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1、材料科学于工程学院毕业设计 日产1.4万抛光砖气烧辊道窑设计毕业设计日产1.4万平方米抛光砖气烧辊道窑设计目 录摘 要3前 言51 设计任务书及原始资料62 烧成制度的确定72.1 温度制度的确定72.2 气氛制度72.3 压力制度73 窑体主要尺寸确定93.1窑内宽的确定93.2 窑体长度的确定93.3 各带长度的确定103.4 辊上高、辊下高的确定114 工作系统确定124.1 排烟系统124.2 烧成系统124.3冷却系统124.4窑体附属结构的布置145 窑体材料及厚度的确定166 燃料及燃烧计算186.1理论空气需要量186.2实际空气需要量186.3 用经验公式计算实际烟气生成量1
2、86.4 燃烧温度187 物料平衡197.1每小时出窑制品的质量G出197.2每小时入窑干制品的质量G干197.3每小时入窑湿制品的质量G湿197.4每小时蒸发自由水的质量Gw198 预热带烧成带热平衡计算208.1热平衡计算基准及范围208.2热平衡示意框图208.3热收入项目218.4热支出项目218.5热平衡方程278.6热平衡表.279 冷却带平衡计算289.1热平衡计算准则：289.2热平衡示意图:289.3热收入299.4热支出299.5热平衡方程369.6冷却带平衡列表3710 传动计算3810.1 传动系统的选择3810.2 传动过程3810.3 辊子材质的选择3810.4 辊
3、距的确定3910.5 辊子传动过程中的联接方式3910.6 辊子转速的选择3911管道计算、阻力计算和风机选型4011.1管道计算4011.2阻力计算4011.3排烟风机选型4111.4其他管路阻力计算：4112 烧嘴选型4512.1每个烧嘴所需燃烧能力4512.2 选用烧嘴应注意的原则4512.3 烧嘴选用4513 工程材料概算4713.1 钢架结构所用钢材用量概算：4713.2 钢板用量概算：4713.3 耐火材料概算：48致 谢51参考文献52外文翻译53摘 要本设计的题目是日产1.4万抛光砖气烧辊道窑。说明书中具体论述了设计时应考虑的因素,诸如窑体结构、排烟系统、烧成系统和冷却系统等等
4、.同时详细的进行了对窑体材料的选用、热平衡、管路、传动设计等的计算。本设计所采用的燃料为水煤气，在烧成方式上采用明焰裸烧的方法，既提高了产品的质量和档次，又节约了能源，辊子运输可减少窑内装卸制品，和窑外工序连在一起，操作方便，同时具有很高的自动化控制水平，在燃烧及温度控制上采用PID智能仪表，可以很方便的调节和稳定烧成曲线。本说明书内容包括：窑体主要尺寸的确定、工作系统的确定、窑体材料的选择、燃料燃烧计算、热平衡计算、传动计算、管道尺寸阻力计算、风机的选型及工程材料概算。关键词：辊道窑、PID 控制、稳定AbstractThis instruction elaborated the rolle
5、r kiln. The daily production of this roller kiln is 1.4 million square meter polishing brick. This instruction specifically elaborated the factor should considered when we designed, such as the structure of the kiln body, discharged system, burning system and the cooling system and so on, At the sam
6、e time it detailed how to choose the materials, the calculation of heat balance , the pipeline design, the transmission design to the kiln and so on. The fuel of this kiln is serni-water gas, it fires product directly. This firing way can improved the quality and scale of the product, saved the ener
7、gy, and the transportation by roller may reduce loading the product. With the working procedure outside the kiln, it is eased to operation. Simultaneously it has the high automation control level. It uses the PID intelligence measuring appliance in firing and the temperature control. It can adjust t
8、he firing curve and make the temperature stably conveniently.This instruction content includes: the determination of kiln body dimension, work system, the choice of material, the calculation of fuel burning, the calculation of heat balance, the calculation of transmission, the calculation of pipelin
9、e size and resistance, how to choose air blower shaping and the estimation of engineering material. Keywords: roller kiln, PID control, stably前 言辊道窑是近几十年发展起来的新型快烧连续式工业窑炉，目前已广泛用于釉面砖、墙地砖、彩釉砖等建筑陶瓷工业生产中，它代表了陶瓷工业窑炉的发展方向，这是因为辊道窑具备其他陶瓷工业窑炉无可比拟的优点。辊道窑断面呈扁平形，制品一般为单层焙烧，故上下温差很小；辊上下还能同时加热，并且制品不装匣钵（采用裸烧），传热速率加快，
10、窑内断面温度也均匀，从而大大缩短了烧成时间，保证了快速烧成的实现。辊道窑普遍广泛采用新型轻质耐火材料，并且取消了窑车和匣钵，仅用薄垫板，建筑瓷砖还大多不用垫板，使热耗大为降低。辊道窑属中空窑，窑内阻力小，压降也就小，故窑内正负压都不大；加上辊道窑无曲封、车封、沙封等空隙，窑体密封性能好，减少了漏风，从而大大提高了热利用率。没有了窑车吸热，也就没有了车下漏风，也就保证了窑内上下温度的均匀。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。机械化，自动化程度高，并能和其它生产设备
11、组成完整的现代化生产线。所以，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑炉，在我国已得到越来越广泛的应用。在设计过程中，我对窑炉设计及施工过程有了更深的认识，也有了一些体会，对将来的工作有了更多的自信，对未来的工作做了一些规划，也充满了希望，期望通过自己的努力工作和不断学习，最后能够获得成功。1 设计任务书及原始资料景德镇陶瓷学院毕业设计（论文）任务书院（系） 材料工程系 2010 年 3 月 26 日专业热能与动力工程班级热工2007级学生姓名夏言指导教师蒋方乐 题目日产1.4万抛光砖气烧辊道窑设计主要研究内容和设计技术参数：1、坯料组成：（%）SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3
12、K2O+Na2O灼减68.115.782.883.550.951.537.212、入窑水分：1.2%3、产品合格率：97%4、烧成周期：45分钟（全氧化气氛）5、最高烧成温度：1200 0C6、产品规格：6006007、燃料：水煤气 基本要求（含成果要求）：1、设计结构合理，计算正确；2、制图规范，图面整洁，图纸齐全（窑体结构、管路、钢架、传动、异型砖等）；3、说明书完整，详细；符合计算机绘图，外文翻译等毕业设计要求。工作进度计划： 第56周 查阅资料，并完成文献综述第78周 完成设计计算 第914周 完成设计绘图第15周 编写设计说明书。2 烧成制度的确定2.1 温度制度的确定窑炉的烧成制度
13、取决于坯釉料的组成和性质、坯体的造型、大小和厚度以及窑炉结构、装窑的方法、燃料种类等等因素。而烧成制度主要包括温度曲线、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对于辊道窑而言,窑内容易保证均匀,因此可以快速升温与冷却.现对各阶段所需时间进行分析:入窑水分1.0%,升温速度达150200/h便会使制
14、品开裂.对于辊道窑来说,快速升温阶段不是石英转化的危险阶段,但是在此阶段一系列的氧化分解反应需要足够的时间.氧化反应速度一般随温度的升高而加快.在最高烧成温度下保温一定的时间.急速冷却阶段是产品处于塑性阶段,故可以较快地冷却制品,但是急冷后期(也即700400时)降温速率应减慢(因为制品在此温度段时,已基本硬化,若冷却过快,由于膨胀收缩的原因,易使制品炸裂),400以后随着制品强度的增加,可以快速冷却.现在具体列表如表-1所示:2.2 气氛制度根据要求全窑为氧化气氛烧成2.3 压力制度预热带为(-40)(-25)Pa,烧成带8 Pa位置温度变温速率（min-1）时间（min）预热带20-250
15、76.673250-600116.673600-90055.565.4烧成带900-110033.3361100-120013.37.5120003冷却带1200-700-166.73700-400-48.198.3400-200-60.63.3200-80-482.5表-1烧成制度3 窑体主要尺寸确定3.1窑内宽的确定窑内宽为窑道内两侧墙间的距离，随着辊子材料质量的提高，生产技术的进步，辊道窑的内宽有进一步加宽的趋势。增加辊道窑的有效内宽可以提高产量、降低能耗。在确定窑的内宽的时候，一方面要考虑辊子长度、窑墙厚度、还要考虑水平方向温度的均匀性等因素。根据产量，所用的燃料，窑内传热等因素，粗略
16、确定内宽的尺寸，设计为B米，成品的尺寸为600600mm，制品的烧成缩和磨边倒角的总损耗取10%。坯体尺寸=产品尺寸/（1-烧成收缩）=600/（1-10%）=667mm两侧坯体与窑强之间的距离取100-200mm，假设B=2.5m，根据所定内宽B，计算宽度方向坯体排列的块数为：n=（2500-1602）/667=3.27，确定并排3块6673=2001 mm,有效宽为2100 mm 考虑到辊子长度的有效利用，取窑内宽B=2100+1752=2450 mm。 但是为了利于烟气排除窑外、压力控制和温度制度的实现，加速预热带的升温和冷却带的降温速度，本设计采用加宽预热带和烧成带的内宽，取2600m
17、m。3.2 窑体长度的确定3.2.1 装窑密度K=（1000667）30.62=1.62 /m窑长3.2.2 窑长的确定L=278.4 m3.2.3 单节长度的确定辊距的确定原则：1/5-1/3的制品长度，但是考虑到该窑炉比较长且产量比较大，且根据实际生产经验600600的砖辊距一般取85mm，本设计采用85mm的辊距。同时单元节长度一般为2 m左右，本设计预热带前部和冷却带部分采用27根棍棒，所以单节长度为2295mm；预热带后部和烧成带采用22根棍棒，所以单元节长度为1870mm，之所以采用1870mm的单元节长度是为了提高烧嘴密度，加速搅拌促进温度均匀分部，以达到设定的温度曲线。3.3
18、各带长度的确定3.3.1 预热带长：11.445278.470.528其中20-250和250到600单元节长度为2295mm，600-900单元节长度为1870mm，所以20-250取8节，250-600取8节，600-900取18节。3.3.2 烧成带长：16.545278.4102.08mm所有温度段采用单元节长度为1870mm，取54节。3.3.3 冷却带长：17.145278.4105.79mm所有温度段采用2295mm，取46节。所以烧成制度和温度曲线对应的单元节的位置如下表所示： 表-2温度曲线对应单元节数列表：位置节数温度变温速率（min-1）时间（min）预热带1-820-2
19、5076.6739-16250-600116.67317-34600-90055.565.4烧成带35-55900-110033.33656-801100-120013.37.581-90120003冷却带91-981200-700-1362.9499-120700-400-48.198.3121-129400-200-60.63.3130-136200-80-46.882.563.4 辊上高、辊下高的确定现代辊道窑辊上高、辊下高的确定原则是保证能够处理废品和为砖尺寸的整倍数。本设计采用的辊下高均为66.56399mm，再加上孔砖的一半高度60mm和一层陶瓷纤维纸的厚度1mm，总高为460mm
20、。辊上高的确定：1-16节：6166.5516.5420 mm，该段拱顶高度为348mm。17-98节：6189.566.543.5420 mm，该段拱顶高度为328mm。99-136节： 66.5661460 mm。辊上高、辊下高分部表：位置/节辊上高/mm辊下高/mm总高/mm1-1642046088017-9842046088099-1364604609204 工作系统确定辊道窑的工作系统包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统等，下面是各系统的安排及位置情况：4.1 排烟系统明焰辊道窑可分别从窑顶和窑底设排烟口，本设计采用准集中排烟法排烟。在第1、2、3、5、7、9、11、13节设置顶抽和底抽
21、。在各烟口分别用圆管引出，汇总到窑顶、窑底的排烟支管中，最后连接到总管进行集中排烟。在7-9节窑顶设置放排烟风机的平台，并排布置一级排烟风机和二级排烟风机，左右各一台，其中一台备用。4.2 烧成系统本设计的为明焰辊道窑，且使用水煤气作燃料，所以采用全部喷入窑道内燃烧的方式，仅通过烧嘴砖的燃烧道中空部分燃烧，而不另设燃烧室，并在辊子上下各设一层烧嘴，同一层烧嘴两侧交错布置，同一侧烧嘴上下交错布置。4.2.1 烧嘴的设置本设计在600 18节就开始设置烧嘴，有利于快速升温和温度调节，缩短烧成周期，达到快烧的目的。考虑到在低温段设置烧嘴不宜太多。因此，在18-29节每节的后半节辊上设置1对烧嘴；在1
22、8-29节的辊下设置两队对烧嘴；在30-86节每节的辊上设置两对烧嘴；87-90节的后半节设置一对烧嘴；在30-90节每节的辊上辊下均设置两对烧嘴；辊上辊下烧嘴及对侧烧嘴均互相错开排列；总共552支烧嘴。在每个烧嘴对侧窑墙分别设置一个火焰观察孔，但如遇到事故处理孔，则取消观察孔。4.2.2 煤气输送装置煤气由煤气站经升压风机升压，通过管道、阀门、总管煤气处理系统，送至各节烧嘴，每四支烧嘴共一根供气支管。助燃空气由风机通过助燃主管道、支管和阀门送至烧嘴。4.3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煤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
23、，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。4.3.1 急冷通风系统从烧成最高温度至700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。辊道窑急冷段应用最广的直接风冷是在辊上下设置横 窑断面的冷风喷管。每根喷管上均匀地开有圆形或狭缝式出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷效果。由于急冷段温度高，横穿入窑的冷风管须用304不锈耐热钢制成，管径为76mm。本设计也采用此种结构，其中91、92节为过度区，在93-98节窑长进行急冷，每节辊上辊下均匀分布8支急冷风管，风管采用交错排列布置。前三节急冷管开口比后面的三节
24、急冷管开口少。4.3.2 缓冷通风系统制品冷却到700-400范围时，由于有晶型转换，会有比较大的体积变坏，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率。为达到缓冷目的，一般采用热风冷却制品的办法。大多数辊道窑在该段设有抽热风口，使从急冷段与窑尾快冷段过来的热风流经制品，让制品慢速均匀地冷却。本设计设置一节过度，第99节；在100-114布置换热管和抽热风的方法，抽走来至急冷带和快冷带的热风，这样可缓和降温速率，达到抽走急冷段的热风。换热管布置在辊上，每节布置8根；115-120节为过渡节，只在辊上开设抽热风口。4.3.3 快冷通风系统制品冷却到400以后可以进行快速冷却。介由于制品温度较低
25、，使传热动力温差小，即使允许快冷也不易达到。而此段冷却也很重要，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后炸裂，故要加强该段的吹风冷却。一般都采用快冷风管和轴流风机进行快冷。其冷却效果好，并便于该段温度的调节。本设计快冷段前部的121-123节上下各相错布置三根直径为89mm的快冷管，在124-128节辊上辊下各均匀交错布置6根直径为89mm的快冷管；其中129节为过渡箱，130箱为了利于窑炉的压力控制采用空箱结构；在131-136节每节辊上辊下各布置2台轴流风机直接鼓冷风进行冷却制品，共24台。4.4窑体附属结构的布置4.4.1 事故处理孔本设
26、计将事故处理孔设在辊下，辊上只在99和100节设置，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，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。考虑到砌筑应该比求出值稍大一点，故取事故处理孔长度为：330mm199.5mm。对于事故处理孔在不处理事故时，要进行密封，内部堵塞耐火材料做成的事故孔塞砖，外部采用和窑墙同等材质的保温纤维之类的棉类制品制成棉塞。塞于事故孔塞砖的外部起密封作用。密封是为了防止热气体外溢，冷
27、风漏入等引起的热损失对烧成制度产生影响。4.4.2 测温孔、测压孔、观火孔、膨胀缝和挡板挡墙4.4.2.1 测温孔：为严密监视及控制窑内温度制度，及时调节烧嘴开度，一般在窑道顶及火道侧墙留设若干处测温孔以安装热电偶。测温孔间距一般为3-5米，高温段布密些，低温段布稀些，在烧成曲线的关键点，如氧化末段、晶型转化点、釉始熔点、成瓷段、急冷结束等都应设测温孔。本设计共在4.4.2.2 测压孔：压力制度中零压面的位置控制特重要，一般控制在预热带和烧成带的交界面附近。若零压过多移向预热带，则烧成带正压过大。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
28、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。4.4.2.3 观火孔：在每个烧嘴的对侧窑墙设置观察孔，以便及时观察窑内情况。辊上的观察孔亦可用于观察窑内走砖情况，所以上观察孔需在窑墙上加工一向下的狭缝。4.4.2.4 膨胀缝：由于窑体受热会膨胀，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11.5m左右留设10-15mm膨胀缝，内填与窑墙材料同等耐火度的陶瓷纤维。4.4.2.5 挡板、挡墙：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，同时也为了增长烟气在窑内的停留时间 提高烟气的热利用
29、率，通常在辊道窑工作通道的某些部位，辊下筑挡墙，辊上插入挡板，缩小该外工作工作通道面积，以增加气流阻力，便于压力与温度制度的调节。在烧成带和冷却带设置挡墙、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向烧成带而降低高温区温度。再一个就是防止高温烟气的辐射对急冷管的损害。预热带设置挡墙、挡板可以增加烟气在高温区的滞留时间，提高烟气利用率比，可控制低温区的温度。5 窑体材料及厚度的确定窑体材料的确定原则：辊道窑窑墙与所有工业窑炉的窑墙一样，必须具备耐高温、具有一定强度和保温性能好三个基本条件，选用的材料要保证材料长期允许使用工作温度大于实际使用的最高温度。特别是，由于辊子要穿过窑墙，为
30、了提高辊子长度的有效利用率，对窑墙的厚度有更严格的控制。换言之，为了增加辊道窑窑内有效宽度，就应尽量减薄窑墙，同时考虑到材料的价格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（1）为了砌筑方便和外形整齐，窑墙的厚度变化不要太多；（2）各层材料的厚度应为砖尺寸整倍数，墙高则为砖厚的整倍数，尽量少加工砖；（3）要保证散热量小窑墙外壁的最高温度应不大于80；（4）两侧墙的总厚度与窑内宽之和应小于所选用的辊子长度。综合上述因素，本设计选材如表-2所示：窑体材料的校核：选烧成带为例 材料s1用莫来石JM26，厚度为345mm,导热系数1=0.2 s2用标准棉毯砖，厚度20mm,
31、导热系数2=0.09s3用普通棉毯，厚度为80mm, 导热系数3=0.12s4用普通棉板，厚度为50mm，导热系数4=0.15R=0.345/0.2+0.02/0.09+0.08/0.12+0.05/0.15=2.947（C.m2 /W）Q=(1200-80)/2.947=380(W/m2)验算：T1=1200T2=T1-Q(s11)= 1200-（3801.725）=544.5T3=T2-Q(s22)= 544.5-（3800.222）=460T4=T3-Q(s33)= 460- （3800.667）=253.5T5=T4-Q(s44)= 253.5- （3800.333）=78.5经过计算
32、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。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。窑炉所选用耐火材料清单,表-2：节数窑顶窑墙窑底18高铝聚轻球180mm高铝聚轻球115mm漂珠砖133mm漂珠砖115mm普通棉毯20mm普通棉毯60mm硅酸铝棉板25mm916高铝聚轻球180mm普通棉毯20mm高铝聚轻球230高铝聚轻球66.5mm漂珠砖66.5mm普通棉毯60mm硅酸铝棉板25mm1734高铝聚轻球250mm高铝聚轻球295mm高铝聚轻球66.5mm漂珠砖266mm普通棉毯20mm普通棉毯100mm珍珠岩30mm普通棉板
33、50mm3592莫来石JM26 270mm普通棉毯20mm珍珠岩30mm莫来石JM26 345mm莫来石JM26 66.5mm高铝聚轻球133mm漂珠砖133mm标准棉毯20mm普通棉毯80mm普通棉板50mm9398莫来石JM26 270mm普通棉毯20mm珍珠岩30mm高铝聚轻球295mm高铝聚轻球66.5mm漂珠砖266mm普通棉毯100mm普通棉板50mm99120高铝聚轻球115mm高铝聚轻球115mm高铝聚轻球66.5mm漂珠砖66.5mm漂珠砖115mm普通棉毯50mm普通棉毯50mm硅酸铝棉板25mm121129普通棉毯100mm漂珠砖115mm漂珠砖133mm普通棉毯50mm
34、硅酸铝棉板25mm130131136普通棉毯70mm普通棉毯50mm普通棉毯50mm硅酸铝棉板25mm6 燃料及燃烧计算6.1理论空气需要量燃料低位热值Qd=10500KJ/Nm3查设计手册，用经验公式可得：理论空气需要量为:L0=0.21Qd/1000=2.205 m3 /m36.2实际空气需要量由于辊道窑全窑都是氧化气氛，所以取空气过量系数为1.3则实际空气需要量为:La= L01.3=2.8665 m3 /m36.3 用经验公式计算实际烟气生成量理论烟气量V0g = 0.26Qd/1000= 0.2610500/1000=2.73 m3 /m3实际烟气量 Vg=V0g +(a-1)L0=
35、2.73+(1.3-1)2.205=3.3195 m3 /m36.4 燃烧温度理论燃烧温度Tth=(Qd+VaCaTa+CfTf)/VgCg当温度为20时,空气比热系数Ca=1.30KJ/ m3 ,水煤气比热为1.38KJ/ m3设: t=1800,则Cf=1.67KJ/ m3 所以:t=(10500+1.2.86651.3201.3820)/3.31951.67 =1871.9(1871.9-1800)/1800=0.0399=3.99% 基本合理取高温系数为0.75 ,则实际的温度为:t=0.751871.9=1404 ,比1200 高出204 ,高于80以上，这符合烧成要求,保证产品达到
36、烧熟的目的，空气可以不预热便可使用。7 物料平衡7.1每小时出窑制品的质量G出G出 =14000/（240.36）7=11342.6Kg/h7.2每小时入窑干制品的质量G干 G干= G出/1-0.0721=12223.9 Kg/h7.3每小时入窑湿制品的质量G湿G湿= G干/1-0.012=12372.4 Kg/h7.4每小时蒸发自由水的质量GwGw=12372.4-12223.9=148.5 Kg/h 8 预热带烧成带热平衡计算热平衡计算包括预热带、烧成带热平衡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
37、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，哪项热耗最大，能否采取改进措施.8.1热平衡计算基准及范围计算基准为：以1小时进入系统的物料为时间基准；0为温度基准。8.2热平衡示意框图 热平衡示意图坯体带入显热： 热制品带出显热：燃料带入化学热及显热： 窑体散失热 ：助燃空气带入显热： 物化反应耗热：预热带漏入空气带入显热： 其他热损失： 烟气带走显热：8.3热收入项目8.3.1 坯体带入显热Q1入窑干制品质量：G1=12372.4 Kg/h温度为20,比热容为C1=0.84+2610-520 =0.86KJ/Kg所以: Q1=G1C1t1=12372.40.86250 =212805.
38、3KJ/h8.3.2 燃料带入化学显热Qf煤气低热值为: Qd =10500KJ/m3入窑煤气温度: t1=20,比热容为Cf=1.32KJ/ m3设煤气消耗量为x m3/h则:Qf=x (QdCf tf )= x (105001.67520)=10526.4 x KJ/h8.3.3 助燃空气带入显热Qa助燃空气的温度20,20空气比热容为1.30KJ/ m3实际总量为Qa=VaCaTa=2.8665x1.320= 74.529 x KJ/h8.3.4 预热带漏入空气带入显热Qb预热带入空气过剩系数ag=1.7,漏入空气温度为20.Ca=1.3KJ/ m3漏入空气总量为 Va = x(ag-a
39、)Va= x(1.7-1.3)2.205=0.882 x m3/h所以: Qb=VaCaTa=0.882x1.320=32.28 x KJ/ m38.4热支出项目8.4.1 制品带出显热Q2烧成产品质量 11342.6Kg/h，制品出烧成带温度1200，制品平均比热容C2=0.84+2610-51200=1.152KJ/Kg所以:Q2=G2C2t2=11342.61.1521200=15680010.24KJ/h8.4.2 离窑废气带走显热Qg 离窑废气中包括燃烧生成的烟气、预热带不严密处漏入空气，还有坯体在烧制过程中产生的气体，取离窑废气中空气过剩系数2.0，则其体积流量为：Vg=Vg0+(
40、ag-a)Va0x =(3.3195+(2.0-1.3)2.025)x=4.935x m3/h烟气离窑温度Tg=200,Cg=1.445KJ/ m3所以:Qg=VgTgCg=4.935x1.445200=1426.215x KJ/h8.4.3 窑体散热根据各段材料不同，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：8.4.3.1 20-250段，1-8节：该段窑长度为2.2958=18.36m，窑内高为0.88m,拱顶对应的弧长L=2.723m,窑底宽B=2.6m。窑外壁表面平均温度20，窑内壁表面平均温度：（20+2500）/2=1351. 窑墙部分散热计算：此部分用材料如下：高铝聚
41、轻球，厚度=115 mm，导热系数0.15 w/（m）；漂珠砖，厚度=115 mm，导热系数0.3 w/（m）；普通棉板, 厚度=60 mm，导热系数0.12w/（m）；硅酸铝棉板,厚度=25 mm，导热系数0.15 w/（m）；热流q=96.88W/m散热面积A=18.360.88=16.16，则两侧窑墙散热量：Q=296.8816.162.56=7773.65（kJ/h）2. 窑顶部分散热计算此部分用材料如下：高铝聚轻球，厚度=180 mm，导热系数0.15 w/（m）；普通棉毯，厚度=20 mm，导热系数0.12 w/（m）；热流q=84.1W/m窑顶散热量：Q=84.118.362.7
42、233.26=11446.6（kJ/h）3 窑底部分散热计算此部分用材料如下：漂珠砖，厚度=133 mm，导热系数0.3 w/（m）；热流q=259.6W/m窑顶散热量：Q=259.618.362.62.1=26023.76（kJ/h）所以，20250段的窑体散热总量为：Q=7773.65+11446.6+26023.76=45244.01（kJ/h）8.4.3.2 250600段，9-16节：该段窑长度为2.2958=18.36m，窑内高为0.88m,拱顶对应的弧长L=2.723m,窑底宽B=2.6m。窑外壁表面平均温度20，窑内壁表面平均温度：（250+600）/2=4251. 窑墙部分散
43、热计算此部分用材料如下：高铝聚轻球，厚度=230 mm，导热系数0.15 w/（m）；普通棉板, 厚度=60 mm，导热系数0.12w/（m）；硅酸铝棉板,厚度=25 mm，导热系数0.15 w/（m）；热流q=184.34W/m散热面积A=18.360.88=16.16，则两侧窑墙散热量：Q=2184.3416.162.56=14791.62（kJ/h）2. 窑顶部分散热计算此部分用材料如下：高铝聚轻球，厚度=180 mm，导热系数0.15 w/（m）；普通棉毯，厚度=20 mm，导热系数0.12 w/（m）；热流q=296.27W/m窑顶散热量：Q=296.2718.362.7233.26=40323.72（kJ/h）3窑底部分散热计算此部分用材料如下：漂珠砖，厚度=66.5 mm，导热系数0.15 w/（m）；漂珠砖，厚度=66.5 mm，导热系数0.3 w/（m）；热流q=609W/m窑顶散热量：Q=60918.362.62.1=61051.8（kJ/h）所以，25