1、 .瓷學(xué)院窯爐課程設(shè)計(jì)說明書題目：日產(chǎn)7500平米?；u焦?fàn)t煤氣輥道窯設(shè)計(jì) 學(xué) 號(hào)： 3 姓 名： 武偉峰 院 （系）： 材料科學(xué)與工程學(xué)院 專 業(yè)： 材料化學(xué) 指導(dǎo)教師：朱慶霞 健 宮小龍 陸琳 機(jī)動(dòng)二零一三 年 六 月 二十 日目錄1 前言2 設(shè)計(jì)任務(wù)書（由教師給定）3 窯體主要尺寸的確定3.1 窯寬的確定3.2 窯體長度的確定3.3 窯高的確定4 燒成制度的確定（主要指溫度制度）5 工作系統(tǒng)的確定5.1 排煙系統(tǒng)5.2 燃燒系統(tǒng)5.3 冷卻系統(tǒng)5.4 傳動(dòng)系統(tǒng)5.5 窯體附屬結(jié)構(gòu)5.5.1 事故處理孔5.5.2 測溫測壓孔與觀察孔5.5.3 膨脹縫5.5.4 擋墻5.6 窯體加固鋼架結(jié)構(gòu)

2、形式6 燃料燃燒計(jì)算6.1 空氣量6.2 煙氣量6.3 燃燒溫度7 窯體材料與厚度的確定：列表表示全窯所用材料與厚度8 熱平衡計(jì)算8.1 預(yù)熱帶與燒成帶熱平衡計(jì)算8.1.1 熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)與圍8.1.2 熱平衡框圖8.1.3 熱收入項(xiàng)目8.1.4 熱支出項(xiàng)目8.1.5 列出熱平衡方程式8.1.6 列出預(yù)熱帶燒成帶熱平衡表8.2 冷卻帶熱平衡：同上9 燒嘴的選用9.1 每個(gè)燒嘴所需的燃燒能力9.2 每個(gè)燒嘴所需的油（氣）壓9.3 燒嘴的選用10 參考文獻(xiàn)1前言輥道窯是生產(chǎn)建筑瓷的現(xiàn)代化窯爐，我國早在兩千多年前的戰(zhàn)國時(shí)代就創(chuàng)造了饅頭窯和龍窯，燒制出優(yōu)質(zhì)瓷。隨著社會(huì)的發(fā)展，后來引進(jìn)了不少現(xiàn)代化操作，

3、有了以窯車做窯運(yùn)輸制品的輥道窯。近年來又自國外引進(jìn)了多條輥道窯，我們國家自己也仿制、設(shè)計(jì)建造了不少輥道窯。饅頭窯、龍窯改進(jìn)為隧道窯，是把制品碼砌在窯車上，推進(jìn)建造出輸送窯制品，因?yàn)楦G車的推動(dòng)，必然使車上下的冷空氣通過砂封漏入隧道，使隧道的制品上下溫度大，氣流分層，溫度不均勻，大大延緩了燒成時(shí)間?，F(xiàn)在輥道窯用連續(xù)多排輥?zhàn)哟娓G車輸送制品，取消了窯車，取消了窯砂封，避免了車下窯冷空氣漏入隧道，是要同一截面上下溫度均勻，大大縮短燒成時(shí)間，為優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)低耗創(chuàng)造了條件。使用焦?fàn)t煤氣，發(fā)熱值高、燃燒速度快，棍子所設(shè)計(jì)的輥道窯總長150米，寬3米，燒成溫度是1250攝氏度，燃料采用焦?fàn)t煤氣。為了更好的掌握輥道

4、窯的結(jié)構(gòu)和窯爐設(shè)計(jì)的程序，我對老師給定的設(shè)計(jì)任務(wù)進(jìn)行了為期三周的設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制窯體視圖運(yùn)輸可減少窯裝卸制品，和窯外工序連在一起，操作方便，能達(dá)到大規(guī)模生產(chǎn)。輥道窯還可以用來焙燒瓷餐具等扁平制品和集成電路的氧化鋁基片等。我2設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)：日產(chǎn)7500平米玻化磚焦?fàn)t煤氣輥道窯設(shè)計(jì) 給定資料（一）?；u1坯料組成（%）：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L68.3516.272.302.650.852.202.154.852產(chǎn)品規(guī)格：800×800×10mm，單重5公斤/塊；3入窯水分：1%4產(chǎn)品合格率：95%5燒成周期：60分鐘（全氧化氣氛）6最

5、高燒成溫度：1250（溫度曲線自定）1. 燃料：焦?fàn)t煤氣焦?fàn)t煤氣COH2CH4CmHnH2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)6.857.022.32.90.22.37.70.817.523窯主要尺寸的確定考慮到初次設(shè)計(jì)輥道窯，因此，設(shè)計(jì)時(shí)參考現(xiàn)在國外先進(jìn)輥道窯意大利的SACMI窯爐。該窯設(shè)計(jì)合理，利用余熱干燥生坯，熱效率高，溫度控制準(zhǔn)確、穩(wěn)定，傳動(dòng)用齒輪傳動(dòng)，摩擦式聯(lián)接輥筒，傳動(dòng)平衡、穩(wěn)定，無級調(diào)速，控制靈活。設(shè)計(jì)認(rèn)為，通過仿制吸收其先進(jìn)技術(shù)，有助于加深對窯的認(rèn)識(shí)，能更好的管理窯爐。所以，窯爐選擇為FMS2400型煤氣輥道窯。 3.1 窯寬的確定 確定寬時(shí)，要考慮棍子長度、窯墻厚度與水平

6、方向溫度的均勻性等因素。根據(jù)產(chǎn)量，所用的燃料，窯傳熱等因素，粗略確定寬的尺寸，設(shè)計(jì)為B米，成品的尺寸為800*800*10mm，制品收縮率為10%， 坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸/(1-燒成收縮)=800/（1-10%）=888.9mm 兩側(cè)坯體與窯墻之間的距離取150mm，設(shè)B=2.2m，根據(jù)所定寬B，計(jì)算寬度方向坯體排列的塊數(shù)為（2200-150*2）/888.9=2.137確定并排3塊，則窯寬B=888.9*3+150*2=2966.7，取3000mm3.2窯體長度的確定計(jì)算裝窯密度=每排排數(shù)×每排片數(shù)×每片磚面積=（1000÷869）×3×(0.

7、8*0.8)=2.20(m2/每米窯長）窯容量=(日生產(chǎn)量×燒成周期）÷（24×產(chǎn)品合格率）=（7500×60/60）÷（24×95%）=328（m2/窯）有效窯長=窯容量/裝窯密度=328/2.20=149m三帶長度與比例：輥道窯一步采用裝配式，設(shè)計(jì)每節(jié)長度為2200mm，節(jié)間連接長度為8mm，每節(jié)總長度為2208mm。窯的節(jié)數(shù)=149/2.208=67.48節(jié) 故取68節(jié) 所以窯爐總長=2.208*68=150.144米劃分三帶長度如下：窯前段；（40-200）；窯前段占總長的10.4%，取68*0.104=7.072節(jié)，長度=2

8、.208×7=15.456m預(yù)熱帶（200-1000）：預(yù)熱帶占全窯總長的33%，取68*0.33=22.4節(jié)，長度=2.208×22=48.576m；燒成帶（1000-1250）：燒成帶占全窯總長的19%，取68*0.19=12.92節(jié)，長度=2.208×13=28.704m；冷卻帶（1250-80）：冷卻帶占全窯總長的37.6%，取68*37.6%=25.5節(jié)，長度=2.208×26=57.408m；3.3 窯高的確定 輥道窯的高被輥?zhàn)臃指舫奢伾细吆洼佅赂邇刹糠?。高式制品在窯傳熱和燒成的空間，高必須合理，既然有利于產(chǎn)品換熱滿足煙氣有足夠的流動(dòng)空間，又

9、必須滿足一定的燒成空間和冷卻空間，所以，高的確定有一定的原則，為了有利于熱量的傳遞，三帶的高不應(yīng)一樣，燒成帶和急冷帶由于溫度比較高，為了保證有足夠的燒成空間和冷卻時(shí)間，所以高可較其他兩帶稍高一些。 取高如下：窯前帶、預(yù)熱帶燒成帶冷卻帶輥上高（mm）290360290輥下高（mm）390460390高（mm）6808206804燒成制度的確定1溫度制度燒成周期：60min最高燒成溫度：1250各帶劃分：各段溫度劃分與運(yùn)名稱溫度段時(shí)間（min)升溫速率（/min)節(jié)數(shù)窯前段40-200626.67預(yù)熱帶200-10001844.422燒成帶1000-1250102514急冷帶1250-700）86

10、2.57緩冷帶700300944.48快冷帶300-80924.510總計(jì)60行時(shí)間與其升（降）溫速率如表1所示。 根據(jù)燒成曲線中溫度的劃分，各段長度：5工作系統(tǒng)的確定 輥道窯的工作系統(tǒng)包括排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等，下面是各系統(tǒng)的初步安排。5.1排煙系統(tǒng) 明焰輥道窯可分別從窯頂和窯底設(shè)排煙口。本設(shè)計(jì)采用集中排煙法排煙，在第一節(jié)窯頂、窯底分別設(shè)置三對排煙口進(jìn)行排煙。在各煙口分別用圓管引出，匯總到窯頂、窯底的排煙支管中，最后連接到總管進(jìn)行集中排煙。在第二、三節(jié)窯頂設(shè)置放排煙風(fēng)機(jī)的平臺(tái)，并在布置排煙風(fēng)機(jī)，并有一臺(tái)備用。5.2燃燒系統(tǒng) 因所涉與的為明焰輥道窯，且使用焦?fàn)t煤氣作燃料，所以采用全部噴

11、入窯道燃燒的方式，僅通過燒嘴磚的燃燒道中部分燃燒，而不另設(shè)燃燒室，并在棍子上下各設(shè)一層燒嘴，同一層燒嘴兩側(cè)交錯(cuò)布置，同一側(cè)燒嘴上下交錯(cuò)布置。5.2.1燒嘴的設(shè)置 本設(shè)計(jì)在預(yù)熱帶后部即燒成帶前就開始設(shè)置燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，打到快燒的目的?？紤]到在低溫段設(shè)置燒嘴不已太多。因此，只在1322節(jié)每節(jié)的輥上下設(shè)置一對燒嘴，在2340節(jié)每節(jié)的輥上下設(shè)置3對燒嘴，輥上下燒嘴技術(shù)對側(cè)燒嘴均互相錯(cuò)開排列。并在輥上下方每個(gè)燃燒器對側(cè)窯墻分別設(shè)置一個(gè)火焰觀察孔，但如遇到事故處理孔，則取消觀察孔。5.2.2煤氣輸送裝置 煤氣由升壓風(fēng)機(jī)升壓，通過管道、閥門、總管煤氣處理系統(tǒng)，送至各節(jié)燒嘴，助燃

12、空氣由風(fēng)機(jī)通過管道、閥門送至燒嘴。 總煤氣處理系統(tǒng)：汽水分離器過濾器調(diào)壓器。 分管自動(dòng)控制系統(tǒng)：分管總閥執(zhí)行器碟閥燒嘴 分管手動(dòng)控制系統(tǒng)：碟閥壓力表燒嘴5.3冷卻系統(tǒng) 制品在冷卻帶有晶體成長，轉(zhuǎn)化的過程，并且冷卻出窯式整個(gè)燒成過程最后一個(gè)環(huán)節(jié)。從熱交換的角度來看，冷卻帶實(shí)質(zhì)上式一個(gè)余熱回收設(shè)備，它利用制品在冷卻過程中所放出的熱量來加熱空氣，余熱風(fēng)可供干燥或作助燃風(fēng)用，達(dá)到節(jié)能目的。5.3.1急冷通風(fēng)系統(tǒng) 從燒成最高溫度至700以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，此時(shí)可以進(jìn)行急冷，最好的辦法是直接吹風(fēng)冷卻。輥道窯急冷段應(yīng)用最廣的直接風(fēng)冷是在輥上下設(shè)置橫搖斷面的冷風(fēng)噴管。每根噴管上均勻地開有圓形

13、或狹縫式出風(fēng)口，對著制品上下均勻地噴冷風(fēng)，達(dá)到急冷效果。由于急冷段溫度高，橫穿入藥的冷風(fēng)管須用耐熱鋼制成，管徑為4060mm。 本設(shè)計(jì)業(yè)采用此種結(jié)構(gòu)，在41節(jié)進(jìn)行急冷，每節(jié)輥上下分布40根¢80急冷風(fēng)管，風(fēng)管采用交錯(cuò)排列布置。5.3.2緩冷通風(fēng)系統(tǒng) 制品冷卻到700400圍時(shí)，式產(chǎn)生冷裂的危險(xiǎn)區(qū)，應(yīng)嚴(yán)格控制該冷卻降溫速率。為達(dá)到緩冷目的，一般采用熱風(fēng)冷卻制品的辦法。大多數(shù)輥道窯在該段設(shè)有36處抽熱風(fēng)口，使從急冷段與窯尾快冷段過來的熱風(fēng)經(jīng)制品，讓制品慢速均勻地冷卻。 本設(shè)計(jì)采用抽熱風(fēng)的方法，抽走來至冷卻帶和快冷帶的熱風(fēng)，這樣可緩和降溫速率，達(dá)到抽走急熱段的熱風(fēng)。在第51節(jié)設(shè)有一個(gè)工作平

14、臺(tái)，上面布有兩臺(tái)風(fēng)機(jī)，一臺(tái)為正在運(yùn)行的風(fēng)機(jī)，一臺(tái)為備用風(fēng)機(jī)。在5159節(jié)設(shè)置抽熱風(fēng)口，抽熱風(fēng)口只限于窯頂、窯底每處設(shè)置5各小型抽熱風(fēng)口，在每個(gè)小型支管設(shè)置一個(gè)控制閥，支管經(jīng)匯總與支管連接。間接冷卻不設(shè)風(fēng)機(jī)抽熱，直接與風(fēng)管連接，利用抽熱風(fēng)管管的抽力將冷卻管另一端的冷空氣吸入，冷卻管壁，達(dá)到間接降低窯溫度。5.3.3快冷通風(fēng)系統(tǒng) 制品冷卻到400以后可以進(jìn)行快速冷卻。介由于制品溫度較低，使傳熱動(dòng)力溫差小，即使允許快冷也不易達(dá)到。因此段冷卻也很重要，如達(dá)不到快冷目的的出窯產(chǎn)品溫度大于80時(shí)，制品即使在窯沒有開裂，也會(huì)因出窯溫度過高二出窯炸裂，故要加強(qiáng)該段的吹風(fēng)冷卻。一般都采用冷風(fēng)管進(jìn)行快冷。其冷卻效

15、果好，并便于該溫度的調(diào)節(jié)。快冷段共有27根80mm的冷風(fēng)管，直接鼓冷風(fēng)進(jìn)行冷卻制品。5.4傳動(dòng)系統(tǒng)5.4.1棍子材質(zhì)的選擇 輥道窯對棍子材質(zhì)要求十分嚴(yán)格，它要求制輥材料熱膨脹系數(shù)小而均勻，高溫抗氧化性能好，荷重軟化溫度高，入編性好，熱穩(wěn)定性和高溫耐久性好，硬度大，抗污能力強(qiáng)。 常用輥?zhàn)佑薪饘佥伜痛奢亙煞N。為節(jié)約費(fèi)用，不同的溫度區(qū)段一般選用不同材質(zhì)的輥?zhàn)?。本設(shè)計(jì)在低溫段（37250）選用的無縫鋼管輥?zhàn)?在中溫段（250600和40080）選用的耐熱不銹鋼管; 在高溫段（6001250和1250700）選用的莫來石剛玉質(zhì)瓷輥棒；在（700400）選用的莫來石輥棒。5.4.2滾子直徑與長度的確定 棍

16、子的直徑大，則強(qiáng)度大；但直徑過大，會(huì)影響窯的輻射換算和對流換熱。因本設(shè)計(jì)采用托輥摩擦式聯(lián)接，輥?zhàn)拥闹睆礁G大些，故選用直徑為40mm的輥棒，而長度則按40mm輥?zhàn)右?guī)格，取為3000mm。在低溫段（37250）選用40*3000的無縫鋼管輥?zhàn)?；在中溫段?50600和40080）選用40*3000的耐熱不銹鋼管；在高溫段（6001200和1200700）選用40*3000的莫來石剛玉質(zhì)瓷輥棒；在（700400）選用的莫來石輥棒。5.4.3輥距的確定 為了保證無論如何制品在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中都有3根輥，所以應(yīng)取為產(chǎn)品長度的1/4以下，即輥距不大于800*1/4=200mm，應(yīng)考慮每節(jié)窯長為2400mm，為使

17、每節(jié)窯能充分利用，在考慮到輥距如果對輥?zhàn)拥膹?qiáng)度要求太高，因此，最終確定輥距為：60mm，每節(jié)窯為2400/60=40根。5.4.4傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇 輥道窯的傳動(dòng)系統(tǒng)有電動(dòng)機(jī)、減速設(shè)備和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成。考慮到產(chǎn)品的質(zhì)量問題，決定采用齒輪傳動(dòng)。 為避免停電對正常運(yùn)行的輥道窯造成危害，輥道窯一般都設(shè)有滯后裝置，通常是設(shè)一臺(tái)以電瓶為動(dòng)力的直流電機(jī)。停電時(shí)，立即驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，式棍子停電后仍持續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，避免被壓彎或壓斷，以便在這段時(shí)間，起動(dòng)備用電源。 本設(shè)計(jì)選用多電機(jī)分段傳動(dòng)分段帶動(dòng)的傳動(dòng)方案。將窯分成10段，每段有一臺(tái)電機(jī)托動(dòng)，采用變頻調(diào)速。所有電機(jī)可同時(shí)進(jìn)行，每臺(tái)亦可單獨(dú)運(yùn)行，當(dāng)處理打摞等事故時(shí)，

18、可關(guān)掉一臺(tái)或幾臺(tái)電機(jī)，其余電機(jī)仍可以按一定時(shí)間（一般為幾秒鐘）簡交替正、反轉(zhuǎn)，磚坯前后搖擺進(jìn)行，可保證這些區(qū)段的輥?zhàn)硬粡澢?，磚坯亦不會(huì)進(jìn)入下一個(gè)區(qū)段。在分段傳動(dòng)中，參考目前輥道窯最常用鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng)?？紤]到傳動(dòng)平穩(wěn)性和產(chǎn)品質(zhì)量等要求，選用螺旋齒輪傳動(dòng)。5.4.5傳動(dòng)過程電機(jī)減速器主動(dòng)鏈輪滾子鏈從動(dòng)鏈輪傳動(dòng)軸主動(dòng)螺旋齒輪從動(dòng)螺旋齒輪輥棒傳動(dòng)軸輥?zhàn)?.4.6傳動(dòng)過程聯(lián)接方式根據(jù)以上原則，聯(lián)接方式主要采用彈簧夾緊式，從動(dòng)采用托輪摩擦式。5.5窯體附屬結(jié)構(gòu)5.5.1事故處理孔本設(shè)計(jì)將事故處理孔設(shè)在輥下，且事故處理孔下面與窯底面平齊，以便于清除出落在窯底上的磚坯碎片。為加強(qiáng)窯體密封，應(yīng)盡

19、量少設(shè)置事故處理，而為了便于處理事故，兩側(cè)墻事故處理一般采用交錯(cuò)布置形式，為了能清除窯任何位置上的事故而不造成“死角”，兩相鄰事故孔間距不應(yīng)大于事故處理孔對角線與對側(cè)壁交點(diǎn)連線?？紤]到砌筑應(yīng)該比求出值稍大一些，故事故處理孔長度為：390mm*120mm。 對于事故處理孔在不處理事故時(shí)，要進(jìn)行密封，部堵塞耐火材料做成的大蓋板，間隙填入瓷棉，最外部的鋼板密封前端仍需一段耐火材料。密封式為了防止氣體外溢，冷風(fēng)漏氣等引起的熱損失對燒成制度產(chǎn)生影響。5.5.2測溫測壓與觀察孔 測溫孔：在溫度變化明顯的地方設(shè)置測溫孔觀察孔：在每個(gè)燒嘴的對側(cè)窯墻設(shè)置80mm的觀察孔，以便與時(shí)觀察窯情況。5.5.3膨脹縫為了

20、避免砌體開裂、擠壞，在每節(jié)窯的中部設(shè)10mm的膨脹縫，并填瓷棉5.5.4擋墻 由于輥道窯屬中空窯，工作通道空間大，氣流阻力小，難以調(diào)節(jié)窯壓力制度與溫度制度。因此，通常在輥道窯工作通道的某些部位，輥下筑擋墻，輥上插入擋板，縮小該外工作通道面積，以增加氣流阻力，便于壓力與溫度制度的調(diào)節(jié)。厚度為80mm，高度為200mm。5.6窯體加固鋼架結(jié)構(gòu)形式輥道窯鋼架結(jié)構(gòu)起著加固窯體作用，而鋼架本身又是傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)身。本設(shè)計(jì)采用金屬框架裝配式鋼架結(jié)構(gòu)，立柱用2.5t×75×50mm方鋼、上橫梁用2.3t×50×50mm方鋼、下梁用2.5t×100×5

21、0mm方鋼。在一節(jié)窯體鋼架中，每側(cè)共有立柱3根，兩頭每個(gè)立柱上開有攻M12螺栓節(jié)間聯(lián)接的6個(gè)孔。下橫梁每節(jié)共3根，焊在底側(cè)梁上，下橫梁上焊有50×50mm的等邊角鋼作底架，以便在其上擱置底板。上下側(cè)板可用23mm鋼板沖壓制成，吊頂梁采用50×50×5mm的等邊角鋼。6燃料燃燒計(jì)算6.1空氣量當(dāng)煤氣低熱值大于14650KJ/B m3時(shí)，用經(jīng)驗(yàn)公式理論空氣量: Va0=0.26QD/1000-0.25=0.26*17520/1000-0.25 =4.305(m3空氣/m3煤氣) 取空氣過剩系數(shù)=1.29，則實(shí)際空氣需要量： Va=Va0=1.29*4.305=5.55

22、3(m3空氣/m3煤氣)6.2煙氣量煙氣生成量用經(jīng)驗(yàn)公式，理論煙氣生成量 Vg0=0.272QD/1000+0.25=0.272*17520/1000+0.25=5.015(m3空氣/m3煤氣) 實(shí)際煙氣量Vg= Vg0+（-1）Va0=5.015+（1.29-1）*4.305=6.263(m3空氣/m3煤氣) 6.3燃燒溫度 用公式先計(jì)算理論燃燒溫度t： t= (QDW + Vacata+cftf)/ VgC現(xiàn)設(shè)t=1730，查表，在1250時(shí)煙氣比熱為C=1.64KJ/Bm3.在室溫20的空氣比熱為：Ca=1.30 KJ/Bm3.煤氣比熱為；Cf=1.55 KJ/Bm3.代入公式，可求得理

23、論燃燒溫度： t=（17520+5.553*1.30*20+1.55*20）/(6.263*1.64)=1722.79求得的t為1722.79，所以最初假設(shè)的1730的相對誤差為： （1730-1722.79）/1722.79*100=0.419小于5%，所設(shè)合理。取高溫系數(shù)=0.80。則實(shí)際燃燒溫度為0.80*1722.79=1378，比燒成溫度1180高出198，認(rèn)為合理。7窯體材料與厚度的確定：列表表示全窯所用材料與厚度7.1窯體材料確定原則窯體材料要用耐火材料和隔熱材料。耐火材料必須具有一定的強(qiáng)度和耐火性能以便保證燒到高溫窯體不會(huì)出現(xiàn)故障。隔熱材料的積散熱要小，材質(zhì)要輕，隔熱性能要好，

24、節(jié)約燃料。而且還要考慮到廉價(jià)的材料問題，在達(dá)到要求之盡量選用廉價(jià)材料以減少投資。7.2體材料厚度的確定原則 為了砌筑方便和外形整齊，窯墻厚度變化不要太多。 材料的厚度應(yīng)為磚長或磚寬的整數(shù)倍；墻高則為磚厚的整數(shù)倍，盡量少砍磚。 厚度應(yīng)保證強(qiáng)度和耐火度?？傊?，窯體材料與厚度的確定在遵循以上原則的基礎(chǔ)上，還要考慮散熱少，投資少，使用壽命長等因素。122、4168節(jié)名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.08×10-5t300隔熱層耐火纖維9000.214200窯墻耐火層輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.08×10-5t150隔熱層硅

25、藻土磚9000.214300窯底耐火層輕質(zhì)高鋁磚10000.66+0.08×10-5t200隔熱層硅藻土磚9000.2143002340節(jié)名稱材質(zhì)使用溫度()導(dǎo)熱系數(shù)W(m)厚度（mm）窯頂耐火層輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.08×10-5t300隔熱層硅藻土磚耐火纖維90011500.40.25100100窯墻耐火層輕質(zhì)高鋁磚13000.66+0.08×10-5t150隔熱層硅藻土磚耐火纖維90011500.40.25200100窯底耐火層輕質(zhì)高鋁磚10000.66+0.08×10-5t200隔熱層硅藻土磚耐火纖維90011500.400.25150

26、1508熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算包括預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡和冷卻帶熱平衡計(jì)算，預(yù)熱帶熱平衡計(jì)算的目的在于求出燃料消耗量，冷卻帶熱平衡計(jì)算，目的在于計(jì)算出冷空氣鼓入量和熱風(fēng)抽出量。另外，通過熱平衡計(jì)算可以看出窯爐的工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等方面是否合理，哪項(xiàng)消耗最大，能否采取改進(jìn)措施。8.1預(yù)熱帶與燒成帶熱平衡計(jì)算8.1.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)與圍計(jì)算基準(zhǔn)：（時(shí)間基準(zhǔn)：1min；溫度基準(zhǔn)：0）8.1.2熱平衡框圖熱平衡示意框圖如下：預(yù)熱帶與燒成帶熱平衡示意圖Q1坯體帶入顯熱； Qa 助燃空氣帶入空氣顯熱；Qa漏入空氣帶入顯熱； Qf燃料空氣帶入化學(xué)熱與顯熱；Q2產(chǎn)品帶出顯熱； Q3墻、頂、底散熱；Q4物化反應(yīng)耗熱； Q

27、5其他熱損失；Qg廢氣帶走顯熱8.1.3熱收入項(xiàng)目8.1.3.1坯體帶入顯熱Q1取燒成灼減5%入窯干制品質(zhì)量G1=7500/（24*95%）*（5/95%）=1731（Kg/h）入窯制品含自由水1%，濕制品質(zhì)量G2=110.8/（1-1%）=2798（Kg/h）制品入窯第4節(jié)溫度t1=250，入窯制品比熱容c1=0.84+26*10-5*250=0.905KJ/(Kg.)Q1=G1c1t1=2770*0.905*250=626712.5KJ/h8.1.3.2燃料帶入化學(xué)熱與顯熱Qf焦?fàn)t煤氣低熱值QDW=17520KJ/m3入窯焦?fàn)t煤氣溫度tf=20，20時(shí)焦?fàn)t煤氣比熱容cf=1.32KJ/(m

28、3.)設(shè)焦?fàn)t煤氣消耗量為xm3/hQf=x（QDW+cftf）=x（17520+1.32*20）=17346.4x（KJ/h）8.1.3.3助燃空氣帶入顯熱Qa助燃空氣溫度ta=20，20時(shí)空氣比熱容ca=1.30 KJ/(m3.)助燃空氣實(shí)際總量Va，總=Va.x=5.553x（m3/h）Qa= Va，總cata=5.553x*1.3*20=144.38x（KJ/h）8.1.1.4預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱Qa取預(yù)熱帶空氣過剩系數(shù)g=2.0，漏入空氣溫度ta=20，ca=1.3漏入空氣總量Va=x（g-a）.Va0=x（2.0-1.29）*4.305=3.06x（KJ/h）Qa=Vacata=3

29、.06x*1.3*20=79.56x（KJ/h）8.1.4熱支出項(xiàng)目8.1.4.1產(chǎn)品帶出顯熱Q2燒成產(chǎn)品質(zhì)量G3=G1.95%=2770*95%=2631.5（Kg/h）制品出燒成帶（第41節(jié)）溫度t2=1250制品平均比熱容2=0.84+26*10-5*1250=2.465KJ/(Kg.)Q2=G3c2t2=2631.5*2.465*1250=8108309（KJ/h）8.1.4.2窯體散失熱預(yù)熱帶（129節(jié)）：該段溫度圍為201000，窯外壁表面平均溫度800，窯壁平均溫度310a窯頂：高鋁磚導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.685W/（m.），厚度1=300mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.214 W/（m.

30、），厚度2=200mm熱流q=（310-40）/（0.3/0.685+0.2/0.214）=196.7（W/m2）窯頂散熱面積A頂=（1.5+2.12）/2m*2.13m/節(jié)*22節(jié)=84.82m2Q頂=227.28*84.82*3.6=60062.7（KJ/h）b窯墻：高鋁磚平均導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.685 W/（m.），厚度1=150mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.214 W/（m.），厚度2=300mm熱流q=（310-40）/（0.15/0.685+0.3/0.214）=166.6（W/m2）一側(cè)窯墻散熱面積A墻=（0.837+1.613）/2*2.13*22=57.40m2二側(cè)窯墻散熱量Q墻=

31、2*166.6*57.40*3.6=68852.4（KJ/h）c窯底：在窯下面與干燥器間裝有100mm厚耐火纖維起保溫作用。高鋁磚導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.685W/（m.），厚度1=200mm硅藻磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.214 W/（m.），厚度2=300mm熱流q=（310-40）/（0.2/0.685+0.3/0.214）=159.4（W/m2）窯頂散熱面積A底=（1.5+2.12）/2*2.13m*22=84.82m2Q底=159.4*84.82*3.6=48673.1（KJ/h）燒成帶（3043節(jié)）：該段溫度圍為10001250，窯外壁表面平均溫度80，窯壁平均溫度890a窯頂：高鋁磚導(dǎo)熱系數(shù)磚=0

32、.731W/（m.），厚度1=300mm硅藻磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.214 W/（m.），厚度2=100mm耐火纖維導(dǎo)熱系數(shù)纖=0.25 W/（m.），厚度2=100mm熱流q=（890-80）/（0.3/0.731+0.1/0.214+0.1/0.25）=634.0（W/m2）窯頂散熱面積A頂=（1.5+2.12）/2m*2.13m/節(jié)*18節(jié)=69.40m2Q頂=634.0*69.40*3.6=158398.6（KJ/h）b窯墻：高鋁磚平均導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.731W/（m.），厚度1=150mm硅藻磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.214 W/（m.），厚度2=200mm耐火纖維導(dǎo)熱系數(shù)纖=0.25 W/（m.）

33、，厚度2=100mm熱流q=（890-80）/（0.15/0.731+0.2/0.214+0.1/0.25）=526（W/m2）一側(cè)窯墻散熱面積A墻=（0.837+1.613）/2*2.13*18=46.97m2二側(cè)窯墻散熱量Q墻=2*526*46.97*3.6=177844.8（KJ/h）c窯底：高鋁磚平均導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.731W/（m.），厚度1=200mm硅藻磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.214 W/（m.），厚度2=150mm耐火纖維導(dǎo)熱系數(shù)纖=0.25 W/（m.），厚度2=150mm熱流q=（890-80）/（0.2/0.731+0.15/0.214+0.15/0.25）=514.4（W/m2

34、）窯頂散熱面積A底=（1.5+2.12）/2*2.13m*18=69.40m2Q底=514.4*69.4*3.6=128517.7（KJ/h）窯體總散熱量：Q3=60062.7+68852.4+48673.1+158398.6+177844.8+128517.7=642349.38.1.4.3物化反應(yīng)耗熱Q4自由水蒸發(fā)吸熱QW自由水質(zhì)量GW=G2-G3=2798-2631.5=166.5(Kg/h)煙氣離窯溫度tg=400QW=GW（2490+1.93 tg）=166.5*（2490+1.93*400）=54312.3（KJ/h）其余物化反應(yīng)熱Qt用AL2O3反應(yīng)熱近似代替反應(yīng)熱入窯干制品質(zhì)量

35、G1=2770Kg/h，AL2O3含量=20%Qr= G1*2100*AL2O3%=2770*2100*20%=1163400（KJ/h）故Q4=54312.3+1163400=1217712.3（KJ/h）8.1.4.4煙氣帶走顯熱Qg離窯煙氣總量Vg=Vg0+（g-）.Va0.x=5.015+（2-1）*4.305.x=9.32x(m3/h)煙氣離第23節(jié)窯溫度tg=600，400時(shí)煙氣比熱容cg=1.45（KJ/m3.）Qg=Vgcgtg=9.32x*1.45*600=8108.4x（KJ/h）8.1.4.5其他熱損失Q5根據(jù)經(jīng)驗(yàn)占熱收入的5%Q5=（Q1+Qf+Qa+Qa）*0.05=

36、（626712.5+17346.4x+144.38x+79.56x）*0.05 =31335.625+878.52x8.1.5列出熱平衡方程式Q1+ Qf+Qa+Qa=Q2+Q3+Q4+Qg+Q5626712.5+17346.4x+144.38x+79.56x=3561630+642349.3+1217712.3+8108.4x+31335.625+878.52x解得x=562m3/h8.1.6列出預(yù)熱帶燒成帶平衡表 熱收入熱支出項(xiàng)目KJ/h%項(xiàng)目KJ/h%坯體帶入顯熱626712.55.97產(chǎn)品帶出顯熱356163033.91燃料化學(xué)熱與顯熱9748676.892.83窯爐散失之熱64234

37、9.36.12助燃空氣顯熱81141.60.77物化反應(yīng)熱1217712.311.59漏入空氣顯熱44712.70.43煙氣帶走顯熱4556920.843.38其他熱損失525063.95.00總計(jì)10501243.6100.0010503676.3100.008.2冷卻帶熱平衡8.2.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)與圍計(jì)算基準(zhǔn)：（時(shí)間基準(zhǔn)：1min；溫度基準(zhǔn)：0）8.2.2熱平衡框圖熱平衡示意框圖如下冷卻帶熱平衡示意圖Q產(chǎn)品帶入顯熱 ； Q6冷卻風(fēng)帶入顯熱；Q產(chǎn)品帶出顯熱； Q熱風(fēng)抽出帶走顯熱；Q窯體散熱； Q其它熱損失8.2.3熱收入項(xiàng)目8.2.3.1制品帶入的顯熱Q2 制品帶入的顯熱在上面已經(jīng)算出：Q

38、2=3561630（KJ/h）8.2.3.2冷卻風(fēng)帶入的顯熱Q6鼓入冷風(fēng)為自然風(fēng),t=20,查表知此時(shí)冷風(fēng)的比熱為: c=1.30kJ/(m)設(shè)鼓入風(fēng)量為Vm/h，則: Q= Vtc=26V8.2.4熱支出項(xiàng)目8.2.4.1產(chǎn)品帶出顯熱Q7出窯時(shí)產(chǎn)品的質(zhì)量為G1=2770 (kg/h),出窯口溫度t=80,查表知此時(shí)溫度下制品的平均比熱為c0.84+26×10× t0.84+26×10×800.8608kJ/(kg)則Q=G1tc=2770×80×0.8608=190753.3（kJ/h）8.2.4.2熱風(fēng)抽出時(shí)帶走的顯熱Q8抽風(fēng)為鼓

39、入風(fēng)的95%,故抽出熱風(fēng)量應(yīng)為0.95Vm/h.取熱風(fēng)抽出時(shí)的溫度為:t=400C,查表知此時(shí)的比熱為:c=1.32kJ/(m),則:Q=0.95Vtc=0.95×400×1.32×V=501.6 V8.2.4.3窯體散失熱Q9在急冷帶的窯體散熱(4150節(jié))：此段溫度圍為1250700窯外壁溫度取80,窯壁平均溫度為940a窯墻高鋁磚導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.735W/（m.），厚度1=300mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.25W/（m.），厚度2=200mm熱流q=（940-80）/（0.3/0.735+0.2/0.25）=711.8（W/m2）窯頂散熱面積A頂=（1.5+

40、2.12）/2m*2.13m/節(jié)*10節(jié)=38.55m2Q頂=711.8*38.55*3.6=98783.6（KJ/h）b窯墻：高鋁磚平均導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.735 W/（m.），厚度1=150mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.25W/（m.），厚度2=300mm熱流q=（940-80）/（0.15/0.735+0.3/0.25）=612.5（W/m2）一側(cè)窯墻散熱面積A墻=（0.837+1.613）/2*2.13*10=26.09m2二側(cè)窯墻散熱量Q墻=2*612.5*26.09*3.6=115056.9（KJ/h）c窯底：高鋁磚導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.735W/（m.），厚度1=200mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅

41、=0.25W/（m.），厚度2=300mm熱流q=（940-80）/（0.2/0.735+0.3/0.25）=584.2（W/m2）窯頂散熱面積A底=（1.5+2.12）/2*2.13m*10=38.55m2Q底=584.2*38.55*3.6=81075.3（KJ/h）在緩冷帶的窯體散熱(5159節(jié))，此段溫度圍為700-400,窯壁平均溫度550,窯外壁溫度為40a窯頂：高鋁磚導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.704W/（m.），厚度1=150mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.25W/（m.），厚度2=200mm熱流q=（550-40）/（0.15/0.704+0.2/0.25）=503.4（W/m2）窯頂散熱面

42、積A頂=（1.5+2.12）/2m*2.13m/節(jié)*9節(jié)=34.70m2Q頂=503.4*34.70*3.6=62884.7（KJ/h）b窯墻：高鋁磚平均導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.704W/（m.），厚度1=150mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.25W/（m.），厚度2=300mm熱流q=（550-40）/（0.15/0.704+0.3/0.25）=360.9（W/m2）一側(cè)窯墻散熱面積A墻=（0.837+1.613）/2*2.13*9=23.48m2二側(cè)窯墻散熱量Q墻=2*360.9*23.48*3.6=61012.3（KJ/h）c窯底：在窯下面與干燥器間裝有100mm厚耐火纖維起保溫作用。高鋁磚導(dǎo)熱系數(shù)磚=0.704W/（m.），厚度1=200mm硅藻土磚導(dǎo)熱系數(shù)硅=0.25W/（m.），厚度2=300mm熱流q=（550