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热工设思考 题(***).doc18页
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1、本人略微看了一下，并稍微整理了一下。***较为完善，但也存在些许瑕疵，大家还是要多参照教材，不懂的、有疑问的都要严谨对待。
2、凡参考本文档的兄弟姐妹都应怀着一颗感恩的心，感谢无机非0703班全体同学辛苦整理。
3、凡有什么建议或可以完善的地方，欢迎大家传文档到我这边来。最后祝大家生活愉悦，学习进步，工作顺利！谢谢！ 张海梁
P173： 2.1水泥熟料烧成技术的发展历程是什么？与其他回转窑相比，为什么NSP窑在节能、高产方面具有优势？
答：水泥熟料烧成技术发展历程：从立窑到传统干法回转窑，到湿法回转窑，到立波尔窑，再到新型干法水泥回转窑系统。
窑外预***窑的优点主要体现在：一是在流程结构方面：它在SP窑的悬浮预热器与回转窑之间增加了一个***炉。***炉高效的承担了原来主要在回转窑内进行的大量CaCO3***的任务，缩短回转窑，减少占地面积、减少可动部件数以及降低窑体设备费用；二是在热工过程方面：***炉是预***窑系统的第二热源，小部分燃料加入窑头、大部分燃料加入***炉。有效地改善了整个窑系统的热力布局，从而大大减轻了窑内耐火衬料的热负荷，延长窑龄。另外减少了NOX（有害成分）的含量，有利于保护环境。三是在工艺过程方面：将熟料煅烧过程中热耗量最大的CaCO3***过程移至***炉内进行后，燃料燃烧产生的热量能及时高效的传递给预热后的生料，于是燃烧。换热及CaCO3***过程得到优化熟料质量、回转窑的单位容积产量。单机产量得到大幅提升烧成热火也因此有所降低，也能够利用一些低质燃料。
P173： 2.2某旋风预热器的符号写成2-1-1-1-1是什么含义？2-2-2-2-2又是什么含义？
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on this server.辊道窑—热工课程设计目录前 言 ................................................................... 4 1 原始资料收集 .......................................................... 4 2 窑体主要尺寸的确定 .................................................... 5 2.1 进窑砖坯尺寸 ..................................................... 5 2.2 内宽的确定与排砖方法 ............................................. 5 2.3 内高的确定 ....................................................... 5 2.4 烧成制度的确定 ................................................... 6 2.5 窑长及各带长的确定 ............................................... 7 2.5.1 窑长的确定 ................................................. 7 2.5.2 各带长的确定 ............................................... 7 2.5.3 辊道窑窑头、窑尾工作台长度 ................................. 9 2.5.4 窑体总长度的确定 ........................................... 9 3 工作系统的确定 ........................................................ 9 3.1 排烟系统 ......................................................... 9 3.2 燃烧系统 ........................................................ 10 3.2.1 烧嘴的设置 ................................................ 10 3.2.2 助燃系统 .................................................. 11 3.2.3 液化石油气输送系统 ........................................ 11 3.3 冷却系统 ........................................................ 11 3.3.1 急冷通风系统 .............................................. 11 3.3.2 缓冷通风系统 .............................................. 12 3.3.3 快冷通风系统 .............................................. 12 3.4 温度控制系统 .................................................... 12 3.4.1 热电偶的设置 .............................................. 12 3.4.2 温度仪表选型 .............................................. 13 3.5 传动系统 ........................................................ 13 3.5.1 辊棒的选择 ................................................ 13 3.5.2 传动装置 .................................................. 14 3.5.3 辊距的确定 ................................................ 15 3.5.4 辊棒的联接形式 ............................................ 15 3.5.5 传动过程 .................................................. 15 3.6 窑体附属结构 .................................................... 15 3.6.1 事故处理孔 ................................................ 15 3.6.2 观察孔与测温口 ............................................ 16 3.6.3 膨胀缝 .................................................... 16 3.6.4 下挡墙和上档板 ............................................ 17 3.6.5 钢架结构 .................................................. 17 3.6.6 测压孔 .................................................... 17 4 窑体材料确定 ......................................................... 17 4.1 窑体材料确定原则 ................................................ 17 4.2 整个窑炉的材料表 ................................................ 18 1辊道窑—热工课程设计56 7燃料及燃烧计算 ....................................................... 5.1 理论空气量计算： ................................................ 5.2 烟气量计算 ...................................................... 5.3 燃烧温度计算 .................................................... 物料平衡计算 ......................................................... 热平衡计算 ........................................................... 7.1 热平衡示意图 .................................................... 7.2 热收入项目 ...................................................... 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 7.319 19 19 20 20 21 22 22坯体带入显热 Q1 ............................................ 22 燃料带入化学热及显热 Q f ................................... 23 助燃空气带入显热 Qa ........................................ 23? 预热带漏入空气带入显热 Qa .................................. 23热支出项目 ...................................................... 23 7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4 7.3.5 热制品带出显热 Q2 .......................................... 23 窑体散失热 Q3 ............................................. 24 物化反应耗热 Q4 ............................................ 28 烟气带走显热 Qg ............................................ 29 其他热损失 Q5 .............................................. 29 29 30 30 30 317.4 列热平衡方程并求解 .............................................. 7.5 列热平衡表 ...................................................... （3） 冷却带热平衡计算 ................................................. 7.6 热平衡示意图 .................................................... 7.7 热收入 .......................................................... 7.7.1 7.7.2 7.8制品带入的显热 Q2 ......................................... 31 冷却风带入显热 Q6 ......................................... 31热支出 .......................................................... 32 7.8.1 7.8.2 7.8.3 制品带出显热 Q7 ............................................ 32 热风抽出时带走的显热Q8 .................................. 32窑体散失热量 Q9 ........................................... 322辊道窑—热工课程设计7.8.4由窑体不严密处漏出空气带走显热 Q10 ........................ 357.9 列热平衡方程 .................................................... 35 7.10 列热平衡表 ...................................................... 35 第八章 管道尺寸以及阻力计算和风机选型 .................................. 36 8.1 抽烟风机的管道尺寸、阻力计算 .................................... 36 8.1.1 管道尺寸 .................................................. 36 8.1.2 阻力计算 .................................................. 37 8.1.3 风机的选型 ................................................ 39 8.2 其他系统管路尺寸确定、风机的选型 ................................ 39 8.2.1 液化石油气输送管径的计算 .................................. 39 8.2.2 助燃风管计算 .............................................. 40 8.2.3 冷却带风管计算 ............................................ 41 8.2.4 风机选型 .................................................. 44 第九章 工程材料概算 .................................................... 47 9.1 窑体材料概算 .................................................... 47 9.2 钢材的概算......................................................493辊道窑—热工课程设计前言陶瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉,比如辊道 窑。辊道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而辊道 窑中空、裸烧的方式使窑内传热速率与传热效率大，又保证了快烧的实现；而快烧又保 证了产量，降低了能耗。产品单位能耗一般在
KJ/Kg ，而传统隧道窑则高达
KJ/Kg 。所以，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑 型，在我国已得到越来越广泛的应用。我设计的辊道窑是连续式窑。窑炉总长 54 米，内宽 1.92 米，烧成温度是 1290 摄氏度。燃料采 用焦炉煤气。我设计的辊道窑，窑体趋向轻型化，燃料清洁化，烧成质量好，产量高，年产量达 100 万平方米。全窑采用新型耐火材料，改善了窑炉的保温性。1.原始资料收集设计前必须根据设计任务收集所需的原始资料。设计原始资料如下： 瓷质砖 1. 产量：年产 1000000 ㎡瓷质砖 2. 产品规格:500×500×11 (㎜) 3. 年工作日：335 天 4. 燃料：焦炉煤气（热值 17.4 MJ / m3 ，主要成分 CO6.0%,H256.2%,CH423.7%,C2H43.0%,H2S0.3%,CO23.0%,N27.0%020.8% 5. 坯入窑含水量：≤1.5﹪ 6. 原料组成：SiO2 AL2O3CaOMgOFe2O3K2O 2.06Na2OI.L 5.8267.5216.342.262.740.812.457. 最高烧成温度：1220℃ 8. 烧成合格率：97% 9. 烧成制度： （1） 温度制度：烧成周期 66 分钟() （2） 气氛制度：全氧化气氛 （3） 压力制度：预热带负压操作-40~-25Pa，烧成带微正压＜8Pa,冷却带正压 4辊道窑—热工课程设计1 窑体主要尺寸的确定1.1 进窑砖坯尺寸产品规格：500×500×11 mm 产品宽度 500mm，考虑烧成收缩为 5%，四周预留抛光尺寸为 7mm,则： 坯体尺寸=产品尺寸÷（1-烧成收缩）=500÷（1-5%）+2×7 ? 540 mm1.2 内宽的确定与排砖方法由于现在的辊棒等材料性能的提高，且辊道窑大多采用吊顶结构，所以此次设 计成宽体辊道窑。再根据产量，所用的燃料（焦炉煤气）等因素，所以暂定窑内宽 B =2000mm 。而坯体离窑墙内壁一般有 100～200 mm 间隙，取 150 mm。根据了解， 横向的坯体是紧贴在一起，并没有留间隙。所以内宽等于砖坯尺寸×每排片数＋砖 坯离窑内壁的间距。 则可排砖数为： n ? (2000 ? 2 ?150) ? 540 ? 3.15 片故确定并排 3 片，则窑内宽 B=540×3+150×2=1920 ㎜最后定窑内宽为 1920 mm。1.3 内高的确定辊道窑的内高被辊子分隔成辊上高和辊下高两部分。对于辊上高的设置，要考 虑以下四个方面：损坏的坯体能否顺利从辊棒之间掉下去，烧嘴的设置也要有一定 的高度，气体与坯体之间的换热强度，气流通畅与燃烧空间。而对于辊下高的设置 而言，主要是损坏的坯体能否顺利从辊棒之间掉下去即保证处理事故的方便。从传 热角度来讲，烧成带以辐射为主，所以气体厚度要大点，内高稍高些。而预热带以 对流换热为主，所以内高比烧成带低，使得横截面减小，流速加快，提高对流换热 强度。辊上高应大于制品高度，但对大件瓷品，则辊上高应比辊半径，垫板厚度， 以及最大制品高度之和稍大。滚下高则主要时保证处理事故的方便，从理论上讲对 焙烧建筑瓷砖的辊道窑下高最好应大于砖对角线的长度，但对于大制品按此计算会 5辊道窑—热工课程设计造成内高太大，即增大了窑墙散热，也不利于窑内传热，由于制品从辊上掉下，一 般都发生了破损大件尤其如此，尺寸都比都比整砖小了，故根据各地辊道窑实际情 况来看辊下高只要大于或等于制品长边就足够。再结合其它三方面，内高的设置如 下（单位 mm） ： 温度较抵处：预热升温段 400～900℃ 冷却降温段 700～80℃ 温度较高处：烧成升温段 900～1220℃ 急冷降温段 ℃ 位置 辊上高 辊下高内总高即 1～22 节 即 38～49 节 即 23～31 节 即 32～37 节 第 32-37 节 600 5001100第 1-22，38-49 节 500 5001000第 23-31 节 600 5001100（单位 mm）1.4 烧成制度的确定（1） 温度制度： 考虑到入窑水分比较低，可以快速升温而不会使坯体炸裂。 烧成周期:48 min 各温度段的划分与升温速率 名称 窑前段 预热带 烧成带 冷却带 累计 温度/℃ 40～250 250～～～80 时间/min 8.1 21.6 12.1 24.2 66 升温速率/℃·min-1 25.9 37 16.5 48.3 长度比例/% 12 33 18.3 36.7 100（2）气氛制度：全窑氧化气氛 ，烧成带 & 8 Pa（3） 压力制度：预热带-15～-10 Pa6辊道窑—热工课程设计1.5 窑长及各带长的确定现在窑炉已经向宽体化、自动化、轻型化发展，已经有长 300 多米的宽体窑。 其主要原因是现在的辊棒的质量的提高，还有各种材料的飞速发展。 1.5.1 窑长的确定窑容量（m 2 /每窑） （m） 装窑密度（m 2 /每米窑长）窑长 ?窑容量 ?年产量（m 2 /a） 烧成周期（h） 2 ? （m /每窑） 年工作日? 24 ? 产品合格率（%） 66 1000000 ? 60 ? 141.04734 2 /每窑） = （m 335 ? 24 ? 97%装窑密度 ? 每米排数? 每排片数? 每片砖面积 （m2 /每窑）同一列砖砖距取 20 mm ，则 装窑密度?1000 ? 3 ? 0.52 ? 1.44 ? m / 每窑? 500 ? 20141.04734 ? 97.95 m 1.44所以窑长 L ?取 98m此次采用装配式，由若干节联结而成。由于制品的尺寸是 500×500×11 ㎜，且 辊棒在高温的时候会有一些变形。考虑这些因素，设计棍棒中心间距为 100 ㎜。设 计每节 20 根棍棒，即每节长 2000 ㎜，节与节联接的长度为 8 ㎜。则 节数 ?98000 ? 48.8 （节） 2000 ? 8取节数为 49 节 。 因而窑长度为： L ? 2008 ? 49 ? 8 ? 98384 mm 1.5.2 各带长的确定 对于冷却带各段的设置：刚刚进入急冷阶段时，坯体仍处于熔融的朔性状态，不 容易产生应力，可以急冷而不开裂，因为高温下的应力大部分被液相的弹性和流动 性所补偿。该阶段要设置好急冷的控制温度。过低，产生风裂；过高，给缓冷造成 压力，甚至也会产生风裂。而缓冷段主要是提供石英晶型转变的场所，故缓冷区要 足够长，使降温过程平稳缓慢，安全度过石英晶型转换期。 7辊道窑—热工课程设计据烧成曲线中温度的划分，各段长度： 窑前段： 98384 ?13% ? 12789.92 长度= 6 ? 2008 ? 12048 预热带： 98384 ? 32% ? 31482.82 长度= 16 ? 2008 ? 32128 烧成带： 98384 ?18% ? 17709.12 长度= 9 ? 2008 ? 18072 冷却带： 98384 ? 37% ? 36402.08 长度= 18 ? 2008 ? 36144 mm mm mm mm mm mm mm （节） mm （节） mm （节） mm 取 4节 取 8节 取 6节 取 18 节 取 9节 取 16 节 mm 取 6 节98384 ?急冷段：20088 66 ? 5.94长度= 6 ? 2008 ? 1204898384 ?缓冷段：10.8 66 ? 8.02 2008长度= 8 ? 2008 ? 1604698384 ?快冷段：5.4 66 ? 4.0 2008长度= 4 ? 2008 ? 8032图 2.5.2 窑炉各带划分及编号温度段（℃）时间（min） 升温速率（℃/min）节数编号窑前段 预热带40～250 250～7508.125.96 81，2，3，4，5，6 7，8，9，10，11，12， 13，1424.6 750～105037 815，16，17，18，19， 20，21，228辊道窑—热工课程设计烧成带 12.1 1220～16.5623，24，25，26，27， 28——3 629，30，31 32，33，34，35，36， 37急冷段缓冷段700～40024.248.3838，39，40，41，42， 43，44，45快冷段400～80446，47，48，491.5.3 辊道窑窑头、窑尾工作台长度 窑头工作台是制品进窑烧成的必经之路，也是使制品整齐有序进窑的停留之处。 窑头工作台不宜太长，只要能满足要求即可，根据经验取值为 3.3 米。窑尾工作台是烧 成后的产品从窑内出来，再经人工检验产品的部位。由于出窑产品温度一般高达 80℃， 所以窑尾的工作台不宜太短， 目的是使制品有足够的时间冷却， 根据经验取值为 5.4 米。1.5.4 窑体总长度的确定 窑体总长度＝9＋ mm2 工作系统的确定辊道窑的工作系统包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统、温度控制系统、传动系统 等，下面是各系统的初步安排。2.1 排烟系统排烟风机及其管路主要作用是将预热带、 烧成带中产品排放的废气及燃烧产生 的废气排出窑外。为提高热效率，此次设计采用窑头相对集中排烟方式排烟，在窑 9辊道窑—热工课程设计前段第 1 节以及预热带第 7 节设置抽烟口，其中第 7 节为主抽烟口。每节在窑顶、 窑底分别设置两个排烟口进行排烟，在各出烟口分别用圆管引出，汇总到上下排烟 分管，最后汇总到窑顶的排烟总管中。设置一排烟分机，同时留一个风机备用。在 总烟道上设置总风闸， 防止烟气温度过高损坏风机， 另在烟道上还设计了一过滤网。2.2 燃烧系统为了利于烧成带温度的调节，同时由于所用燃料为焦炉煤气燃料，因此本设计采 用北京神雾热能技术有限公司设计生产的 L Y S 2 系列液化气烧嘴，周围材质采用重质高 铝砖耐火材料。L Y S 2 系列液化气烧嘴结构原理图如下：2.2.1 烧嘴的设置 本设计在 600℃就开始设置高速调温烧嘴，即预热带第 6 节开始布置。在预热带 中前段（13—22 节）辊下设置 2 对烧嘴，在（23—31 节）每节的辊上、辊下共设置 4 对烧嘴，辊上下烧嘴及对侧烧嘴对称排列。并在每个烧嘴对侧窑墙分别设置一个火焰观 察孔。如遇事故处理口则取消该处观察口。10辊道窑—热工课程设计2.2.2 助燃系统 助燃系统包括助燃风机和助燃管道。助燃管道要求用不锈钢制作，防止落脏，并 且底部助燃分管分布在窑墙内以提高助燃风温度，助燃主管设有排风口，防止停电时煤 气进入助燃风管道有危险。其中助燃分管的长度根据烧嘴布置位置来定。所以底下的助 燃分管从第 13 节到第 31 节，上部的助燃分管从第 23 节到第 31 节。为了平衡两端助燃 空气的压力，在两端助燃分管之间设置横管。 2.2.3 焦炉煤气输送系统 由总管路送到车间，然后经过过滤器、压力表、自动调节蝶阀和气动安全阀，由 自动调压器把总管焦炉煤气压力降到窑炉适用的压力并稳压后送到窑炉上方的焦炉煤 气总管道。 燃烧系统分为若干个主调节单元，每个单元又分别为辊上通道温度调节单元和辊 下温度调节单元。各单元所用燃气分别从窑上焦炉煤气气总管道中引出，经单元手动球 阀和由电动执行器带动的蝶阀后送至本调节单元的各烧嘴。在每个控制单元设置一电磁 阀，有断电保护功能，防止断电后焦炉煤气泄入窑内。2.3 冷却系统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，余热风可供干燥或者作助燃风用，达到节 能的目的。 2.3.1 急冷通风系统 急冷风机及其管路主要作用是直接打入冷风入窑冷却产品， 1000 多度冷却到 从 600~700 度（对产品而言） ，并形成一道急冷气幕，防止烧成带烟气倒流。刚刚进入 急冷阶段时，坯体仍处于熔融的朔性状态，不容易产生应力，可以急冷而不开裂。 该阶段要设置好急冷的控制温度。过低，产生风裂；过高，给缓冷造成压力，甚至 也会产生风裂。急冷风分管要求用不锈钢制作，入窑喷管也要求用不锈钢制作并且 是耐热钢制作，辊棒上下都设置有急冷喷管，以保证产品均匀冷却。每根喷管上均 匀地开有圆形式出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷的效果。由于急冷 11辊道窑—热工课程设计段温度高，横穿入窑的冷风管须用耐热钢制成，管径为 40~100mm 。 本设计就是采用这种结构，急冷段采用 6 节窑长进行急冷（32—37 节） ，每节辊 上下分别设置 6 对Φ 90 急冷风管 （急冷前半节不设置急冷风管）共 72 根急冷风管， ， 交错排列横穿窑内，管置于窑内部分开圆孔若干。 2.3.2 缓冷通风系统该阶段主要是提供石英晶型转变的场所，故缓冷区要足够长，使降温过程平稳 缓慢，安全度过石英晶型转换期。为了使降温过程平稳缓慢，一般采用热风冷却制 品的办法。大多数辊道窑在该段设有多处抽热风口，使从急冷段与窑尾快冷段过来 的热风流经制品，让制品慢慢均匀冷却下来。 本设计采用抽热风的方法，在 38-45 节，每节窑顶设置 2 处抽热风口，每处抽 热风口开 2 个抽热风孔， 共 16 个抽热风口 32 抽热风孔，抽走来自急冷带和窑尾 快冷带的热风，在缓冷总管处设置闸板，控制缓冷风量。另一方面，由缓冷风机从 窑外抽空气通过缓冷风管，来缓和降温速率。 2.3.3 快冷通风系统 制品冷却到 400℃以后可以进行快速冷却。 但由于制品温度较低， 使传热动力温 差小，即使允许快冷也不易达到。而此段冷却也是很重要的，如达不到快冷目的出 窑产品温度大于 80℃时， 制品即使在窑内没有开裂， 也会因出窑温度过高而出窑炸 裂，故要加强该段的冷却。 本设计采用冷风管进行快冷， 45-49 节每节辊上下设置 6 对Φ 90 的快冷风管。 在2.4 温度控制系统2.4.1 热电偶的设置 2.4.2 热电偶的设置应当适合。在关键点一定要设置热电偶，还有像在高温区要注意 上下温差，所以上下应当都要设置。 12辊道窑—热工课程设计本设计在： 40～750℃之间，即第 1～14 节，每节窑顶中部插入一根 K 型热电偶。 750～1050℃之间，即第 15～22 节，每节窑顶和窑底中部插入一根 K 型热电偶。 ℃之间， 即第 29～31 节， 每节窑顶和窑底中部插入一根 S 型热电偶。 急冷段第 32～37 节，每节窑顶中部插入一根 S 型热电偶。 缓冷段第 38～45 节，每节窑顶和窑底中部插入一根 K 型热电偶。 快冷段第 46～49 节，每节窑顶中部插入一根 K 型热电偶。2.4.3 温度仪表选型 低温区：K 型热电偶 高温区：S 型热电偶 热电偶通过补偿导线与微机相连。2.5 传动系统传动系统包括辊棒及传动装置。辊道窑的传动系统由电机、减速设备和传动机构所 组成。 2.5.1 辊棒的选择温度段（℃） 时间（min） 升温速率（℃/min） 节数 编号窑前段 预热带40～250 250～7508.125.96 81，2，3，4，5，6 7，8，9，10，11，12， 13，1424.6 750～105037 815，16，17，18，19， 20，21，22烧成带 12.1 1220～16.5623，24，25，26，27， 28—— 13329，30，31辊道窑—热工课程设计急冷段632，33，34，35，36， 37缓冷段700～40024.248.3838，39，40，41，42， 43，44，45快冷段 2.5.2400～80446，47，48，49辊棒的材质有两种：一是金属质，也就是我们所说的钢棒；一是陶瓷质，也就 是我们所说的瓷棒，瓷棒又分为高温棒、中温棒和低温棒。根据使用温度选用不同 的辊棒，钢棒一般用在窑头、窑尾。对辊棒一般有以下要求：好的抗热震性能、好 的高温抗氧化性能、高的荷重软化温度、小的蠕变性(高温体积稳定性)和好的去污 性。本设计对于辊棒的选择如下：在低温段（40～400℃）采用Φ 40×2320mm 无缝 钢管棍子； 在中温段 （400～700℃） 采用Φ 40×2320mm 莫来石辊棒； 而高温段 （700～ 1250℃）采用Φ 40×2320mm 莫来石—刚玉质陶瓷辊棒。 2.5.3 传动装置 目前窑炉的传动方式有链传动、摩擦传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动和直 齿轮传动。链传动结构简单，造价低，早期的辊道窑大多采用链传动，但链传动不 够平稳，链条较长时易发生爬行现象。摩擦传动比较平稳，但可靠性稍差。齿轮传 动具有明显的可靠性和平稳性，不过，由于齿与齿之间为点接触，容易磨损，对安 装和润滑要求较高。用的较多的是螺旋齿轮传动。 电机带动传动装置也有两种形式：一是长轴传动，其特点是一台电机带动一根 与窑长差不多的长轴，通过二级减速将动力分配若干组，长轴上装有离合器。一是 多电机传动，特点是将窑分成若干组，几个模数段为一组，每组由一台电机传动， 采用变频调速，所有电机可同时运行，每台亦可单独运行，我们现在使用的就是多 电机传动。 本设计采用螺旋齿轮传动与多电机传动，并且使用差速传动（对裸烧产品还对 调整变形有好处） 。差速传动就是相邻辊棒速度有微小差异，通过配置不同尺数的 齿轮比来实现，一般使用 15：22 和 17：25。除了第 1—3 节采用一个电机，其余 14辊道窑—热工课程设计都是两节使用一个电机。其中电机为 0.75KW，速比为 1：59。 2.5.4 辊距的确定 辊距即相邻两根辊子的中心距，确定辊距主要依据是制品长度、辊子直径以及 制品在辊道上移动的平稳性。 考虑到制品长度较大，因此根据经验公式计算得：1 1 H ? ? L ? ? 500 ? 100 mm 5 5同时考虑到每节窑长 2008mm，确定最后的辊距为 100.4 mm，每节装 20 跟辊棒。 辊子总数为 N ? 20 ? 49 ? 980 根2.5.5 辊棒的联接形式 主动端采用弹簧夹紧式，而从动端使用的是托轮摩擦式连接，这种联接方式对 更换辊子非常方便。托轮摩擦式连接是将辊棒自由的放在间距相等的托轮上，利 用辊子的摩擦力带动辊子转动。 2.5.6 传动过程 电机→减速器→主动链轮→滚子链→从动链轮→主动螺旋齿轮→从动螺旋齿 轮→辊棒传动轴→辊子。2.6 窑体附属结构2.6.1 事故处理孔 本设计将事故处理设在辊下，且事故处理孔下面与窑底面平齐，以便于清除出 落在窑底上的砖坯碎片。为加强窑体密封，应尽量少设置事故处理口，而为了便 于处理事故，两侧墙事故处理一般采用交错布置形式，为了能清除窑内任何位置 上的事故而不造成“死角” ，两相邻事故处理孔间距不应大于事故处理孔对角线延 长线与对侧内壁交点连线。经过计算，取事故处理孔尺寸为：辊下处理孔 360× 115mm， 辊上处理孔 230×115 mm。 根据同侧事故处理孔距离 L≥2 （b+c） （1+B） =2b /δ =2×360 1+2008） （ /360=4018 ㎜， 其中各个符号如下图， 经过计算， L=4016mm。 取 15辊道窑—热工课程设计同时考虑到实际情况，结合一些先进窑炉的经验，具体布置如下：在低温段：40～ 600℃之前，以及缓冷带，快冷带第 22～27 节每 3 节设一辊上事故处理口，辊上 事故处理口一共设置 5 个。全窑每 2 节之间设置一辊下事故处理口，从进窑的第 2 节开始布置。为了避免热气体外溢，必须对事故处理口进行密封。在里面用耐火材料制作的塞 砖，再用棉塞紧。 2.6.2 观察孔与测温口 每个烧嘴的对侧窑墙设置直径 30mm 的观察孔，上窑墙观察孔的里面要向下打 个斜角，以便可以观察窑内砖的走势情况及其它燃烧情况，当遇到了事故处理口 时就不设置观察口。 测温口根据上面热电偶的设置而设置。 2.6.3 膨胀缝 窑体受热会膨胀，产生很大的热应力，为避免砌体开裂、挤坏，必须重视窑体 膨胀的留设，窑墙、窑顶等砌体都要留设，一般每隔 2m 左右留设 20~40mm 膨胀缝， 内填陶瓷棉或石棉。 本设计为了砌窑的方便，除了高温区外每隔一节留设 30 ㎜的膨胀缝，高温区 则应多留一道膨胀缝。而宽度方向上也要留膨胀缝，这没有具体的规定，留多少 道膨胀缝则根据砌筑的方便与厂家的要求来定。还有膨胀缝也应该错缝设置。16辊道窑—热工课程设计2.6.4 下挡墙和上档板 由于辊道窑属中空窑，工作通道空间大，气流阻力小，难以调节窑内压力制度 及温度制度。因此，通常在辊道窑工作通道的某些部位，辊下筑挡墙，辊上插挡 板，缩小该外工作通道面积，以增加气流阻力，便于压力与温度制度的调节。 一般来说，下挡墙与上档板的设置应该根据各个段的要求来定。如在烧成带与 冷却带之间设置挡墙、挡板是为避免烧成带的烟气倒流，又避免了压力波动时急 冷风窜流向烧成带而降低高温区温度。预热带设置挡墙、挡板可以增加烟气在高 温区的滞留时间，提高烟气利用率，从而提高热利用率。还用为了更好的控制温 度，还在中高温设置几个上档板与下挡墙。 故本设计在烧成带两端即 14 节和 18 节设上下挡板挡墙结构， 有利于该段温度 的控制和调节，同时起到阻挡急冷空气进入的作用。同时在预热带第 8 节和第 11 节以及窑前第 3 节第 6 节同样也设置上下挡板挡墙的结构，起到阻挡气流，减小 上下温差的作用。 2.6.5 钢架结构 钢架结构每一节都设有 17 根 60×60×4mm 的方钢，吊顶选用 60×5mm 的等 边角钢，下横梁焊有 60×5mm 的等边角钢，而烧嘴的固定用 50×5 的等边钢。窑 体外壳采用 2—4mm 钢板冲压而成。 2.6.6 测压孔 本设计不设置测压口。3 窑体材料确定整个窑体由金属支架支撑。窑体材料要用耐火材料和隔热材料。3.1 窑体材料确定原则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 17辊道窑—热工课程设计障。隔热材料的积散热要小，材质要轻，隔热性能要好，节约燃料。而且还要考 虑到廉价的材料问题，在达到要求之内尽量选用价廉的材料以减少投资。窑体材 料厚度的确定原则： ? 为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。 ? 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。 总之， 窑体材料及厚度的确定在遵循以上原则得计出上， 还要考虑散热少， 投资少， 使用寿命长等因素。3.2 整个窑炉的材料表窑体材料的选择 名称 窑顶 窑墙 窑底 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 耐火层 隔热层 材质 使用温度 低温段 1—6 节，22—27 节 轻质粘土砖 1150 硅酸铝耐火纤维束 1000 轻质粘土砖 1150 硅酸铝耐火纤维束 1000 轻质粘土砖 1150 硅藻土砖 1000 以下 中温段 7—10 节 轻质粘土砖 1150 硅酸铝耐火纤维束 1000 轻质粘土砖 1150 硅酸铝耐火纤维束 1000 轻质粘土砖 1150 硅藻土砖 1000 以下 高温段 11—21 节 轻质高粘砖 1400 硅酸铝耐火纤维束 1000 轻质高粘砖 1400 硅酸铝耐火纤维束 1000 轻质高粘砖 1400 硅藻土砖 1000 以下 导热系数 0.35 0.13 0.35 0.13 0.35 0.1+0..80+0.0 0.80+0.0 0.80+0.0+0..45 0.13 0.45 0.13 0.45 0.1+0.000228t 厚度 230 90 230 130 130 195 230 130 230 130 130 195 230 130 230 130 230 195窑顶 窑墙 窑底窑顶 窑墙 窑底18辊道窑—热工课程设计4 燃料及燃烧计算A、根据《热工手册》相关资料差得，液化石油气低发热量 Q低 ? 90 ~ 110MJ / m3 ,在 本 设 计 中 取 平 均 热 值 100 MJ / m3 ， 主 要 成 分 丙 烷 ， 丁 烷 ， 气 液 共 存 压 力 0.88~1.47Mpa。 B、液化石油气作为燃料有如下几个特点： （1）热值很高，是气体燃料中最高的。 （2）理论空气量高达 24~30Nm3/Nm3，因此，助燃空气与之混合完全比天燃气 更为困难。可以用空气或烟气先冲稀液化石油气，然后使用。但用空气稀释时，不 得在着火浓度范围内以防爆炸。通常规定液化石油气体积浓度必须高于着火浓度范 围上限的 1.5 倍。 （3）火焰传播速度低，燃烧缓慢，但较天燃气快一些。 （4）纯净。一般含硫少，是烧制高档陶瓷产品的优质燃料。 （5）密度较大，约为同温度及压力下的空气的 1.5~2.0 倍，泄漏时往下沉， 易与空气混合达到着火浓度范围内，遇火发生爆炸。 （6）一般液化石油气蒸气压较高。在 37.8℃时约为 0.9~1.5Mpa。这作为气 体燃料是有利的。但在使用中必须要求气化站减压阀良好，以保证安全。4.1 理论空气量计算：根据《热工手册》计算液化石油气经验公式可得， 理论空气量 Vao ?1.12 1.12 ? Q低 ? ?100 ?103 ? 26.75 m3 / m3 6.8取空气过剩系数 1.15： 实际空气量： Va ? ?Vao ? 1.15 ? 26.75 ? 30.76 m3 / m34.2 烟气量计算根据《热工手册》计算液化石油气烟气的经验公式可得，Q低 100 ?103 ?? ? ? 4.5 ? 28.4 理论烟气量 V ? 6.8o gm3 / m3 （对液化石油气 ? =4.5）实际烟气量： Vg ? 28.4 ? 1.15 ?1.0） 26.75 ? 32.4 （ ?m3 / m319辊道窑—热工课程设计4.3 燃烧温度计算Qdw ? Va ? a ? a ? c f ? f C t t Vg ? g C理论燃烧温度：tm ?已知 ta ? t f ? 20 ?C ? Ca ? 1.30KJ / ( m3 ??C) ， c f ? 3.0KJ / (m3 ??C)Cg ? 1.424 ? 0.000105 ，假设 tth ? 2000 ?C ，则 Cg ? 1.424 ? 0.000105 ? 2000 ? 1.634 KJ / (m3 ??C ) 所以 tth ?100 ?103 ? 30.76 ?1.3 ? 20 ? 3.0 ? 20 ? 1905 ?C 32.4? 1.6342000 ? % ? 4.9% ? 5% 1905求得温度与假设温度相对误差所设合理，取高温系数 ? ? 0.8，实际温度 t p ? 0.8 ?1905 ? 1524 ℃ 比要求温度 1250℃高出 274℃，基本合理。 燃料温度完全能达到燃烧要求，符合快速烧成条件，无需再通过预热助燃风即可满 足要求，因此本窑不用热风助燃。5 物料平衡计算原料组成：SiO2 AL2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O ? Na2O4.0灼减 4.27019.50.40.20.10.8玻化砖密度为 2.3 ?103 Kg / m3 ，产品尺寸为 500×500×12mm,每小时烧成制品质量 Gm ：Gm ?
? 24 ? 90%? Kg / h?20辊道窑—热工课程设计每小时烧成干坯的质量Gg ? Gm 2670 ? ? 2787 1 ? 4.2% 1 ? 4.2%? Kg / h?每小时欲烧成湿坯的质量Gs ? Gg 1 ? 2% ? 2787 ? 2844 1 ? 2%（含水量为 2 % ）? Kg / h?每小时蒸发自由水的质量Gz ? Gs ? Gg ? 2844 ? 2787 ? 57? Kg / h? ? Kg / h? ? Kg / h? ? Kg / h?每小时从精坯中产生的 CO2GCaO ? Gg ? CaO% ? 2787 ? 0.1% ? 2.78GMgO ? Gg ? MgO% ? 2787 ? 0.8% ? 22.29644 ? ? 44 ? ? 44 ? ? 44 ? ? GCO2 ? ? GCaO ? ? ? ? GMgO ? ? ? ? 2.78 ? ? ? ? 22.296 ? ? ? 26 56 ? ? 41 ? ? 56 ? ? 41 ? ?每小时从精坯中***出来的结构水Gj ? Gg ? 4.2% ? GCO2 ? 2787 ? 4.2% ? 26 ? 91? Kg / h?6 热平衡计算热平衡计算包括预热带、烧成带热平衡计算和冷却带热平衡计算。预热带热平衡计 算的目的在于求出燃料消耗热量，冷却带热平衡计算目的在于计算出冷空气鼓入量 和热风抽出量。另外，通过热平衡计算可以看出窑炉的工作系统结构等各方面是否 合理，哪项消耗最大，能否采取改进措施。21辊道窑—热工课程设计6.1 热平衡示意图坯体带入显热： Q1 燃料带入化学热及显热： Q f 助燃空气带入显热： Qa? 预热带漏入空气带入显热： Qa （ Qb ）窑体散失热 ： Q3 物化反应耗热： Q4 其他热损失： Q5 烟气带走显热： Qg热制品带出显热： Q26.2 热收入项目6.2.1 坯体带入显热 Q1Q1 ? Gs c1t1其中：Gs ——湿制品质量 ? Kg / h ?，据物料平衡计算中可知Gs =2844 ? Kg / h ?制品入窑第三节时的温度 t1 ? 250℃ 入窑制品比热 c1 ? 0.84 ? 26 ?10?5 ? 250 ? 0.905 ∴ Q1 ? Gs c1t1 ? 2844 ? 0.905 ? 250 ? ? KJ / Kg ? C ??? KJ / h?22辊道窑—热工课程设计6.2.2 燃料带入化学热及显热 Q f液化石油气低热值为 100000 KJ / Bm3 入窑液化石油气温度 t f ? 20 ?C ，20 ?C 时液化石油气比热容 c f ? 3.0 KJ / Bm3 ??C 设液化石油气消耗量为 x Bm3 / h 则 Q f ? x ? Qdw ? c f t f ? ? x ?100000 ? 3.0 ? 20 ? ? .2.3 助燃空气带入显热 Qa 助燃空气温度 ta ? 20?? KJ / h?C20 ℃时，取空气比热容 ca ? 1.30? KJ / m ? C ?3 ?Va总 ? Va x ? 30.76 xBm3 / h则 Qa ? Va总cata ? (30.76x) ?1.30 ? 20 ? 799.76x? 6.2.4 预热带漏入空气带入显热 Qa? KJ / h?取预热带空气过剩系数 ? g ? 2.0 漏入空气温度 t f ? 20 漏入空气总量为Va ? x ?? g ? ? ?Vao ? x ? 2.0 ? 1.15 ? ? 26.75 ? 22.74x?C ，空气比热容 ca ? 1.30? KJ / m ? C ?3 ?? Bm / h?3? 则 Qa ? Vacata ? (22.74x) ?1.30 ? 20 ? 591.24x? KJ / h?6.3 热支出项目6.3.1 热制品带出显热 Q2 烧成产品质量： 23辊道窑—热工课程设计Gm ? 2670 （Kg/h）制品烧成温度 t2 ? 1250 ℃ 制品平均比热容，查手册C2 ? 0.84 ? 26 ?10?5 ?1250 ? 1.165 ? KJ / Kg? C ? ?Q2 ? GmC2t2 ?
?1250 ? 6.3.2 窑体散失热 Q3? KJ / h?将计算窑段分为三部分， 即第 1-6 节， 22-27 节： 低温段 40-550℃， 取平均值为 295℃； 第 7-10 节： 中温段 550-900℃， 取平均值为 725℃； 11-21 节： 第 高温段 900-1250℃， 取平均值 1075℃。 6.3.2.1 第 1—6 节，22—27 节：40—550℃。窑外壁表面平均温度 50℃，环境温度 取 20℃，窑内壁平均温度为 295℃ 1 ○窑墙散热单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?295 ? 50 ? 147.86 ?W / m 2 ? 0.23 0.13 ? 0.35 0.130.700 ? 1.345 ? 2 ?12 ? 24.54 m2 2窑墙散热面积 A ?二侧窑墙共散热：Q1? ? 147.86 ? 2 ? 24.54 ? 3.6 ? 26125???????????? ? KJ / h ?2 ○窑顶散热：单位热流密度：24辊道窑—热工课程设计q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?295 ? 50 ? 189 0.23 0.09 ? 0.35 0.13?W / m ?2窑顶散热面积： A ? 窑顶散热量：1.92 ? 2.64 2 ? 2 ?12 ? 54.72 m 2Q1?? ? 54.72 ?189 ? 3.6 ? 37231.49????????????? ? KJ / h ?3 ○窑底散热单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?295 ? 20 ? 225.5 ?W / m 2 ? 0.13 0.195 ? 0.35 0.10581.92 ? 2.64 2 ? 2 ?12 ? 54.72 m 2窑底散热面积 A ? 窑底散热量：Q1??? ? 54.72 ? 225.5 ? 3.6 ? 44421.70????????????? ? KJ / h ?所以低温段窑体总散热量：Q低 ? 37231.49 ? 26125 ? 44421.70 ? 107778 ? KJ / h ?6.3.2.2 中温段 7—10 节：550~900℃。窑外壁平均温度取 60℃，环境温度 20℃，窑 内平均温度取 725℃。1 ○窑墙散热单位热流密度：25辊道窑—热工课程设计q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?725 ? 60 ? 453.3 ?W / m2 ? 0.23 0.13 ? 0.492 0.130.7 ? 1.345 2 ? 2 ? 4 ? 8.18 m 2窑墙散热面积 A ?二侧窑墙共散热：Q2? ? 8.18 ? 2 ? 453.3 ? 3.6 ? 26698????????????? ? KJ / h ?2 ○窑顶散热：单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?725 ? 60 ? 452.69 ?W / m2 ? 0.23 0.13 ? 0.49 0.13窑顶散热面积 A ? 窑顶散热量：1.92 ? 2.64 2 ? 2 ? 4 ? 18.24 m 2Q2?? ? 18.24 ? 452.69 ? 3.6 ? 29725.44????????????? ? KJ / h ?3 ○窑底散热单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?725 ? 60 ? 300 ?W / m 2 ? 0.13 0.195 ? 0.35 0.10581.92 ? 2.64 ? 2 ? 4 ? 18.24 m2 2窑底散热面积 A ? 窑底散热量：Q2??? ? 18.24 ? 300 ? 3.6 ? 19699.2????????????? ? KJ / h ?中温段总散热量：26辊道窑—热工课程设计Q中 ? 29725.44 ? 26698 ? 19699.2 ? 76122? K J/ h ?6.3.2.3 高温段 11—21 节： 900~1250℃散热。 窑外壁平均温度取 80℃， 环境温度 20℃， 窑内平均温度 1075℃。 1 ○窑墙散热单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?1075 ? 80 ? 663 ?W / m2 ? 0.23 0.13 ? 0.46 0.130.8 ? 1.585 2 ? 2 ? 11 ? 26.235 m 2窑墙散热面积 A ?二侧窑墙共散热：Q3? ? 26.235 ? 2 ? 663 ? 3.6 ? 125235????????????? ? KJ / h ?2 ○窑顶散热：单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?1075 ? 80 ? 690 ?W / m2 ? 0.230 0.13 ? 0.49 0.131.92 ? 2.64 ? 2 ?11 ? 50.16 m2 2窑顶散热面积 A ? 窑墙散热：Q3?? ? 50.16 ? 690 ? 3.6 ? 124597??????????????? ? KJ / h ?3 ○窑底散热单位热流密度：27辊道窑—热工课程设计q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?1075 ? 80 ? 448.8 ?W / m 2 ? 0.13 0.195 ? 0.35 0.10581.92 ? 2.64 ? 2 ?11 ? 50.16 m2 2窑底散热面积 A ? 窑底散热量：Q3??? ? 448.8 ? 50.16 ? 3.6 ? 81042??????????????? ? KJ / h ?高温带总散热量：Q高 ? 5235 ? 81042 ? 330874预热带、烧成带窑体总散热量Q3 ? Q低 ? Q中 ? Q高 ? 107778 ? 76122 ? 330874 ? 514774 ????? ? KJ / h ?6.3.3 物化反应耗热 Q4 1 ○自由水蒸发吸热 Qw 自由水质量 Gw ? Gs ? Gg ? 2844 ? 2787 ? 57 烟气离窑温度 tg ? 400 ?C∴ Qw ? Gw? Kg / h?? 2490 ? 1.93t ? ? 57 ? ? 2490 ? 1.93 ? 400 ? ? 185934g??? ? KJ / h ?②烧成坯体物化反应耗热 用 Al2O3 反应热近似代替坯体物化反应热 入窑干制品质量 Gg ? 2787 kg/hAl2O3 含量=19.5%Qp ? Gg ? % ? 2787 ? % ? 所以??? ? KJ / h ?Q4 ? Qw ? Qp ? 1 8 5 9 3 4 1 1 4? 2 7 6 ? 11 3 2 7 2 1 ??? ? KJ / h ? 028辊道窑—热工课程设计6.3.4 烟气带走显热 Qg 离窑烟气总量 Vg ? ?Vg0 ? ?? g ? ? ?V o ? x ? ? 28.4 ? ? 2 ? 1.15? ? 26.75? x ? 5.7 x a? ? ? ? 离窑烟气过剩系数 ? g ? 2 ~ 4 ，取 ? g ? 2 离窑烟气温度 t g ? 400?C 查手册，此时烟气的平均比热为 Cg ? 1.45 ∴ Qg ? Vg Cg tg ? 5.7 x ?1.45 ? 400 ? .5 其他热损失 Q5 根据经验占热收入的 5%? KJ / m ??C ?3???????? ? KJ / h ?Q5 ? Q1 ? Qf ? Qa ? Qa? ? 5% ? ?
? 100060x ? 799.76x ? 591.24x ? ? 5%? 31528 ? 5072.55x??????????????????? ? KJ / h ?6.4 列热平衡方程并求解Q1 ? Q f ? Qa ? Qa? ? Q2 ? Q3 ? Q4 ? Qg ? Q5 ? 100060 x ? 799.76 x ? 591.24 x ?
? 514774 ? 1327210 ? 3306 x ? 31528 ? 5072.55 x解得 x ? 55? Bm / h?3每小时烧成制品质量为： Gm ? 2670? Kg / h? ? Kg / Kj ?每公斤产品热耗：55 ?100000 ? 目前玻化砖的产品热耗在 2000 ~ 3500 ? KJ / Kg ? 之间， 所以设计该窑炉热耗合理！29辊道窑—热工课程设计6.5 列热平衡表预热带烧成带热平衡表 热收入 项目 坯体带入显热 燃料化学热及显热 助燃空气显热 漏入空气显热 热支出KJ / h 87 32518% 10.16 88.61 0.71 0.52项目 产品带出显热 窑体散失热 物化反应热 烟气带走显热 其他热损失KJ / h
2519% 62.49 8.27 21.33 2.92 4.99 100.0总计6210364100.0总计热平衡分析:由表可以看出热支出项中，产品带走显热，物化反应耗热两项不可能 减少。而其他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 下。在资金允许的情况下，要减少窑体散热则可采用新型耐火材料，隔热材料，以达到 节能减排的目的。3 冷却带热平衡计算6.6 热平衡示意图图 7-6 冷却带热平衡示意图 Fig7-6 the sketch map of thermal balance of the colling belt30辊道窑—热工课程设计制品带入的显热 Q2 冷却风带入显热 Q6制品带出显热 Q7 热风抽出带走显热 Q8 窑体散热 Q9 其他热损失 Q106.7 热收入6.7.1 制品带入的显热 Q2 制品出窑温度 t=1250℃ 查表可知该温度下制品的平均比热为 C=1.29KJ/(kg ?℃) 每小时烧成制品质量 Gm ? 2670 kg/h 所以 Q2 ? Gm ? ? ? ? tc 1.29 ? 4305375 ????????? ? KJ / h ? 6.7.2 冷却风带入显热 Q6 设定鼓入冷风量为 V x m 3 / h 。鼓入冷风的温度： t a =20 ℃ 查表得 ：20 ℃时空气的比热为 c a =1.30 KJ / m3 . ?C 。 31辊道窑—热工课程设计∴Q6 ? Vxcata ? Vx ?1.30 ? 20 ? 26Vx???????????? ? KJ / h ?6.8 热支出6.8.1 制品带出显热 Q7 出窑时制品的质量： Gm ? 2670 kg/h 计算时以窑尾快冷结束为出窑口，此时的温度为 t7 ? 80 ?C 此时陶瓷制品的比热为 c7 ? 0.896 ? KJ / Kg. ?C ? ∴ Q7 ? Gmc7t7 ? 2670 ? 0.896 ? 80 ?
6.8.2 热风抽出时带走的显热 ???????????? ? KJ / h ?Q8由热风抽出量应等于冷风鼓入量，遵循平衡原则。故抽出热风量应为 V x m 3 / hKJ 取热风抽出的温度为： t8 ? 300 ℃，查表此时的比热为： c8 ? 1 . 3 2 / m3 . ?C则 Q8 ? V ? c? t ?3 0 0 ? 1 . 3 ? xV ? 3 9 6 2 V x 8 8 x 6.8.3 窑体散失热量 Q9 1. 急冷带（19—21 节）℃段散热1 ○窑墙散热 内壁平均温度 t2 ?1250 ? 700 ? 975 ℃ 2设窑墙外壁平均温度 t3 ? 50 oC ，单位热流密度： 32辊道窑—热工课程设计q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? t2?975 ? 50 ? 612.77 ?W / m2 ? 0.23 0.13 ? 0.45 0.130.8 ? 1.585 2 ? 2 ? 3 ? 7.155 m 2窑墙散热面积 A ?二侧窑墙共散热：Q1? ? 612.77 ? 2 ? 7.155 ? 3.6 ? 31567???????????? ? KJ / h ?2 ○窑顶散热：单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? t2?975 ? 50 ? 612.18 0.23 0.13 ? 0.45 0.13?W / m ?2窑顶散热面积： A ? 窑顶散热量：1.92 ? 2.64 2 ? 2 ? 3 ? 15.2 m 2Q1?? ? 15.2 ? 612.18 ? 3.6 ? 33512.6????????????? ? KJ / h ?3 ○窑底散热单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? t2?975 ? 50 ? 541.89 ?W / m 2 ? 0.13 0.195 ? 0.45 0.37861.92 ? 2.64 ? 2 ? 3 ? 15.2 m2 2窑底散热面积 A ? 窑底散热量：Q1??? ? 15.2 ? 541.89 ? 3.6 ? 29652?????????????? ? KJ / h ?急冷带散热总量：Q急 ? 33512.6 ? 31567 ? 29652 ? 94731 ???? ? KJ / h ?33辊道窑—热工课程设计2. 缓冷带、快冷带（22—27 节） ：700～80℃ ，要内壁平均温度 390℃。窑外壁平 均温度取 50℃， 1 ○窑墙散热 单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?390 ? 50 ? 205.19 ?W / m2 ? 0.23 0.13 ? 0.35 0.130.7 ? 1.345 2 ? 2 ? 6 ? 12.27 m 2窑墙散热面积 A ?二侧窑墙共散热：Q2? ? 12.27 ? 2 ? 205.19 ? 3.6 ? 18127.4????????????? ? KJ / h ?2 ○窑顶散热：单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?390 ? 20 ? 252.038 ?W / m 2 ? 0.23 0.09 ? 0.35 0.131.92 ? 2.64 2 ? 2 ? 6 ? 27.36 m 2窑顶散热面积 A ? 窑顶散热量：Q2?? ? 252.038 ? 27.36 ? 3.6 ? 24821????????????? ? KJ / h ?3 ○窑底散热单位热流密度：q??1 ? 2 ? ?1 ?2t1 ? ta?390 ? 50 ? 285.71?W / m 2 ? 0.13 0.195 ? 0.335 0.131.92 ? 2.64 ? 2 ? 6 ? 27.36 m2 2窑底散热面积 A ?Q2??? ? 27.36 ? 285.71? 3.6 ? 28141????????????? ? KJ / h ? 34辊道窑—热工课程设计此段总散热量： Q缓 ? 18127 ? 24821 ? 28141 ? 71089??? ? KJ / h ?冷却带窑体总散热 Q9 ? Q急 ? Q缓 ? 94731 ? 71089 ? .8.4 由窑体不严密处漏出空气带走显热 Q10??? ? KJ / h ?冷却带从窑体不严密处漏出空气量通常为窑尾鼓入风量的 5% 。即 0.05 V x 。设定 漏出空气的平均温度 t10 ? 400 ℃ 此时空气的比热容为 c10 ? 1.33 KJ / m3 . ?C ∴ Q10 ? V10c10t10 ? 0.05Vx ?1.33? 400 ? 26.6Vx ??????????? ? KJ / h ?6.9 列热平衡方程Q3 ? Q6 ? Q7 ? Q8 ? Q 9 ?Q10 4305375 ? 26Vx ? 191386 ? 396Vx ? 165820 ? 26.6Vx解得 Vx ? 9955? m / h?3即每小时鼓入冷风量为 9955? m / h?36.10 列热平衡表冷却带热平衡表热收入 序号 1 2 项目 制品带入热 空气带入热 热量（KJ/h） 比例% 序号 830 94.3 5.7 1 2 35 项目热支出 热量（KJ/h） 比例% 820 4.2 3.6制品带出热 窑体散热辊道窑—热工课程设计3 4 总计
总计抽热风带走热 其他热损失803 456481986.4 5.8 100由表可看出，热风抽出带走的热量占很大的比例，因此应充分利用此热量，一般用 来干燥坯体和作助燃风以及雾化风作用。 本窑设计抽热风用于坯体的干燥以及送去造粒 塔进行吹热风造粒。同时本人正在积极研究一项新的课题项目，利用窑炉热风进行热发 电，如果能研究成功此发明将有很广阔的应用前景，同时为我国节约大量能源，对我国 正在大力建设节约型社会起到巨大的推动作用。第八章管道尺寸以及阻力计算和风机选型7.1 抽烟风机的管道尺寸、阻力计算7.1.1 管道尺寸排烟系统需排烟气量：Vg ? ?Vgo ? (? ? 1)Va ? ?X ? ? 28.4 ? (1.15 ? 1) ? 30.76? ? 55 ? 1815.77 Bm3 / m3 ? ?烟气抽出时实际体积为： 烟气在金属管中流速 ω ，根据经验数据取 10m/s V= Vg· （273+400）/273=1.24 （m3/ s）36辊道窑—热工课程设计7.1.1.1 总烟管尺寸烟气在金属管中流速，根据经验数据取 ω =10m/s， 内径 d 总=（4V/π ω ）0.5 = [4×1.24/（3.1415×10）] 0.5 =0.40m 所以，总管内径取值：400mm,长度取 5m.7.1.1.2 分烟管尺寸分管流量 V ? =V/2=1.24/2=0.62（m3/ s） 内径 d 分=（4v/π ω ）0.5 = [4×0.62/（3.1415×10）] 0.5 =0.281m 考虑到调节的方便性分管内径取值为：280mm，长度取 4m.7.1.1.3 支烟管尺寸烟气在支管的流速为：ω =10m/s，流量 V ?? =1.24/4=0.31（m3/ s） 内径 d 支=（4v/π ω ）0.5 = [4×0.31/（3.14×10）] 0.5 =0.199m所以，支管内径应该不小于 119mm，考虑到调节的方便取值为：200mm，长度取 0.5m.7.1.2 阻力计算37辊道窑—热工课程设计7.1.1.4 料垛阻力 hi 根据经验每米窑长料垛阻力为 0.5Pa，因为该窑第 4 节为主抽烟口，零压面位于窑 的 13~14 节交界处，所以： hi=（9+0.5）×2.08×0.5=9.5 Pa7.1.1.5 位压阻力 hg 烟气从窑炉至风机，高度升高 H=1.8m，此时几何压头为烟气流动的动力，即负压 阻力，烟气温度 400℃，所以： hg=-H ρ a-ρ g） g=-1.8×[1.29×273/ 273+400） （ · （ -1.30×273/ 273+400） ×9.8=-11.9 （ ] Pa7.1.1.6 局部阻力 he 局部阻力 ζ 可由查表得： 烟气从窑炉进入支管：ζ =1； 支烟管进入分烟管：ζ =1.5； 并 90°转弯：ζ =1.5； 分管 90°急转弯：ζ =1.5； 分管进入 90°圆弧转弯：ζ =0.35； 分管进入总管：ζ =1.5； 并 90°急转弯：ζ =1.5 为简化计算，烟气流速均按 10m/s 计，烟气温度按 400℃计，虽在流动过程中烟气会有 温降，但此时流速会略小，且取定的截面积均比理论计算的偏大，故按此值算出饿局部 阻力只会偏大，能满足实际操作需求。 he=（1+1.5+1.5+1.5+0.35+1.5+1.5）×100/2×1.3×273/（273+400） =233.3Pa38辊道窑—热工课程设计7.1.1.7 摩擦阻力 h f 摩擦阻力系数：金属管道取 ζ =0.03， hf=ζ （L 支/D 支+ L 分/D 分+ L 总/D 总）×ω 2ρ /2 =0.03×(0.5/0.2+4/0.28+5.0/0.4)×100/2×273/（273+400） =10 Pa7.1.1.8 风机应克服总阻力 h总h总 = hi + hg + he+ hf=240.9 Pa7.1.2 风机的选型 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）×240.9=361.35 Pa 流量取储备系数为 1.5，风机排出烟气平均温度 250℃，所以： Q=1.5× V g ×（273+250）/273=5218（m3/ s）7.2 其他系统管路尺寸确定、风机的选型 7.2.1 液化石油气输送管径的计算7.2.1.1 液化石油气总管内径的计算 液化石油气的流量为：55m3/ h，取液化石油气在总管中的流速为：8m/s， 总管选用一根管子，那么总管的内径为： d 总=2×（v/3600π ω ）0.5 =2×[55/（×8）] 0.5 =0.005m 所以，总管内径取值：50mm 39辊道窑—热工课程设计7.2.1.2 窑顶 窑底 窑侧的分管尺寸 液化石油气分管分组控制，共分 5 组 10 根，烟气在金属分管中流速，根据经验数 据取 ω =8m/s， 内径 d 分=2×（v/3600π ω ）0.5 =2×[55/（×8×10）] 0.5 =0.0156m 所以，分管内径取值：16mm7.2.1.3 通往烧嘴的液化石油气支管内径计算 窑体共***了 84 个烧嘴，液化石油气支管总共有 84 根，而流速取 ω =6m/s 内径 d 支=2×（v/3600π ω ）0.5 =2×[55/（×84×6）] 0.5 =0.0062m 所以，分管内径取值：8mm7.2.2 助燃风管计算 助燃风量 Vα =55×30.76=/ h 实际助燃风量 V=1691.8×（273+20）/273=1816 m3/ h7.2.2.1 助燃风总管内径的确定 助燃气在总管中的流速为：ω =10m/s， 助燃风管总管选用一根管子，那么总管的内径为： d 总=2×（v/3600π ω ）0.5 =2×[1816/（×10）] 0.5 =0.253m 所以，总管内径取值：260mm40辊道窑—热工课程设计7.2.2.2 助燃风分管内径的确定 窑顶、窑底各 1 根分管，n=2，流速均取：ω =10m/s，d 分 ? 2 1816 （3600 ? 2 ? 3.14 ?10） 0.179 mm / ?所以分管内径取 180mm7.2.2.3 窑顶窑底内的方管内径的确定 取 ω =9m/s，此分管采用方管，埋入窑墙内部，共四根。 则：方形管截面积 F=V/（4×3600ω ）=1816/（4×3600×9）=0.014 m 2 所以方管边长：L= 0.014 ? 0.118 m 取方管边长为 120mm7.2.2.4 助燃风管通往烧嘴的管路管径 共 84 根烧嘴，取流速为 ω =6m/s，d支 ? 21816 ? 0.036 mm 3600 ? 84 ? 3.14 ? 6取支管直径：40mm7.2.3 冷却带风管计算 冷却带鼓入冷风总量为 9955 m 3 / h 项目 急冷带 缓冷带 快冷带 所占比例 60% —100% 40% 鼓入冷风量 5973 —41辊道窑—热工课程设计7.2.3.1 缓冷总管（抽风管） 缓冷风量 V=9955 m 3 / h ，取 ω =8m/s 缓冷总管： d总 ? 29955 ? 0.594m 3600 ? 3.14 ? 8取缓冷总管内径：600mm 缓冷分管：n=8d分 ? 29955 ? 0.235m 3600 ? 3.14 ? 8 ? 8取缓冷分管内径：240mm 缓冷支管：共设置了（16 个抽风口，16 根抽风支管）d支 ? 29955 ? 0.166m 3600 ? 3.14 ? 8 ?16取缓冷分管内径：200mm7.2.3.2 急冷风管内径的确定7.2.3.2.1 急冷总管内径 急冷风量 V=5973 m 3 / h ，取 ω =10m/sd总 ? 25973 ? 0.460m 3600 ? 3.14 ?107.2.3.2.2 急冷分管内径 取 ω =9m/s，上下共 2 根方管，n=2L?5973 ? 0.303mm 3600? 9 ? 2急冷风方管尺寸：300mm42辊道窑—热工课程设计7.2.3.2.3 急冷支管内径 取 ω =8m/s，共 30 根，n=30d支 ? 25973 ? 0.094m 3600 ? 3.14 ? 8 ? 30急冷支管内径：90mm7.2.3.3 快冷管径确定 7.2.3.4 快冷总管内径确定 V=3982 m 3 / h ，取 ω =10m/sd总 ? 23982 ? 0.375m 3600 ? 3.14 ?10总管内径：380mm7.2.3.4.1 快冷分管内径确定 取 ω =9m/s，n=2d分 ? 23982 ? 0.280m 3600 ? 3.14 ? 9 ? 2分管内径：280mm 7.2.3.4.2 快冷支管内径确定 取 ω =8m/s，n=24d分 ? 23982 ? 0.086m 3600 ? 3.14 ? 8 ? 24支管内径：90mm43辊道窑—热工课程设计7.2.4 风机选型 7.2.4.1 助燃风机选型 助燃风机的风量：V=1816 m 3 / h7.2.4.2 急冷风机选型 急冷风机的风量：V=5973 m 3 / h7.2.4.3 抽热风机选型 抽热风机的风量：V=9955 m 3 / h7.2.4.4 快冷风机选型 快冷风机的风量：V=3982 m 3 / h 各系统管道尺寸、风机型号规格见表 8-2表 8-2 窑主体系统管道尺寸、风机型号规格项目 管道尺寸/mm 总管 分管 支管 风机代号 风机名称 风机型号 全风压 抽烟 400 280 200 助燃 260 180 120(方管) 助燃风机 B 高压离心风 机 9-19 型 8050 急冷 460 300 90 急冷风机 C 高压离心风机 4-72-11 型 3930 抽热风 600 240 200 抽热风机 E 高温离心风机 Y9-35 型 1405 快冷 380 280 90 快冷风机 F 高压离心风机 4-72-11 型 3240抽烟风机 A 高温离心风机 Y9-35 型 361.3544辊道窑—热工课程设计 风量/ m 3 ? h ?1 电机型号 功率/kw 转速/ r ? min?1M-8 3 730M-2 4 2900 1.1 1450-8 5.5 730 1.1 14508 工程材料概算7.3 窑体材料概算9.1.1 轻质粘土砖的概算m 每块轻质粘土砖的体积 V ? 0.23? 0.113? 0.065 ? 0.00169 3第1节~第 10 节，第 22 节~第 27 节：Vn ? 2 ? 0.78? 2.008? 0.23(10 ? 6) ? 0.13? 2.008? 2.640? (10 ? 6) ? 0.23? 2.008? 2.030? (10 ? 6) ? 38.061 3 m取多余的砖的数量占总量的 3.5% 本窑共需轻质粘土砖的数量为：N1 ? Vn (1 ? 0.035) / V ? 23310 块9.1.2 轻质高铝砖m 每块轻质高铝砖的体积 V ? 0.23? 0.113? 0.065 ? 0.00169 3第11节~21 节轻质高铝砖的体积:Vg ? 2 ? 0.88? 2.008? 0.23?11? 0.23? 2.008? 2.640?11 ? 0.23? 2.008? 2.030?11 ? 32.665m3取多余的砖的数量占总量的 3.5% 本窑共需轻质高铝砖的块数为:N2 ? Vg (1 ? 0.035) / V ? 20005 块9.1.3 硅藻土砖m 每块硅藻土砖的体积 V ? 0.23? 0.113? 0.065 ? 0.00169 345辊道窑—热工课程设计第1节~27 节硅藻土砖的体积：Vgz ? 0.195? 2.640? 2.008? 27 ? 27.910m3取多余的砖的数量占总量的 3.5% 本窑共需硅藻土砖的块数为:N3 ? Vgz (1 ? 0.035) / V ? 17093 块9.1.4 硅酸铝棉板的概算 第1节~第 6 节，第 22~27 节共 12 节，每节的硅酸铝棉板的面积为：S1 ? 2.640? 2.008? 0.78? 2.008? 2 ? 8.4336 2 m第 7 节~第 21 节共 15 节，每节的硅酸铝棉板的面积为:S2 ? 2.640? 2.008? 0.88? 2.008? 2 ? 8.8352 2 m本窑共需硅酸铝棉板的面积为：S总 ? 12S1 ? 15S2 ? 233.7312 2 m7.4钢材的概算钢材的概算以窑的一节用钢材量为基准7.4.1 方钢的概算 方钢使用 60×4mm 的钢材，侧横梁用钢长度 L1 ? 2.008?10 ? 20.08m 上下横梁用钢长度 L2 ? 2.76? 5 ? 13.8m7.4.2 钢板的概算 在窑的底部铺设 3mm 的钢板，其用量 S ? 2.64? 2.008 ? 5.30m246辊道窑—热工课程设计7.4.3 角钢的概算 角钢都使用 56×56×5 等边角钢。底部角钢用量 L1 ? 2.76? 4 ? 11.04m 吊顶所用角钢为两根并排 L2 ? 2.76? 21 ? 57.96m 在烧成带用角钢固定烧嘴，其用量 L3 ? 2.1? 4 ? 8.4m 合计 8.4×10.5=88.2m7.4.4 全窑所用钢材量 方钢: (20.08 ? 13.8) ? 27 ? 914.76m 钢板：5.30×27=143.1 m 2m 角钢: (11.04 ? 57.96) ? 27 ? 1863后最后对我的毕业设计总结如下：记1 ○采用明焰裸烧工艺。燃烧产物与制品直接接触，热交换充分，制品 2 受热均匀，可以实现低温快烧，降低单位燃耗，提高产量。○窑墙及窑顶 砌体大量使用耐火纤维，因而使窑炉升、降温快，保温好，窑体外表面温 3 度低，散热及蓄热均少，从而大大降低了能耗。○窑膛空间结构、断面构 4 造设计等设置合理。○采用水煤气作为燃料，选用高速调温烧嘴，并采用 合理布置、分组控制的燃烧系统。高速调温烧嘴喷出气体速度可大于 100m/s，质量流量大，搅动剧烈，温度又可调，从而大大强化了窑内尤其 是低中温段的对流换热， 使窑内制品加热极为均匀， 烧成周期大为缩短。5 ○ 配置了合理的通风工作系统。不仅全面地满足了窑炉的工作要求，而且还 6 做到了通风机与管网的良好匹配，从而减少了电能的消耗。○窑炉装配化47辊道窑—热工课程设计程度高。可全部在工厂制造，再在现场组装，因而施工周期短，且适合于 模数化生产.参考文献[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7]胡国林《建陶工业辊道窑》.北京.中国轻工业出版社.1998 年 刘振群《陶瓷工业热工设备》.武汉.武汉工业大学出版社.1998 年 王淮邦《耐火材料工艺学》第二版.北京.冶金工业出版社.1993 年 宋瑞《现代陶瓷窑炉》.武汉.武汉工业大学出版社.1996 年 郭海珠《建材工业信息》.中国期刊网.1994 年 06 期 蔡悦民《硅酸盐工业热工技术》.武汉.武汉工业大学出版社.1995 年 李家驹《日用陶瓷工艺学》.武汉.武汉工业大学出版社.1998 年 [8] 胡国林《窑炉砌筑与***》.景德镇陶瓷学院教材.1992 年[9] 1990胡国林《意大利唯高公司 FRW2000 型辊道窑结构性能分析》.陶瓷[10] [12] 社.1999 年 [11]景德镇陶瓷学院科技信息开发部《辊道窑技术资料汇编》 陈帆《现代陶瓷工业技术装备》 .北京.中国建材工业出版中国硅酸盐学会陶瓷分会建筑卫生陶瓷专业委员会《现代建筑卫生陶瓷工程师手册》.北京.中国建材工业出版社.1998 年 [12] 《热工手册》48
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