩側(cè)墻交

88、替設(shè)置與噴風(fēng)管設(shè)置相似。</p><p>　　5.2 燒成帶工作系統(tǒng)布置</p><p>　　第28~52節(jié)燒成帶，第28、29節(jié)與預(yù)熱帶一樣，僅在下部設(shè)置3只燒嘴，而從第30節(jié)開(kāi)始，每節(jié)上下均布有高速燒嘴，上部設(shè)置2只，下部設(shè)置3只，上下兩側(cè)墻均呈交錯(cuò)布置，這樣有利于燒成帶溫度制度的調(diào)節(jié)。</p><p>　　5.3 冷卻帶工作系統(tǒng)布置</p>&l

89、t;p>　　冷卻帶按照燒成工藝分成三段：</p><p>　　第53~61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)（第53節(jié)）只在后半節(jié)設(shè)冷風(fēng)噴管（尺寸67）（上設(shè)3對(duì)，下設(shè)2對(duì)）外，其余每節(jié)上部設(shè)5對(duì)冷風(fēng)噴管，下部設(shè)4對(duì)冷風(fēng)噴管，上下噴管交錯(cuò)設(shè)置。</p><p>　　第62~72節(jié)為緩冷段。第62節(jié)到64節(jié)的側(cè)墻設(shè)置二段段間冷壁，每?jī)晒?jié)作一段，頂部設(shè)有不銹鋼間冷風(fēng)

90、箱，間冷壁及間冷箱均設(shè)有調(diào)節(jié)閘板，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)抽熱風(fēng)量。</p><p>　　第71~81為快冷段。為加強(qiáng)出窯前的快速冷卻，在該段71~73節(jié)布置冷風(fēng)噴管，直接鼓人冷風(fēng)，每節(jié)6對(duì)——上部3對(duì)，下部3對(duì)。</p><p><b>　　5.4 傳動(dòng)系統(tǒng)</b></p><p>　　由窯車(chē)連續(xù)性傳動(dòng)，原理：由于螺旋桿上的活塞在油壓的作用下連續(xù)不斷的

91、向前前進(jìn)，推動(dòng)窯車(chē)在窯內(nèi)運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　5.5 窯體附屬結(jié)構(gòu)</p><p>　　5.5.1  測(cè)溫孔及觀(guān)察孔</p><p>　　測(cè)溫孔及觀(guān)察孔在燒成曲線(xiàn)的關(guān)鍵處設(shè)置測(cè)溫孔，低溫段布稀點(diǎn)，高溫處密點(diǎn)，以便于更好地了解窯內(nèi)各段的溫度情況。觀(guān)察孔是為了觀(guān)察燒嘴的情況。</p><p><b>　　5.3.2 測(cè)壓

92、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(yù)熱帶和燒成帶交接面附近。若零壓過(guò)多移向預(yù)熱帶，則燒成帶正壓過(guò)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(guò)多移向燒成帶，則預(yù)熱帶負(fù)壓大，易漏入大量冷風(fēng)，造成氣體分層，上下溫差過(guò)大，延長(zhǎng)了燒成周期，消耗了燃料。本設(shè)計(jì)以觀(guān)察孔代替測(cè)壓孔。</p><p><b>　　5.3

93、.3 膨脹縫</b></p><p>　　窯體受熱會(huì)膨脹，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，因此在窯墻、窯頂及窯底砌體間要留設(shè)膨脹縫以避免砌體的開(kāi)裂或擠壞。本設(shè)計(jì)窯體采用裝配式，每隔幾米留寬度為50mm的膨脹縫，內(nèi)填礦渣棉。各層磚的膨脹縫要錯(cuò)縫留設(shè)。</p><p><b>　　燃料燃燒計(jì)算</b></p><p>　　6.1 空氣量

94、

95、

96、 </p><p>　　所用燃料為天然氣，其組分如下表所示：</p><p>　　在已知燃料組成的情況下，可根據(jù)《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)》中相關(guān)的燃燒反應(yīng)式列表計(jì)算的方法，較為精確地求出燃料燃燒所需的空氣量、生產(chǎn)煙氣量及煙氣組成。1m3 天然氣燃燒的理論空氣需要量L0為：</p><p&g

97、t;　　V=(0.5*0.3+0.5*0.3+6*96.6+5*1.8+1.5*1.2)/21=28.26</p><p>　　將數(shù)值代入公式得Lo=28.26（）取空氣過(guò)剩系數(shù)為α=1.2，則實(shí)際需要空氣量為：=α×=1.2×28.26=33.908()</p><p><b>　　6.2煙氣量</b></p><p>　

98、　煙氣量根據(jù)《硅酸鹽熱工基礎(chǔ)》知識(shí)用公式計(jì)算得，理論燃燒產(chǎn)物生產(chǎn)量V0為：</p><p>　　V0=(CO2+CO+ N2+3CH4+3C2H4+2H2S )/100+79/21=10.458 實(shí)際燃燒產(chǎn)物生產(chǎn)量Vn為：</p><p>　　=0.79(1.2-1)*Va+Vo</p><p>　　將數(shù)值代入公式得Vg=14.923（）</p>

99、<p><b>　　6.3 燃燒溫度</b></p><p>　　理論燃燒溫度計(jì)算公式：</p><p>　　式中cr、ca、cg—燃料、空氣及煙氣的比熱容，；</p><p>　　L—一定空氣消耗系數(shù)()下的單位燃料空氣消耗量，，=L；</p><p>　　V—一定空氣消耗系數(shù)下單位燃料燃燒生成的煙氣量，

100、；</p><p>　　t、t—燃料及空氣的預(yù)熱溫度，℃。</p><p>　　取室溫20℃，此時(shí)空氣比熱為1.30</p><p>　　天然氣比熱為3.91；</p><p>　　查表（燃料及燃燒表5-2）并初設(shè)煙氣溫度為1800℃，此時(shí)煙氣比熱為： </p><p><b>　　cg=1.67。<

101、/b></p><p>　　代入上述公式得到：2184.56℃</p><p>　　（2184.56-2100）/2100=4.03%<5%,所設(shè)溫度合適。</p><p>　　取高溫系數(shù)為0.8，則實(shí)際溫度為：</p><p>　　t=0.8×2100=1680℃，比最高溫度1310℃高出370℃， 符合燒成需求，認(rèn)為

102、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(nèi)溫度對(duì)窯體的要求，即所</p><p>　　選用的材料長(zhǎng)期使用溫度必須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??；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</p><p><b>　　及厚

103、度如下：</b></p><p><b>　　8．物料平衡計(jì)算</b></p><p>　　9英寸平盤(pán)的坯體成分組成如下表：</p><p>　　(1) 每小時(shí)燒成制品的質(zhì)量Gm</p><p>　　成品每件質(zhì)量350g，則每車(chē)制品質(zhì)量為350g×210=73.5kg ，推車(chē)速度=83車(chē)/17時(shí)=4

104、.88車(chē)/時(shí)。</p><p>　　=推車(chē)速度×每車(chē)載重=4.88×73.5=358.68（ kg/h）。</p><p>　　(2) 每小時(shí)入窯干坯的質(zhì)量Gg</p><p>　　Gg= Gm·=358.68××=379.48kg/h</p><p>　　(3) 每小時(shí)入窯濕坯的質(zhì)量Gs&l

105、t;/p><p>　　Gs= Gg·=379.48×=388.02kg/h （含水量為2.2%）</p><p>　　(4) 每小時(shí)蒸發(fā)的自由水量Gz</p><p>　　Gz= Gs-Gg =388.02－379.48.=8.54kg/h</p><p>　　(5) 每小時(shí)從精坯中產(chǎn)生的CO2質(zhì)量</p>&l

106、t;p>　　G CaO = Gg × CaO%=379.48×0.87%=3.30kg/h</p><p>　　G= Gg × MgO%=388.02×0.49%=1.91kg/h</p><p>　　Gco= Gco × ＋G × =2.55+1.14=3.69kg/h</p><p>　　(6)

107、 每小時(shí)從精坯中排除結(jié)構(gòu)水的質(zhì)量Gi</p><p>　　Gi= Gg×IL%- Gco=379.48×5.48%-3.56=17.23kg/h</p><p>　　(7) 每小時(shí)入窯窯具的質(zhì)量Gb</p><p>　　窯具主要是支柱和棚板。</p><p>　　單個(gè)棚板質(zhì)量=310×310×10

108、15;10-6×2.2=2.11 Kg </p><p>　　單個(gè)支柱質(zhì)量=50×50×100×10-6×2.2=0.55 Kg</p><p>　　棚板總重量=7×30×2.11=443.1 Kg</p><p>　　支柱總重量=6×39×0.55=128.70 Kg<

109、;/p><p>　　窯具的質(zhì)量Gb=(443.1+128.70)×4.125=2358.68 kg/h</p><p><b>　　9、熱平衡計(jì)算</b></p><p>　　9.1預(yù)熱帶及燒成帶熱平衡計(jì)算</p><p>　　9.1.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍</p><p>　　熱平衡計(jì)算以

110、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。</p><p>　　9.1.2 熱平衡框圖</p><p>　　圖9-1-1 預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡示意圖</p><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；<

111、/p><p>　　Q3—產(chǎn)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>　　Q6—窯車(chē)蓄熱和散失熱量；</p><p>　　Q7—物化反應(yīng)耗熱； </p><p><b

112、>　　Q8—其他熱損失；</b></p><p>　　—燃料帶入化學(xué)熱及顯熱； </p><p>　　Qg—煙氣帶走顯熱；</p><p>　　—助燃空氣帶入顯熱； </p><p>　　—預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱；</p><p>　　—?dú)饽?、攪拌風(fēng)帶入顯熱；</p><p&

113、gt;　　9.1.3熱收入項(xiàng)目</p><p>　?、?坯體帶入顯熱Q1</p><p>　　由上面物料平衡計(jì)算可知入窯濕基制品質(zhì)量Gs=388.02kg/h ，</p><p>　　Q1= （kJ/h）</p><p>　　其中：Gs—入窯濕基制品質(zhì)量（Kg/h） </p><p>　　—入窯制品的溫度（℃）；=

114、20℃</p><p>　　—入窯制品的平均比熱（KJ/（Kg·℃））；=0.86KJ/（Kg·℃）；</p><p>　　Q1=388.02×0.86×20=6673.94（kJ/h）</p><p>　?、?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(zhì)量（Kg/h）；

115、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>　　50%碳化硅硼板、支柱的平均比熱容按下式計(jì)算</p><p>　　=0.963+0.146t=0.963+0.000146×

116、;20=0.966KJ/（Kg·℃）</p><p>　　Q2=2358.68×0.966×20=45569.70（kJ/h）</p><p>　　③ 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱</p><p>　　=（+）x （kJ/h）</p><p>　　其中：燃料為天然氣，低位發(fā)熱量為：=359000KJ/m3；</p&

117、gt;<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(shí)液化石油氣比熱為=3.91；</p><p>　　x—每小時(shí)液化石油氣的消耗量為；Nm3/h；</p><p>　　=（+）x=（35900+20×3.91)=35978.2

118、kJ/h</p><p>　?、?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>　　==1.2×28.26=33.908</p><p><b>　　=</b></p><p>　　、—助燃空氣的比熱與溫度；</p>&

119、lt;p>　　取助燃空氣溫度為20℃，此時(shí)空氣的比熱為： =1.30 ； </p><p>　　=33.908×1.30×20=881.608 （kJ/h）</p><p>　?、?從預(yù)熱帶不嚴(yán)密處漏入空氣帶入顯熱</p><p><b>　　= ()</b></p><p>　　其中：—離窯

120、煙氣中的空氣過(guò)剩系數(shù)取2.5</p><p>　　、—漏入空氣與噴入風(fēng)的比熱與溫度，分別取20℃，1.30</p><p>　　=（2.5-1.2）×28.26×1.30×20=955.188 （kJ/h）</p><p>　?、?氣幕、攪拌風(fēng)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(shè)

121、在窯頭，不計(jì)其帶入顯熱。取 </p><p>　　攪拌氣幕風(fēng)源為空氣，其風(fēng)量一般為理論助燃空氣量的0.5-1.0倍，取為0.75倍。</p><p>　　=0.75×28.26×1.30×20=551.2（kJ/h）</p><p>　　9.1.4 熱支出項(xiàng)目</p><p><b>　　① 產(chǎn)品帶出

122、顯熱</b></p><p><b>　?。╧J/h） </b></p><p>　　其中：—出燒成帶產(chǎn)品質(zhì)量，在物料平衡計(jì)算中已得=358.68kg/h；</p><p>　　—出燒成帶產(chǎn)品溫度，為1320 ℃；此時(shí)產(chǎn)品平均比熱 =1.20 kJ/(kg? ℃)</p><p>　　則：==358.68&#

123、215;1310×1.20=479268.216（kJ/h）</p><p>　?、?硼板、支柱等窯具帶出顯熱Q4</p><p><b>　　=（kJ/h）</b></p><p>　　其中：棚板、立柱等質(zhì)量：Gb= 2358.68kg/h</p><p>　　出燒成帶棚板、立柱溫度：t4=1310℃

124、 </p><p>　　此時(shí)棚板、立柱的平均比熱：</p><p>　　=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1310=1.186 kJ/(kg· ℃)</p><p>　　= 2358.68×1.186×1310=3664586.77（kJ/h）</p><p>　?、?離窯廢

125、氣帶走顯熱</p><p>　　一般通過(guò)取離窯煙氣中空氣過(guò)剩系數(shù)=2.5，則其體積流量為：</p><p>　　= [14.923+(2.5-1.2) ×28.26]=51.661</p><p>　　為保證排煙機(jī)的安全使用，離窯煙氣溫度不應(yīng)該超過(guò)300℃，則取離窯煙氣溫度為200℃，此時(shí)煙氣比熱=1.440 kJ/( Nm3·℃), <

126、/p><p>　　Qg＝Vgcgtg＝51.661×1.440×200=14878.368（kJ/h）</p><p>　?、?窯體散熱量Q5</p><p>　　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五段。</p><p>　　因此，預(yù)熱帶、燒成帶窯體總散熱為各段散熱量之和，即</p&g

127、t;<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）</p><p>　　⑤ 窯車(chē)蓄熱和散失熱量Q6</p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占熱收入的10%。<

128、;/p><p>　?、?物化反應(yīng)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：入窯制品中自由水的質(zhì)量 Gw== 388.02－379.48=8.54kg/h</p><p>　　1.93—煙氣離窯時(shí)溫度下

129、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= 8.54×（2490+1.93×200）=24561.4kJ/h</p><p><b>　　2）結(jié)構(gòu)水脫水吸熱</b></p><p>　　=6700（kJ/h）</p>

130、<p>　　其中： —入窯制品所含結(jié)構(gòu)水的質(zhì)量，kg/h </p><p>　　6700—1Kg結(jié)構(gòu)水脫水所需熱量，KJ/Kg</p><p>　　物料平衡中已算出=17.23kg/h</p><p>　　=6700=17.23×6700=115411kJ/h） </p><p>　　3）其余物化反應(yīng)吸熱</p&

131、gt;<p>　　用Al2O3反應(yīng)熱近似代替</p><p>　　=Gr×2100×Al2O3 %（KJ/h） </p><p>　　其中：Gr ——入窯干制品質(zhì)量,kg/h；Gr=379.48kg/h；</p><p>　　2100—— 1kg Al2O3的反應(yīng)熱，kJ/Kg；</p><p>　　=Gr

132、×2100×Al2O3%= 379,48×2100×19.65%=1439949.2（kJ/h）</p><p>　　則物化反應(yīng)總耗熱為：</p><p>　　Q7= 24561.4+115411+1439949.2=1579921.6（kJ/h）</p><p><b>　?、?其他熱損失Q8</b>&

133、lt;/p><p>　　根據(jù)具體情況，可對(duì)比現(xiàn)有同類(lèi)型的窯加以確定，一般占總熱收入的5%—10%，本設(shè)計(jì)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，得出：</p><p>　　Q1+Q2+Qf+Qa++=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q8</p><

134、p>　　即： 6673.944+45569.70+35978.2 +955.188+881.608 +551.2x</p><p>　　= 479268.216+3664586.77+14878.368+338539+0.1Q收</p><p>　?。?5799214.24＋0.06Q收</p><p>　　解得x=180m3/h，即單位時(shí)間液化氣消耗量為：

135、B=180m3/h。</p><p>　　回帶入上式最終得熱收入=熱支出=6462000kJ/h</p><p>　　由于單位時(shí)間產(chǎn)量為=358.68 kg/h，天然氣熱值Qd=35900kJ/ m3,</p><p>　　則單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)品熱耗為：B ×=18016.06（kJ/ kg）</p><p>　　9.1.6 列出預(yù)熱帶

136、和燒成帶熱平衡表</p><p>　　表9-1-2 預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡表</p><p>　　9.2冷卻帶的熱平衡計(jì)算</p><p>　　9.2.1 確定熱平衡計(jì)算的基準(zhǔn)、范圍</p><p>　　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(huà)出熱平衡示意圖如下：</p><p>　　9.2.

137、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(chē)帶入顯熱； </p><p>　　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；</p

138、><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(chē)蓄熱、帶出及散失之熱；</p><p>　　Q14—窯墻、頂總散熱；</p><p>　　Q15—抽走余熱風(fēng)帶走熱量； </p><p>　　Q16—其他熱損失；&

139、lt;/p><p>　　9.2.3 熱收入項(xiàng)目</p><p>　?、?制品帶入顯熱Q3</p><p>　　此項(xiàng)熱量即為預(yù)熱帶、燒成帶產(chǎn)品帶出顯熱：</p><p>　　Q3=6447.08（kJ/h）</p><p>　?、?硼板、支柱等窯具帶入顯熱Q4</p><p>　　此項(xiàng)熱量即為預(yù)熱

140、帶和燒成帶硼板、支柱帶出顯熱：</p><p>　　Q4=45569.70（kJ/h）</p><p>　?、?窯車(chē)帶入顯熱Q9 </p><p>

141、　　此項(xiàng)熱量可取預(yù)熱帶、燒成帶窯車(chē)總積散熱的95%，（其余5%已在預(yù)熱帶 </p><p>　　和燒成帶向車(chē)下散失）：</p><p>　　Q9=0.95×Q6=0.95×10%Q收=0.95×0.1×6462000=613890（kJ/h）</p><p>　?、?急冷風(fēng)與窯尾風(fēng)帶入顯熱Q10</p>&

142、lt;p>　　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</p><p>　　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。</p><p>　　取空氣溫度ta=20℃，此時(shí)空氣的比熱為： =1.30 ；</p><p>　　Q10=Va×ca×ta=1.5Vx×1.30×2

143、0=39Vx（kJ/h）</p><p>　　9.2.4 熱支出項(xiàng)目</p><p>　?、?制品帶出顯熱Q11</p><p>　　出窯產(chǎn)品質(zhì)量= 358.68kg</p><p>　　出窯產(chǎn)品溫度 t11=80℃， 產(chǎn)品比熱 C11=0.896kJ/(kg·℃)</p><p>　　Q11=Gm

144、15;C11×t11=358.68×0.896×80=25710.18（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(zhì)量Gb= 2358.68kg/h </p><p>　　出窯棚板、立柱溫度t12=80℃， 棚板、立柱比熱C12=0.861 kJ/（kg·℃）

145、</p><p>　　Q12= Gb× C12× t12=2358.68 ×0.861×80=162465.87（kJ/h）</p><p>　?、?窯車(chē)帶走和向車(chē)下散失之熱Q13</p><p>　　此項(xiàng)熱量一般可按窯車(chē)帶入顯熱的55%計(jì)算，</p><p>　　Q13=0.55×Q9=0

146、.55×613890=337639.5（kJ/h）</p><p>　　④ 窯體散熱Q14</p><p>　　根據(jù)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(jì)算結(jié)果為：冷卻帶窯體總散熱為各段散熱量之和，</p><p>　　即 ：Q14=77226.15+55583.74+18007.48+70770.36+33300.49+1

147、9446.33 </p><p>　　=258249.52（KJ/h）</p><p>　?、?抽走余熱風(fēng)帶走熱量Q15 </p><p>　　Q15 = q15×Ca×ta</p><p>　　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</p><p

148、>　　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</p><p>　　記，T15———抽走余熱風(fēng)的平均溫度（℃）；取T15=250℃</p><p>　　C15———抽走余熱風(fēng)的平均比熱（KJ/（Kg·℃））；</p><p>　　查表T15=250℃時(shí)，熱空氣的平均比熱為：C15=1.038 KJ/（Kg·

149、℃）</p><p>　　則：Q15= q15×C15×t15=1.5Vx×250×1.038=389.25Vx （kJ/h）</p><p>　?、?其他熱損失Q16</p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占冷卻帶熱收入的5%—10%，本次計(jì)算取5%。</p><p>　　9.2.5 列熱平衡方程式&l

150、t;/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+613890+39Vx</p><p>　　= 24837.12+162465.87+337639.5+258249.52+389.

151、25Vx+5 %Q收 </p><p>　　Vx =6419.62Nm3/h</p><p>　　因此得窯尾風(fēng)量為6419.62Nm3/h 急冷風(fēng)量為3209.81Nm3/h</p><p>　　9.2.6 列出冷卻帶熱平衡表</p><p><b>　　10.燒嘴選型</b></p><p

152、>　　10.1 每個(gè)燒嘴所需的燃燒能力</p><p>　　由于全窯共有n個(gè)燒嘴，考慮每個(gè)燒嘴的燃燒能力和燒嘴燃燒的穩(wěn)定性，取安全系數(shù)1.5，所以每個(gè)燒嘴的燃燒能力為：</p><p>　　2640000×1.5/n,n=14</p><p>　　10.2 選用燒嘴應(yīng)注意的原則</p><p>　　燒嘴的選用能適應(yīng)和滿(mǎn)足生產(chǎn)需

153、要即可，應(yīng)盡量避免不必要的浪費(fèi)。其次，選用燒嘴必須和燒嘴的使用結(jié)合起來(lái)，在規(guī)定的負(fù)荷內(nèi)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(shè)計(jì)的燒成帶窯內(nèi)寬達(dá)到1910mm，為了保證斷面溫度的均勻與穩(wěn)</p><p>　　定，通過(guò)資料查詢(xún)選

154、用廣東施能燃燒設(shè)備有限公司生產(chǎn)的型號(hào)為SIO-200燒嘴，其主要參數(shù)為：火焰長(zhǎng)度1100mm-2400mm，出口速度為80m/s，燃?xì)鈮毫?000 Pa，助燃空氣壓力4200Pa。</p><p>　　此燒嘴不需要專(zhuān)門(mén)的燃燒室，燒嘴磚直接砌筑在窯墻上即可。</p><p><b>　　11．后記</b></p><p>　　通過(guò)三周的專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)，

155、使我對(duì)窯爐的結(jié)構(gòu)和建造有了更深地了解，對(duì)熱工基礎(chǔ)知識(shí)有了更深地了解，讓我了解到了很多書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí)。從而，使理論和實(shí)際有了很好的結(jié)合。</p><p>　　在老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)的熱情幫助下，再通過(guò)各方面文獻(xiàn)和前輩設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，還有經(jīng)過(guò)自己詳細(xì)計(jì)算，我按時(shí)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，指導(dǎo)老師給予我很大幫助，還有同學(xué)門(mén)的幫助。在此，我表示感謝。</p><p>　　我覺(jué)得設(shè)計(jì)關(guān)鍵是自己動(dòng)手，

156、積極去查資料，這樣可以學(xué)到以前從來(lái)都不知道的知識(shí)。它為我將來(lái)更好的從事這方面的工作奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)也為我下個(gè)學(xué)期的畢業(yè)設(shè)計(jì)做好了鋪墊。</p><p><b>　　12.參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]、周露亮 《窯爐課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)》. 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院. 2010.5.</p><p>　　[2]、胡國(guó)林 陳功備 《窯爐砌