1、01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：1.能满足被烧成制品的热工制度要求，能够焙烧出符合质量要求的陶瓷制品。2.烧窑操作要灵活，方便，适应性强，能够满足市场多变的要求。3.经济性要高。包括热
2、效率要高，单位产品的综合能源消耗要少，炉龄要长。4.容易实现机械化，自动化操作，劳动生产率高。5.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。隧道窑的最大特点是产量高,正常运转时烧成条件稳定,并且在窑外装车,劳动条件好,操作易于实
3、现自动化,机械化.隧道要的另一特点是它逆流传热,能利用烟气来预热坯体,使废气排出的温度只在 200C 左右,又能利用产品冷却放热来加热空气使出炉产品的温度仅在 80C 左右,且为连续性窑,窑墙,窑顶温度不变,不积热,所以它的耗热很低,特别适合大批量生产陶瓷,耐火材料制品,具有广阔的应用前景.通过对上学期硅酸盐工业热工基础以及陶瓷工业窑炉的学习，本学期利用4-6 周三周的时间进行窑炉课程设计。本次实践的设计任务是年产 500 件汤盘天然气隧道窑设计，通过三周的努力设计，我也基本完成了任务。1在本次设计实践过程中，我得到了指导老师的精心指导，这才使我能比较顺利的完成此次设计任务，在此我向指导老师和
4、设计过程中帮助过我的同学表示感谢！由于本人所学知识有限，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！设计人：李元2013 年 10 月 14日22设计任务书无非 10 级窑炉课程设计任务书1、设计任务年产 650 万件汤盘液化气隧道窑设计2、原始数据（1）汤盘1.汤盘坯料组成（%）2.产品规格： 210*40mm，0.27kg/ 块3.入窑水分：1.0%4.产品合格率：95%5.烧成制度：烧成周期：22 小时，最高烧成温度：1300（温度曲线自定）6.窑具：SiC 棚板、SiC 支柱，尺寸自定（2）燃料液化气 H2 CH4 C2H6 C2H4 C3H8
5、C3H6 C4H10 C4H8 C5H12 C5H10 Qnet(MJ/Nm3)10 6 5 16 15 15 2 8 10 13 110（3）夏天最高气温：38SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 K2O+Na2O I.L69.20 19.96 0.87 0.49 0.88 3.12 5.4833.窑体主要尺寸的计算为减少窑内热量损失，提高热利用率，根据原始数据所给的清洁燃料液化气，直接用明焰裸烧，并结合装载制品9英寸汤盘的重量大小，选定全耐火纤维不承重型结构窑车：棚板、支柱均为碳化硅材料，以降低蓄散热损失，考虑到全窑最高烧成温度为1300 0C，故碳化硅材料选用SiC 50%，
6、体积密度 2.2g/cm3，最高使用温度 1400 0C，导热系数计算式 5.23- 1.2810-3t） 。棚板规格：长宽高: 36036010(mm)棚板质量=3103101010 -62.2=2.11 Kg 支柱规格：长宽高: 5050100(mm)支柱质量=505010010 -62.2=0.55Kg3.1 窑内宽的确定3.1.1 汤盘规格210*40mm。考虑烧成收缩为 9%，则: 坯体直径尺寸 =产品尺寸（1-烧成收缩）=210（1-9%)=230.77（mm） ，坯体高度尺寸=产品尺寸（1-烧成收缩）=43.96（mm）3.1.2 汤盘码放方法采用窑车上设置棚板并 7 层码放，每
7、块棚板放置一个汤盘坯体。棚板设置规格为：56（其中 5 表示行数，6 表示列数） ，相邻棚板间距为 10mm，最底层四周棚板与垫板相距为 15mm，每块棚板采用三个支柱，连线成等腰三角形。上下层棚板间距由支柱高度决定，为 100mm。3.1.3 窑车尺寸确定车长=3106+105+152=1940mm车宽=3105+104+152=1620mm窑车架高 223mm，窑车衬面边缘用四层的轻质砖共 465+42=268mm，在窑车的中部填充硅酸铝纤维折叠棉块上铺 1 层含锆纤维毡。窑车总高为：223+268=491mm3.1.4 窑内宽的确定隧道窑内宽是指窑内两侧墙间的距离，包括制品有效装载宽度与
8、制品和两边4窑墙的间距。窑车与窑墙的间隙尺寸一般为 2530mm，本设计中取用 30mm，则热窑内宽:B=1620+302=1680mm全窑宽（两侧外墙之间的距离，没有包括钢架）：根据窑墙所选的材料材在预热带、冷却带单侧窑墙厚度为 405mm，烧成带单侧窑墙厚度为 455mm，故，预热带、冷却带全窑宽=4052+1680=2490mm，烧成带全窑宽=4552+1680=2590mm。3.2 窑长的尺寸确定窑车每层装载制品数为 56=30 件，共 7 层,故每车装载制品数为307=210 件，干制品质量 270g，则每车装制品质量为 270g210=56.7kg ,装窑密度 g=每车装载件数/车
9、长=210/1.94m=108.24 件/m98.2m94.1205.6324gKDyGLG生产任务，件/年； L窑长，m；烧成时间， h ； K成品率，%； D年工作日，日/年； g装窑密度，件/每米车长。窑内容车数：n=98.2/1.94=50.63 辆，取整数 51 辆，此时窑长=51 1.94m=98.9m。该窑采用钢架结构，设进车和出车室各 2m，故全窑长取 103m，分为 50个标准节，每节长 2000mm。根据烧成曲线，各带烧成时间与烧成周期的比值，预热带取16节，烧成带取15节，冷却带取19节，则各带长及所占比例为：预热带长=216=32m 占总长的32%烧成带长= 215=3
10、0m 占总长的30%冷却带长=219=38m 占总长的38%3.3 窑内高的确定为避免烧嘴喷出的高速火焰直接冲刷到局部制品上，影响火焰流动，造成5较大温差，窑车台面与垫板间、上部制品与窑顶内表面之间都设有火焰通道，其高度（大于或等于烧嘴砖尺寸）：棚板下部通道取230mm，上部火焰通道取239mm。因此，窑内高初定为：230+710+6100+239=1139mm由于具体的高度确定还跟选择的耐火砖尺寸厚度的整数倍有关，通常耐火砖厚度取65mm，所以高度方向上耐火砖块数=1139/65=17.52，取18块，则高度为： 1865=1170mm，灰缝：182=36mm，则预热带、冷却带窑内高：117
11、0+36=1206mm，对于烧成带，内高增大一块标准砖的宽度134mm，所以内高=1206+134=1340mm全窑高(轨面至窑顶外表面）：在内高的基础上加上窑车高，预热带、烧成带为1206+491+350=2047，烧成带为1340+491+450=2281mm。4烧成制度的确定 4.1 温度制度的确定表4-1 温度制度温度（ 0C） 时间（h） 烧成阶段 升（降）温速率（ 0C/h）20-300 2.0 预热带 140300-600 4.0 预热带 75600-900 3.0 预热带 100900-1300 4.0 烧成带 1001300-1300 1.0 烧成带（高火保温) 01300-
12、800 2.0 冷却带(急冷带） 200800-400 4.0 冷却带(缓冷带） 100400-80 2.0 冷却带(快冷带） 16064.2 烧成温度曲线图 4-1 烧成温度曲线5工作系统的确定5.1 预热带工作系统的确定预热带共 16 节，其中第 15 节为排烟段，第 1 节两侧墙设置一道气幕，喷入由冷却带抽来的热风，并在窑头上部设 1 对排烟口，后半节下部各设 1 对排烟口第 2 节上部也加设 1 对排烟口，目的是使窑头气流压力自平衡，以减少窑外冷风和向内侵入，其余每节在下部（棚板通道处）各设 2 对排烟口。为方便调节预热带温度，在第 510 节上部设置喷风管，每节设 3 根，一侧2 根
13、另一侧则设置一根，反复交替，两侧墙的喷风管成交错布置，这样有利于调节该段温度制度，也能有效搅拌预热带断面气流，达到减小预热带上下温差的目的。为提高预热带后段下部制品温度，进一步缩小预热带后段的上下温差，在10-16 节下部设置高速调温烧嘴，每节设 3 只，高度就设在窑车棚板的下部通道上，两侧墙则交错布置，两侧墙交替设置与喷风管设置相似。5.2 烧成带工作系统布置第 1731 节烧成带，第 17、18 节与预热带一样，仅在下部设置 3 只烧嘴，而从第 19 节开始，每节上下均布有高速烧嘴，上部设置 2 只，下部设置 3 只，7上下两侧墙均呈交错布置，这样有利于烧成带温度制度的调节。5.3 冷却带
14、工作系统布置冷却带按照烧成工艺分成三段：第 3237 节为急冷段。该段采用喷入急冷风直接冷却方式，每节上部设 5对冷风喷管，下部设 4 对冷风喷管，上下喷管交错设置。第 3845 节为缓冷段。第 40 节到 42 节的侧墙设置二段段间冷壁，每两节作一段，顶部设有不锈钢间冷风箱，间冷壁及间冷箱均设有调节闸板，可根据需要调节抽热风量。第 4650 节为快冷段。为加强出窑前的快速冷却，在该段 5561 节布置冷风喷管，直接鼓人冷风，每节 6 对上部 3 对，下部 3 对。5.4 传动系统由窑车连续性传动，原理：由于螺旋杆上的活塞在油压的作用下连续不断的向前前进，推动窑车在窑内运动。5.5 窑体附属结
15、构5.5.1 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。5.3.2 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。5.3.3 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
16、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。6燃料燃烧计算6.1 空气量 所用燃料为天然气，其组分如下表所示：8天然气 CO H2 CH4 C2H4 H2S CO2 N2 O2 (MJ/Nm3)netQ0.2 0.2 95.6 3.5 0.3 0.1 0.1 0 35.96在已知燃料组成的情况下，可根据硅酸盐热工基础中相关的燃烧反应式列表计算的方法，较为精确地求出燃料燃烧所需的空气量、生产烟气量及烟气组成。1m 3 天然气燃烧的理论空气需要量 L0 为：2302213L=4.76C()1(/)4nmOHCHSOm 将数值代入公式得 Lo=9.
17、63（ ）取空气过剩系数为 =1.2，则/N实际需要空气量为： = =1.29.63=11.56( )V0L3/N6.2 烟气量烟气量根据硅酸盐热工基础知识用公式计算得，理论燃烧产物生产量V0 为： 2m22201()H+NH.79nCOCSOL 将数值代入公式得 V0=9.64( ),实际燃烧产物生产量 Vn 为：3/2m22 01() ().124nnVHS g 将数值代入公式得 Vg=9.86（ ）3/N6.3 燃烧温度理论燃烧温度计算公式： gardthcVLtQ式中 cr、 ca、c g燃料、空气及烟气的比热容， ； ）3/(NmkJL 一定空气消耗系数( )下的单位燃料空气消耗量，
18、 ， = La 3/a；0V 一定空气消耗系数下单位燃料燃烧生成的烟气量， ；g 3/Nmt 、t 燃料及空气的预热温度，。ra取室温 20，此时空气比热为 1.30 ）3/(NmkJ9天然气比热为 3.91 ； ）3/(NmkJ查表（燃料及燃烧表 5-2）并初设烟气温度为 1800，此时烟气比热为： cg=1.67 。 ）3/(代入上述公式得到： 2184.561023.91206.4787.th（2184.56-2100）/2100=4.03%5%,所设温度合适。取高温系数为 0.8，则实际温度为：t=0.82100=1680，比最高温度 1300高出 380， 符合烧成需求，认为合理。7
19、窑体材料及厚度的选择窑体材料及厚度的确定原则：一是要考虑该处窑内温度对窑体的要求，即所选用的材料长期使用温度必须大于其所处位置的最高温度；二是尽可能使窑体散热损失要小；三是要考虑到砖型及外形整齐。根据上述原则，确定窑体的材料及厚度如下：10窑墙 窑顶节位置（温度段）材质 厚度（mm）该段厚度（mm）材质 厚度（mm）该段厚度（mm）轻质粘土砖4 230硅藻土砖1 115轻质粘土吊顶砖 250矿渣棉 50排烟段（1-5）（20-300） 陶瓷棉 10405普通硅酸耐火纤维板 100350轻质粘土砖 230硅藻土砖 115轻质粘土吊顶砖 250矿渣棉 50预热升温段（6-11）（300-950）陶
20、瓷棉 10405普通硅酸耐火纤维板 100350轻质高铝砖 230轻质高铝吊顶砖 250轻质粘土砖 115含铬耐火纤维毡 100含铬耐火纤维毡 100烧成段（12-21）（950-1310）陶瓷棉 10455普通硅酸耐火纤维板 100450轻质粘土砖 230硅藻土砖 115轻质粘土吊顶砖 250矿渣棉 50急冷段（22-25）（1300-800）陶瓷棉 10405普通硅酸耐火纤维板 100350轻质粘土砖 230硅藻土砖 115轻质粘土吊顶砖 250矿渣棉 50缓冷段（26-31）（800-400）陶瓷棉 10405普通硅酸耐火纤维板 100350轻质粘土砖 230硅藻土砖 115轻质粘土吊顶
21、砖 250矿渣棉 50快冷段（32-38）（400-80）陶瓷棉 10405普通硅酸耐火纤维板 100350118物料平衡计算210*40mm 平盘的坯体成分组成如下表：(1) 每小时烧成制品的质量 Gm成品每件质量 270g，则每车制品质量为 270g210=56.7kg ，推车速度=90车/22 时=4 车 /时。=推车速度每车载重=456.7=226.8（ kg/h） 。mG(2) 每小时入窑干坯的质量G gGg= Gm =226.8 =239.95kg/hIL1048.510(3) 每小时入窑湿坯的质量G sGs= Gg =239.95 =241.15kg/h （含水量为 0.5%）1
22、05.01(4) 每小时蒸发的自由水量G zGz= Gs-Gg =241.15239.95=1.2kg/h(5) 每小时从精坯中产生的 CO2质量G CaO = Gg CaO%=239.950.87%=2.08kg/hG = Gg MgO%=239.950.49%=1.17kg/hMOGco = Gc o G =2.93kg/h2aca2MgOgOco2SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 K2O+Na2O I.L69.20 19.96 0.87 0.49 0.88 3.12 5.4812(6) 每小时从精坯中排除结构水的质量 GiGi= GgIL%- Gco =239.955.4
23、8%-2.93=10.22kg/h2(7) 每小时入窑窑具的质量 Gb窑具主要是支柱和棚板。单个棚板质量=3103101010 -62.2=2.11 Kg 单个支柱质量=505010010 -62.2=0.55 Kg棚板总重量=7302.11=443.1 Kg支柱总重量=6390.55=128.70 Kg窑具的质量 Gb=(443.1+128.70)4.125=2358.68 kg/h9、热平衡计算9.1预热带及烧成带热平衡计算9.1.1热平衡计算基准及范围热平衡计算以1h作为时间基准，而以0作为基准温度。计算燃烧消耗量时，热平衡的计算范围为预热带和烧成带，不包括冷却带。9.1.2 热平衡框图
24、图 9-1-1 预热带和烧成带的热平衡示意图其中 ：Q 1制品带入的显热； 13Q2硼板、支柱等窑具带入显热；Q3产品带出显热； Q4硼板、支柱等窑具带出显热；Q5窑墙、窑顶散失之热； Q6窑车蓄热和散失热量；Q7物化反应耗热； Q8其他热损失；燃料带入化学热及显热； fQg烟气带走显热；助燃空气带入显热； a预热带漏入空气带入显热；气幕、搅拌风带入显热；g9.1.3热收入项目 坯体带入显热Q 1由上面物料平衡计算可知入窑湿基制品质量G s=241.15kg/h ，Q1= （kJ/h）1stc其中：G s入窑湿基制品质量（ Kg/h） 入窑制品的温度（） ； =201t 1t入窑制品的平均比热
25、（ KJ/（Kg） ） ； =0.86KJ/（Kg ） ；c 1cQ1=241.150.8620=4147.78（kJ/h） 棚板及支柱带入的显热Q 22b2ctG其中： 入窑硼板、支柱等窑具质量（Kg/h） ；G b=2358.68 kg/h；入窑硼板、支柱等窑具的温度（） ；T 2=202t入窑硼板、支柱等窑具的平均比热（KJ/（Kg） ） ；c50%碳化硅硼板、支柱的平均比热容按下式计算=0.963+0.146 t=0.963+0.00014620=0.966KJ/（Kg）231014Q2=2358.680.96620=45569.70（kJ/h） 燃料带入化学热及显热 fQ=（ + ）
26、x （kJ/h）fdftc其中：燃料为天然气，低位发热量为： =110000KJ/m3；d入窑燃料温度（） ；入窑液化气温度为 =20；ft ft入窑燃料的平均比热， ；fc ）3/(NmkJ=20时天然气比热为 =3.91 ；ft fc ）x每小时天然气的消耗量为；Nm 3/h；=（ + ）x= （110000+203.91) =110078.2 kJ/hfQdftcxx 助燃空气带入显热 a全部助燃空气作为一次空气，燃料燃烧所需空气量= =11.56V0Lxx=aoatcQVat、 助燃空气的比热与温度；取助燃空气温度为 20，此时空气的比热为： =1.30 ； ac)/(3mkJ=11.
27、561.3020 =300.56 （kJ/h）aQx 从预热带不严密处漏入空气带入显热 aQ= ( )axtcLag0其中： 离窑烟气中的空气过剩系数取 2.5、 漏入空气与喷入风的比热与温度，分别取 20，1.30atc)/(3mkJ=（2.5-1.2 ）9.641.3020 =325.83 （kJ/h）aQ x15 气幕、搅拌风带入显热 gQ气幕包括封闭气幕和搅拌气幕，封闭气幕只设在窑头，不计其带入显热。取 搅拌气幕风源为空气，其风量一般为理论助燃空气量的 0.5-1.0 倍，取为 0.75 倍。=0.759.641.3020 =187.98 （kJ/h）gQx9.1.4 热支出项目 产品
28、带出显热 3（kJ/h） 3tcGm其中： 出烧成带产品质量，在物料平衡计算中已得 =239.95kg/h；mG出烧成带产品温度，为 1300 ；此时产品平均比热 =1.20 kJ/(kg 3t 3c)则： = =239.9513001.20=374322（kJ/h）3QmGc3t 硼板、支柱等窑具带出显热 Q4= （kJ/h ）44bt其中：棚板、立柱等质量：G b= 2358.68kg/h出烧成带棚板、立柱温度：t 4=1300 此时棚板、立柱的平均比热：=0.84+0.000264t=0.84+0.0002641300=1.189 kJ/(kg )4c= 2358.681.1891300
29、=3700282.09（kJ/h ）Q 离窑废气带走显热 g一般通过取离窑烟气中空气过剩系数 =2.5，则其体积流量为：g= 28.179+(2.5-1.2) 9.63 =40.700V()ggLxx为保证排烟机的安全使用，离窑烟气温度不应该超过 300，则取离窑烟气温度为 200，此时烟气比热 =1.440 kJ/( Nm3), gcQgV g cgtg40.7 1.440200=11721.02 （kJ/h）xx16 窑体散热量 Q5根据窑体砌筑材料的不同，将预热带和烧成带按不同材料与温度段将它们分成五段。因此，预热带、烧成带窑体总散热为各段散热量之和，即Q5=6789.52+5011.2
30、4+34383.80+27750.41+15559.40+13446.40+43103.56+25874.93+106057.36+66015.33=338539（KJ/h） 窑车蓄热和散失热量 Q6取经验数据，占热收入的 10%。 物化反应耗热 Q71）自由水蒸发吸热 QwQw= Gw（2490+1.93t g）其中：入窑制品中自由水的质量 Gw= = 241.15239.95=1.2kg/hgS1.93烟气离窑时温度下的水蒸气平均比热，kJ/kg烟气离窑的温度 tg=200。则可得：Qw= 8.25（2490+1.93200）= 23727kJ/h2）结构水脱水吸热 w=6700 （kJ/
31、h）G其中： 入窑制品所含结构水的质量，kg/h w67001Kg 结构水脱水所需热量，KJ/Kg物料平衡中已算出 =16.52kg/hw=6700 =16.526700=110684（kJ/h） wQG3）其余物化反应吸热 rQ用 Al2O3 反应热近似代替=Gr2100Al2O3 %（KJ/h） 其中：G r 入窑干制品质量,kg/h；G r=241.158 kg/h；2100 1kg Al2O3 的反应热，kJ/Kg；=Gr2100Al2O3%= 241.15210019.65%=151269.24（kJ/h）Q则物化反应总耗热为：17Q7= 23727 +110684+151269.2
32、4=285680.24（kJ/h） 其他热损失 Q8根据具体情况，可对比现有同类型的窑加以确定，一般占总热收入的 5%10%，本设计中取 6%。9.1.5 列出热平衡方程式由热平衡方程热收入=热支出，得出：Q1+Q2+Qf+Qa+ + =Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q8gQ即： 6447.08+45569.70+110078.2 +688.272 +745.628 +430.2xxxx= 548856+3700282.09+16374.816 +338539+0.1 285680.240.06Q 收收Q解得 x=62m3/h，即单位时间液化气消耗量为：B=62m 3/h。回带入上式最终
33、得热收入=热支出=6992439.28 kJ/h由于单位时间产量为 =346.5 kg/h，液化气热值 Qd=110000 kJ/ m3,G则单位时间内产品热耗为：B =19743.6（kJ/ kg）mdQ9.1.6 列出预热带和烧成带热平衡表表 9-1-2 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) （%）坯体带入显热6447.08 0.1 产品带走显热 548856 8.7燃料化学显热6824848.4 97.6棚板、立柱带走显热 3700282.0958.65助燃空气显热42672.8 0.61窑墙、窑顶带走显热 3385395.37气幕、
34、搅拌风带入显热26672.4 0.38 烟气带走显热 1015238.59 16.11漏入空46228.9 0.66 物化反应耗热 285680.24 4.521810.烧嘴选型10.1 每个烧嘴所需的燃烧能力由于全窑共有 n 个烧嘴，考虑每个烧嘴的燃烧能力和烧嘴燃烧的稳定性，取安全系数 1.5，所以每个烧嘴的燃烧能力为：26400001.5/n=10.2 选用烧嘴应注意的原则烧嘴的选用能适应和满足生产需要即可，应尽量避免不必要的浪费。其次，选用烧嘴必须和烧嘴的使用结合起来，在规定的负荷内保证火焰的稳定性，即不要脱火也不要回火，并要保证在规定的条件下燃料完全燃烧10.3 选用烧嘴由于本设计的烧
35、成带窑内宽达到 1910mm，为了保证断面温度的均匀与稳定，通过资料查询选用广东施能燃烧设备有限公司生产的型号为 SIO-200 烧嘴，其主要参数为：火焰长度 1100mm-2400mm，出口速度为 80m/s，燃气压力2000 Pa，助燃空气压力 4200Pa。此烧嘴不需要专门的燃烧室，烧嘴砖直接砌筑在窑墙上即可。11.管道尺寸、阻力计算11.1 排烟系统的设计 排烟量计算取离窑烟气中空气过剩系数 =2.5，则其体积流量为：g气显热棚板、立柱带入显热45569.70 0.65 其他热损失 419546.4 6.65总计 6992439.28 100 总计 6308142.32 10019=
36、28.179+(2.5-1.2) 9.63 =40.700V()ggLxx=25m3/h Vg=1017.5m3/hx 排烟口及水平支烟道尺寸共有 15 对排烟口，则每个排烟口的烟气流量为：qv=0.379/30=0.01263m3/s标准状态下烟气在砖砌管道中的流速为 12.5m/s，流速太大则阻力大，流速太小则管道直径过大，造成浪费。现在取流速 v=1.5m/s，烟道截面积为：A= 0.01263/1.5=0.00842 m2排烟口尺寸设计为高宽=0.08420.1m，考虑到砌筑的方便，取高为673=201mm，即实际排烟口尺寸为 高宽=201180mm。 垂直支烟道尺寸烟气由排烟口至垂直
37、支烟道流量不变，流速相同，所以截面积应相等。取截面尺寸为：180115mm。垂直高度应和窑墙（车台面至窑顶）高度一样，为 1206mm。其水力半径为：R= =0.13 m）（ 14.02.4窑墙以上部分用金属管道连接，考虑到实际流量、砌筑方法、垂直烟道的当量直径等，取垂直金属烟道直径为 1=200mm。此部分垂直金属烟道高度约为 1.5 米左右，实际距离要以现场风机安装位置等实际情况为准。 水平主烟道尺寸水平主烟道长度 8 米，直径 2=450mm。 阻力计算阻力计算应包括料垛阻力、位压阻力、摩擦阻力和烟囱阻力的计算之和。1） 料垛阻力 h1取经验数据，每米窑长料垛阻力为 1Pa，按理想情况假
38、设，零压应在预热带和烧成带相接的位置，即第 21 节，最后一对排烟口在第 7 节，每节长 2 米，则：20h1=（21-7）21=28 Pa2 ） 位压阻力 h2 风机与烟囱设在窑外的车间地面上，烟气从排烟口到风机（烟囱底部） ，位置升高 2.0 米。取烟气平均温度为 200。H2=H( a g)g=1.0（1.3 1.3 ）9.820732073=9.04Pa3 ) 局部阻力 h3烟气从炉膛内进入排烟口，突然缩小，取 1=0.5； v=1.5m/s90转弯至垂直支烟道，取 2=2；v=1.5m/s垂直支烟道至分烟管截面突增，取 3=0.70；v=1.5m/s水平支烟道与水平主烟道成 90转弯
39、加突扩，取4=2；v=1.5m/s， ,5=2，v=5m/s ，再 45下降至风机接口，取 6=0.5；v=5m/s则局部阻力 h3 为 273095.02.273095.0217.025.26-5214- ）（）（ =61.07 Pa4 ) 摩擦阻力 h4对非圆形通道应求当量直径 d： 水平支烟道当量直径和长度（砌筑部分）：d1= =0.13 m，l 1=0.45 m）（ ）（通 道 周 长通 道 截 面 积 18.0244垂直支烟道当量直径和长度（金属管道部分）：d2=0.117m； l2=2m；水平支管道当量直径和长度（金属管道部分）：d3=0.117m； l3=1m；21主烟道直径和长
40、度（金属管道部分）：d4= 0.567m； l4=10 m；摩擦阻力系数：金属管取 10.03，砌筑管道取 20.05，则有h4=1 * *+2（ + + ）* *ldwld34l2w20.5.701073+0. .()1.7.7567=6.34Pa5 ) 烟囱阻力 h1. 烟囱尺寸烟囱排出烟气量为：V = 0.379m3/s烟囱高度为 10 米，标准状态下取烟气在烟囱内的流动速度为 10m/s，平均温度为 100，其直径为：0.22m，取直径为 220mm40.3791Vdw2. 计算烟囱阻力 22 2()7373107310.91.0)*9.83+1.0. +2agHhHd（ ）= 132
41、.8Pa由于烟囱较矮，烟气在烟囱中的流速比较大，烟囱本身的抽力尚不能克服烟囱本身的摩擦阻力及出口动压头的损失，因此烟囱本身也成为阻力作用。须用风机来克服阻力。风机应克服的总阻力为：hx= h1+h2+h3+h4+h=149.04+61.07+6.34+132.8205.17Pa 11.2 助燃风管道系统阻力计算22由上面计算可知，每小时的空气消耗量为：1641.26Nm3 /h6247.aBLZ取送风总管直径 ，则管内风速为 符合要求。该窑80m3.0(/)Nms助风机设置在烧成带最后一节，则助燃风总管长为 ，则摩擦阻力损失为：8L232730.1. 8.6()08fh Pa局部阻力损失为：
42、2372(0.8)1.9.3则总损失为 （Pa)8.67.8h11.3 急冷风管道系统阻力计算由热平衡可算得，急冷风量为： ，急冷风管道长度3L356.0(/)f Nmh8jLm取急冷送风管直径为 ，则风速为： 。则摩擦阻460m.91(/)s力损失： 25.91827303. 1.()046fh Pa局部阻力损失：25.97320().14Lh则总损失为： 12.7346.7(Pa11.4 抽热风管道系统阻力计算抽热风由两台相同型号的风机共同分担，总风量为 ，31068.25(/)xVNmh则单台风机的风量为 ，抽热风管总长等于冷却带窑体总长，_3504.1/xVNmh即 L=34（m） ，
43、这里只计算单台风机的阻力损失：取 ，则风速d，按此算得摩擦阻力损失分为两部分， 为抽热风管的损失，6/Ns 1fh为送热风管的损失：2fh23216172300.3. 6.9()05fh Pa22 1.5()8f局部阻力损失2167320(4).8.1()lh Pa损失 36.9538095(Pa11.5 快冷送风管道系统阻力计算由热平衡计算可得出快冷段送风量为 ，取快冷风管道3702.15(/)lVNmh，则风速 ，按此算得沿程损失650m5.92/Nms2.9147303.1.84()8fh Pa局部损失25.2(0).36.7()l总损失 1.8436.79.1()hPa11.6 风机选
44、型 排烟风机排烟量已由热平衡计算求出，为 Vg=1364.568 m3/h 这是标况下的风量，应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，取风机余量系数 1.3，则排烟机选型风量为： 30273760231.31.4.5807.5(/)ggPtV mh排烟机应具备的全风压力为：.297301.31.356.452.9()axgHh Pa 助燃风机：助燃风机风量 ，按排烟风机计算步骤计算得，3.8/zLNmh助燃风机应具备的风量为： ；全风压力 。6.4()V127.5()HPa24 急冷风机：冷却风量 ；急冷风机应具备的风量为：356.07(/)fLmh；全风压力 。349.67
45、(/)Vmh19HPa 抽热风机： ,抽热风机应具备的风量为：_3504./xVNh；全风压力 。31.8(/)() 快冷送风机： ，快冷风机应具备的风量为：372.1/l m；全风压力 。3967.(/)Vmh64()HPa现将全窑风机设备选型汇总如下表：用途 风机名称 风机型号 风机转数 r/min 风量m3/h 风压(毫米水柱) 电机型号 功率 Kw 台数排烟风机锅炉引风机Y4-65-12 No.5 2000 5585 86JO2-31-2 3 2助燃风机离心通风机G6-43 No6.3 1440 3106 180Y132S-4 5.5 2急冷风机离心通风机W9-55-11 No4 16
46、00 7900 107JO2-51-4 7.5 2抽热风机锅炉引风机Y4-72-12 No.5C 2300 9400 114JO2-42-2 7.5 2快冷风机轴流风机30A9-11 No20 610 80000 17JO2-51-6 5.5 212工程材料概算12.1 窑体材料概算本设计中所涉及的材料耗损率均取 3% 石棉板，规格：=10mm取用到石棉板的窑墙平均高度为 1.8m，窑长 128m；两侧窑墙需：21.870=460.8 m 2，共需 460.8（1+3%）=474.62m 2，实际取 475m2。 轻质粘土砖，规格：23011465mm25密度 =1.0g/cm 3，重烧线变化不大于 2%的试验温度 1350，在全窑砌有厚度 230mm，窑体的平均身高为 1.8m，所以砌有粘土砖的窑墙体积为V=20.231.870=57.96m3共需粘土砖 57.96/（0.1140.2300.065）=34008.1 块，34008.1（1+3%）=35
