年产60万件中高档次卫生洁具隧道窑设计毕业设计说明书

1、本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑年产 60 万件中高档次卫生洁具隧道窑设计摘要关键词：隧道窑、节能。本次设计的是年产 60万件中高档次卫生洁具隧道窑设计，窑体总长 98 米， 窑内宽 3.15 米，内高 1.42 米。 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。窑顶采用 T 型吊顶（排烟段）与轻型耐火砖夹耐热钢板组合吊顶砖的结构， 为了降低全窑的热损失减小单位产品热耗， 全窑均采用轻质耐火材料以及现在窑 炉设计中经常用的毯、 毡、岩棉等保温材料。 该窑的设计在排烟带以及预烧带布 满了搅拌风管，使该高档卫生洁具的断面温度误差在2 C 以内。由于采用的燃料天然气是清洁燃料， 所以采用高速调温烧

2、嘴来强化窑内传热， 同时高速烧嘴可 进一步调节使窑内温度均匀提高成品率， 从而达到节能的目的。 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。为有效利用烟气热， 在窑炉前段采用分散排烟的方式， 另外在缓冷段采用抽 热空气与间接冷却的方式来冷却制品，对热烟气也可加以利用。 对全窑的控制 采用计算机自动控制来实现， 既提高了产品的成品率又降低的工作人员的工作强 度，降低了生产成本。 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。本设计特点： 在提高产品质量的同时降低单位产品热耗， 实现陶瓷行业上的 “绿色、环保、节能” 。本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑1. 收集的原始数据1.2.1 卫生洁具坯料组成坯体成分SiO2AL

3、2O3CaOMgOFeOK2ONa2OTiO2灼失百分含量65.720.040.320.230.343.120.204.94.81.2.2 入窑水分：入窑水分为 1.0%1.2.3 线收缩率：线收缩率为 10%1.2.4 产品合格率 ：产品合格率为 96%1.2.5 烧成周期：烧成周期 1418 小时，根据工艺可调。本设计计算以烧成周期 16小时计算1.2.6 最高烧成温度：最高烧成温度为 12301.2.7 气氛制度：全氧化气氛1.2.8 制品：高档次卫生洁具1.2.9 燃料：天然气燃料组成CH4C2H6H2SCO2N2其它百分含量86.8%0.11%0.879%4.437%7.537%0.

4、343%1.2.10 年工作日：年工作日 330 天/ 年本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑2. 窑体主要尺寸的确定注:进窑前坯体的尺寸由于该种高档卫生瓷是标准洁具，因此产品种类的尺寸取标准件为： 500mm( L) 400mm(W) 400mm(H)左右2.1 棚板和立柱的选用 根据原始数据，采用裸烧方式即可满足要求，选用棚板的材料是堇青石-莫来石，立柱的采用的是碳化硅空心方立柱，其体积密度为2.0g/cm3。 酽锕极額閉镇桧猪訣锥。棚板尺寸： 38075038mm(根据市场标准) 立柱高： 450mm 左右2.2 装车方法及窑车车面尺寸：图 1. 实体玛法本科生设计说

5、明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑2.2.1 装车方法根据厂方设计的规格要求，在窑车的长度方向上设 2 块棚板，宽度方向设 7 块棚板。 在窑车的高度方向装 2 层。棚板间的间隙在长度方向上为 20 mm，在宽 度方向上为 10mm。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。由此确定窑车车面尺寸为： 1550mm( L) 2890(W)mm。2.2.2 窑车窑内容车数 63辆(98/1.55=63.2)，窑外预留了 42 辆，窑车总计 105 辆； 则：推车时间： 1660/63=15.2min/车；推车速度： 60/15.2=3.9 车/小时。窑车架高 320mm，窑车衬面用三层 65mm的轻质高铝砖

6、，最上面铺 1层 70mm 耐火纤维毯。窑车总高为： 320+65 3 =515mm 在车面与棚板间留火道，其高度约为 225mm。2.2.3 确定窑截面的尺寸根据窑车和制品的尺寸，窑内宽(预、冷) B 取 3050( 2910+70 2) mm， 为改善传热，烧成带加宽 100mm，则烧成带内宽为 3050+100=3150mm。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑2.2.4 窑车车面上至窑墙高设计：由窑车棚板面至窑顶设计尺寸：根据卫浴的尺寸规格，要求内部装载高度 1m 左右，卫浴上层至窑墙顶大约 留 150mm 传热空间。由上面知：车面与棚板间留火

7、道，其高度约为 225mm，因 此设计： 厦礴恳蹒骈時盡继價骚。预热带： 1350mm烧成带、急冷带： 1420mm缓冷带、快冷带： 1350mm2.3 各带长的确定由厂方提供设计数据：在几个阶段的升温范围大概为：分区排烟带预烧带烧成带急冷带缓冷带快冷带升温范围20600600 1200 1230 8004004008012001230800根据上述升温范围以及烧成曲线知：排烟带长 =16m；预烧带长 =24m； 烧成带长 =18m；过渡节 =2m；急冷带长 =8m 间接缓冷 =16m；快冷带 =14m分区长度（ m）节数（节）排烟带长1618预烧带长24920烧成带长182129过渡节230

8、急冷带长83134间接缓冷163542快冷带1443492.3.1 全窑高窑全高（轨面至窑顶）：预热带、缓冷带与快冷带为 1350+515+225=2090mm；本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑烧成带与急冷带为 1420+515+225=2160mm。 茕桢广鳓鯡选块网羈泪。2.4 年产量估算 每辆窑车平均运载量计为 24 件,则: 年产量为： （24 6324 33096%10-4）/16=71.8 万件。3. 烧成制度的确定该卫生洁具隧道窑的烧成制度取决于坯釉料的组成和性质、 洁具的造型、 大 小和厚度以及窑炉结构、 装窑玛坯的方法、 燃料种类等等因素。 而烧成制度

9、主要 包括温度曲线、压力曲线和气氛控制。根据不同产品的要求，确定温度曲线、气 氛性质，压力曲线是实现温度和气氛性质的主要控制条件， 三者相互关联， 相辅 相承。只要窑内温度均匀，各阶段都可以加快。但氧化、还原和烧结却要按照反 应所需要时间来控制。 在制定合理的烧成制度时， 还要考虑窑的结构究竟升温和 降温速度多少才能使窑内温度均匀， 以保证整个横截面上的制品烧热， 要综合上 述原则进行制定。 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。（1）温度制度：1烧成周期 :16h 烧成曲线：根据兴中信窑炉公司设计的经验，隧道窑的烧成曲线由于烧成 周期比较长， 我们可以从窑的长度上来反应烧成的升温速率。 大体升温曲线如下 图

10、：（清晰图见 CAD图纸） 籟丛妈羥为贍偾蛏练淨。本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑2）气氛制度：全窑烧氧化焰3）压力制度：预热带 -40 -25 Pa ，烧成带微正压 0Pa15 Pa4 . 工作系统的确定4.1 排烟与通风系统：为了更好的利用烟气的热量能，采用准分散排烟的方式。在排烟带第1 8节箱体位近窑车台面的窑墙上设 15 对排烟口，可以迫使热烟气自上而下流动， 克服由于几何压头的作用而使热气体上升的倾向。 在第一节的窑头处采用窑顶直 接排烟，汇总到排烟总管由排烟机抽出， 一部分送干燥房， 其余从烟囱排入大气。預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。排烟与通风系统包括由搅拌风机、排

11、烟风机、助燃风机、车下冷风机、急冷本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑风机、抽热风机、快冷风机等 11 台风机控制。其中排烟、抽热根据窑压（取零 压点附近的位置） 来控制， 助燃通过主管检测压力来控制， 急冷通过急冷后段窑 内温度来控制。 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。该座隧道窑所有风机通过一台总编程控制器 （PLC）来控制， 实现风机之间、 风机与燃气主管电磁切断阀之间、 与烧咀前电磁阀之间、 与自动点火电源之间等 均能实现安全连锁。 这样不但充分保障了窑炉运行的安全性， 而且有效的避免了 人为因素所造成的损失。 铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。4.2 气幕与搅拌风的设定 考虑到该窑是烧氧

12、化焰的，以及根据卫浴的工艺要求：从排烟段起要求卫 浴产品的升温比较均匀， 因此全排烟段及预热的前半部分全部设搅拌气幕管。 除 了在 1号车位窑头设封闭气幕和烧成带与冷却带之间的急冷气幕外， 从第 2节起 至第 7节每节设置两支气幕管。第 8节至 15节每节设置一支搅拌风支管。封闭 气幕和搅拌风的气源都为窑内抽热烟气。 擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。4.3 燃烧系统4.3.1烧嘴的设置： 选用的燃料是天然气，为均匀窑内断面温度均匀，本设计选用烧嘴芯（厂方 提供）为材料的烧嘴，保证燃烧充分。排烟段从 7 节后半部分到第 10节布置下 排烧嘴每个箱体一对（两侧交错排列） ，从第 11 节到第 21节每节辊下

13、布置 3 只 烧嘴，交错排列，从 22 节开始到烧成带 27节，每节分别设置 6 只烧嘴，上 2 下 4两侧交错排列，第 28、29节是保温节，每节设置 7 只烧嘴，上 3下四交错 排列。并在每个烧嘴的对侧窑墙上设置一个观火孔。 （具体布置见主图）烧嘴总 数为： 90 只。 贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。助燃空气来自抽热风管。4.3.2 天然气输送装置： 燃气管道均为无缝钢管制作而成。阀门为密封良好的的优质球阀，燃气经过 总管、过滤、稳压、支管等到烧嘴。为保证供气系统的安全，在供气主管上配置 有手柄球阀、压力表、过滤器、调压阀、电磁阀、上下线压力开关、溢流放散期 等，进口和出口各有一块压力表现场显示进

14、出口管路压力。 压力开关分别控制燃 气压力最高限和最低限。示意图如下所示：本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑坛摶乡囂忏蒌鍥铃氈淚。4.4 冷却系统4.4.1 急冷段 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 ，余热风可供干燥或作助燃风用， 达到节能目的。 蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。急冷带通风系统 从烧成最高温度至 800以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，此时可 以进行急冷， 最好的办法是直接吹风冷却。 隧道窑目前急冷是从两

15、侧打入冷风直 接冷却。 買鲷鴯譖昙膚遙闫撷凄。本设计也采用此种结构，用 4 节窑长进行急冷，每节上下分布 4 对 DN50急 冷风管4.4.2 缓冷段 缓冷采用间壁冷却的形式，在 36 到 41 六节设置中空墙为间壁冷却。4.4.3 快冷段此隧道窑快冷从 43 到 48 节上每节设置 4 对冷风管喷入； 49 节接喷冷风管本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑中冷风进行最后快冷。 。4.5 温度压力控制系统：该窑共设 25 点温度测点、 7 点压力测点，其中 3 点压力测点和 14 点温度控 制点参与控制。温度测点 K 分度 9 点，S分度 16点（急冷段前的测温点均安装在窑

16、墙两侧） 。 K分度分别为窑头预热段 3 点、窑尾冷却段 6 点。S分度 16 点分别为燃气控制组 15 点，急冷 1 点。急冷与缓冷之间安装的热电偶仅显示不参与控制。另外排烟 总管、抽热总管各一支双金属温度计以保护风机不致因温度过高而受到损害。 綾 镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。7 点压力测点分别为排烟段压力，零点压力、高温段压力、急冷段压力、缓 冷段压力， 另外还设有助燃风主管压力和燃气压力二个点。 其中零压点、 助燃风 压力和燃气压力参与共 3 点压力点参与控制 , 其余压力点采用斜管微压计现场显 示。 驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。5. 窑体材料的确定5.1 窑体材料确定原则：根据在兴中信窑炉公司的实习

17、经验， 为了砌筑方便的外形整齐， 窑墙厚度变 化不宜太多； 材料的厚度应为砖长或砖宽的整数倍； 墙高则为砖厚的整数倍， 尽 量少砍砖；厚度应保证强度和耐火度。 猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。窑体材料要用耐火材料和隔热材料。 耐火材料必须具有一定的强度和耐火性 能以便保证烧到高温，窑体不会出现故障。隔热材料的积散热要小，材质要轻， 隔热性能要好，节约燃料。 锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。5.2 窑体材料的选用及校核计算传统的窑体砌筑材料大多为粘土砖或高铝质耐火砖或保温砖， 这些材料的特 点是密度大、 强度低、保温性能差，用这些材料砌筑的窑墙厚， 窑体散热损失大。構氽頑黉碩饨荠龈话骛。10本科生设计说明书98m年

18、产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑在选择的时候，从长期使用温度、耐压强度和热震稳定性这三个方面来考虑， 尤其是耐火材料的长期使用温度。一般设计人员都是根据分类温度来选择材料 的，最高使用温度即分类温度， 它是指连续保温 24 小时其重烧线变化不大于 2 的实验温度， 但这个温度与工作温度是有差别的， 不能作为隔热耐火砖的工作温 度。根据郭海珠所发表的耐火材料的选择文章中： 工作温度分类温度 10分 类温度 40。根据该企业工程技术人员的选材校核技术， 我对所选择的材料作 了一些相应的校核计算。 輒峄陽檉簖疖網儂號泶。 1、根据工业窑炉最高工作温度及各部分工作温度选用隧道窑炉壁及各部分壁衬 材质。

19、2、以窑炉窑壁传热计算结果为依据，确定窑炉炉壁衬结构（壁衬总厚度、各层 壁衬材料厚度），并预测纤维炉衬的经济效果。 尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。炉衬稳定态传热是个综合过程，一般由三部分组成（见下图） 。炉内热源以辐射和对流方式向炉壁内表面 （热面） 给热 Q1，使炉壁热面温度 上升，最后稳定在某一温度。炉壁内部，由炉壁热面向炉壁外表面（冷面）传导热量 Q2。炉壁冷面向环境散热，用 To 表示环境温度，只要冷面温度大于环境温度， 炉冷面即以辐射给热和对流给热方式向环境散热，用 Q3表示。 识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。11本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑稳定态传热条件下： 炉壁热面向炉

20、壁冷面的传热计算 炉壁热面向炉壁冷面的传热为传导传热，其计算公式为：Q2=T1/R-T 2/RR 为热阻，单层炉壁 R=S/，双层炉壁 R= S1/1+S22，N 层炉壁 R= S1/ 1+S2/ 2+S3/ 3+Sn/n 为炉壁导热系数， W/（MK）S 为炉壁厚度， M。 炉壁冷面向环境的散热计算 炉壁冷面向环境的散热，其计算公式为：Q3=Q辐射 +Q对流在窑炉设计中，常采用以下简化公式计算炉壁冷面向环境散热量W/（MK）Q3=（9+0.06T 外） （T 外-20） 多层窑炉各层厚度计算， （以下图所示三层炉壁为例） 。S1=1（T1-T 2）/Q312本科生设计说明书98m年产 60

21、万件卫生洁具燃气隧道窑S2=2(T2-T 3)/Q3S3= 3(T3-T 外) /Q3窑体材料校核计算：由于计算各带的方法是相类似的， 所以现只以烧成段最高温度一箱为例说明， 其他段方法一致。烧成段窑墙结构示意图如下： 凍鈹鋨劳臘锴痫婦胫籴。材料： s1用 JM26莫来石砖，厚度为 230mm导, 热系数1=0.30 ，长期使用温度 1250s2用轻质粘土砖，厚度 115mm导, 热系数2=0.375，长期使用温度 1160s3用高铝纤维毯，厚度为 80mm, 导热系数 3=0.152 s4用普通硅酸铝纤维毡，厚度为 100mm, 导热系数 4=0.15已知条件，使用温度 1250，最高使用温

22、度 1300；R=0.23/0.3+0.115/0.375+0.08/0.152+0.1/0.15=2.26(C.m2 /W)恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。Q=(1250-80)/2.26=517.70(W/m 2)验算： T1=1250T2=T1-Q(s11)= 1250-517.70 (0.23 0.3)=852.9 T3=T2-Q(s22)= 852.9-517.70 (0.115 0.375)=694.0 鯊腎鑰诎 褳鉀沩懼統庫。T4=T3-Q(s33)= 694.0- 517.70 (0.08 0.152)=421.0 硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。T5=T4-Q(s44)= 421.0-517.7

23、0(0.1 0.15)=75.70 阌擻輳嬪諫迁择楨秘騖。经过计算完全符合要求不仅造价少，而且热流小，即通过窑体的散热小13本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑同理可得，经过对预热带、烧成带、急冷带、缓冷带、的材料校核计算，所 选用的材料厚度均符合设计要求。现将材料选型列入下表： （所选材料都是根据市场的尺寸选）窑炉各段各部位耐火保温材料及其厚度如下：窑顶部分：第 1-8 节窑顶（厚 125mm）：25mm堇青莫来石中空棚板 +100mm硅酸铝纤维毯；第 9-15 节窑顶（厚 185mm）： 25mm堇青莫来石中空棚板 + 60mm硅酸铝纤维 毯 +100mm硅酸铝纤维毯（

24、 50+50）；氬嚕躑竄贸恳彈瀘颔澩。第 16-21 节窑顶（厚 310mm）：250mmJM26-0.9莫来石（250*248*194）+ 20mm 标准硅酸铝纤维毯 +40mm硅酸铝纤维毯； 釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。第 22-30 节窑顶（厚 340mm）：280mmJM28-0.9莫来石（280*248*194）+ 20mm 高铝纤维毯 +40mm硅酸铝纤维毯； 怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。第 31-34 节窑顶（厚 310mm）：250mmJM26-0.9莫来石（250*248*194）+ 20mm 标准纤维毯 +40mm硅酸铝纤维毯； 谚辞調担鈧谄动禪泻類。第 35-42 节窑顶（厚 260

25、mm）：200mm0.8高铝聚轻球（ 200*248*198）+ 20mm 标准硅酸铝纤维毯 +40mm硅酸铝纤维毯； 嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。第 43-49 节窑顶（厚 190mm）：150mm0.8高铝聚轻球（ 150*248*198 ）+40mm 硅酸铝纤维毯； 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。窑墙部分：第 1-8 节窑墙（厚 445mm）：（ 230+115）mm轻质保温砖 +100mm岩棉毡；第 9-15 节窑墙（厚 445mm）： 230mmJM23莫来石 + 115mm轻质粘土砖 +50mm 硅酸铝纤维毯 +50mm硅酸铝纤维毡； 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。第 16-21 节窑墙（厚 525mm

26、）：230mmJM26莫来石+115mm轻质粘土砖 +80mm 硅酸铝纤维毯 +50mm硅纤维毯 +50mm硅纤维毡； 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。第 22-30 节窑墙（厚 525mm）：230mmJM26莫来石+115mm轻质粘土砖 +80mm14本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑高铝纤维毯 +（ 50+50） mm硅纤维毡； 颖刍莖蛺饽亿顿裊赔泷。第 31-34 节窑墙（厚 525mm）：230mmJM2莫3 来石+115mm轻质保温砖 +130mm 硅纤维毯（ 80+50）+50mm硅酸铝纤维毡； 濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。第 35-42 节窑墙（厚 445mm）： 230

27、mm聚轻高铝砖 +115mm轻质保温砖 +50mm 硅纤维毯 +50mm岩棉毡； 銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。第 43-49 节窑墙（厚 445mm）： 345mm轻质保温砖（ 230+115） +100mm岩棉 毡。6. 燃料燃烧计算燃料天然气 :燃料组成CH4C2H6H2SCO2N2其它百分比86.8%0.11%0.879%4.437%7.537%0.343%6.1 所需空气量理论需氧量 La0= 0.5CO+0.5H2+（n+m/4）Cn+Hm+3/2H2S-O2 0.01 挤貼綬电麥 结鈺贖哓类。=2 CH4+3.5 C2H6+1.5H2S 0.0133=1.713 Nm3/Nm3采用氧浓度

28、为 21%的助燃风则理论空气量： Va0=La0/0.21=1.713/0.21=8.16 Nm3/Nm3取空气过剩系数 n=1.050 3 3则实际空气量： Va=nVa0=1.058.16=8.568 Nm3/Nm36.2 燃烧产生烟气量6.2.1理论烟气量Vg0=CO+H2+(m+n/2) nHCm+2H2S+CO2+SO2+N2+H2O 0.01+0.79Va0 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。=4.5 84.81+7 0.107+2 0.8588+7.91 0.01+0.79 8.16 本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑33=10.37Nm3/Nm36.2.2 实际烟气量

29、0 0 3 3Vg=V g0+( a-1)Va0=10.37+(1.05-1.00) 8.16=10.778 Nm3/Nm3塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。6.3 燃烧温度6.3.1燃料的低热值3 3QDW=35000 kJ/Nm3 (约 8300 kcal/Nm3)6.3.2计算理论燃烧温度t=(QDw+V aCata+CfTf) /(VC )估计理论燃烧温度在 2000 左右，查表在 t=2000时的烟气比热为3C=1.67 kJ/(Nm ? )，裊樣祕廬廂颤谚鍘羋蔺。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=

30、(QDw+VaCata+CfTf)/( VC)= (35000+8.57 1.30 20+1.56 20)/(10.778 1.67) =1959 相对误差为：(2000-1959)/1959=2.09%5%，认为合理。取高温系数 n=0.8，则实际燃烧温度为 0.8 1959=1567，比烧成温度高出337，认为合理。 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊驁。7. 物料平衡计算7.1 每小时烧成干制品的质量Gm=4203.9=1638 kg/h每小时进 3.9 车，每车装载制品 420 kg 【每件制品取按两种标准制品的平 均数算( 15+20)/2=17.5kg 】绽萬璉轆娛閬蛏鬮绾瀧。7.2 每小时入窑干

31、坯的质量G 1= Gm 100 =1638 100 =1720 kg/h100 IL 100 4.816本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑7.3 每小时欲烧成湿制品的质量100 100G2= G1=1720=1737 kg/h100 100 17.4 每小时蒸发的自由水质量GW= G2- G 1=1737-1720=17 kg/h7.5 每小时从精坯中产生的 CO2 质量7.5.1 每小时从精坯中引入的 CaO和 MgO质量 计算Gcao= G1CaO%=1720 0.32%=5.55 kg/hGMgO = G1MgO%=17200.23%=4.0 kg/h7.5.2 产

32、生的 CO2 质量Gco2 = Gc a oMco2 GMcao GMgOMco2 =8.76kg/hM MgO7.6 每小时从精坯中排除结构水的质量 GipGip=G1IL%- Gco 2 =17204.8%-8.76=73.8 kg/h7.7 窑具的质量 Gb 每车的火道支柱，横梁，支柱，硅板以及棚板共重约 Gb=3003.9=1170 kg/h300 kg8. 热平衡计算8.1 预热带、烧成带热平衡计算： 计算基准：基准温度 0基准质量 1 小时进入系统的物料热平衡示意图如下：17本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑图 8-1 预热带烧成带热平衡框图热支出：产品带出显

33、热： Q3 骁顾燁鶚巯瀆蕪領鲡赙。 棚板、立柱带出显热： Q4 窑顶、窑墙散热： Q5 窑车积蓄和散失之热： Q6 Qb 物化反应耗热： Q7 其他热损失： Q8热收入：制品带入显热： Q1 棚板、立柱带入显热： Q2 燃料带入的化学显热： Qf 助燃空气带入显热： Qa 从预热带不严密处漏入空气带入显热： 气幕带入显热： Qo/Qa +Qb=Qo8.1.1 热收入项目8.1.1.1 制品带入显热 Q1每小时入窑湿制品质量 G0=1720/（1-0.01） =1737 /h入窑制品温度 t1=40 此时制品的比热 C1=0.92 kJ/（ ?） 则：Q1= G0C1t1=17370.92 40

34、=63921.6 （ kJ/h）8.1.1.2 棚板、立柱带入显热 Q2每小时入窑棚板、立柱质量 Gb=1170 kg/h 入窑棚板、立柱温度 t1=40 ， 则此时棚板、立柱的比热 C1=0.851 kJ/（ kg?） 则：Q2=GbC2t2=11700.851 40=39826.8 （ kJ/h）8.1.1.3 燃料带入的化学显热 Qf3Qd=35000 kJ/ Nm318本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑入窑天然气温度： tf=20,此时天然气平均比热 cf=1.56 kJ/(Nm3) 设每小时消耗的燃料量为 Xm3/h则：Qf=x(Qd+cftf)=x(35000

35、+1.56 20)=35031.2 x (kJ/h)瑣钋濺暧惲锟缟馭篩凉。8.1.1.4 助燃空气带入显热 Qa 全部助燃空气作为一次空气，燃料燃烧所需空气量已求得： 33Va=8.568x Nm3/ Nm3 助燃空气温度 ta=20,此时空气平均比热 ca=1.30 kJ/(Nm3) 则：Qa= V acata =8.568x 1.30 20=222.768x (kJ/h)8.1.1.5 从预热带不严密处漏入空气带入显热 Qb 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=8.16 Nm3/Nm3 烧成带燃料燃烧时空气过剩系数 af=1.05。/ 0 3 Va/=x(

36、ag-af) Va0=x(2.5-1.05) 8.16=11.832x (Nm3/h)鎦诗涇艳损楼紲鯗餳類。 漏入空气温度为 ta/=20/3此时 Ca/=1.30 kJ/(Nm3) 则：Qa/= Va/ Ca/ ta/=11.823 x 1.30 20=307.632x (kJ/h)栉缏歐锄棗鈕种鵑瑶锬。8.1.1.6 气幕带入显热 Qm 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 0.6 倍。 辔烨棟剛殓攬瑤丽阄应。所以： Vm=0.6Va=0.6 8.568x=5.1408x (Nm

37、3/h)3设 tm=20，查得 Cm=1.30 kJ/(Nm3 )Qm= V mCm tm=5.1408x 1.30 20=133.66x (kJ/h)8.1.2 热支出8.1.2.1 产品带出显热 Q3 出烧成带产品质量： G3=1637 Kg 出烧成带产品温度 ：t3=1230 19本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑查手册11，此时产品平均比热 ：C3=1.20 kJ/(kg? ) 则：Q3=G3C3t3=180212241.20=2416212 (kJ/h)8.1.2.2 棚板、立柱带出显热 Q4 棚板、立柱质量： G4=1170 kg/h 出烧成带棚板、立柱温度：

38、 t4=1230 此时棚板、立柱的平均比热： C4=0.84+0.000264t=0.84+0.000264 1230=1.16 kJ/(kg )峴扬斕滾澗辐滠兴渙藺。 则：Q4= G4C4t4=11701.16 1230=1676148.6 (kJ/h)8.1.2.3 烟气带走显热 Qg 烟气中包括燃烧生成的烟气， 预热带不严密处漏入空气外， 还有用于气幕的 空气。用于气幕的空气的体积 Vm=5.1408x (Nm3/h)詩叁撻訥烬忧毀厉鋨骜。离窑烟气体积： Vg=V g0+( ag-1)Va0x+V m 烟气温度为 250 此时烟气比热： Cg=1.44 kJ/( Nm3)则：QgVgCg

39、tg10.778+(2.5-1) 8.16x+5.1408x 1.44 25010137.168x(kJ/h)则鯤愜韋瘓賈晖园栋泷。8.1.2.4 窑顶、窑墙散热 Q5根据各段材料不同 ,并考虑温度范围不能太大 ,将预热带和烧成带分成四段计 算 窑墙平均高度( 2090+2160)/2=2125mm 胀鏝彈奥秘孫戶孪钇賻。窑顶平均宽度( 3050+3150) /2=3100mm310 800.025 0.1=210 W/mt1 t012第 1至 8节，长16米，温度范围 20-600 ,平均温度 310 ,外壁温度 80t1 t0 q2= 1 0 =12310 80 2 =63.8 W/m0.

40、345 0.1120.375 0.0370.26 0.1Qa=2103.1 16+64 2.125 16 2=14768 （kJ/h）20本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑第 9 至 15 节，温度范围为 600-900 ，长 14 米 , 平均温度 750 t1 t0q3= 1 21212750 800.025 0.160.26 0.1=394.12 W/mt1 t0 750 80q4= =352.63W/m12340.230.115 0.050.05123412340.300.375 0.10.15Qb=394.12 3.1 14+352.63 2.125 142=3

41、8086.29 （ kJ/h）鳃躋峽祷紉诵帮废掃減。 第 16 至 21 节，温度范围 900-1200 长 16 米，平均温度 1050t1 t0=631.4W/m1050 800.25 0.060.26 0.11050 800.23 0.115 0.13 0.05=364.8W/mt1 t00.3 0.375 0.1 0.15Qc=631.4 3.1 16+364.8 2.125 162=56123.8 （kJ/h） 第 22 至 30 节，温度范围 1200-1230长 18 米，平均温度 1215 Cq71215 800.28 0.02 0.04718.35kJ/h）t1 t01230

42、.26 0.2 0.1q8t1 t0502.21（kJ/h）1215 800.23 0.115 0.08 0.10.26 0.375 0.2 0.15Qd=718.35 3.1 18+502.21 2.125 182=78502.96（kJ/h）Q5=14768+38086.29+56123.8+78502.96=187481.05（ kJ/h）稟虛嬪赈维哜妝扩踴粜。8.1.2.5 窑车积蓄和散失之热 Q6取经验数据，占热收入的 10%。8.1.2.6 物化反应耗热 Q7自由水的质量 Gw=17 kg/h烟气离窑的温度 tg=250。制品中 AL 2O3含量为 22.5% 则可得：21本科生设

43、计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑Q7=Qw+Qr=17（2490+1.93 250）+73.8 21000.225=85403（kJ/h）陽簍埡鲑罷 規呜旧岿錟。8.1.2.7 其他热损失 Q8取经验数据，占热收入的 5%。8.1.2.8 列出热平衡方程由热平衡方程：热收入 =热支出，有Q1+Q2+Qf+Qa+Qb+Qm=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q8解得 x= 211.69 Nm3/h单位燃耗： 211.69/1637=0.1293（标准立方米 /千克瓷）单位热耗： 0.129335000=4525.5 （千焦/千克瓷 ）8.1.2.9 预热带、烧成带热平衡表预热带

44、、烧成带热平衡表如表 8-2 所示。表 8-2 预热带、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63921.60.83产品带走显热241621231.54燃料化学显热7415754.7396.80烟气带走显热2145937.0928.01助燃空气显热47157.760.62窑墙、窑顶带走显热187481.052.44漏入空气显热65122.620.85物化反应耗热854031.11棚板、立柱带入显热39826.80.52棚板、立柱带出显热1676148.621.88气幕显热28294.490.38窑车积、散热766007.810其它热损失383003.

45、95总计7660078100总计7660193.44100分析：热支出于热收入之间的差值Q=7660193.44-7660078=115（ KJ /h）两者之间存在差值，是因为预热带窑内负压在该次计算中忽略了窑底漏入窑 内风带来的热量， 实际上虽然窑车上下压力控制手段非常完善， 但仍有误差， 由 于误差很小所以整个预热带、 烧成带热量可认为是收支平衡的。 沩氣嘮戇苌鑿鑿槠谔應。22本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑由上表可以看出热支出项目中 , 产品带走显热和物化反应耗热两项不可能减 少，而其它三项则可采用适当措施节省能耗 . 对于烟气出窑温度适当控制在较低 温度。在资金

46、允许得情况下 , 减少窑体散热可采用新型耐火、隔热材料。 钡嵐縣緱虜 荣产涛團蔺。8.2 冷却带热平衡计算 :计算基准：基准温度 0基准质量 1 小时进入系统的物料热平衡示意图 8-3图 8-3 冷却带热平衡框图热收入： 制品带入显热： Q3 窑车带入显热： Q9 热支出： 产品带出显热 Q11棚板、立柱带入显热： Q4急冷风与窑尾风带入显热： Q10棚板、立柱带出显热Q12懨俠劑鈍触乐鹇烬觶騮。窑车带走和车下散失之热 Q13窑顶、窑墙散热 Q14从窑道内抽出热空气带走显热 Q15其它热损失 Q168.2.1热收入项目：8.2.1.1 制品带入显热 Q3 此项热量即为预热、烧成带产品带出显热

47、Q3=2416212（kJ/h）8.2.1.2 棚板、立柱带入显热 Q4 此项热量即为预热、烧成带棚板、立柱带出显热 Q4=1676148.6（kJ/h）23本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑8.2.1.3 窑车带入显热 Q9 预热带、烧成带窑车散失之热占积、 散热的 5%，而 95%的积热进入冷却带。则： Q9=0.95 Q6=766007.8 0.95=727707.4 （kJ/h）8.2.1.4 急冷风与窑尾风带入显热 Q10 设窑尾风风量为 Vx,一般急冷风量为窑尾风量的 （1/2-1/4），本设计取急冷风是窑尾风的 1/2，则急冷风与窑尾风的总风量为： 1.5V

48、x。謾饱兗争詣繚鮐癞别瀘。3 空气的温度 ta=20,此时空气的平均比热 ca=1.30 kJ/（Nm3） .则： Q10=V acata=1.5V x1.30 20=39Vx（kJ/h）8.2.2 热支出项目：8.2.2.1 产品带出显热 Q11 出窑产品质量 G11=1637 出窑产品温度 t11=80， 产品比热 C11=0.896kJ/（kg ）Q11=G11C11t11=1637800.896=117340.16 （kJ/h）8.2.2.2 棚板、立柱带出显热 Q12 出窑棚板、立柱质量 G12=1170 kg/h 出窑棚板、立柱温度 t12=80， 棚板、立柱比热 C12=0.86

49、1 kJ/（kg） Q12= G12 C12 t12=11700.861 80=80589.6 （kJ/h）8.2.2.3 窑车带走和车下散失之热 Q13 此项热量占窑车带入显热的 55%。Q13=0.55 Q9=0.55 727707.4=400239.07（kJ/h）8.2.2.4 窑顶、窑墙散热 Q14 根据各处的材料，并考虑温度范围不能太大，将窑墙分三段计算其向外散热 急冷从第 31 至 34 节，温度范围为 1230-800 长 8 米 ,平均温度 1015 呙铉們欤谦鸪饺竞荡赚。= 1015 80t1 t00.25 0.06=653.85 W/m 20.30 0.124本科生设计说

50、明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑=t1 t0= 1015 80= 12 3 4 = 0.23 0.115 0.13 0.05123412 34 0.30 0.375 0.1 0.152=346.30W/m2Qa=653.85 3.15 8+346.30 2.125 82=28251.22 kJ/h缓冷从第 35 至 42 节，温度范围 800-400C 长 16 米,平均温度 600 600 800.2 0.060.69 0.1t1 t0=584.27 W/mq4=1234600 800.23 0.115 0.05 0.050.69 0.375 0.1 0.037=208 W/mQ

51、b=584.27 3.15 16+208 2.125 162=43591.21 （kJ/h）莹谐龌蕲賞组靄绉嚴减。 快冷带从第 43 至 49 节，温度范围为 400-80 长 14m,平均温度 240Cq5=t1 t012240 800.15 0.040.69 0.1=258 （ kJ/h）q6=t1 t012240 800.345 0.10.375 0.037=44.20 （kJ/h）Qc=2583.15 14+44.20 2.125 142=14007.7（ kJ/h）Q15=28251.22+43591.21+14007.7=85850.13（kJ/h）8.2.2.5 从窑道内抽出热空

52、气带走显热 Q15假设抽出热空气平均温度 ta=300，查得 Ca=1.32 kJ/（Nm3），该窑不用冷却带热空气做二次空气，冷却带鼓入风量全部用于气幕，体积为Va=1.5VxNm3。漏出空气忽略不记 麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。则：Q16=VaCata=1.5Vx3001.32=594Vx （kJ/h）8.2.2.6 它热损失 Q16按占冷却带热收入总量的 10%计算。8.2.2.7热平衡方程式列出热平衡方程式 ：热收入 =热支出，即：25本科生设计说明书98m年产 60 万件卫生洁具燃气隧道窑Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q16带入数据得： Vx = 653

53、7.92 Nm3/h所以：窑尾风量 6537.92 Nm3/h 急冷风量 3268.96 Nm3/h 抽送热空气风量 9806.88 Nm3/h8.2.2.8 冷却带热平衡表冷却带热平衡表如表 8-4 所示。表 8-4 冷却带热平衡表热收入热支出项目(kJ/H)(%)项目(kJ/H)(%)产品带入显热241621247.6产品带出显热117340.162.3棚板、立柱带入显 热1676148.633.0棚板、立柱带出显 热80589.61.59窑车带入显热727707.414.3窑体散热85850.131.69急冷、窑尾风带入 显热254978.885.1窑车带走和向车 下散失显热400239.077.