隧道窯課程設(shè)計(jì)說明書

1、<p><b>　　《無機(jī)非金屬材料》</b></p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　專業(yè)班級： 材料10級（

2、4）班 </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p><b>　　二○一三年九月四日</b></p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　一、 前言- 1 -</p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和原始數(shù)據(jù)- 2 -

3、</p><p>　　2.1設(shè)計(jì)任務(wù)- 2 -</p><p>　　2.2課程設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)- 2 -</p><p>　　三、窯體主要尺寸的確定- 3 -</p><p>　　3.1隧道窯容積的計(jì)算- 3 -</p><p>　　3.2隧道窯內(nèi)高、內(nèi)寬、長度及各帶長度計(jì)算- 3 -</p>&l

4、t;p>　　四、工作系統(tǒng)的安排- 5 -</p><p>　　4.1預(yù)熱帶工作系統(tǒng)- 5 -</p><p>　　4.2燒成帶工作系統(tǒng)- 5 -</p><p>　　4.3冷卻帶工作系統(tǒng)- 6 -</p><p>　　五、窯體材料以及厚度的確定- 7 -</p><p>　　六、燃料燃燒計(jì)算- 8 -

5、</p><p>　　6.1燃燒所需空氣量計(jì)算- 8 -</p><p>　　6.2燃燒產(chǎn)生煙氣量計(jì)算- 8 -</p><p>　　6.3燃燒溫度計(jì)算- 8 -</p><p>　　七、預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡計(jì)算- 9 -</p><p>　　7.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍- 10 -</p>&l

6、t;p>　　7.2預(yù)熱、燒成帶熱收入項(xiàng)目：- 10 -</p><p>　　7.3預(yù)熱、燒成帶熱支出項(xiàng)目:- 12 -</p><p>　　7.4預(yù)熱、燒成帶平衡熱計(jì)算- 14 -</p><p>　　7.5預(yù)熱、燒成帶熱平衡表- 14 -</p><p>　　八、冷卻帶熱平衡計(jì)算- 15 -</p><p

7、>　　8.1冷卻帶熱收入項(xiàng)目：- 15 -</p><p>　　8.2冷卻帶熱支出項(xiàng)目：- 15 -</p><p>　　8.4冷卻帶熱平衡表- 16 -</p><p>　　九、選用燒嘴及燃燒室計(jì)算- 17 -</p><p>　　十、排煙系統(tǒng)的計(jì)算及排煙機(jī)的選型- 18 -</p><p>　　10

8、.1排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)- 18 -</p><p>　　10.2 阻力計(jì)算- 19 -</p><p>　　10.3 風(fēng)機(jī)選型- 21 -</p><p>　　十一、結(jié)束語- 23 -</p><p>　　十二、參考文獻(xiàn)- 23 -</p><p><b>　　一、 前言</b><

9、/p><p>　　隧道窯始于1765年，當(dāng)時(shí)只能燒陶瓷的釉上彩，到了1810年，有可以用來燒磚或陶器的，從1906年起，才用來燒瓷胎。最初著名的隧道窯，是?；鶄愂剑搅?910年以后，就漸漸有了許多改進(jìn)的方式?！?　　</p><p>　　隧道窯一般是一條長的直線形隧道，其兩側(cè)及頂部有固定的墻壁及拱頂，底部鋪設(shè)的軌道上運(yùn)行著窯車。燃燒設(shè)備設(shè)在隧道窯的中部兩側(cè)，構(gòu)成了固定的高溫帶--燒成帶，燃燒

10、產(chǎn)生的高溫?zé)煔庠谒淼栏G前端煙囪或引風(fēng)機(jī)的作用下，沿著隧道向窯頭方向流動，同時(shí)逐步地預(yù)熱進(jìn)入窯內(nèi)的制品，這一段構(gòu)成了隧道窯的預(yù)熱帶。在隧道窯的窯尾鼓入冷風(fēng)，冷卻隧道窯內(nèi)后一段的制品，鼓入的冷風(fēng)流經(jīng)制品而被加熱后，再抽出送入干燥器作為干燥生坯的熱源，這一段便構(gòu)成了隧道窯的冷卻帶。 </p><p>　　隧道窯與間歇式的舊式倒焰窯相比較，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　生產(chǎn)連續(xù)化，周期短

11、，產(chǎn)量大，質(zhì)量高。</p><p>　　利用逆流原理工作，因此熱利用率高，燃料經(jīng)濟(jì)，因?yàn)闊崃康谋３趾陀酂岬睦枚己芰己茫匀剂虾芄?jié)省，較倒焰窯可以節(jié)省燃料50-60%左右。</p><p>　　燒成時(shí)間減短，比較普通大窯由裝窯到出空需要3-5天，而隧道窯約有20小時(shí)左右就可以完成。 　　</p><p>　　節(jié)省勞力。不但燒火時(shí)操作簡便，而且裝窯和出窯的操作都在窯

12、外進(jìn)行，也很便利，改善了操作人員的勞動條件，減輕了勞動強(qiáng)度。</p><p>　　提高質(zhì)量。預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶三部分的溫度，常常保持一定的范圍，容易掌握其燒成規(guī)律，因此質(zhì)量也較好，破損率也少。 　　</p><p>　　窯和窯具都耐久。因?yàn)楦G內(nèi)不受急冷急熱的影響，所以窯體使用壽命長，一般5-7年才修理一次。 　　</p><p>　　但是，隧道窯建造所需材料和設(shè)

13、備較多，因此一次投資較大。因是連續(xù)燒成窯，所以燒成制度不宜隨意變動，一般只適用大批量的生產(chǎn)和對燒成制度要求基本相同的制品，靈活性較差?！　?lt;/p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)和原始數(shù)據(jù)</p><p><b>　　2.1 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　　年產(chǎn)50萬㎡素?zé)悦娲u隧道窯的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2

14、課程設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)</p><p>　?。?）生產(chǎn)任務(wù)：年產(chǎn)50萬㎡素?zé)悦娲u隧道窯的設(shè)計(jì)；</p><p>　?。?）產(chǎn)品規(guī)格：152×152×5（mm）；</p><p>　?。?）成品率：85%</p><p>　　（4）坯體組成（干基）：（%） Al2O3 CaO MgO 其余 合計(jì)&l

15、t;/p><p>　　22.38 6.35 1.23 70.00 99.96</p><p>　　（5）坯體水分：相對水分3%；</p><p>　　（6）裝窯密度：38.29㎡/m³,附匣缽燒，每個(gè)匣缽裝50塊釉面磚坯，每個(gè)匣缽和墊片共重8.52kg，每塊磚坯入窯濕重0.204kg；</p><p>　?。?）燃料：6

16、0號重油，Qnet,ar=37000KJ/kg ，預(yù)熱溫度90℃；</p><p><b>　　（8）燒成制度：</b></p><p>　　1）、氧化氣氛，； </p><p>　　2）、燒成時(shí)間：48小時(shí)；</p><p>　　3）、制品入窯平均溫度85℃； <

17、;/p><p>　　4）、制品出窯平均溫度130℃；</p><p>　　5）、最高燒成溫度1220℃； </p><p>　　6）、冷卻帶抽出熱風(fēng)溫度200℃</p><p>　　7）、溫度制度：85℃-400℃-750℃-950℃-1220℃-1200℃-700℃-400℃-130℃，其中，85℃-950℃為預(yù)熱帶，950

18、℃—1200 ℃為燒成帶，1200℃—130℃為冷卻帶；</p><p>　?。?）三帶長度比例：預(yù)熱帶：燒成帶：冷卻帶=41：20：39</p><p>　　（10）年工作日：340天/年；</p><p>　　（11）總煙道內(nèi)空氣溫度240℃（指煙囪底部溫度），總煙道空氣系數(shù)α=3.5；</p><p>　　（12）外界空氣溫度25℃（地

19、下水汽較低地區(qū)）；</p><p>　?。?3）窯車高度取660mm（軌面至窯車襯磚高度），鐵軌面至下拉桿高度為300mm；</p><p>　?。?4）窯型：明焰隧道窯。</p><p>　　三、窯體主要尺寸的確定</p><p>　　3.1隧道窯容積的計(jì)算</p><p>　　隧道容積是根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、成品率、燒成時(shí)

20、間以及裝窯密度四個(gè)因素決定的。裝窯密度是根據(jù)制品對焙燒過程的要求，制品的尺寸等找出最合理的裝車方法而計(jì)算出來的，也可以從生產(chǎn)實(shí)踐中收集數(shù)據(jù)。燒成時(shí)間是由燒成曲線決定的。生產(chǎn)任務(wù)和成品率都是已知的。則：</p><p>　　隧道容積： m³ （3-1）</p><p>　　式中 V—隧道容積 m³； </p><p>

21、;　　G—生產(chǎn)任務(wù)，kg/h或 件/h，且；</p><p>　　τ—燒成時(shí)間，即坯體在窯內(nèi)停留時(shí)間 h；</p><p><b>　　K—成品率；</b></p><p>　　g—裝窯密度，kg/m3 或件/m3。</p><p>　　由生產(chǎn)任務(wù)和原始資料中可得，該隧道窯：</p><p>

22、;　　1）年產(chǎn)量：50萬㎡素?zé)悦娲u， 2）工作日:340天/年，</p><p>　　3）成品率： 85%， 4）燒成時(shí)間: 48小時(shí)，</p><p>　　5）裝窯密度：g=38.29㎡/m³, 6）產(chǎn)品規(guī)格：152×152×5（mm）；</p><p>　　根

23、據(jù)上述（3-1）式得：</p><p><b>　　G=；</b></p><p>　　綜上所述，隧道窯容積： ；</p><p>　　3.2隧道窯內(nèi)高、內(nèi)寬、長度及各帶長度計(jì)算</p><p><b>　　本次設(shè)計(jì)的思路：</b></p><p>　　1）在合理長度

24、范圍內(nèi)，首先確定窯車的尺寸以及窯的長度，</p><p>　　2）根據(jù)窯車車長以及窯內(nèi)車數(shù)直接求出窯的有效長度以及各帶長度，</p><p>　　3）再根據(jù)窯長和制品尺寸，確定窯內(nèi)寬和內(nèi)高。</p><p>　　3.2.1隧道窯長度及各帶長度計(jì)算</p><p>　　隧道窯的長度與燒成制度以及窯內(nèi)壓力制度等因素有關(guān)。一般隧道窯長度在60到90

25、m。所以，應(yīng)根據(jù)具體情況，從產(chǎn)量、質(zhì)量、投資、生產(chǎn)費(fèi)用等各方面去比較，確定。以下計(jì)算隧道窯長度：</p><p>　　假設(shè)窯各帶總長，取窯車長；</p><p>　　在合理長度范圍內(nèi)，可以假設(shè)窯各帶總長L1，然后通過修正，得到有效長度，具體修正公式如下：</p><p>　　（n取整） （3—2）</p><p><b>

26、　　(3—3)</b></p><p>　　其中，n—窯車的數(shù)目， l車—窯車長度 ， L有—窯的有效長度；</p><p>　　根據(jù)公式（3—2）、（3—3）得：</p><p><b>　　窯內(nèi)車數(shù)，</b></p><p><b>　　有效長度，</b></p&g

27、t;<p>　　取進(jìn)車車室和出車車室的長度l1=2m,則窯長L=80+2*2=84m；</p><p><b>　　由原始資料可知：</b></p><p>　　三帶長度比例：預(yù)熱帶：燒成帶：冷卻帶=41：20：39；</p><p><b>　　則各帶長度： </b></p><p>

28、;<b>　　預(yù)熱帶長度；</b></p><p><b>　　燒成帶長度；</b></p><p><b>　　冷卻帶長度。</b></p><p>　　綜上所述，隧道窯長度為84m，預(yù)熱帶長度32.8m，燒成帶長度16m，冷卻帶長度31.2m。</p><p>　　3.2.

29、2隧道窯內(nèi)高、內(nèi)寬計(jì)算</p><p>　　隧道窯的內(nèi)寬與內(nèi)高根據(jù)窯的斷面溫度分布均勻性、制品規(guī)格、工人操作方便等因素由經(jīng)驗(yàn)確定。目前一般內(nèi)高在1-2m（快速燒成的隧道窯內(nèi)高較低），內(nèi)寬在1-2m，頂燒隧道窯的寬度則較此數(shù)大。以下確定隧道窯內(nèi)寬和內(nèi)高：</p><p>　　由隧道窯的長度和體積可得隧道窯的截面積，即：</p><p><b>　?。?—4）

30、</b></p><p>　　其中， F—隧道窯的截面積；</p><p>　　隧道窯截面積與內(nèi)寬及內(nèi)高之間的關(guān)系：</p><p><b>　?。?—5）</b></p><p>　　其中，H—窯車車面與拱腳的距離， B—窯內(nèi)寬度， f—拱高；</p><p>　　取窯內(nèi)

31、寬度B=1.05m，拱心角口α=60°，則f=0.134B ；</p><p>　　根據(jù)式（3—4）、（3—5）可得：</p><p>　　綜上所述，窯內(nèi)寬度為1.05m,窯內(nèi)高度為1.12m。</p><p><b>　　四、工作系統(tǒng)的安排</b></p><p>　　工作系統(tǒng)的確定原則是要滿足制品的焙燒要求

32、，減少窯內(nèi)溫差，加速傳熱和充分利用余熱，便于施工以及操作控制等。具體設(shè)計(jì)過程中遵循如下規(guī)律：</p><p>　　1）排煙口的個(gè)數(shù)與窯車數(shù)相當(dāng)，</p><p>　　2）預(yù)熱帶排煙系統(tǒng)長度占預(yù)熱帶長度的65%-80%，</p><p>　　3）預(yù)熱帶氣幕氣孔設(shè)2-3道，</p><p>　　4）燒成帶燃燒系統(tǒng)燃燒室先疏后密。</p>

33、;<p>　　4.1預(yù)熱帶工作系統(tǒng)</p><p>　　取排煙系統(tǒng)長度占預(yù)熱帶長度的比λ=70%，此時(shí)有l(wèi)排=λl預(yù)=22.96m，</p><p>　　則排煙口個(gè)數(shù)y1=14個(gè)；</p><p>　　在預(yù)熱帶2-15號車位設(shè)14對排煙口，每車位一對。煙氣通過各排煙口到窯墻內(nèi)的水平煙道，由8號車位的垂直煙道經(jīng)窯頂金屬管道至排煙機(jī)，然后由鐵皮煙囪排至大氣

34、。排煙機(jī)及鐵皮煙囪皆設(shè)于預(yù)熱帶窯頂?shù)钠脚_。</p><p>　　在1號、4號、7號車位有三道氣幕。其中1號車位氣幕為封閉氣幕，窯頂和側(cè)墻皆開孔，氣體噴出方向與窯內(nèi)氣流成90。角。4號和7號車位為擾動氣幕，氣體</p><p>　　由窯頂噴出，方向與窯內(nèi)氣流成150。角。用作氣幕的氣體從冷卻帶的間接冷卻部位抽出。 </p><p>　　4.2燒成帶工作系統(tǒng)</p

35、><p>　　燒成帶長度l燒=16m，窯車長度l車=1.6m，則有燃燒室對數(shù)y2=10對；</p><p>　　在燒成帶21號-30號車位設(shè)10對燃燒室，先疏后密，兩側(cè)相對排列。</p><p>　　助燃空氣不預(yù)熱，由助燃風(fēng)機(jī)直接抽車間冷空氣，并采用環(huán)形供風(fēng)方式，使各燒嘴前壓力基本相同。</p><p>　　4.3冷卻帶工作系統(tǒng)</p>

36、;<p>　　冷卻帶在32-35號車位處，有7m長的間壁急冷段，由側(cè)墻上的小孔直接吸人車間冷空氣，冷卻氣體流動方向與窯車前進(jìn)方向相同(順流)。從換熱觀點(diǎn)，逆流冷卻效率高，但磚砌體易漏風(fēng)，逆流漏進(jìn)的冷風(fēng)和700℃左右的產(chǎn)品接觸，易急冷至更低溫度，達(dá)到SiO2晶形轉(zhuǎn)化溫度而使產(chǎn)品開裂。所以要采用順流。該處窯頂自31-35號車位有8m長的二層拱間接冷卻，冷空氣亦由窯頂孔洞處自車間吸入。由間壁、二層拱抽出來的熱空氣經(jīng)窯頂上金屬管道

37、送往預(yù)熱帶作氣幕。這里只作為計(jì)算例題，實(shí)際上該段應(yīng)采用直接風(fēng)急冷或直接、間接相結(jié)合，將丙層拱抽來的熱氣再噴入窯內(nèi)作急冷，可防止大件產(chǎn)品炸裂。</p><p>　　自37-46號車位設(shè)9對熱風(fēng)抽出口，每車位一對。熱空氣經(jīng)過窯墻內(nèi)的水平熱風(fēng)通道，于41號車位處用金屬管道由熱風(fēng)機(jī)抽送干燥。 </p><p>　　窯尾50號車位處，由冷卻風(fēng)機(jī)自窯頂和側(cè)墻集中鼓入冷卻空氣。 </p

38、><p>　　車下自21—41號車位，每隔3.2m設(shè)一個(gè)冷卻風(fēng)進(jìn)風(fēng)口，由車下冷卻風(fēng)機(jī)分散鼓風(fēng)冷卻，并于8號車位處由排姻機(jī)排走。</p><p>　　燒成帶前后，即20號、31號車位處，設(shè)兩對事故處理口。</p><p><b>　　全窯無檢查坑道。</b></p><p>　　五、窯體材料以及厚度的確定</p>

39、<p>　　根據(jù)上述原則，確定窯體的材料及厚度如下表。材料及厚度確定后可進(jìn)行材料的概算。確定全窯的材料消耗量。</p><p><b>　　六、燃料燃燒計(jì)算</b></p><p>　　燃料燃燒的計(jì)算包括：燃燒所需空氣量的計(jì)算，燃料生成煙氣量的計(jì)算及實(shí)際燃燒溫度的計(jì)算。</p><p>　　6．1燃燒所需空氣量計(jì)算</p>

40、;<p>　　該窯用60號重油，其熱值Qnet,ar=37000KJ/kg，</p><p>　　查閱相關(guān)資料，得理論空氣量計(jì)算公式：</p><p><b>　　（6-1）</b></p><p>　　其中，—理論空氣量；</p><p>　　根據(jù)（6-1）得，理論空氣量： </p><

41、;p><b>　　由實(shí)際空氣量公式：</b></p><p><b>　?。?—2）</b></p><p>　　其中，α—空氣過剩系數(shù)（通常有α=1.5-2.0）；</p><p>　　根據(jù)（6-2），且取空氣過剩系數(shù)α=1.5得，</p><p><b>　　實(shí)際空氣量: ;&

42、lt;/b></p><p>　　6.2燃燒產(chǎn)生煙氣量計(jì)算</p><p>　　查閱相關(guān)資料，理論煙氣量計(jì)算公式：</p><p><b>　?。?—3）</b></p><p><b>　　根據(jù)（6—3）得，</b></p><p><b>　　理論煙氣量：

43、</b></p><p><b>　　實(shí)際煙氣量：</b></p><p>　　V= Vo+（α-1）Voa=9.81+（1.5-1）*9.51=14.57(Bm3/kg)</p><p><b>　　6．3燃燒溫度計(jì)算</b></p><p>　　查閱相關(guān)資料，理論燃燒溫度公式：<

44、;/p><p>　　tth=(Qnet,ar+CfTf+VaCaTa)/VC （6—4）</p><p>　　其中，tth—理論燃燒溫度， Ca—室溫25℃時(shí)重油以及空氣比熱，</p><p>　　Cf—入窯溫度下的重油比熱， C—指定溫度下煙氣比熱， </p><p>　　Ta—室溫溫度；

45、 Tf —重油入窯溫度；</p><p>　　設(shè)t=1600℃ 查表得1600℃時(shí)煙氣比熱C=1.63KJ/Bm3.℃</p><p>　　在室溫25℃的空氣比熱Ca=1.3 KJ/Bm3.℃</p><p>　　重油比熱Cf=1.74+0.0025t=1.74+0.0025*90=1.97 KJ/Bm3.℃</p><p>

46、;　　代入公式（6—4）得： </p><p>　　t=（37000+1.97×90+14.27×1.3×25）/（14.57*1.63）=1585oC</p><p>　　(1600-1585)/1585×100%=0.9%<5%所以合理。</p><p>　　取高溫系數(shù)η=0.80</p><

47、p>　　則實(shí)際溫度為:Tp=0.80*1585=1300oC</p><p>　　驗(yàn)證：1300℃-1220℃=80℃，在50℃-100℃之間，認(rèn)為合理。</p><p>　　用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)決定燃料消耗量</p><p>　　燃料消耗量的計(jì)算，可直接選用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)(表1—8)。表中列出隧道窯焙燒各種陶瓷產(chǎn)品的單位熱耗。將每小時(shí)的產(chǎn)量乘以表中數(shù)據(jù)，即為該窯每小時(shí)的熱耗

48、。</p><p>　　陶瓷工業(yè)隧道窯的單位質(zhì)量產(chǎn)品熱耗和窯爐結(jié)構(gòu)及操作條件各因素之間的關(guān)系，可參下圖1—8：</p><p>　　七、預(yù)熱帶和燒成帶熱平衡計(jì)算</p><p>　　隧道窯的熱平衡計(jì)算分為二部分：一部分是預(yù)熱帶和燒成帶的熱平衡，其目的是計(jì)算每小時(shí)的熱耗，即每小時(shí)的燃料消耗量。另一部分為冷卻帶的熱平衡，其目的是計(jì)算冷空氣鼓入量和熱風(fēng)抽出量。</p

49、><p>　　7.1熱平衡計(jì)算基準(zhǔn)及范圍</p><p>　　在此以1小時(shí)作為計(jì)算基準(zhǔn)，而以0℃作為基準(zhǔn)溫度。計(jì)算燃燒消耗量時(shí)，熱平衡的計(jì)算范圍為預(yù)熱帶和燒成帶，不包括冷卻帶。</p><p><b>　　熱平衡框圖</b></p><p>　　Qf Qa Qa’</p><p>　　↓

50、 ↓ ↓</p><p>　　Q2 → →Qg</p><p>　　Q1 → →Q8</p><p>　　↓ ↓ ↓ ↓ ↓</p><p>　　Q3 Q4 Q5 Q6 Q7</p><p>　　其中Q1---制品帶入的顯熱

51、 Q2---匣缽帶入的顯熱</p><p>　　Qf---燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 Qa---助燃空氣帶入顯熱</p><p>　　Qa’---漏入空氣帶入顯熱 Q3---產(chǎn)品帶出顯熱</p><p>　　Q4---匣缽帶出顯熱 Q5---窯墻、窯頂散失之熱&l

52、t;/p><p>　　Q6---窯車積散之熱 Q7---物化反應(yīng)耗熱</p><p>　　Q8---其他熱損失 Qg---廢氣帶走顯熱</p><p>　　7.2預(yù)熱、燒成帶熱收入項(xiàng)目：</p><p>　?。?）制品帶入顯熱的公式：</p>

53、<p><b>　　(7—1)</b></p><p>　　其中， —入窯制品質(zhì)量（kg/h）, —入窯制品的平均比熱，KJ/kg*℃ </p><p>　　—入窯制品溫度，℃。</p><p>　　由原始資料可知，每塊磚坯入窯濕重m=0.204kg,通過計(jì)算可知每小時(shí)入窯的磚坯數(shù)量為：x=2652塊，</p&

54、gt;<p>　　每小時(shí)入窯的濕制品質(zhì)量為：G1’=2652*0.204(kg/h)=541.01 (kg/h)，</p><p>　　入窯制品含3%自由水，每小時(shí)入窯干制品質(zhì)量：</p><p>　　G1‘’=541.0*（1-0.03）=524.78(kg/h)，</p><p>　　入窯制品溫度 t1= 85℃，</p><

55、;p><b>　　入窯制品平均比熱：</b></p><p>　　C1=0.84+0.000264t=0.84+0.000264*85=0.862 KJ/kg.℃，</p><p>　　則根據(jù)（7—1）得：</p><p>　　Q1= G1’· C1· t1=541.01*0.862*85=39639.80（KJ/h)

56、，</p><p>　　綜上所述，制品帶入顯熱39639.80 KJ/h。</p><p>　?。?）匣缽帶入顯熱Q2:</p><p>　　匣缽或棚板等帶入顯熱的公式：</p><p><b>　　（7—2）</b></p><p>　　其中，—匣缽或者棚板等質(zhì)量， —入窯匣缽或棚板等的

57、平均比熱， </p><p>　　—入窯匣缽或者棚板等的溫度；</p><p>　　由原始數(shù)據(jù)可得：每個(gè)匣缽裝50塊釉面磚坯，每個(gè)匣缽加墊片8.52kg，又由前述計(jì)算出每小時(shí)入窯的磚坯數(shù)量為x=2652件，由此可得：</p><p>　　G2=2652/50*8.52=451.90（kg/h)</p>

58、<p>　　C2=0.96+0.146*10^-3t=0.96+0.146*10^-3*85=0.972KJ/kg.℃</p><p>　　根據(jù)公式（7—2）可得：</p><p>　　Q2=451.90*0.972*85=37335.98（KJ/h)；</p><p>　　綜上所述，匣缽帶入顯熱37335.98 KJ/h。</p><

59、p>　　(3)燃料帶入化學(xué)熱及顯熱Qf：</p><p>　　燃料帶入化學(xué)熱及顯熱Qf公式如下：</p><p>　　Qf =x(+ Cf ·tf ) KJ/h （7—3）</p><p>　　式中 x——每小時(shí)燃料消耗量，Kg/h；</p><p>　　——60#重油的低熱值，KJ/Kg；<

60、/p><p>　　Cf——入窯60#重油的平均比熱，KJ/Kg·℃；</p><p>　　tf ——入窯60#重油的溫度，℃。</p><p>　　Qnet,ar=37000KJ/Kg；</p><p>　　重油入窯溫度，t=90℃；</p><p>　　查手冊，此溫度下的煤氣平均比熱為：</p>

61、<p>　　Cf=1.74+0.0025t=1.74+0.0025*90=1.97 KJ/kg.℃</p><p>　　根據(jù)公式（7—3）可得;</p><p>　　Qf=x(Qnet,ar+tf·Cf)=x(37000+1.97*90)=37177.3x（kg/h)</p><p>　　(4) 助燃空氣帶入顯熱Qa;</p>&l

62、t;p>　　全部助燃空氣作為一次空氣。燃料所需空氣量已求得：</p><p>　　Va=14.27x Bm3 /h</p><p>　　助燃空氣溫度 t =25℃</p><p>　　查手冊，在25 ℃ 時(shí)空氣的平均比熱為；</p><p>　　Ca =1.30J/kg.℃</p><p><b>　

63、　根據(jù)公式可得：</b></p><p>　　Qa=Va*Ca*ta=14.27x·1.3·25=463.8x KJ/h</p><p>　　(5)從預(yù)熱帶不嚴(yán)密處漏漏入空氣帶入顯熱Q、a.</p><p>　　漏入空氣體積公式如下：</p><p>　　=[()]x Bm3/h， （7—4

64、）</p><p>　　式中 ——空氣過剩系數(shù)為1.5時(shí)的燃燒所需空氣量，Bm3/Kg；</p><p>　　——燒成帶的空氣過剩系數(shù)；</p><p>　　——離窯時(shí)煙氣中的空氣過剩系數(shù)；</p><p>　　——漏入空氣的平均比熱，KJ/Bm3·℃</p><p>　　——漏入空氣的溫度，℃。</

65、p><p>　　取預(yù)熱帶煙氣中的空氣過剩系數(shù)α=3.5，由上述已求出理論空氣量 </p><p>　　V=9.51 Bm3/kg</p><p>　　燒成帶燃料燃燒時(shí)的空氣過剩系數(shù)αf =1.5</p><p>　　根據(jù)公式（7—4）得：</p><p>　　Va'=x(3.5-1.5)*9.51=19.02

66、x Bm3 /h</p><p>　　漏入空氣溫度為 ta'=25℃</p><p>　　查手冊，Ca'=1.30kJ/kg.℃</p><p><b>　　根據(jù)公式可得</b></p><p>　　Q’a=Va’ Ca' ta' =19.02x*1.3*25=618.15x kJ/h&

67、lt;/p><p>　　（6）氣幕空氣帶入顯熱Qm； </p><p>　　作氣幕用的氣體由冷卻帶時(shí)間接冷卻出抽來，其帶入之顯熱由冷卻帶熱平衡計(jì)算為：</p><p>　　Qm=216000kJ/h；</p><p>　　7.3預(yù)熱、燒成帶熱支出項(xiàng)目:</p><p>　　(1)產(chǎn)品帶出顯熱Q3</p>&l

68、t;p><b>　　產(chǎn)品帶出顯熱公式：</b></p><p>　　KJ/h （7—5）</p><p>　　式中 G3——出燒成帶產(chǎn)品質(zhì)量，Kg/h；</p><p>　　C3——出燒成帶產(chǎn)品的平均比熱，KJ/Kg·℃ </p><p>　　T3——出燒成帶產(chǎn)品的溫度，℃。&l

69、t;/p><p>　　出燒成帶產(chǎn)品帶出質(zhì)量 G3=524.78kg</p><p>　　出燒成帶產(chǎn)品溫度 t3=1220℃</p><p>　　產(chǎn)品平均比熱：C3=0.84+0.000264*1220=1.16kJ/kg.℃</p><p>　　根據(jù)公式（7—5）可得：Q3=524.78*1.16*1220=742669kJ/h</p&g

70、t;<p>　?。?）匣缽帶走顯熱Q4</p><p><b>　　匣缽帶走顯熱公式：</b></p><p>　　Kg/h （7—6）</p><p>　　式中 G4——匣缽出燒成帶質(zhì)量，Kg/h；</p><p>　　C4——出燒成帶匣缽的平均比熱，KJ/Kg·℃；</

71、p><p>　　t4——出燒成帶匣缽的溫度，℃。</p><p>　　匣缽質(zhì)量：G4=451.90kg/h</p><p>　　出燒成帶匣缽溫度，t4=1220℃</p><p>　　匣缽的平均比熱為C4=0.96+0.000146*1220=1.138kJ/kg.℃</p><p>　　根據(jù)公式（7—6）得：Q4=G4*

72、C4*t4=451.90*1.138*1220=627400 kJ/h</p><p>　?。?）煙氣帶走顯熱Qg；</p><p>　　煙氣中包括燃燒生成的煙氣，預(yù)熱帶不嚴(yán)密處漏入空氣外，尚有用于氣幕的空氣。用于氣幕的空氣體積由冷卻帶計(jì)算為：Vm=1552 Bm3 /h；</p><p>　　離窯體積計(jì)算公式如下：</p><p>　　=[

73、+()]x+ Bm3/h， （7—7）</p><p>　　式中 ——空氣過剩系數(shù)為1.5時(shí)的煙氣量，Bm3/Kg；</p><p>　　——離窯時(shí)煙氣中的空氣過剩系數(shù)；</p><p>　　——離窯煙氣的平均比熱，KJ/Bm3·℃；</p><p>　　——離窯煙氣的溫度，℃。</p><p&g

74、t;　　離窯煙氣溫度： tg=240℃</p><p>　　查手冊，此時(shí)煙氣的平均比熱為Cg=1.42kJ/m^3.℃ 根據(jù)公式得：</p><p>　　Qg={[Vog+(ag-1)Voa]x+Vm}*Cg*tg</p><p>　　={[9.81+(3.5-1)*9.51]*x+1552}*1.42*240</p><p>　　=114

75、45.8x+528921.6 kJ/h</p><p>　?。?）通過窯墻，窯頂散失的熱Q5</p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占熱收入的6.67%=494448.6kJ/h。</p><p>　　(5)窯車積蓄和散失之熱Q6</p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占熱收入的25%=1853255.55 kJ/h。</p><

76、p>　?。?）物化反應(yīng)耗熱和散熱之熱Q7（不考慮制品所含之結(jié)構(gòu)水）：</p><p>　　自由水質(zhì)量 Gw= G1’* 3%=541.01 *3%=16.23 kg/h</p><p>　　煙氣離窯溫度 tg=240℃</p><p>　　制品中A12O3含量為22.38%，</p><p><b>　　根據(jù)公式可得；&l

77、t;/b></p><p>　　Q7=Qw+Qr=Gw（2490+1.93tg)+Gr*2100*A12O3%</p><p>　　=16.23*(2490+1.93*240)+ 524.78*2100*0.2238</p><p>　　=294567 kJ/h</p><p>　　(7)其他熱損失Q8</p><p

78、>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占熱收入的10%，則Q8=741302.2 kJ/h。</p><p>　　7.4預(yù)熱、燒成帶平衡熱計(jì)算</p><p><b>　　列出熱平衡方程式：</b></p><p><b>　　熱收入=熱支出</b></p><p>　　Q1+Q2+Qf+Qa+Qa’+Qm=Q3

79、+Q4+Q5+Q6+Q7+Q8+Qg</p><p>　?。?9639.80+37335.98+37177.3x+463.8x+618.15x+216000*58.33%</p><p>　　=742669+627400+11445.8x+528921.6+294567</p><p>　　移項(xiàng)整理得10870.8x=2022664.8</p><

80、;p>　　x=186.1kg/h ,即每小時(shí)需要重油186.1kg。</p><p>　　7.5預(yù)熱、燒成帶熱平衡表</p><p>　　列出預(yù)熱帶及燒成帶平衡表如下：</p><p>　　八、冷卻帶熱平衡計(jì)算</p><p>　　8.1冷卻帶熱收入項(xiàng)目：</p><p>　　(1)產(chǎn)品帶入顯熱Q3</p&

81、gt;<p>　　此項(xiàng)熱量即為預(yù)熱、燒成帶產(chǎn)品帶出顯熱：</p><p>　　Q3= 742669 kJ/h </p><p>　　(2) 匣缽帶入顯熱Q4 </p><p>　　此項(xiàng)熱量即為預(yù)熱、燒成帶匣缽帶出顯熱：</p><p>　　Q4= 627400 kJ/h</p><p>　　(3)

82、窯車帶入顯熱Q9 </p><p>　　預(yù)熱帶、燒成帶窯車散失之熱約占窯車積、散熱之5%，而95%之積熱帶進(jìn)冷卻帶。</p><p>　　Q9= 0.95*Q6 = 0.95*1853255.55 =1760592.77 KJ/h</p><p>　　(4)冷卻帶末端送入空氣帶入顯熱Q10</p><p>　　用公式（1—6）計(jì)算：ta=2

83、5℃，此溫度下 空氣平均比熱查手冊為：Ca=1.30KJ/m3*℃。</p><p>　　Q10=VaCata=Va×1.3× 25 =32.5Va KJ/h </p><p>　　8.2冷卻帶熱支出項(xiàng)目：</p><p>　　(1)產(chǎn)品帶出顯熱Q11</p><p>　　出窯產(chǎn)品質(zhì)量： G11=524.

84、78 Kg/h，</p><p>　　出窯產(chǎn)品溫度： t11= 130 ℃，</p><p>　　此時(shí)產(chǎn)品平均比熱，C11= 0.84+0.000264*130=0.874 kJ/kg.℃，</p><p><b>　　根據(jù)公式可得：</b></p><p>　　Q11=G11C11t11=524.78* 0.

85、874*130 =59625.50 KJ/h</p><p>　　(2)匣缽帶出顯熱Q12</p><p>　　出窯匣缽質(zhì)量：G12= 451.90 Kg/h</p><p>　　出窯匣缽溫度：t12= 130 ℃</p><p>　　在130℃匣缽的比熱為：</p><p>　　C12= 0.96 +0.0001

86、46t =0.96+0.000146*130=0.979 KJ/m3*℃</p><p>　　Q12= G12 C12 t12=451.90 *0.979*130=57513.3KJ/h </p><p>　　(3)窯車帶走和向車下散失之熱Q13</p><p>　　此項(xiàng)熱量占窯車帶入顯熱的55%：</p><p>　　Q1

87、3=0.55×Q9= 0.55×1760592.77 = 968326.02 KJ/h </p><p>　　(4)抽送干燥用的空氣帶走顯熱Q14</p><p>　　該窯不用冷卻帶熱空氣作二次空氣，且氣幕所用空氣由冷卻帶間壁抽出，所以，熱空氣抽出量即為冷卻空氣鼓入量Va。</p><p>　　設(shè)抽送干燥器用的空氣溫度為200℃：</p&

88、gt;<p>　　此溫度下的空氣平均比熱為：</p><p>　　C14=1.32kJ/Bm3·℃</p><p>　　Q14=Va·C14·t14=Va×1.32×200=264Va kJ/h</p><p>　　（5）窯墻、窯頂散熱Q15</p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占熱

89、收入的6.67%，</p><p>　　計(jì)算得，冷卻帶窯墻，頂散熱為：Q15=222301.15 kJ/h，   </p><p>　　(6)抽送氣幕熱空氣帶走顯熱Q16</p><p>　　抽送氣幕熱空氣包括兩側(cè)間壁及二層拱內(nèi)抽出之熱空氣，其所帶之熱由窯墻、窯頂之計(jì)算中已知為：</p><p>　　Q16=Q

90、+Q’= 216000 kJ/h</p><p>　　抽送氣幕的熱空氣體積為； Vm=Vo+Vo’ = 1552 Bm3/h </p><p>　　(7) 其他熱損失Q損</p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，占總熱收入的5%8.3 冷卻帶熱平衡計(jì)算</p><p>　　列熱平衡方程式： 熱收入=熱

91、支出： Q3+Q4+Q9+Q10=Q11+Q12+Q13+Q14+Q15+Q16+Q損</p><p>　　0.8833*(742669+627400+1760592.77+32.5Va)=59625.50+57513.3+968326.02+264Va+216000</p><p>　　移項(xiàng)整理得： 235.3 Va = 1463848.36 解得：Va

92、=6221.20</p><p>　　即每小時(shí)有6221.20 Bm3/h，200 ℃的熱空氣抽送干燥。</p><p>　　8.4冷卻帶熱平衡表</p><p>　　列出冷卻帶平衡表如下：</p><p>　　九、選用燒嘴及燃燒室計(jì)算</p><p>　　每小時(shí)燃料消耗量求出為：x=186.1 kg/h；&

93、lt;/p><p>　　該窯共設(shè)10對燒嘴，每個(gè)燒嘴的燃料消耗為：186.1/20kg/h=9.305kg/h；選擇型號，與其配合的磚厚為230mm；燃燒室體積： V=9.305*37000/1250000=0.275 m3；燃燒室深度： L=窯墻厚—燒嘴磚厚=1.16-0.23=0.93m ；燃燒室截面積：F=0.275/0.93=0.30 m2；取燃燒室寬B為5個(gè)

94、半磚寬：B=5×（磚寬+灰縫）=5×（0.113+0.003）=0.58m， </p><p>　　選用60°拱，拱高f=0.134B=0.134×0.58=0.078 m，燃燒室的截面積=拱形部分面積+側(cè)墻矩形部分面積：0.30=（×0.078×0.58+0.58H）；</p><p>　　燃燒室側(cè)

95、墻高： =0.465m； </p><p>　　取H=0.476m，四磚厚：7×（磚厚+灰縫）=7×（0.065+0.003）=0.476 m，</p><p>　　則燃燒室總高為：0.476+0.078=0.554 m。</p><p>　　十、排煙系統(tǒng)的計(jì)算及排煙機(jī)的選型</p><p>　　10.1排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)&

96、lt;/p><p>　　10.1.1 排煙量計(jì)算</p><p>　　煙道和管道計(jì)算：需要由排煙系統(tǒng)排除的煙氣量，由預(yù)熱帶的熱平衡為：</p><p>　　Vg=[Vg0+(ag-1)Va0]x+Vm   =[9.81+（3.5-1）*9.51]*186.1+1552   =7802.2&

97、#160;Bm3/h </p><p>　　10.1.2 排煙口及水平支煙道尺寸</p><p>　　共有14對排煙口，則每個(gè)排煙口的煙氣流量為：</p><p>　　qv=7802.2/（14*2）=278.65 Bm3/h；</p><p>　　標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣在磚砌管道中的流速為1～2.5m/s，流速太大則阻力大，流速太小則

98、管道直徑過大，造成浪費(fèi)?，F(xiàn)在取流速v=1.5m/s，煙道截面積為：</p><p>　　F=278.65/（1.5*3600）=0.0516 m2</p><p>　　排煙口高取四磚厚，即H=（0.065+0.003）*4=0.068*4=0.272m</p><p>　　則寬為B=0.0516/0.272=0.190m，考慮磚型，取一磚長，即B=0.232m；&l

99、t;/p><p>　　排煙口水平深度定位0.46m。</p><p>　　10.1.3 垂直支煙道尺寸</p><p>　　煙氣由排煙口至垂直支煙道流量不變，流速相同，所以截面積應(yīng)相等。但考慮到磚的尺寸，取截面尺寸為：寬×長=0.230×0.232 m2。垂直深度定為0.9m。</p><p>　　其截面積為：0.23

100、15;0.232=0.05336m2。</p><p>　　10.1.4 水平主煙道尺寸</p><p>　　水平煙道內(nèi)煙氣流量為排煙口處煙氣流量的7倍，流速不變則截面面積應(yīng)為排煙口的7倍，即：7×0.0516=0.3612 m2；</p><p>　　取寬為二磚半長，即0.23×2.5=0.575m，則高為0.3612/0.575=0.628

101、m；</p><p>　　考慮磚型，取高為0.612m，即9磚厚：9×（0.065+0.003）=0.612m；</p><p>　　長度定位6.75m.</p><p>　　10.1.5 垂直煙道尺寸</p><p>　　若煙氣流量不變，垂直煙道又設(shè)于水平煙道的中部，所以其內(nèi)煙氣流量增加了一倍，因此截面積應(yīng)為水平煙道的二倍。但從窯

102、的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度來考慮，墻內(nèi)通道過大，則窯的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度低，由于采用風(fēng)機(jī)排煙，流速可以適當(dāng)取大些，所以取垂直煙道截面積等于水平煙道截面積，并考慮磚型0.580×0.699即5磚寬×三磚長，高定位1.5m，此時(shí)垂直煙道內(nèi)流速為3 Bm/s。</p><p>　　垂直煙道上接金屬管道，直徑為Φ0.350m，長定位8m。</p><p>　　10.2 阻力計(jì)算</p>

103、<p>　　阻力計(jì)算應(yīng)包括料垛阻力、位壓阻力、摩擦阻力和煙囪阻力的計(jì)算之和。</p><p>　　10.2.1 料垛阻力h1</p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，每米窯長料垛阻力為1Pa，按理想情況假設(shè)，零壓應(yīng)在預(yù)熱帶和燒成帶相接的位置，即第20號車位處，最后一對排煙口在第2號車位處，每車位長1.6米，則：</p><p>　　h1=（20-2）×

104、1.6×1=28.8Pa</p><p>　　10.2.2 位壓阻力hg</p><p>　　風(fēng)機(jī)與煙囪設(shè)在窯外的車間地面上，煙氣從排煙口到風(fēng)機(jī)（煙囪底部），位置升高1.5米。取煙氣平均溫度為240℃。</p><p>　　hg=－H(ρa(bǔ)－ρg)·g</p><p>　　=－1.5×[1.29×27

105、3/(273+25)－1.30×273/(273+240)]×9.80</p><p><b>　　=－7.20Pa</b></p><p>　　10.2.3 局部阻力hl</p><p>　　煙氣從爐膛內(nèi)進(jìn)入排煙口，突然縮小，取ξ1=0.5； 90°轉(zhuǎn)彎至垂直支煙道，取ξ2=2；再90°轉(zhuǎn)彎至水平煙道

106、，取ξ3=2；在水平煙道中與另五個(gè)排煙口（2號、3號、4號、5號、6號、7號排煙口）的煙氣經(jīng)三次90°合流，ξ4=6*2=12；再與同一水平煙道另一邊的煙氣180°合流，ξ5=3；至垂直煙道，然后90°轉(zhuǎn)彎，ξ6=2；與另一側(cè)垂直煙道180°合流，ξ7=3；再90°轉(zhuǎn)彎，取ξ8=2；與車下冷風(fēng)90°合流，ξ9=2；至風(fēng)機(jī)（與車下冷卻風(fēng)河流后，流量增加1730 Nm3/h，但管道

107、直徑未變，此時(shí)流速為5Nm/s）。</p><p><b>　　=192 Pa</b></p><p>　　10.2.4 摩擦阻力hf</p><p>　　對非圓形通道應(yīng)求當(dāng)量直徑d：d</p><p>　　排煙口的直徑和長度：</p><p>　　d1=0.250m ；l1=0.46m<

108、/p><p>　　垂直支煙道當(dāng)量直徑和長度：</p><p>　　d2= =0.231m；l2=0.9m；</p><p>　　水平主煙道當(dāng)量直徑和長度：</p><p>　　d3==0.593 m；l3=6.75 m；</p><p>　　垂直主煙道當(dāng)量直徑和長度：</p><p>　　d4==0

109、.634 m；l4=1.5 m；</p><p>　　金屬管道直徑及長度：d5=0.350m，l5=8m；</p><p>　　摩擦阻力系數(shù)：砌筑管道取ζ1＝0.05，金屬管取ζ2＝0.03，則有：</p><p><b>　　Hf=</b></p><p>　　=24.59 Pa</p><p&g

110、t;　　10.2.5 煙囪阻力h</p><p>　　鐵皮煙囪高15m，取煙氣在煙囪內(nèi)流速：w=6 Bm/s，煙氣在煙囪內(nèi)的平均溫度為200oC。</p><p><b>　?。?） 煙囪尺寸</b></p><p>　　煙囪排出煙氣量=煙量+車下風(fēng)量</p><p>　　V =Vg+Vw=7802.2 +1730=9

111、532.2 Bm/s；</p><p>　　截面積F=V/W=9532.2/（6*3600）=0.4413m2；</p><p><b>　　其直徑為：</b></p><p>　　0.750m，取直徑為750mm。</p><p><b>　?。?）計(jì)算煙囪阻力</b></p>&l

112、t;p>　　= 277.33 Pa</p><p>　　由于煙囪較矮，煙氣在煙囪中的流速比較大，煙囪本身的抽力尚不能克服煙囪本身的摩擦阻力及出口動壓頭的損失，因此煙囪本身也成為阻力作用。須用風(fēng)機(jī)來克服阻力。</p><p>　　風(fēng)機(jī)應(yīng)克服的總阻力為：</p><p>　　hx= h1+ hg+ hl+ hf+ h=28.8+（-7.20）+192+24.59+

113、277.33=515.52 Pa </p><p>　　10.3 風(fēng)機(jī)選型</p><p>　　為保證正常工作，取安全系數(shù)為1.3</p><p>　　所以選型應(yīng)具備風(fēng)壓H為：</p><p>　?。?055.6 Pa</p><p><b>　　風(fēng)量為：</b></p><

114、p>　　Q=1.3×Vg×(273+200)/273 =1.3×7802.2×(273+200)/273=17573.52m3/h；</p><p><b>　　列出風(fēng)機(jī)選型表：</b></p><p>　　表11-1 風(fēng)機(jī)型號表</p><p><b>　　十一、結(jié)束語</b&g

115、t;</p><p>　　此次無機(jī)方向的課程設(shè)計(jì)讓我對隧道窯有了一個(gè)深入且全面的認(rèn)識，通過前期對隧道窯的數(shù)據(jù)計(jì)算，讓我對隧道窯所需達(dá)到的各方面的尺寸有了詳細(xì)地了解，也明白了隧道窯的窯內(nèi)設(shè)計(jì)等，通過后期的作圖，不僅培養(yǎng)了自身的動手能力，探討能力以及思考能力，更是對窯爐里面的構(gòu)造有了系統(tǒng)性的了解。</p><p>　　此次設(shè)計(jì)是在老師的悉心指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助下，這其中還到圖書館查找了一些文獻(xiàn)，