热工课程设计-第二讲课件

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1、1,热工基础课程设计,2,二、辊道窑设计计算,辊道窑设计计算： 1、窑体主要尺寸计算 2、燃料燃烧计算 3、热平衡计算 4、通风阻力计算,3,原始资料的收集设计的基础、依据,（1）产量（一条线） （2）产品规格：长、宽、高 （3）年工作日：一般300天 （4）燃料：柴油、水煤气、高炉煤气、天然气 热值不同（热值小，用量大） 产生的烟气量不同影响排风、传热 （5）坯体入窑水分 （6）烧成制度 烧成周期、三个带分配比例、烧成气氛（氧化、还原） （7）压力制度 微重压，让热气稍稍外跑。,4,1、辊道窑窑体主要尺寸及确定,窑内宽 窑内宽=产品尺寸/（1-烧成收缩率）* 每排片数 +150*2,坯体尺寸

2、,辊棒长度：,直径为25mm，长度1.52.33m； 直径为35mm，长度22.45m； 直径为45mm，长度2.683.25m。,5,窑内高 窑内高=辊上高+辊下高 一般取经验值仿造引进的国外辊道窑的尺寸 明焰窑一般为 500850mm 烧嘴布置部分（烧成带）825 mm， 其余部分（预热带、冷却带）582 mm 隔焰窑一般为 350500mm,6,窑长,窑长=窑容量（平米/每窑）/装窑密度（平米/每米窑长） 装窑密度=每米排数 * 每排片数 * 每片砖面积 窑容量,7,例：某厂拟引进一条玻化砖生产线，考虑到销量、原料车间、压机等，年产量初定270000m2生产能力，设计原始资料如下： 产量

3、：年产270000m2瓷砖 产品规格：100 x200 x7，200 x200 x8，200 x300 x8（mm） 年工作日：300天 燃料：水煤气，热值5233.8kJ/m3 坯体入窑含水量： 2% 合格率：90% 烧成制度： （1）烧成周期 72min，氧化气氛 （2）各带划分：,8,烧成各段温度的划分与升温速率,9,窑体主要尺寸计算：,（1）窑内宽：以200 x200 mm产品计算，考虑烧成收缩为10%，则 坯体尺寸 = 200 （1- 10%）= 222 mm 坯体离窑墙内壁一般应有100 200 mm 间隙，取150 mm。 若并排6片，则窑内宽为：222x6+150 x2=163

4、2 mm （2）窑内高： 若烧墙地砖产品， 烧嘴布置部分（烧成带）825 mm， 其余部分（预热带、冷却带）582 mm,10,窑体主要尺寸计算：,（3）窑长：,同一列砖距取40mm,则:,窑长 L=50/1=50(m),222-0.91,11,利用装配式,每节长2120mm,节间宽8mm, 节数=50000/2128=23.5节,取24节。 窑总长 L=2128x24=51072(m),窑前段：5106413%=6640，取3节，长度=32128=6384(mm) 预热带：5106433%=16851，取8节，长度=82128=17024(mm) 烧成带：5106417%=8681，取4节，

5、长度=42128=8512(mm) 冷却带：5106437%=18894，取9节，长度=92128=19152（mm）,12,工作系统的设计：,（1）通风系统： 排烟风机，排烟口的设置 抽热风机，抽热风的布置 急冷风机及布置,13,在第4节窑顶及两侧下方各设置一对抽烟口（主抽烟口），设置抽烟风机抽出烟气； 风机抽出烟气部分送入窑前段（在第3节窑顶、辊道下部设置进气口），部分经烟道汇总进入旁边烘干窑； 在第1节窑顶、辊道下部设置一抽风口，由窑前段抽风机抽出烟气经烟囱排空； 在15节设置助燃风机（热风循环风机）提供助燃空气，并经风管送入烧嘴。,A通风系统,14,在第16节由急冷风机供应急冷空气，第

6、1617节为急 冷段； 在第2023节每节窑体上下都设有抽热风分管，由抽热风机从总管中将进入分管的余热抽出，与预热带排烟段处的烟气混合后，作为干燥窑的热源； 最后一节的窑体，上下各设三台窑尾冷风扇，对产品 吹风强制快冷，使产品出窑温度不致过高。,15,在第518节，节之间辊道上、下方各设置档板，上方采用耐火纤维板吊挂，下方用高铝砖砌筑； 第3、4节，11、12节，15、16节，节之间设置闸板。,16,（2）燃烧系统： 烧嘴的布置、 煤气输送装置,A、烧嘴设置 第810节每节辊上、下各设有一个烧嘴；第1113节每节节辊上、下各设有一对烧嘴，所有烧嘴均 采取对侧交错布置。第1415节为高温成瓷区，

7、可考虑每节辊上、下交错设置两对烧嘴。 在辊道上方每个燃烧器对侧窑墙分别设置一个火焰观察孔。,B、煤气输送装置 煤气由升压风机升压，通过管道、阀门、总管煤气处理系统，送至各节烧嘴，助燃空气由风机通过管道、阀门送到烧嘴。,17,（3）温度控制系统： 热电偶的设置 烧嘴控制装置 急冷系统,A、热电偶设置 在第516节和第18节，每节分别在窑顶中部插入一根热电偶及一侧窑墙中部的辊下方插入一根热电偶，第2、4、17、1921节，在窑顶插入一根热电偶。,18,B、烧嘴控制装置变送、调节、显示,经电动调节阀调节后的空气信号输送到比例调节器，以实现对空气和煤气管道按预定值进行比例调节，保证窑内氧化气氛。 第1

8、216节，每节由两套控制装置分别控制辊上、下烧嘴的供气量，辊上4个烧嘴一套，辊下的4个烧嘴为一套。 在第511节，第18节，每节由一套控制装置控制该节所设置的全部8个烧嘴。,19,C、急冷系统、余热利用系统温度控制装置 热电偶电动单元组合仪表（变送、调节、显示） 在窑第17节、21节的温度控制各由一套控制装置控制。,20,（4）检查处理系统,第13节，每节分别在两侧辊上、下各设一对检查处理口，上、下对侧互相错开； 第423节，每节分别在辊下方两侧各设置一个检查处理口，对侧错开。,21,（5）传动系统：,传动机构采用链轮链条传动，并采用分段带动统一传动的传动方式。 辊子自由地放在窑墙外侧的两只托

9、轮上，辊子传动端放在两只传动磨擦托轮上，全窑设置两台电机，其中一台备用、一台带动一条贯穿窑头、尾的传动轴，传动轴通过7个圆柱蜗杆减速器分别带动每段链条，从而带动传动托轮，通过磨擦传动使其上的辊子转动。 在第9节处设置手动离合器，将传动轴分成两段，以便在特殊情况下停止第16节传动系统的运转 。 传动报警：在窑头、尾各设置一激光探测器，对制品在运行过程中发生堵塞现象报警。,22,（6）窑体材料：,23,24,25,26,27,28,2、燃料燃烧计算：,目的：,保证燃料完全燃烧,需提供多大空气量？ 燃料燃烧后产生多少烟气量？ 燃料燃烧能达到多高的温度？,29,（1）空气量的计算：,理论空气量：,实际

10、空气量：,空气过剩系数：,为保证炉内氧化气氛，实际空气量稍大于理论量。,对于气体燃料，=1.051.15 对于液体燃料，=1.151.25 对于块状固体燃料，=1.31.7,经验值,30,燃料燃烧的经验计算公式：,固体燃料：,气体燃料：,液体燃料：,当QDW12500KJ/m3时,当QDW12500KJ/m3时,31,若燃料为水煤气，低热值5233.8kJ/m3， 其QDW12500KJ/m3,取=1.15，,理论空气量：,实际空气量：,32,当QDW12500KJ/m3,（2）气体燃烧烟气量的计算,理论烟气量：,实际烟气量：,当QDW=5233.8KJ/m3,P245 表4-15,33,3）

11、燃烧温度的计算：,QDW燃料低热值 tf, ta燃料、空气进入燃料室的温度 Cg, Cf, Ca烟气、燃料、空气从0到各自温度下的平均比热容 Vg实际烟气量,理论燃烧温度：,实际燃烧温度：,高温系数：=0.85（辊道窑）,气体柴油进入温度一般为20度,依塔 Eta,34,比要求温度1245高出84 ，较为合理。,评估: 误差小于5%，合理 (1564-1500)/1564=0.04,35,3、热平衡计算,包括两部分：,预热带、烧成带热平衡计算求出燃料的消耗量 冷却带热平衡计算,内容：,热收支项目的编制 原始数据的汇总 热平衡的计算 热平衡表的列出 热效率的计算,36,A 热收入项目,燃料燃烧的

12、化学热量及显热,助燃空气带入的物理热,预热带漏入空气带入的显热,入窑坯体带入的显热,37,（1）燃料燃烧的化学热量及显热：,QDW燃料低热值 tf燃料进入燃料室的温度 Cf燃料从0到各自温度下的平均比热容 x燃料的消耗量，m3/h,煤气低热值QDW=5233.8kJ/m3 入窑煤气温度tf=20，20时煤气比热容Cf=1.32kJ/(m3) 设煤气消耗量为x m3/h,38,（2）助燃空气带入的物理热：,V实际空气量 t助20 C助2025空气的比热容 x燃料的消耗量，m3/h,助燃空气温度ta=20， 20时空气比热容Ca=1.30kJ/(m3) 助燃空气实际总量Va=1.25(m3/h),

13、39,（3） 预热带漏入空气带入的显热：,V预漏漏入空气总量 x预热带空气过剩系数，一般取2.0 t漏入空气的温度，一般取20 C20空气的比热容，1.3 x燃料的消耗量，m3/h,漏入空气总量：,理论空气量,40,（4）入窑坯体带入的显热：,第13节热源为烟气余热，即利用烟气带走显热，所以13节不列入热平衡计算。计算时，以第4节坯体计算坯体带入的显热。,坯体带入显热：,取烧成灼减5 入窑干制品质量,入窑制品含自由水2，湿基制品质量,制品入窑第4节时温度t1=250，入窑制品比热容,),单位面积的质量,41,B、 热支出项目,（1）产品带出显热Q2 烧成产品质量G3=G195=783.895%

14、=744.6(kg/h) 制品出烧成带（第16节）温度t2=1245 制品平均比热容C2=0.84+2610-51245=1.16kJ/(kg),42,将计算窑段分为两部分，即第411节：4001000，取平均值700；第1216节：10001245，取平均值1123。 第411节，窑外壁表面平均温度40，窑内壁平均温度700。,（2）窑体散失热,43,内外窑宽,转换系数,1 kwh= 3600 kJ,1632+620=2252,44,b. 窑墙： 高铝砖平均导热系数,）,耐火纤维导热系数,厚度,热流,一侧窑墙散热面积,厚度,）,0.582,1.268=0.582+0.686,700-40,8

15、,0.706,45,c.窑底：在窑下与干燥器间装有100mm厚耐火纤维起保温作用。 高铝砖导热系数,厚度,硅藻砖导热系数,)，厚度,耐火纤维导热系数,)，厚度,热流,),700-40,1632+620=2252,0.706,46,第1216节：10001245，取平均值1123。,1632+620=2252,47,48,1632+620=2252,49,2490每kg水的汽化热 1.93每kg水蒸气的热容 tg烟气的温度,湿坯和干坯制品质量,2%自由水,50,每kg Al2O3反应热,51,52,53,热平衡计算,54,4、管道计算、阻力计算、风机选型,55,56,57,58,可简化,59,可简化,60,（3）风机选型 为保证正常工作，取风机抽力余量0.5。 所以选型应具备风压：H=（1+0.5）255.2=382.8(Pa) 流量取储备系数1.5，风机排出烟气平均温度250。,选用风机时应考虑窑炉有时空气、煤气比例失调，大量增加烟气量，增大抽风阻力，热交换器粉尘阻塞，造成较大阻力，选型时全风压留有较大余地。所选风机见表5。,61,窑主体系统管理尺寸、风机型号规格,62,结 束,