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1、窑炉课程设计窑炉课程设计说明书说明书题目：题目：年产年产 50 万件卫生洁具隧道窑设计万件卫生洁具隧道窑设计目目 录录前言前言一一 原始资料原始资料二二 窑体主要尺寸的确定窑体主要尺寸的确定2.1 窑主要尺寸的确定窑主要尺寸的确定2.2 推车时间推车时间三三 工作系统的初步确定工作系统的初步确定3.13.1 窑体窑体3.23.2 燃烧系统燃烧系统3.33.3 排烟系统排烟系统3.43.4 冷却系统冷却系统3.53.5 检查坑道和事故处理孔检查坑道和事故处理孔3.63.6 测温孔及观察孔测温孔及观察孔3.73.7 测压孔测压孔3.83.8 钢架钢架四四 窑体材料和厚度的确定窑体材料和厚度的确定五
2、五 燃料燃烧计算燃料燃烧计算5.15.1 助燃空气量计算助燃空气量计算5.25.2 烟气量计算烟气量计算5.35.3 燃烧温度计算燃烧温度计算六六 热平衡的计算热平衡的计算6.16.1 计算基准计算基准6.26.2 热收入项目热收入项目6.3 热支出热支出6.4 列热平衡方程式列热平衡方程式6.5 预热带和烧成带热平衡表预热带和烧成带热平衡表七七 冷却带热平衡的计算冷却带热平衡的计算7.1 计算基准计算基准7.2 热收入项目热收入项目7.3 热支出项目热支出项目7.4 列热平衡方程式列热平衡方程式7.5 冷却带热平衡表冷却带热平衡表八八 排烟系统设计与计算排烟系统设计与计算8.1 排烟系统的设
3、计排烟系统的设计8.2 阻力计算阻力计算8.3 风机选型风机选型九九 总结总结一一 原始资料原始资料1.11.1 原始数据原始数据卫生洁具坯体组成（%）SiO2Al2O3CaOMgOFeOK2ONa2OTiO2I.L67.219.040.340.230.343.140.214.74.8图 1-1 坯体组成年产量：50 万件/年产品名称：卫生洁具年工作日：350 天/年成品率：95%燃料：城市天然气 35500制品入窑水分：1%燃烧曲线：20970 5.5h9701280 2.6h1280 1.5h128080 7.4h最高烧成温度 1280 烧成周期 17h窑型选择：卫生洁具是大件，所以采用普
4、通窑车隧道窑二二 窑体主要尺寸的确定窑体主要尺寸的确定2.12.1 窑主要尺寸的确定窑主要尺寸的确定为使装车方便，并且使窑内温度均匀，快速烧成，采用单层装车的办法，即窑车上只放一层制品。根据几种方法确定：窑车长宽=15003300mm 平均每车装制品 15 件，制品的平均质量为每件 10kg，则每车装载量为 150kg/车可以直接求出窑长：窑长 L= (生产任务烧成时间)/(年工作日24) /（成品率装成密度）=106m 窑内容车数：n=106/1.5=71 辆取要有效长为：106m根据烧成曲线：预热带长=（预热时间总长）/总烧成时间= （5.4106）/17=33.6 取 34m烧成带长=（
5、烧成时间总长）/总烧成时间=（4.1106）/17=25.6m 取 26m冷却带长=（冷却时间总长）/总烧成时间=（7.4106）/17=46.1m 取46m2.22.2 推车时间推车时间窑内容车数 54 辆，则：推车时间：（1760）/71=14.36 min/车；推车速度：60/14.36=4.17 车/小时。三三 工作系统的初步确定工作系统的初步确定3.13.1 窑体窑体以 2 米为一个单元节，全窑 106 米，共有 53 节。窑体由窑墙主体、窑顶和钢架组成窑体材料由外部钢架结构（包括窑体加固系统和外观装饰墙板）和内部耐火隔热材料衬体组成。砌筑部分，均采用轻质耐火隔热材料。窑墙、窑顶和窑
6、车衬体围成的空间形成窑炉隧道，制品在其中完成烧成过程。3.23.2 燃烧系统燃烧系统在烧成带 1829 号车位设 12 对烧嘴，均匀分布且呈交叉设置。助燃空气不事先预热，由助燃风机直接抽取车间的室内空气。3.33.3 排烟系统排烟系统在预热带 215 号车位设 14 对排烟口，每车位一对交叉排列，烟气通过排烟孔到窑墙内的水平烟道。3.43.4 冷却系统冷却系统冷却带在 3038 车位，制品在冷却带有晶体成长、转化的过程，并且冷却出窑，是整个烧成过程最后的一个环节。从热交换的角度来看，冷却带实质上是一个余热回收设备，它利用制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气 ，余热风可供干燥用，达到节能目的。
7、3.53.5 检查坑道和事故处理孔检查坑道和事故处理孔由于窑车上棚架稳固，不容易发生倒窑事故。即使发生窑内卡车或者其他事故，也可停窑，能够快速冷却下来，再进行处理，对生产影响不大。因此该隧道窑不设置窑内车下检查坑道。这样既简化了窑炉基础结构，减少了施工量和难度，又降低了成本，窑体保温也得到明显改善。3.63.6 测温孔及观察孔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。3.73.7 测压孔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
8、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。3.83.8 钢架钢架每一钢架长度为 2 米，含钢架膨胀缝。全窑共 53 个钢架结构，其高度、宽度随窑长方向会有所改变。钢架主要由轻质方钢管、等边角钢等构成，采用焊接工艺，并在焊接处除去焊渣、焊珠，并打磨光滑。窑墙直接砌筑在钢板上，钢架承担着窑墙和窑顶及附属设备的全部重量。四四 窑体材料和厚度的确定窑体材料和厚度的确定窑体所采用的材料及其厚度应该满足各段使用性能要求，综合考虑各处的温度对窑墙、
9、窑顶的要求，窑体表面最高温度限制以及砖形、外观整齐等方面的因素，确定窑体材料和厚度见如下。窑墙窑顶温度段()该段长度(m)轻质高铝砖(mm)聚轻高铝砖(mm)轻质粘土砖(mm)硅酸铝棉(mm)硅酸钙硬板(mm)该段厚度(mm)堇青莫来石 板（mm)莫来石绝热 砖（mm)硅酸铝纤维(mm)20-900261142301035420230900-122020114230100104542302301220-800811423010010454230230800-80281142301035420230表 41 窑体材料和厚度表堇青莫来石板制品具有热膨胀系数小，抗震稳定性好，使用寿命长，且不会突然断
10、裂，使用过程中不氧化不落脏掉渣，不污染烧品，是在 1300以下烧制品最理想的材料。五五 燃料燃烧计算燃料燃烧计算5.15.1 助燃空气量计算助燃空气量计算所用燃料为天然气：Qnet,ar=35500KJ/m3。查工具书，得理论空气燃烧计算式，Va0=0.26+0.02 (m3/ m3), 1000net arQ则理论空气需要量为：Va0=0.26（35500/1000）+0.02=9.25 (m3/ m3)取空气过剩系数为 1.29，则实际需要空气量为：Va=qv,a=Va0=1.299.25=11.93 (m3/ m3)5.25.2 烟气量计算烟气量计算查工具书，得理论空气燃烧计算式：V0=
11、0.26+1.02 (m3/ m3), 1000net arQ则理论烟气量为：V0 =0.26（35500/1000）+1.02=10.25(m3/ m3)实际烟气量为：V= V0+（-1）Va0=10.25+（1.29-1）9.25=12.93 (m3/ m3)5.35.3 燃烧温度计算燃烧温度计算燃烧温度计算式：t=（QDw+VaCata+CfTf）/（VC）查表在 t=1730时的烟气比热为 C=1.64 kJ/(Nm3)，在室温 20时空气比热为 Ca=1.30 kJ/(Nm3)，天然气的比热为 Cf=1.56 kJ/(Nm3) ，代入公式得t=(35500+11.931.3020+1
12、.5620)/（12.931.67）=1659.85相对误差为：（1730-1659.85）/1659.85=4.2%5%，认为合理。取高温系数 n=0.8，则实际燃烧温度为 tp=tth=0.81782=1327.88。1327.881280=47.88，比烧成温度高出 47.88，认为合理。六六 热平衡的计算热平衡的计算6.16.1 计算基准计算基准热平衡的计算标准：计算时间基准：1h计算温度基准：0热平衡计算范围：预热带和烧成带，不包括冷却带，冷却带另外单独计算。热平衡收支图：Q1=坯体带入的显热Q2=棚板带入的显热Q3=产品带出的显热Q4=棚板带出的显热Q5=窑墙窑顶散热Q6=窑车积散
13、热Q7=物化反应耗热Q8=其他热损失Q9=废气带走显热Q=漏入空气显热 aQa=助燃空气带入显热Qf=燃料带入化学热及显热图 6-1 热平衡收支 6.26.2 热收入项目热收入项目6.2.1 制品带入的显热制品带入的显热 Q1每小时入窑干制品：G1=10154.17=625.5kg/h入窑制品含 1%自由水，每小时入窑的湿制品为：G1= 625.5/（1-0.01）=631.8 kg/h入窑制品的平均比热：C1=0.92KJ/（Kg）入窑制品温度：t=20Q1Q2QfQaQ aQ3Q4Q7Q6Q5Q9Q8热收支平衡图Q1= G1C1t=631.80.9220=11625.12KJ/h6.2.2
14、 硼板、支柱等窑具带入显热硼板、支柱等窑具带入显热 Q2每小时入窑的总质量 G2=3004.17=1251 Kg/hC2=0.963+0.000147t=0.963+0.00014720=0.96594 KJ/（Kg）Q2=G2C2T2=12510.9659420=24167.8188（kJ/h）6.2.3 燃料带入的化学热及显热燃料带入的化学热及显热 QfQD =35500KJ/m3入窑天然气温度为 Tf=20查表，Tf=20时天然气平均比热容为：Cf=1.56 KJ/（Kg） ；Qf=（QD+Tf Cf）x=（35500+201.56）x=35531.2x kJ/h6.2.4 助燃空气带入
15、的显热助燃空气带入的显热 Qaqv =Va X=11.93 x (m3/ h)Ta=20,查表，Ta =20助燃风时平均比热容为：Ca =1.30 KJ/（Kg）Qa=qvCaTa=11.93x1.3020=310.18x （kJ/h）6.2.5 漏入空气带入显热漏入空气带入显热 Q a取预热带烟气中的空气过剩系数 ag=2.5，已求出理论空气量 Va0=9.25 Nm3/ Nm3烧成带燃料燃烧时空气过剩系数 af=1.29Va/=x（ag-af）Va0=x(2.5-1.29)9.25=11.19x （Nm3/h）漏入空气温度为 ta/=20，此时 Ca/=1.30 kJ/(Nm3)， 则：Qa/= Va/ Ca/ ta/=11.19 x1.3020=290.94x（kJ/h）6.2.6 气幕、搅拌风带入显热气幕、搅拌风带入显热 Qs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 0.8倍。所以：Vs=0.8qv =0.811.93 x=9.544x （Nm3/h） ，设 ts=20，查得 Cs=1.30 kJ/(Nm3)则：Qs= VsCsts=9.544x1.3020=248.144x （kJ/h）6.3 热支出热支出6.3.1 制品带出显热制品带出显热 Q3离开烧成带制品的热数据：
