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窑炉设计课程设计窑炉CAD景德镇陶瓷学院

５８
2020年4月19日
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景德镇陶瓷学院

《窑炉课程设计》说明书

题目： 日产1 平米玻化砖发生炉煤气辊道窑设计

学 号： 10230232
姓 名： 李名英
院 （系）： 材料科学与工程学院
专 业： 07材料化学二班
指导教师： 朱庆霞、孙健、李杰、樊斌

二○一零 年 七 月 二 日
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1 前言 ３
2 设计任务书 ４
3 窑体主要尺寸的确定 ５
3.1 窑内宽的确定 ５
3.2 窑体长度的确定 ５
3.2.1 窑体长度的确定 ５
3.2.2 窑体各带长度的确定 ５
3.3 窑内高的确定 ６
4 烧成制度的确定 ６
5 工作系统的确定 ７
5.1 排烟系统 ７
5.2 燃烧系统 ７
5.2.1 烧嘴的设置 ７
5.2.2 发生炉煤气输送装置 ７
5.3 冷却系统 ７
5.3.1急冷通风系统 ７
5.3.2 缓冷通风系统 ７
5.3.3 快冷通风系统 ８
5.4传动系统 ８
5.4.1 辊子材质的选择 ８
5.4.2 辊子直径与长度的确定 ８
5.4.3 辊距的确定 ８
5.4.4 传动系统的选择 ８
5.4.5 传动过程 ９
5.4.6 传动过程联接方式 ９
5.5 窑体附属结构 ９
5.5.1 事故处理孔 ９
5.5.2 测温测压孔及观察孔 ９
5.5.3 膨胀缝 １０
5.5.4 挡墙 １０
5.6 窑体加固钢架结构形式 １０
6 燃料燃烧计算 １０
6.1 空气量 １０
6.1.1 理论空气量的计算 １０
6.1.2 实际空气量的计算 １１
6.2 烟气量 １１
6.2.1 理论烟气量的计算 １１
6.2.2 实际烟气量的计算 １１
6.3 燃烧温度 １１
7 窑体材料及厚度的确定 １１
8 热平衡计算 １３
8.1 预热带及烧成带热平衡计算 １３
8.1.1 热平衡计算基准及范围 １３
8.1.2 热平衡框图 １３
8.1.3热收入项目 １３
8.1.4 热支出项目 １４
8.1.5 列出热平衡方程式 ２１
8.1.6 预热带与烧成带的热平衡表 ２２
8.2 冷却带热平衡 ２２
8.2.1 热平衡计算基准及范围 ２２
8.2.2 热平衡框图 ２２
8.2.3 热收入项目 ２２
8.2.4热支出项目 ２３
8.2.5 列出热平衡方程 ３３
8.2.6冷却带热平衡表 ３３
9 烧嘴的选用 ３３
10 管道计算、阻力计算 ３４
10.1 计算抽风机的管道尺寸 ３４
10.2 阻力计算 ３４
10.2.1 料垛阻力 ３４
10.2.2 位压阻力 ３４
10.2.3 局部阻力 ３５
10.2.4 摩擦阻力 ３５
10.2.5 风机应克服总阻力 ３５
参考文献 ３６

1 前言
随着经济不断发展，人民生活水平的不断提高，陶瓷工业在人民生产、生活中都占有重要的地位。陶瓷的发展与窑炉的改革密切相关，一定结构特点的窑炉烧出一定品质的陶瓷。因此正确选择烧成窑炉是获得性能良好制品的关键。
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,比如本设计书设计的辊道窑。辊道窑是当代陶瓷工业的先进窑炉，中国70年代开始已陆续应用于日用陶瓷工业、建筑陶瓷工业。80年代后，滚到窑已广泛地用于中国建陶工业中。
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；而快烧又保证了产量，降低了能耗。产品单位能耗一般在 ～3500 kJ/kg ，而传统隧道窑则高达5500～9000 kJ/kg 。因此，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在中国已得到越来越广泛的应用。
烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序。烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉决定。
在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。没有合理的烧成控制，产品质量和产量都会很低。要想得到稳定的产品质量和提高产量，首先要有符合产品的烧成制度。然后必须维持一定的窑内压力。最后，必须要维持适当的气氛。
经过对其窑炉结构和控制的了解，借鉴经验数据，本文设计的辊道窑，全窑长154.7米，内宽2.73米，烧成温度是1180摄氏度，燃料采用发生炉煤气，单位质量得产品热耗为2707 kJ/kg。热效率高，温度控制准确、稳定，传动用电机、链传动和齿轮传动结构，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式，传动平衡、稳定，维护方便，控制灵活。
本设计书在写作过程中得到老师和同学的指导，在此表示深深地谢意。
编写时，本人虽然想设计一个实用、廉价的建陶工业辊道窑，内容上尽量想符合工程上的需要，但由于本人水平所限，设计书中一定有不少缺点和不足之处，诚挚地希望老师批评指正。

李名英
7月2日

2 设计任务书
一、设计任务
日产1 平米玻化砖辊道窑设计
二、原始数据
玻化砖
1． 坯料组成（%）　　
表2－1：坯料组成（%）
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
Fe2O3
K2O
Na2O
I.L
68.35
16.27
2.30
2.65
0.85
2.20
2.15
4.85
2．产品规格：800×800×10mm，单重3.2公斤/块；
3．入窑水分：＜1%
4．产品合格率：95%
5．烧成周期：40分钟（全氧化气氛）
6．最高烧成温度：1180℃
三、燃料
　　　表2－2：燃料组成
发生炉煤气
CO
H2
CH4
CO2
N2
Qnet(MJ/Nm3)

30.6
13.2
4.0
3.4
48.8
6.753

四、 夏天最高气温：37℃
3 窑体主要尺寸的确定
3.1 窑内宽的确定
产品的尺寸为800×800×10mm，设制品的收缩率为5%。由于坯体尺寸=产品尺寸/（1-烧成收缩）,得坯体尺寸为：843×843mm
两侧坯体与窑墙之间的距离取100mm，设内宽B=3m，取产品长边平行于辊棒，计算宽度方向坯体排列的块数为：n=（3000-100×2）/843=3.3，确定并排3块。
确定窑内宽 B=843×3+100×2=2729mm，取2730mm。
3.2 窑体长度的确定
3.2.1 窑体长度的确定
窑容量=（日产量×烧成周期）÷（24×产品合格率）
=（1 ×40/60）÷（24×95%）
=351(㎡/窑)
装窑密度=每米排数×每排片数×每片砖面积
=（1000÷843）×3×（0.8*0.8）
=2.28(㎡/每米窑长)
有效窑长=窑容量÷装窑密度
=351÷2.28
=154(m)
取单节长度为2210mm,节间联接长度8mm。
窑的节数=154÷2.218=69.4节,取节数为70节
因此算出窑长为L=2210×70=154.7m
3.2.2 窑体各带长度的确定
预热带占全窑总长的30.3%，节数=70×30.8%＝21.21，取21节，
长度＝21×2.21＝46.41mm；
烧成带占全窑总长的 20.5%，节数=70×20.5%＝14.35，取14节，
长度＝14×2.21＝30.94 mm；
冷却带占全窑总长的 49.2%，节数=70×49.2%＝34.44，取35节，
长度＝35×2.21＝77.35mm。

3.3 窑内高的确定
表3－1： 窑内高度表

1-21节
22-46节
47-70节
辊上高（mm）
290
360
290
辊下高（mm）
390
460
390
内总高（mm）
680
820
680
4 烧成制度的确定
(1) 温度制度：
①　 烧成周期：40min
②　 各带划分：
表4－1： 各带划分
名称
温度/℃
时间/min
升温速率/℃min
长度比例%
长度
节数
预热带
20~950
12.1
76.86
30.3
46.9
21
烧成带
950~1180
8.2
28.05
20.5
31.7
14
冷却带
急冷
1180~700
6.4
75
16
49.2
24.8
11
缓冷
700~500
7
28.57
17.5
27.1
13
快冷
500~80
6.3
66.67
15.7
24.2
11
累计

40

100
154.7
70
（2） 气氛制度：全窑氧化气氛。
（3） 烧成温度曲线大致如下：
T
1200 1180
1000 950
800 700
600 500
400
200
t（min）
20.3
26.7
33.7
40
12.1

0
图4－1：烧成温度曲线
5 工作系统的确定
5.1 排烟系统
采用集中排烟方式，排烟口设在第1～6节，每节上下各5对直径为200mm的圆形排烟口直通窑体外，排烟口设在距每节窑头600mm处。下排烟口上方设置支柱和挡板以防止碎坯落入下排烟口。排烟出口处设置排烟阀，然后经水平分管进入总烟管。总烟管设于窑顶，上有总闸。利用烟气抽力，引导窑内气体流动。
5.2 燃烧系统
5.2.1 烧嘴的设置
本设计在预热带后部即烧成带前就开始设置烧嘴，有利于快速升温和温度调节，缩短烧成周期，达到目的。考虑到在低温段设置烧嘴不宜太多。因此，在在第10~21节，每节辊下交错设置2对烧嘴，在22~35节，每节设置4对烧嘴，上下对侧均交错布置。每个烧嘴对侧设置一个火焰观察孔，因此，本设计总共有80对烧嘴。
5.2.2 发生炉煤气输送装置
在煤气总管前设一个连锁保险器，保证助燃风机事故、停电、煤气压力过低时能迅速自动切断煤气，确保安全。煤气总管设一放散管。煤气支管和分管分别从分管和总管侧方引出防止冷凝水淤积在管道内。辊上或辊下每4个燃烧系统组成一个控制单元。
5.3 冷却系统
制品在冷却带有晶体成长，转化的过程，而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，达到节能的目的。
5.3.1急冷通风系统
从烧成最高温度至少800℃以前，制品中由于液相的存在而且具有塑性，此时能够进行急冷，最好的办法是直接吹风冷却。辊道窑急冷段应用最广的是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，达到急冷的效果。由于急冷段温度高，横穿入窑的冷风管须用耐热钢制成，管径为60～80mm。
本设计也采用直接吹风冷却，在第36～40节每节设置12根Φ80急冷风管,上下管布置在同一断面并横穿过窑内, 每根风管的窑内部分均匀开90个Φ10圆孔.
5.3.2 缓冷通风系统
在第47-56节的每节辊上安装12根Φ60间壁换热管做间接冷却，换热管一端敞开做吸风口，另一端接抽热风管，通向余热风机。在56-62节窑的顶部设置7个圆形抽热风口，直径为250mm。缓冷换热和抽热共用一台风机。
5.3.3 快冷通风系统
窑尾采用直接吹冷风冷却产品。在窑炉最后2节两侧安装轴流风扇，每节窑顶、窑底各设4台轴流风扇，上下对制品强制冷却。在第68节设一矩形抽冷风口，尺寸为1600×580 mm。
5.4传动系统
5.4.1 辊子材质的选择
辊道窑对辊子材料要求十分严格，它要求制辊子材料热胀系数小而均匀，高温抗氧化性能好，荷重软化温度高，蠕变性小，热稳定性和高温耐久性好，硬度大，抗污能力强。
常见辊子有金属辊和陶瓷辊两种。为节约费用，不同的温度区段一般选用不同材质的辊子。本设计在选用如下：
表5－1：辊子的选材
低温段（250～20）
无缝钢管辊棒
中温段（200～500℃和500℃～80℃）
瓷棒
高温段（500～1180℃和1180～500℃）
碳化硅辊棒
5.4.2 辊子直径与长度的确定
辊子的直径大，则强度大；但直径过大，会影响窑内辐射换热和对流换热。因中试窑比较短，辐射换热和对流换热空间有限，本设计辊子的直径要小些，故选用直径为30mm的辊棒，而长度则取2250mm。
5.4.3 辊距的确定
为了保证无论何时制品在转动过程中都有3根辊棒，因此应取问产品的1/4以下，即辊距不大于800/4=200mm，因此，本设计确定辊距为50m，每节窑为2218/50=44根。
5.4.4 传动系统的选择
考虑到产品的质量问题， 辊道窑的传动系统由电机、链传动和齿轮传动结构所组成。
为避免停电对正常运行的辊道窑造成的危害，辊道窑一般都设在滞后装置，一般是设一台以电瓶为动力的直流电机。停电时，立即驱动直流电机，使辊子停电后仍能正常运行一段时间，避免被压弯或压断，以便在这段时间内，启动备用电源。
本设计选用多电机分段传动分段带动的传动方案。将窑分成10段，每段由一台电机托动，采用变频调速。所有电机能够同时运行，每台亦可单独运行，当处理打缧、堵窑等事故时，将电机打到摆动状态，使砖坯前后摇摆运行，可保证这些区段的制品不粘辊，辊子不弯曲，砖坯亦不会进入下一区段。
5.4.5 传动过程
电机→主动链轮→滚子链→从动链轮→主动斜齿轮→从动螺旋齿轮→主轴→主轴上的斜齿轮→被动斜齿轮→辊棒传动装置→辊子
5.4.6 传动过程联接方式
依据以上原则，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式。
5.5 窑体附属结构
5.5.1 事故处理孔
事故处理孔设在辊下，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。

图5－1：事故处理孔的布置
由上图知：

则： =2×0.4×=6.63m
两事故处理孔中心距L应小于或等于6.63m
又因为每节长度只有2.21m，因此，能够每节设置一个事故处理孔，本设计在每节设置一个事故处理孔，尺寸为：400×130mm，两侧墙事故处理孔采取交错布置的形式。当事故处理孔在不处理事故时，要用塞孔砖进行密封，孔砖与窑墙间隙用耐火纤维堵塞密封，防止热气体外溢或冷风漏入等现象对烧成制度产生影响。
5.5.2 测温测压孔及观察孔
为严密监视及控制窑内温度制度，及时调节烧嘴开度，在窑道顶及窑侧墙中央留设若干处测温孔，以安装热电偶。本设计在1、6、63、65节及7-60节的偶数节设置直径为Φ40mm测温孔，辊上设在窑顶，辊下设在窑侧墙，两侧墙的测温孔交错布置。
压力制度中零压面的位置控制特别重要，一般控制在预热带和烧成带交接面附近。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。本设计以观察孔代替测压孔。
在每个烧嘴的对侧窑墙设置Φ50mm的观察孔，以便烧嘴的燃烧状况。未用时，用与观察孔配套的孔塞塞住，以免热风逸处或冷风漏入。
5.5.3 膨胀缝
窑体受热会膨胀，产生很大的热应力，因此在窑墙、窑顶及窑底砌体间要留设膨胀缝以避免砌体的开裂或挤坏。本设计窑体采用装配式，每节窑体留设2处宽度为10mm的膨胀缝，内填陶瓷棉。各层砖的膨胀缝要错缝留设。
5.5.4 挡墙
窑道上的档板和挡火墙能够起到窑内气体的上下和水平导流、调整升温曲线、蓄热辐射及截流作用。档板负责对窑内上半窑道的控制,采用耐高温硬质陶瓷纤维板制成,能够经过在窑顶外部调整位置的高低。挡火墙负责对窑内下半窑道的控制,采用耐火砖砌筑,高低位置相对固定。窑道档板和挡火墙设置在同一横截面上。全窑共设置3对闸板和挡火墙结构，分别在21-22节、35-36节、46-47节，节之间设置。
5.6 窑体加固钢架结构形式
辊道窑钢架结构起着加固窑体作用，而钢架本身又是传动系统的机身。本设计采用金属框架装配式钢架结构，立柱用2.5t×75×50mm方钢、上横梁用2.3t×50×50mm方钢、下梁用2.5t×100×50mm方钢。在一节窑体钢架中，每侧共有立柱3根，两头每个立柱上开有攻M12螺栓节间联接的6个孔。下横梁每节共3根，焊在底侧梁上，下横梁上焊有50×50mm的等边角钢作底架，以便在其上搁置底板。上下侧板可用2～3mm钢板冲压制成，吊顶梁采用50×50×5mm的等边角钢。
6 燃料燃烧计算
6.1 空气量
6.1.1 理论空气量的计算
燃料为发生炉煤气，本设计燃料低发热量Qnet=6753KJ/Nm3,其成分组成如表2－2所示:
根据气体燃料的化学组成，计算其理论空气量：
＝100/21×[0.5CO+0.5H2+CH4]×1/100
＝100/21×(0.5×30.6+0.5×13.2+2×4) ×10-2
＝1.42（Nm3 /Nm3）
6.1.2 实际空气量的计算
由于在氧化气氛下烧成，根据经验取空气系数为＝1.15，
＝×＝1.42×1.15＝1.63（Nm3 /Nm3）
6.2 烟气量
6.2.1 理论烟气量的计算
按照燃料的化学成分计算理论烟气量：
＝[CO2+CO+H2+3CH4+N2]×10-2+×21/100×79/21
＝ [3.4+30.6+13.2+3×4+48.8]×10-2+1.42×21/100×79/21
＝2.20（Nm3 /Nm3）
6.2.2 实际烟气量的计算
＝ + (-1)＝2.20 +(1.15-1)×1.42＝2.41（Nm3 /Nm3）
6.3 燃烧温度
设空气温度 ℃，空气比热为＝1.30 ℃,
发生炉煤气比热为：＝1.32℃，℃，
现设＝1700℃，燃烧产物温度＝1.66℃。则理论燃烧温度为：
＝()/
＝（6753+1.63×1.3×20+1.32×20）/（2.41×1.66）
＝1706.5 ℃
求得温度与假设温度相对误差:(1706.5-1700)/1700×100%=0.38%＜5%，因此假设合理。取高温系数＝0.8，则实际燃烧温度＝0.8×1706.5＝1365.2℃，比需要的温度高185.2℃，这符合要求有利于快速烧成，保证产品达到烧熟的目的。
7 窑体材料及厚度的确定
1、窑体材料确定原则
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。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。
2、窑体材料厚度的确定原则
①　 为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。
②　 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。
③　 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
表7－1：窑体材料和厚度表（1）
1-21 、47-70节
名称
材质
使用温度(℃)
导热系数[W∕(m•℃)]
厚度（mm）
窑
顶
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
230
隔热层
硅酸盐耐火纤维束
1150
0.1～0.3
150
窑
墙
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
230
隔热层
硅酸盐耐火纤维束
1350
0.1～0.3
190
窑
底
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
230
隔热层
硅藻土砖
900
0.063+0.14×10t
130
膨胀层
硅酸盐耐火纤维束
1350
0.1～0.3

表7－2：窑体材料和厚度表（2）
22-46节
名称
材质
使用温度(℃)
导热系数[W∕(m•℃)]
厚度（mm）
窑
顶
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
230
隔热层
硅酸盐耐火纤维束
1150
0.1～0.3
150
窑
墙
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
230
隔热层
混合纤维
1350
0.12
120
窑
底
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
130
隔热层
硅藻土砖
900
0.063+0.14×10t
130
膨胀层
硅酸盐耐火纤维束
1350
0.1～0.3
100
8 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。预热带和烧成带的热平衡计算目的在于求出每小时的燃料消耗量；冷却带的热平衡计算的目的在于计算冷空气鼓入量和热风抽出量。
8.1 预热带及烧成带热平衡计算
8.1.1 热平衡计算基准及范围
时间基准：1h； 温度基准：0 ℃
8.1.2 热平衡框图

图8－1： 预热带和烧成带热平衡示意图
----坯体带入显热； ----助燃空气带入显热；
----漏入空气带入显热； ----燃料带入化学热及显热；
----产品带出显热； ----墙、顶、底散热；
----物化反应耗热； ----其它热损失；
----废气带走显热。
8.1.3热收入项目
8.1.3.1制品带入显热（kJ/h）
烧成酌减4.85%
入窑干制品质量=2765.7（kg/h）
入窑干制品含自由水1%，湿基制品质量=2793.6（kg/h）
制品入窑第1节时的温度为20℃，入窑制品比热为:
kJ/(kg℃)
（kJ/h）
8.1.3.2燃料带入化学热及显热
燃料的低热值=6753kJ/
入窑燃料温度=20 ℃，20 ℃是发生炉煤气的比热容是=1.31kJ/（·℃)
设发生炉煤气消耗量为
(KJ/h)
8.1.3.3助燃空气带入显热(KJ/h)
助燃空气温度＝20℃, 20℃时空气比热容＝1.30 kJ/（•℃）,则燃料燃烧所需助燃空气总量为：

（KJ/h）
8.1.3.4预热带漏入空气带入显热(KJ/h )
取预热带前段空气过剩系数,漏入空气温度＝20℃,＝1.30 kJ/（•℃）.则漏入空气总量为：

(KJ/h )
8.1.4 热支出项目
8.1.4.1 产品带出显热(KJ/h)
烧成产品质量（Kg/h）
制品出烧成带（第26节）产品温度＝1180℃.查表可知:产品平均比热为:
kJ/(kg℃)
(KJ/h )
8.1.4.2 烟气带走显热(KJ/h)
每小时离窑烟气总量为：
=
=3.62
烟气离窑温度一般＝200℃, 200℃时烟气比热容＝1.41kJ/(m·℃)
(KJ/h )
8.1.4.4窑体散热损失
将计算分为2部分,即第6～21节: 500-950℃,取平均值725℃；第21～35节：950-1180℃取平均值为1065℃。
ⅰ 第6～21节:窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁平均温度725℃
2． 窑顶
窑
顶
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
0.23
隔热层
硅酸盐耐火纤维束
1150
0.1～0.3
150
℃ ℃
设 =445℃ ， =76℃
=0.31+0.176×10-3（725+445）/2=0.413 W/m·℃

=
=12.88 W/m·℃
=0.23m
＝0.2 W∕(m•℃)
=0.15m
热流密度：=495（W/㎡）
校核、
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许
窑顶散热面积:
m
则Q＝qA＝495×111.03×3.6＝197744(kJ/h)
3． 窑墙
窑
墙
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
0.23
隔热层
硅酸盐耐火纤维束
1350
0.1～0.3
190
℃ ℃
设 ℃ ， ℃
=0.31+0.176×10-3（725+485）/2=0.416 W/m·℃

=
=12.65 W/m·℃
=0.23m
＝0.2 W∕(m•℃)
=0.19m
热流密度：=433（W/㎡）
校核、
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许
窑墙散热面积: m
则Q＝2qA＝2×433×37.13×3.6＝115806 (kJ/h)
4． 窑底
窑
底
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
230
隔热层
硅藻土砖
900
0.063+0.14×10t
130
膨胀层
硅酸盐耐火纤维束
1350
0.1～0.3

℃ ℃
设 ℃ ， ℃，
=0.31+0.176×10-3（725+470）/2=0.415 W/m·℃

=
=12.73 W/m·℃
=0.23m
=0.063+0.14×10-3（725+470）/2=0.147 W/m·℃
=0.13m
热流密度：=451（W/㎡）
校核、
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许
窑底散热面积:A＝111.03 m
则Q＝qA＝451×111.03×3.6＝180244 (kJ/h)
ⅱ第22～35节窑体散热计算如下:
取窑外壁温度80℃,窑内壁平均温度为1065℃
5． 窑顶
窑
顶
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
0.23
隔热层
硅酸盐耐火纤维束
1150
0.1～0.3
150
℃ ℃
设 ℃ ， ℃，
=0.31+0.176×10-3（1065+680）/2=0.464 W/m·℃

=
=16.2 W/m·℃
=0.23m
=0.2 W/m·℃
=0.15m
热流密度：=753（W/㎡）
校核、
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许
窑顶散热面积:A＝[（2.73+3.43）/2]×2.21×14＝95.3m
则Q＝qA＝753×95.3×3.6＝258383 (kJ/h)
6． 窑墙
窑
墙
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
0.23
隔热层
混合纤维
1350
0.12
120
℃ ℃
设 ℃ ， ℃，
=0.31+0.176×10-3（1065+580）/2=0.455 W/m·℃

=
=16.88 W/m·℃
=0.23m
＝0.25 W∕(m•℃)
=0.12m
热流密度：=943（W/㎡）
校核、
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许
窑墙散热面积:A＝[（0.82+1.42）/2]×2.21×14＝34.65m
则Q＝2qA＝2×943×34.65×3.6＝235156(kJ/h)
7． 窑底
窑
底
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
130
隔热层
硅藻土砖
900
0.063+0.14×10t
130

膨胀层
硅酸盐耐火纤维束
1350
0.1～0.3
100
℃ ℃
设 ℃ ， ℃， ℃
=0.31+0.176×10-3（1065+890）/2=0.473 W/m·℃

=
=35.82 W/m·℃
=0.13m
=0.063+0.14×10-3（890+380）/2=0.15 W/m·℃
=0.13m
＝0.2 W∕(m•℃)
=0.1m
热流密度：=594（W/㎡）
校核、、
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许
窑底散热面积:A＝95.3 m
则Q＝qA＝894×95.3×3.6＝203766 (kJ/h)
窑体总散热量为:
=197744+115806+180244+258383+235156+203766
=1007709(kJ/h)
8.1.4.3物化反应耗热(kJ/h)
ⅰ 自由水蒸发吸热
自由水质量 （kg/h)
烟气离窑温度 ＝500℃

=27.9×（2490+1.93×500）
=96394（kJ/h)
ⅱ 其余物化反应耗热
用反应热近似代替物化反应热
入窑干制品质量=2765.7（kg/h），含量=20%

=2765.7×2100×20%=1161594(kJ/h)
总的物化反应耗热:
＝96394+1161594＝1257988 (kJ/h)
8.1.4.5其它热损失(kJ/h)
根据经验占热收入的5%
=()×0.05
=（46751+6779.4x+42.38x+31.64x）×0.05=2337.55+342.7x
8.1.5 列出热平衡方程式
由热收入=热支出得:

47223+6779.4x+42.38x+31.64x=3571081+1007709+1257988+2337.55+342.7x+1020.8x
计算得出x= 1055 m/h
即每小时需发生炉煤气1055 m,每小时烧成产品质量2631.6（Kg/h）,因此,单位质量得产品热耗为: (kJ/kg)
8.1.6 预热带与烧成带的热平衡表
表8－1：预热带与烧成带热平衡表
热收入
热支出
项目
KJ/h
%
项目
KJ/h
%
坯体带入显热
47223
0.65
产品带走显热
3571081
49.07
燃料化学显热
7152267
98.28
窑体散热
1007709
13.85
助燃空气显热
44710.9
0.61
物化反应耗热
1257988
17.29
漏入空气显热
33380.2
0.46
其它热损失
363886.05
5

烟气带走显热
1076944
14.8
总热量
7277581.1
100
总散热
7277608.05
100
8.2 冷却带热平衡
8.2.1 热平衡计算基准及范围
时间基准：1h； 温度基准：0℃
8.2.2 热平衡框图

图8－1： 冷却带热平衡示意图
——产品带入显热 ——冷却风带入显热
——产品带出显热 ——热风抽出带走显热
——窑体散热 ——其它热损失
8.2.3 热收入项目
8.2.3.1产品带入显热
制品带入显热在上面已经算出：=3571081 KJ/h
8.2.3.2 冷风带入显热
鼓入冷风为自然风,=20℃,查表知此时冷风的比热为:
=1.30kJ/(m•℃)
设鼓入风量为m/h，则:=26
8.2.4热支出项目
8.2.4.1 制品带走显热
出窑时产品的质量（Kg/h）,出窑口温度=80℃,查表知此时温度下制品的平均比热为：
＝0.84+26×10× ＝0.84+26×10×80＝0.8608 kJ/(kg•℃)
则:==2631.6×80×0.8608=181223 kJ/h
8.2.4.2 热风抽出时带走的显热
抽风为鼓入风的95%,故抽出热风量应为0.95m/h.取热风抽出时的温度为:=400C,查表知此时的比热为:=1.45kJ/(m•℃),则:
=0.95=0.95×400×1.45×=551
8.2.4.3 窑体的散热
ⅰ 在急冷带的窑体散热(36～46节)
窑外壁温度取80℃,窑内壁平均温度为940℃
a. 窑顶
窑
顶
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
0.23
隔热层
硅酸盐耐火纤维束
1150
0.1～0.3
150
℃ ℃
设 ℃ ， ℃，
=0.31+0.176×10-3（940+560）/2=0.442 W/m·℃

=
=16.13 W/m·℃
=0.23m
＝0.25 W∕(m•℃)
=0.15m
热流密度：=727（W/㎡）
校核、
℃
<5% 允许

℃
<5% 允许
窑顶散热面积:A＝[（2.73+3.43）/2]×2.21×11＝74.87m
则Q＝qA＝727×74.87×3.6＝196044 (kJ/h)
8． 窑墙
窑
墙
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
0.23
隔热层
混合纤维
1350
0.12
120
℃ ℃
设 ℃ ， ℃，
=0.31+0.176×10-3（940+650）/2=0.443 W/m·℃

=
=15.23 W/m·℃
=0.23m
＝0.12 W∕(m•℃)
=0.12m
热流密度：=543（W/㎡）
校核、
℃
<5% 允许

℃
<5% 允许
窑墙散热面积:A＝[（0.82+1.42）/2]×2.21×11＝27.23㎡
Q＝2qA＝2×543×27.23×3.6＝106369 (kJ/h)
9． 窑底
窑
底
耐火层
莫来石轻质高铝砖
1600℃
0.310+0.176×10-3t
130
隔热层
硅藻土砖
900
0.063+0.14×10t
130
膨胀层
硅酸盐耐火纤维束
1350
0.1～0.3
100
℃ ℃
设 ℃ ， ℃， ℃，
=0.31+0.176×10-3（940+795）/2=0.455 W/m·℃

=
=32.22 W/m·℃
=0.13m
=0.063+0.14×10-3（795+340）/2=0.14 W/m·℃
=0.13m
＝0.2 W∕(m•℃)
=0.1m
热流密度：=497（W/㎡）
校核、、
℃
<5% 允许
℃
<5% 允许