1、 窯爐設(shè)計說明書題目：設(shè)計一條年產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷12萬大件的隧道窯 一、 前言隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，陶瓷工業(yè)在人民生產(chǎn)、生活中都占有重要的地位。陶瓷的發(fā)展與窯爐的改革密切相關(guān)，一定結(jié)構(gòu)特點的窯爐燒出一定品質(zhì)的陶瓷。因此正確選擇燒成窯爐是獲得性能良好制品的關(guān)鍵。陶瓷窯爐可分為兩種:一種是間歇式窯爐,比如梭式窯;另一種是連續(xù)式窯爐,比如隧道窯。隧道窯由于窯內(nèi)溫度場均勻，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，也為快燒提供了條件；而隧道窯中空、裸燒的方式使窯內(nèi)傳熱速率與傳熱效率大，又保證了快燒的實現(xiàn)；而快燒又保證了產(chǎn)量，降低了能耗。所以，隧道窯是當(dāng)前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進窯型，在我國已得到越來

2、越廣泛的應(yīng)用。燒成在陶瓷生產(chǎn)中是非常重要的一道工序。燒成過程嚴重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，與此同時，燒成也由窯爐的窯型決定。在燒成過程中，溫度控制是最重要的關(guān)鍵。沒有合理的燒成控制，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都會很低。要想得到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)量，首先要有符合產(chǎn)品的燒成制度。然后必須維持一定的窯內(nèi)壓力。最后，必須要維持適當(dāng)?shù)臍夥铡６?設(shè)計任務(wù)與原始資料1課程設(shè)計題目設(shè)計一條年產(chǎn)衛(wèi)生陶瓷12萬大件的隧道窯2課程設(shè)計原始資料（1）、年產(chǎn)量：12萬大件/年；（2）、產(chǎn)品規(guī)格：400*200*200mm,干制品平均質(zhì)量10kg/件;（3）、年工作日：340天/年;（4）、成品率：90%；（5）、燃料種類：天然氣，熱

3、值qd=36000kj/bm3;（6）、制品入窯水分：2.0%；（7）、燒成曲線：20970， 9h； 9701280， 4h； 1280， 保溫 1h； 128080， 14h； 最高燒成溫度1280，燒成周期28h。3課程設(shè)計要求（1）、課程設(shè)計嚴格按照成都理工大學(xué)課程設(shè)計（學(xué)年論文）工作管理辦法進行規(guī)范管理；（2）、要求提交窯爐設(shè)計說明書一份，設(shè)計圖二張（隧道窯剖面圖及隧道窯工作系統(tǒng)圖）；（3）、要求計算正確，設(shè)計合理，文圖相符，課程設(shè)計報告3000字（含數(shù)據(jù)表、插圖）；（4）、采用學(xué)校規(guī)定的“成都理工大學(xué)學(xué)生的撰文專用稿紙”，參照學(xué)校規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計（論文）撰寫格式要求（含數(shù)據(jù)表、插圖）

4、，撰寫或編排打印課程設(shè)計；參照學(xué)校規(guī)定的畢業(yè)設(shè)計（論文）裝訂結(jié)構(gòu)，課程設(shè)計報告、圖紙等一并裝入學(xué)校規(guī)定的“成都理工大學(xué)學(xué)生專為資料袋”。三、燒成制度的確定1、 溫度制度的確定根據(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，制訂燒成制度如下：20970， 9h；預(yù)熱帶 9701280， 4h；燒成帶 1280， 保溫 1h；保溫階段 128080， 14h；冷卻帶燒成周期:28小時2、窯型選擇 衛(wèi)生瓷是大件產(chǎn)品，采用普通窯車隧道窯。由于考慮到燃料為城市煤氣，經(jīng)過凈化處理，不會污染制品。若再從窯的結(jié)構(gòu)上加以考慮，避免火焰直接沖劇制品，所以采用明焰露襲的形式(制品不襲匣缽)，既能保證產(chǎn)品

5、質(zhì)量，有增加了產(chǎn)量，降低了燃料消耗，改善了工人的操作條件，并降低了窯的造價，是合理的。四、窯體主要尺寸的確定 1、窯主要尺寸的確定。為使裝車方便，并使窯內(nèi)溫度均勻，快速燒成，采用單層裝車的辦法，即窯車上只放一層制品。根據(jù)幾種裝車方法確定：窯車長寬1500870mm，平均每車裝制品11件車，干制品的平均質(zhì)量為每件10kg，則每車裝載量為110kg/車。 =1200002834024（0.9111.5） =62.39 m 窯內(nèi)容車數(shù)：n=62.39/1.5=41.59輛 取42輛則窯車有效長度為：421.5=63m2、窯體各帶長度的確定預(yù)熱帶長ly=（預(yù)熱時間/總燒成時間）總長=9/2863=20

6、.25m燒成帶長ls=（燒成時間/總燒成時間）總長=（4+1）/2863=11.25m冷卻帶長lv=（冷卻時間/總燒成時間）總長=14/2863=31.5m設(shè)進車室2m，出車室2m，則窯總長為63十2十267m。 窯內(nèi)寬b根據(jù)窯車和制品的尺寸取800mm。窯內(nèi)側(cè)墻高(窯車掛9z面至拱腳)根據(jù)制品最大尺寸(并留有空隙)定為500mm。拱心角口取60，則拱高j0136b0134800107mm 軌面至窯車襯磚面高660mm。為避免火焰直接沖擊制品，窯車上設(shè)300mm高之通道(由40mm厚耐火粕土板及耐火粘土磚柱組成)。見圖144剖面66。側(cè)墻總高為(軌面至拱腳)h500十300十40十660150

7、0m m窯內(nèi)容車數(shù)42輛推車時間： 2860/42=40min/車小時推車數(shù)： 60/40=1.5 車/h五、工作系統(tǒng)的安排在預(yù)熱帶210號車位設(shè)9對排煙口，每車位一對。煙氣通過各徘煙口到窯墻內(nèi)的水平煙道，由5號車位的垂直煙道經(jīng)窯頂金后管道至徘煙帆，然后由鐵皮煙囪排至大氣。排煙機及鐵皮煙囪皆設(shè)于預(yù)熱帶窯頂?shù)钠脚_。 在1號、3號、6號車位有三運氣幕。其中1號車位氣幕為封閉氣幕，窯頂和側(cè)培皆開孔，氣體噴出方向與窯內(nèi)氣流成90。聲。3號和6號車位為擾動氣幕，氣體由窯頂噴出，方向與窯內(nèi)氣流成150。角。用作氣幕的氣體從冷卻帶的間接冷卻部位抽出。 在燒成帶1415號一2l22號車位設(shè)7對攜燒室，不等距分

8、布，兩測相對排列。助燃空氣不預(yù)熱，由助燃風(fēng)機直接抽車間冷空氣，并采用環(huán)形供風(fēng)方式，各燒最前壓力基本相同。冷卻帶在2428號車位處，有7m長的間壁急冷段，由側(cè)路上的小孔直接吸人車間冷空氣，冷卻氣體流動方向與窯車前進方向相同(順流)。從換熱觀點，逆流冷卻效率高，但磚砌體易漏風(fēng)，逆流漏進的冷風(fēng)和700左右的產(chǎn)品接觸，易急冷至更低溫度，達到sio2晶形轉(zhuǎn)化溫度而使產(chǎn)品開裂。所以要采用順流。該處窯頂自2328號車位有8m長的二層拱間接冷卻，冷空氣亦由窯頂孔洞處自車間吸入。由間壁、二層拱抽出來的熱空氣經(jīng)窯頂上金屬管道送往預(yù)熱帶作氣幕。這里只作為計算例題，實際上該段應(yīng)采用直接風(fēng)急冷或直接、間接相結(jié)合，將丙層

9、拱抽來的熱氣再噴入窯內(nèi)作急冷，可防止大件產(chǎn)品炸裂。自3038號車位設(shè)9對熱風(fēng)抽出口，每車位一對。熱空氣經(jīng)過窯墻內(nèi)的水平熱風(fēng)通道，于：3號車位處用金屆管道由熱風(fēng)機拍送干燥。 窯后4：號車位處，由冷卻風(fēng)機自窯頂和側(cè)墻集中鼓入冷卻空氣。車下自1434號車位，每隔3m設(shè)一個冷卻風(fēng)進風(fēng)口，由車下冷卻風(fēng)機分散鼓風(fēng)冷卻，并于5號車他處由排姻機排走。 燒成帶前后，即13號、24號車位處，設(shè)兩對事故處理口。六、窯體材料以及厚度的確定根據(jù)上述原則，確定窯體的材料及厚度如表17。材料及厚度確定忘可進行材料的蘸算。計算方法同田(1-1)、 (1-2)，逐段逐層的計算。確定全窯的材料消耗量。七、燃料燃燒計算1、燃燒所需

10、空氣量該窯用天然氣，其熱值qd=36000kj/bm3;理論空氣量： voa=0.26qd/1000-0.25=9.524;實際空氣量: 取空氣過剩系數(shù)=1.29va=voa=1.299.524=12.286bm3/bm3;2、燃燒產(chǎn)生煙氣量理論煙氣量：vo=0.26qd/1000+1.02=0.26*36000/1000+1.02=10.38nm3/nm3)實際煙氣量v= vo+（-1）voa=10.38+（1.29-1）*9.524=13.14 (nm3/nm3)3、燃燒溫度理論燃燒溫度 tth=(qnet+cftf+vacata)/vc=（36000+3.1220+12.286*1.32

11、0）/13.14.4c=1688.3oc (1730-1688.3)/1688.3100%=2.55%所以合理取高溫系數(shù)=0.80則實際溫度為:tp=0.80*1688.3=1350.6oc比燒成溫度1280oc高70.6oc，認為合理用經(jīng)驗數(shù)據(jù)決定燃料消耗量八、加熱帶熱平衡計算1、 預(yù)熱帶及燒成帶的熱平衡計算（1）熱平衡計算基準(zhǔn)及范圍在此以1小時作為計算基準(zhǔn)，而以0作為基準(zhǔn)溫度。計算燃燒消耗量時，熱平衡的計算范圍為預(yù)熱帶和燒成帶，不包括冷卻帶。7.1.2 熱平衡框圖 qf qa qa q2 qgq1 q8 q3 q4 q5 q6 q7其中q1-制品帶入的顯熱 q2-棚板及支柱帶入的顯熱qf-

12、燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 qa-助燃空氣帶入顯熱qa-漏入空氣帶入顯熱 q3-產(chǎn)品帶出顯熱q4-棚板及支柱帶出顯熱 q5-窯墻、窯頂散失之熱q6-窯車積散之熱 q7-物化反應(yīng)耗熱q8-其他熱損失 qg-廢氣帶走顯熱2、 熱收入項目：（1）制品帶入顯熱q用公式計算每小時入窯干制品： g1=110kg/車1.5=165(kg/h)入窯制品含2%自由水，每小時入窯的濕制品為： g1=165/（1-0.02）=168.37（kg/h)入窯制品的比熱隨各地原料成分及分配方的不同而變化，一般在0.841.26kj/kg*c范圍。 現(xiàn)取平均比熱 c=0.92 kj/kg.入窯制品溫度 t1= 20則 q1=g1

13、 c t1=168.37*0.92*203097.96（kj/h)（2）墊板及支柱帶入顯熱q2:此窯制品不裝匣體，亦不用棚板，為避免火焰沖擊制品，窯車上有耐火粘土熱墊板及支柱組成的火焰通道。墊板與支柱窯吸熱，根據(jù)器體積、密度可求得每車質(zhì)量為158.1 kg 。 g2=158.1*1.5=237（kg/h)c2=0.845(kj/kg.) 根據(jù)公式可得q2=315*0.845*20=5323.5（kg/h)(3)燃料帶入化學(xué)熱及顯熱qf;qd=36000kj/bm3;入窯天然氣溫度，t=20查手冊，此溫度下的煤氣平均比熱為；cf=3.12根據(jù)公式可得;qf=x(qd+tfcf)=x(36000+

14、3.12*20)=36062.4x（kg/h)(4) 空氣帶入顯熱qa;全部助燃空氣作為一次空氣。燃料所需空氣量有1-10求得。va=12.286xbm3 /h助燃空氣溫度 ta =20查手冊，在20 時空氣的平均比熱為；ca =1.30 (kj/kg.)根據(jù)公式可得qa=va*ca*ta=12.286x1.320=319x kj/h(5)從預(yù)熱帶不嚴密處漏漏入空氣帶入顯熱q.取預(yù)熱帶煙氣中的空氣過剩系數(shù)a=2.5，由利1-10中已求出理論空氣量v=9.524bm3/bm3;燒成帶燃料燃燒時的空氣過剩系數(shù)af=1.29va=x(2.5-1.29)*9.524=11.52xbm3 /h漏入空氣溫

15、度為 ta=20查手冊，ca=1.30kj/kg.根據(jù)公式可得； q、a=v、a*c、a*t、a=11.52x*1.3*20=299.5xkj/h（6）氣幕空氣帶入顯熱qm； 作氣幕用的氣體由冷卻帶時間接冷卻出抽來，其帶入之顯熱由冷卻帶熱平衡計算為；qm=216000kj/h3、熱支出項目:(1)產(chǎn)品帶出顯熱q3出產(chǎn)品帶出質(zhì)量g3=165kg 出燒成帶產(chǎn)品溫度 t3=1280查手冊，得產(chǎn)品平均比熱；c3=1.20 kj/kg.根據(jù)公式可得：q3=165*1.20*1280=253440 kj/h（2）墊板支柱帶走顯熱q4墊板、支柱質(zhì)量：g4=237kg/h出燒成帶墊板、支柱溫度，t4=1280

16、查手冊，次時粘土墊板、支柱的平均比熱為：c4=1.178kj/kg.根據(jù)公式得：q4=g4*c4*t4=237*1.178*1280=357358kj/h（3）煙氣帶走顯熱qg；煙氣中包括燃燒生成的煙氣，預(yù)熱帶不嚴密處漏入之空氣外，尚有用于氣幕的空氣。用于氣幕之空氣體積由冷卻帶計算為；vm=1552bm3 /h離窯煙氣體積； vg=vog+(ag-1)voax+vm離窯煙氣溫度一般為 200300，現(xiàn)取tg=250查手冊，此時煙氣的平均比熱為；cg=1.44kj/m3.根據(jù)公式得：qg=vog+(ag-1)voax+vm*cg*tg =10.38+(2.5-1)*9.524*x+1552*1.

17、44*250 =8880x+558720 kj/h（4）通過窯墻，窯頂散失的熱qs根據(jù)各處材料的不同，并考慮溫度范圍不能太大，將預(yù)熱帶窯墻分為四段計算其向外散熱，一側(cè)散熱：第一段；20750，長15米， 散熱，8200kj/h第二段；750970，長5.25米， 散熱，7160kj/h第三段；9701280，長8.25米， 散熱13600kj/h第四段；1280 ，長3米， 散熱 5800kj/h一側(cè)總散熱：34760kj/h兩側(cè)總散熱：34760*2=69520kj/h窯頂按同樣原則，計算結(jié)果為 112500kj/hqs=69520+112500kj/h=182020(5)窯車積蓄和散失之熱

18、q6去經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占熱收入的25%。（6）物化反應(yīng)耗熱和散熱之熱q7不考慮制品所含之結(jié)構(gòu)水 自由水質(zhì)量 gw=168.37-165=3.37 kj/h煙氣離窯溫度 tg=250制品中a12o3含水量為25%。根據(jù)公式可得；q7=qw+qr=gw（2490+1.93tg)+gr*2100*a12o3% =3.37*(2490+1.93*250)+165*2100*0.25 =96642 kj/h(7)其他熱損失q8去經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占熱收入的5%.4、列出熱平衡方程式熱收入=熱支出q1+q2+qf+qa+qa+qm=q3+q4+q5+q6+q7+q82535+4005+36624x+319x+11.52

19、x+216000=207360+357358+8880x+558720+69520+11250+79079+(2535+4005+36624x+319x+11.52x+216000)*（90.25+0.05）移項整理得16989x=1384537x=51.74,即每小時需要天然氣51.74bm3 1、 列出預(yù)熱帶及燒成帶平衡表如下：10.1810030450.140.2587.920.780.7311.9916.9024.378.6030.114.57357358515323.24.助燃空氣顯熱5.漏入空氣顯熱6氣幕顯熱100636687.399664273017.5總 計2122291.3總

20、 計2114488.15.窯車積、散熱6.物化反應(yīng)熱7.其他熱損失kj/h%kj/h%4.窯墻、窯頂散熱182020熱 收 入熱 支 出21600015496.1316505.06253440項 目30985323.51865868.61.產(chǎn)品帶出顯熱2.墊板、支柱顯熱3.煙氣顯熱1.坯體帶入顯熱2.墊板、支柱顯熱3.燃料化學(xué)熱，顯熱九、冷卻帶熱平衡計算冷卻帶熱平衡的計算，其計算方法與預(yù)熱帶，繞成帶熱平衡計算方法相同。先確定熱平衡計算基準(zhǔn)： 1h ,0；劃計算范圍：冷卻帶； 畫冷卻帶熱平衡示意圖； 列出熱收入、熱支出的所有項目，然后解熱平衡方程式。在這個熱平衡方程式中也只能有一個未知數(shù)，即冷卻

21、空氣需要量vx (或可供干燥的熱空氣量)。其他一切項目都應(yīng)已知，或用vx代替，或事先用分段熱平衡的辦法算出， 所以vx可求。 而可供干燥的熱空氣抽出且是由冷卻空氣鼓人員和助燃二次空氣星決定的，亦可求。 熱收入的項目為高燒成帶而進入冷卻帶時產(chǎn)品帶入顯熱，棚板帶入顯熱，窯車帶入顯熱，冷卻空氣帶入顯熱等。熱支出項目為離窯時產(chǎn)品帶出顯熱，匣缽，棚板帶出顯熱，竊車帶出顯熱，窯堵、窯頂散熱、抽送干燥熱空氣帶走顯熱，作氣暮氣體帶走顯熱，其他熱損失笨。計篡公式同預(yù)熱帶、燒成帶。 1、 熱收入項目：（1） 產(chǎn)品帶入顯熱q3此項熱量即為預(yù)熱、燒成帶產(chǎn)品帶出顯熱： q3= 253440kj/h (2) 墊板、支柱帶

22、入顯熱q4此項熱量即為預(yù)熱、燒成帶墊板、支柱帶出顯熱： q4= 357358kj/h (3)窯車帶入顯熱q9預(yù)熱帶、燒成帶窯車散失之熱約占窯車積、散熱之5%，而95%之積熱帶進冷卻帶。 q9= 0.95*q6 = 0.95*5153323.2 =489557.04 kj/h（4）冷卻帶末端送入空氣帶入顯熱q10，用公式（162）計算：ta=20，此溫度下 空氣平均比熱查手冊為：ca=1.30kj/m3*。 q10=vacata=va1.3 20 =26va kj/h 2、 熱支出項目：(1)產(chǎn)品帶出顯熱q11出窯產(chǎn)品質(zhì)量 g11= 135 kg/h出窯產(chǎn)品溫度 t11= 80 查手冊，此時產(chǎn)品

23、平均比熱，c11= 0.896 kj/kg.根據(jù)公式（1-64）可得： q11=g11c11t11= 165* 0.896*80 = 11827.2 kj/h(2)墊板、支柱帶出顯熱，q12出窯墊板、支柱質(zhì)量：g12= 267 kg/h出窯墊板、支柱溫度：t12= 80 在80是粘板、支柱的比熱為： c12= 0.84 +0.000264t =0.858kj/m3* q12= g12 c12 t12= 18326.88 kj/h (3)窯車帶走和向車下散失之熱q13=此項熱量占窯車帶入顯熱的55%， q13=0.55 q9= 0.5548955.704 = 269256.37 kj/h (4)

24、抽送干燥用的空氣帶走顯熱q14,該窯不用冷卻帶熱空氣作二次空氣，且氣幕所用空氣由冷卻帶間壁抽出，所以，熱空氣抽出量即為冷卻空氣鼓入量va。設(shè)抽送干燥器用的空氣溫度為200：此溫度下的空氣平均比熱為：c14=1.32kj/bm3q14=vac14t14=va1.32200=264va kj/h（5）計算得，冷卻帶窯墻，頂散熱為：q16=100000kj/h(6)抽送氣幕熱空氣帶走顯熱q17抽送氣幕熱空氣包括兩側(cè)間壁及二層拱內(nèi)抽出之熱空氣，其所帶之熱由窯墻、窯頂之計算中已知為：q17=q+q、= 216000 kj/h抽送氣幕的熱空氣體積為；vm=vo+vo 、= 1552 bm3/h(7) 其他

25、熱損失q損取經(jīng)驗數(shù)據(jù)，占總熱收入的5%3 、 列熱平衡方程式熱收入=熱支出，即0.95*(207360+357358+688817+26va)=11827.2+18326.88+269256.37+264va+100000+216000移項整理得： va= 1796.6019 bm3/h.即每小時有 1796.6 標(biāo)準(zhǔn)立方米，200 的熱空氣抽送干燥。4、 列出冷卻熱平衡表及全窯熱平衡表，方法同預(yù)熱帶、燒成帶，此處從略。熱平衡采用計算機輔助計算，可節(jié)約時間。并可制成軟件包，便于變更條件時采用十、燒嘴的選用級燃燒室的計算每小時燃料的消耗量求出為： x=73bm3/h該窯共設(shè)7對燒嘴。每個燒嘴的燃料消耗量為：51.7414=3.70（1） 選用dw- -3型渦流式短焰燒嘴，其生產(chǎn)能力為18bm3/h，燒嘴前天然氣壓力800pa，空氣壓力2000pa。與其配合的燒嘴磚厚230mm。（2） 燃燒室體積 v=3.7015500/1250000=0.08m3燃燒室深為: l=窯墻厚 - 燒嘴磚厚=1.16-0.23=0.93m燃燒室面積： f=v/l=0.08/0.93=0.09m2取燃燒室寬b為四個班磚寬，即4（磚寬+灰縫）=4（0.113+0.003