工业窑炉课程设计

1、萍乡学院窑炉课程设计说明书题目：窑炉设计 7000m2 液化气 辊道窑院 （系）：材料与化工学工程系 专 业： 学 号： 姓 名： 指导老师： 肖 素 萍 二一三年 月 日前言隧道窑是耐火材料、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

2、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.本设计为年产10万件高为：0.7m，长为：1.7m，宽为：0.8m的浴缸的隧道窑。窑炉总长为190m，烧成周期为40小时，最高烧成温度为1320，采用的是0#柴油。目录一 原始资料的收集4二 烧成制度的确定 5三 窑体主要尺寸的计算 6四 工作系统的确定 7五 窑体材料及厚度的选择 9六 燃料燃烧计算 11七 物料平衡计算 13八 热平衡计算13九 冷却带的热平衡计算18十 管道尺寸、阻力计算21十一 工程材料概算26十二 后记29一、

3、 原始资料的收集由设计任务书得到：1、年产量：10万件 2、产品规格：高：0.7m 长：1.7m 宽：0.8m 3、年工作日：330天4、燃料：0#柴油，Qnet=41800KJ/Nm35、入窑水分：1.76、产品合格率：987、烧成周期：40小时8、最高烧成温度：13209、坯料组成（）：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L70.1019.650.250.451.051.01.755.7210、燃料组成成分：CHONSAMQnet85.98 12.590.840.390.140.061.041800KJ/Nm3二、 烧成制度的确定2.1 温度制度的确定根据制品的化学组

4、成、形状、尺寸、线收缩率及其他一些性能要求，制订温度制度如下：（烧成周期=40小时）温度（0C）时间（h）烧成阶段升（降）温速率（0C/h）20-3004.0预热带140300-6004.0预热带150600-9505.0预热带175950-13208.0烧成带901320-13202.0烧成带（高火保温)01320-8004.0冷却带(急冷带）255800-4009.0冷却带(缓冷带）100400-804.0冷却带(快冷带）1602.2 烧成温度曲线三、 窑体主要尺寸的计算3.1 窑车棚板和支柱的选用为减少窑内热量损失，提高热利用率，并结合装载制品浴缸的重量大小，选定全耐火纤维不承重型结构窑

5、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13200C，故碳化硅材料选用SiC 50%，体积密度 2.2g/cm3，最高使用温度 14000C，导热系数计算式 5.23- 1.2810-3t）。3.2 窑长和窑宽尺寸的确定3.2.1浴缸规格170cmX80cmX170cm，35kg。3.2.2平盘码放方法采用窑车上设置2层码放，每块棚板放置一个浴缸坯体。3.2.3 窑车尺寸确定车长=2m 车宽=1m 车高=1.8m，分两层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。3.2.4 窑内宽、内高、全高、全宽的确定 内宽：隧道窑内宽是指窑内两侧墙间的距离，包括制

6、品有效装载宽度与制品和两边窑墙的间距。窑车与窑墙的间隙尺寸一般为2530mm，本设计中取用30mm，B1=1000mm+102=1200mm=1.2m由于使用的是非清洁燃料柴油，所以烧成带两侧均设置燃烧室，为了改善传热，则烧成带内宽定为B2=1200mm+40mm=1240mm 内高：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45mm。窑内高=700(每层高）2+100架底和架高离窑的距离）2+45（架层中间）+200+155=2000mm=2m 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2000mm+200+300=2500mm。 全

7、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（具体选材在第六部分窑体材料及厚度的选择中）预热带、冷却带单侧窑墙厚度为405mm，全窑宽=4552+1240=2150mm。3.2.5 窑长的尺寸确定 G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：该窑采用钢架结构，全窑不设进车和出车室，故全窑长取190m。全窑分为95个标准节，每节长为 2m。3.2.6 全窑各带长的确定 根据烧成曲线，各带烧成时间与烧成周期的比值，预热带取30节，烧成带取30节，冷却带取35节，则各带长及所占比例为： 预热带长=23

8、0=60m 占总长的31.6% 烧成带长= 230=60m 占总长的31.6% 冷却带长=235=70m 占总长的36.8%四、工作系统的确定4.1 排烟系统其中111节为排烟段，第一节前半节两侧墙及窑顶设置一道封闭气幕，气慕风由冷却带抽来的热空气提供。后半节上部和下部各设1对排烟口（尺寸由第十一部分算得180100mm，为砌筑的方便高度取367=201mm，排烟量可通过过桥转来控制），目的是使窑头气流压力自平衡，以减少窑外冷空气进入窑体。第二节到第四节每节在窑车台面棚板通道处各设2对排烟口，位置正对。 烟气经过窑墙内水平烟道，由垂直烟道经窑顶金属管道到排烟机。然后由铁皮烟囱排至大气。排烟囱及

9、铁皮烟囱皆设于预热带窑顶的平台上。4.2 燃烧系统在烧成带33节到51节设23对燃烧室，每节一对，不等距分布，前疏后密，一排布置，两侧相错排列。4.3 冷却系统冷却带按照烧成工艺分成三段：第5565节为急冷段。该段采用喷入急冷风直接冷却方式，除急冷首节只在后半节设冷风喷管（尺寸67）（上设5个，下设5 个）外，其余每节上部设9个冷风喷管，下部设9个冷风喷管，上下喷管交错设置。第6680节为缓冷段。本设计中采用直接热风冷却的方法，为了能使急冷段和快冷段来的热风对制品进行充分缓冷，设计中66节不设抽热风口，80节不设喷风管。其余10节各设1对相错的抽热风口，共5对。第8195节为快冷段。第8393

10、节上下部各设3对冷风喷管，在95节前半部上下部各设置3个，通过喷管鼓入冷风直接对窑内的制品进行冷却，以保证制品的出窑温度低于80。4.4 传动系统由于窑车连续性传动，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，推动窑车在窑内移动。4.5 窑体的附属结构4.5.1 事故处理孔事故处理孔下面应与窑底面平齐，以便于清除出落在窑底上的碎片。事故处理孔尺寸为：宽345mm，高115mm，分别设在30号车位和52车位。4.5.2 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。4.5.3 膨胀缝窑体受热会膨

11、胀，产生很大的热应力，为避免窑体开裂，挤坏，必须重视窑体膨胀缝的留设。本设计在窑节之间留20毫米膨胀缝，内填陶瓷棉。五、窑体材料及厚度的选择5.1 窑体窑体由窑墙主体、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。5.2 钢架每一钢架长度为2米，含钢架膨胀缝。全窑共60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

12、顶及附属设备的全部重量。5.3 窑墙窑墙采用轻质耐火隔热材料。常用材质如下：石棉板、轻质粘土砖、硅藻土砖、普通硅酸耐火纤维板、含铬耐火纤维毡、轻质高铝砖、矿渣棉等耐火材料。窑墙砌筑在钢架结构上。每隔2米留设20mm左右的热膨胀缝，用含锆散棉填实。窑墙最外面用10mm厚的石棉板（为方便画图，画图时没有考虑灰缝的长度）。5.4 窑顶窑顶是由吊顶板或吊顶砖和角钢或细钢筋等组成的平顶结构。角钢直接焊接在窑顶钢架上，细钢筋则是做成钩状挂在窑顶钢架上。吊顶板或吊顶砖与角钢或细钢筋紧固。这样，窑顶的重量也由钢架承担。在窑顶上，铺厚度适宜的保温棉和耐火棉，窑体材料的轻质化，可大大减少窑体蓄热。5.5 测温、测

13、压孔 温度控制: 为了严密监视及控制窑内温度和压力制度，及时调节烧嘴的开度，一般在窑道顶及侧墙留设测温孔安装热电偶。本设计中分别布置于1、5、11、15、17、23、25、29、31、35、37、41、43、47、53、57、62、65、67、73、79、84、标准节窑顶中部各设置一处测温孔,共22支。因此在烧成曲线的关键点，如窑头、氧化末段、晶型转化点、成瓷段、急冷结束等都有留设。 压力控制主要靠调节烟气、空气等流量来实现。 布置压力计于2、7、11、19、24、31、38、41、44、55、60、75车位中部,共12支。为方便画图，图纸中没有表示出。5.6 曲封、砂封和车封窑墙与窑车之间、

14、窑车与窑车之间做成曲折封闭。曲封面贴一层高温耐火棉。窑车之间要承受推力，所以在窑车接头的槽钢内填充散棉，以防止上下漏气。砂封是利用窑车两侧的厚度约68mm的钢制裙板，窑车在窑内运动时，裙板插入窑两侧的内装有直径为13mm砂子的砂封槽内，隔断窑车上下空间。砂封槽用厚度3mm左右的钢板制作而成，且留有膨胀缝。在预热带头部缓冷段头部的窑墙上各设置一对加砂斗。5.7 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：窑

15、体材料及其厚度。节位置（温度段）窑墙窑顶材质厚度（mm）该段厚度（mm）材质厚度（mm）该段厚度（mm）排烟段（1-5）（20-300）轻质粘土砖4230 405轻质粘土吊顶砖250 350硅藻土砖1115矿渣棉50普通硅酸耐火纤维板100石棉板10预热升温段（6-15）（300-950）轻质粘土砖230 405轻质粘土吊顶砖250 350硅藻土砖115矿渣棉50普通硅酸耐火纤维板100石棉板10烧成段（16-27）（950-1320）轻质高铝砖230 455轻质高铝吊顶砖250 450轻质粘土砖115含铬耐火纤维毡100含铬耐火纤维毡100普通硅酸耐火纤维板100石棉板10急冷段（28-32

16、）（1320-800）轻质粘土砖230405轻质粘土吊顶砖250350硅藻土砖115矿渣棉50普通硅酸耐火纤维板100石棉板10缓冷段（33-40）（800-400）轻质粘土砖230405轻质粘土吊顶砖250350硅藻土砖115矿渣棉50普通硅酸耐火纤维板100石棉板10快冷段（41-47）（400-80）轻质粘土砖230405轻质粘土吊顶砖250350硅藻土砖115矿渣棉50普通硅酸耐火纤维板100石棉板10六、燃料燃烧计算6.1 助燃空气量的计算所用燃料为0号柴油，其组分如下表所示：CHONSAMQnet85.98 12.590.840.390.140.061.041800KJ/Nm3在已

17、知燃料组成的情况下，可根据燃烧学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。1m3液化石油气燃烧的理论空气需要量L0为： Va0=1/（1.429*0.21）*（8/3Car+8Har+Sar-Oar）*1/100=1/（1.429*0.21）*（8/3*85.98+8*12.59+0.14-0.84）*1/100=10.97Bm3/kg取空气过剩系数为=1.2，则实际需要空气量为：Va=1.2*10.97=13.16Bm3/kg6.2 烟气量的计算CO2=（Car/12）*0.224=1.60496H2O=Har/2+Mar/18=7.259S

18、O2=Sar/32=0.004375NO2=0.39/28=0.01392烟气量根据燃烧学知识用公式计算得，理论燃烧产物生产量V0为:V0=CO2+H2O+SO2+NO2+ Va0*0.79=11.70Bm3/kg而实际烟气量为Vg=11.70+（n-1）Va=14.44.Bm3/kg6.3 燃烧温度的计算理论燃烧温度计算公式：式中cr、ca、cg燃料、空气及烟气的比热容，；L一定空气消耗系数()下的单位燃料空气消耗量，=L；V一定空气消耗系数下单位燃料燃烧生成的烟气量，；t、t燃料及空气的预热温度，。取室温20，此时空气比热为1.30； 液化石油气比热为3.91；(工业炉手册附表c-40)查

19、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。 代入上述公式得到：2184.56（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1320高出360， 符合烧成需求，认为合理。七、物料平衡计算浴缸的坯体成分组成如下表：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L70.1019.650.250.451.051.01.755.72(1) 每小时烧成制品的质量Gm成品每件质量35kg，则每车制品质量为35kg95=3325kg ，推车速度=95车/40时

20、=2.375车/时。八、热平衡计算8.1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。8.2 热平衡框图图8-2 预热带和烧成带的热平衡示意图 其中 ：Q1制品带入的显热； Q2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； Qg烟气带走显热； 助燃空气带入显热； 预热带漏入空气带入显热； 气幕、搅拌风带入显热；8.3 热收入项目 坯体带入显热Q1 由上面物料平

21、衡计算可知入窑湿基制品质量Gs=112.66kg/h ，Q1= （kJ/h）其中：Gs入窑湿基制品质量（Kg/h） 入窑制品的温度（）；=20 入窑制品的平均比热（KJ/（Kg）；=0.86KJ/（Kg）； Q1=112.660.8620=1937.75（kJ/h） 棚板及支柱带入的显热Q2 其中：入窑硼板、支柱等窑具质量（Kg/h）；Gb=1643.47 kg/h； 入窑硼板、支柱等窑具的温度（）；T2=20 入窑硼板、支柱等窑具的平均比热（KJ/（Kg）； 50%碳化硅硼板、支柱的平均比热容按下式计算耐火材料P154： =0.963+0.146t=0.963+0.00014620=0.96

22、6KJ/（Kg） Q2=1643.470.96620=31751.84（kJ/h） 燃料带入化学热及显热 =（+）x （kJ/h） 其中：燃料为柴油，低位发热量为：=10200KJ/m3； 入窑燃料温度（）；入窑柴油温度为=20； 入窑燃料的平均比热， ； =20时柴油比热为=2.1；(工业炉手册附表c-40) x每小时柴油的消耗量为；Nm3/h； =（+）x=（10200+202.1)=10242 kJ/h 助燃空气带入显热 全部助燃空气作为一次空气，燃料燃烧所需空气量 =a*Va=1.213.16=15.79 = 、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： =1.3

23、0 ； =15.791.3020=410.54 （kJ/h） 从预热带不严密处漏入空气带入显热= () 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20，1.30 =（2.5-1.2）15.791.3020=533.702 （kJ/h） 气幕、搅拌风带入显热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。=0.7515.791.3020=307.905（kJ/h）8.4 热支出项目 制品带出显热Q3出烧成带产品质量G3=293kg/h(不考虑灼减)出烧成带产品温

24、度t3=1310查得产品的平均比热C3=1.20KJ/kgQ3=Gm*C*t=293*1310*1.20=366121.1KJ/h 棚板及支柱带走显热Q4棚板及支柱质量G4=1064kg/h出烧成带温度t4=1310C4=0.96+0.000146t*1310=1.151 KJ/KgQ4=1064*2.85*1310*1.151=466774.4KJ/h 烟气带走显热Qg烟气中包括燃烧生成的烟气即预热带不严密处漏入之空气外离窑烟气体积 Vg=Voa +(ag-1) Vogx+Vm离窑烟气温度为220， 取tg=220 Cg=1.41 KJ/KgQg=Vg*Cg*tg= Voa+(ag-1) V

25、ogx *Cg*tg =4.46+（1.85-1）x3.88*1.41*220=652441.4KJ/h 通过窑墙、窑顶散失之热Q5导热系数 高温莫来石绝热砖=0.22W/(m)纤维导热系数 = 0.11W/ m 预热带、烧成带长度之和50.3m,窑顶散热面面积A顶=2.1*50.3=105.6 m2热流密度=1085 w/m2Q顶=1085*105.6=114608.6KJ/h侧窑散热面积A=（1.115+0.780）*50.3*2=190.7m2热流q=734w/m2Q墙=190.7*734=139927.6KJ/hQ5 = Q顶+Q墙=161402.8KJ/h物化反应耗热Q71） 自由水

26、蒸发Qw T1=220 G=6.0Kg/h2） 结构水脱水吸热：Gw=14.7Kg/h3） Qw=6.0*（2490+1.93tg）=6*（2490+1.93*220）=17487.6KJ/Kg4） Qw1=14.7*6700=98490KJ/Kg 5） 其余物化反应Qr 制品中Al2O3含量为19.56% Qr=292*2100*0.1956=119941.9KJ/Kg物化反应：Q7= 119941.9+98490+174873.6=235919.2KJ/Kg窑车积蓄与散失Q6取经验数据，占收入的15%其他热损失Q8取经验数据，占收入的5%列出平衡方程热支出=热收入Q1+Q2+Qa+Qb+Q

27、f=Q3+Q7+Qg+Q5+Q6+Q8+Q48.5 列出热平衡方程式因为：热收入=热支出所以：Q1+Q2+Qf+Qa+Qa=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q8得出：x=112.98=1138.6 列出预热带及烧成带热平衡表并分析讨论 预热带、烧成带热平衡分析表热收入热支出项目KJ/h%项目KJ/h%1.坯体带入显热55670.271.产品带出显热366121.118.262.棚板及支柱显热7767.850.382.棚板及支柱显热466744.423.283.燃料化学热显热1969317.898.213.烟气显热652441.432.544.助燃空气显热120740.6124.窑墙、窑顶散

28、热161402.88.055.漏入空气显热102830.65.窑车积散热30155815.046.物化反应耗热118297.65.97.其它热损失99851.24.98总计2005009.65100.00总计2005044.5100.0通过预热带和冷却带的热平衡计算可以看出，热收入的主要来源是燃料的化学显热，而热支出主要是由烟气带走大部分热量，另外产品和棚板以及窑车也带走了相当的热量。九.冷却带的热平衡计算9.1 确定热平衡计算的基准、范围先确定计算基准：以0作为基准温度，1h为质量与热量的时间基准，画出热平衡示意图如下： 冷却带的热平衡示意图 其中： Q3制品带入显热； Q4硼板、支柱等窑具

29、带入显热； Q9窑车带入显热； Q10急冷风带入显热与冷却带末端送入冷却风带入显热； Q11制品带出显热； Q12硼板、支柱等窑具带出显热； Q13窑车蓄热、带出及散失之热； Q14窑墙、顶总散热； Q15抽走余热风带走热量； Q16其他热损失；9.2 热收入项目 制品带入显热Q3 此项热量即为预热带、烧成带产品带出显热： Q3=118387.32（kJ/h） 硼板、支柱等窑具带入显热Q4 此项热量即为预热带和烧成带硼板、支柱带出显热： Q4=1804348.26（kJ/h） 窑车带入显热Q9 此项热量可取预热带、烧成带窑车总积散热的95%，（其余5%已在预热带和烧成带向车下散失）： Q9=0

30、.95Q6=0.9510%Q收=0.950.12821894.12=268079.94（kJ/h） 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0.25-0.5，本设计取急冷风是窑尾风的0.5，则急冷风与窑尾风的总风量为：1.5Vx。取空气温度ta=20，此时空气的比热为： =1.30 ； Q10=Vacata=1.5Vx1.3020=39Vx（kJ/h）9.3 热支出项目 产品带出显热Q11出窑产品质量G11=384.75kg/h,出窑产品温度t11=60,此温度下产品平均比热c11=0.896kJ/kg则Q11=G11c11t11=384.75*0.896*6

31、0=20401.2kJ/h 支柱带出显热Q12出窑棚板及支柱质量：G12=348+487.67=835.67kg/h出窑棚板及支柱温度：t12=60在60是棚板及支柱比热为：c12=0.84+0.00026t=0.84+0.00026*60=0.8556kJ/kg则Q12=G12c12t12=835.67*0.8556*80=43099.2kJ/h 车带走和向下散失之热Q13此项热量占窑车带走显热的55%，所以Q13=0.55Q9=0.55*141157.5=575556.1kJ/h 抽送干燥用的空气带走显热Q14若热空气抽出量即为冷却空气鼓入量Va设抽送干燥器用的空气温度为200此温度下空气

32、平均比热为c14=1.32kJ/Nm3则Q14=V14c14t14=Va*1.32*200=167VakJ/h 窑墙、窑顶散热Q15高温莫来石绝热导热系数 =0.22W/(m)纤维=0.11 W/(m)冷却带长度为37.7m,窑顶散热面积A=1.4*37.7=52.78m2热流q=665w/m2则窑顶散热Qm=52.78*665*3.6=12635.5kJ/h一侧窑墙散热面积An=37.7*0.78=29.4m2热流q=480.3w/m2则两侧窑墙散热Qm=29.4*480.3*2=28247.4kJ/h所以Q15=Qn+Qm=114841kJ/h物化反应耗热Q7不考虑制品所含结晶水。 自由水

33、蒸发Qw T1=220 C1=1.42 KJ/Kg G=6.0Kg/h 结构水G=14.7kg/hQw=6.0*（2490+1.93tg）=6*（2490+1.93*220）=17487.6KJ/KgQw1=14.7*6700=98490KJ/Kg 其他热损失Q8取经验数据，占收入的5%热平衡方程式因为：热收入=热支出所以：Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Qc+Q8解得Va=3172 Nm3/h 列冷却带热平衡表并分析讨论 冷却带热平衡分析表 热收入 热支出 项目 KJ/h % 项目 KJ/h % 1.产品带入显热206039.515.251.产品带出显热20

34、401.21.512.棚板及支柱显热26272.819.452.棚板及支柱显热43099.23.193.窑车显热814700.460.33.窑车带走和向车下散失热575556.142.6冷却带末端送入空气显热67553.9 5.04.抽送干燥用空气显热529319. 739.25.窑墙、窑顶散热1148418.56.其它热损失67553.55.0 总计1351078.6100.00 总计1351070.7100.00从冷却带的热平衡计算可以看出，热收入主要是由棚板和窑车带入的，而热支出主要是由窑墙和窑顶向外散失热量。另外，窑车也带走和向下散失了相当一部分热量。十、管道尺寸、阻力计算10.1 排

35、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： = 28.179+(2.5-1.2) 22.06=56.857 =25m3/h Vg=1421.425 m3/h= 0.379m3/s 排烟口及水平支烟道尺寸共有8对排烟口，则每个排烟口的烟气流量为：qv=0.379/16=0.027m3/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= 0.027/1.5=0.018 m2排烟口尺寸设计为高宽=0.180.1m，考虑到砌筑的方便，取高为673=201mm，即实际排烟口

36、尺寸为 高宽=201180mm。 垂直支烟道尺寸烟气由排烟口至垂直支烟道流量不变，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

37、阻力为1Pa，按理想情况假设，零压应在预热带和烧成带相接的位置，即第11节，最后一对排烟口在第4节，每节长2米，则：h1=（11-4）21=14 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(ag)g=1.0（1.31.3）9.8=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转弯加突扩，取4=2；v=1.5m/s，

38、,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=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，l1=0.45 m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；主烟道直径和长度（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（+）*=6.34Pa5 ) 烟囱阻力h1. 烟囱尺寸烟囱排出烟气量

39、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220mm2. 计算烟囱阻力= 132.8Pa 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 10.2助燃风管道系统阻力计算 由上面计算可知，每小时的空气消耗量为：661.8Nm3 /h取送风总管直径，则管内风速为符合要求。该窑助

40、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：局部阻力损失为：则总损失为（Pa)10.3 急冷风管道系统阻力计算由热平衡可算得，急冷风量为：，急冷风管道长度取急冷送风管直径为，则风速为：。则摩擦阻力损失：局部阻力损失：则总损失为：10.4 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，则单台风机的风量为，抽热风管总长等于冷却带窑体总长，即L=34（m），这里只计算单台风机的阻力损失：取，则风速，按此算得摩擦阻力损失分为两部分，为抽热风管的损失，为送热风管的损失：局部阻力损失总损失10.5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

41、管道，则风速，按此算得沿程损失局部损失总损失10.6风机选型 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： 排烟机应具备的全风压力为： 助燃风机：助燃风机风量，按排烟风机计算步骤计算得，助燃风机应具备的风量为：；全风压力。 急冷风机：冷却风量；急冷风机应具备的风量为：；全风压力。 抽热风机：,抽热风机应具备的风量为：；全风压力。 快冷送风机：，快冷风机应具备的风量为：；全风压力。十一工程材料概算11.1 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