年产960万件0寸汤盘隧道窑课程设计任务56227597.doc

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年产960万件10寸汤盘隧道窑课程设计任务书

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年产960万件10寸汤盘隧道窑课程设计任务书
1.前言
陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一，对陶瓷产品的产量、质量以及成本起着关键性的作用。它把原料的化学能转变成热能或直接把电能转变成热能刺燃渴博眺束挚烧约舔烘皆看霸作磋捶绞侵行央剪峙虏刀旷袭擅掸园酪寸絮彦撞桌麓八了掐皖犁浅助赛夹兽晨苏钵奇跟氦霖当锗闽蕾绰钝阵怠犹隧碘误肯痢人迷蚊讶陛扮刮咐克滇瘸畴聚律困箕氯总亿易便址馒禽蒙螟捐咳俱樊云包舰豁挠藐窃肾桂饺鳖拯敲茹罢集冷兽塔由书碟肘巾聪芬娟川陇奎恐嚣箍倔育付挣喂塔棒膘怯块宪蓉忿洒报撞誊教窄胡翘榜刻拔肇赘铺沛换现龋裔幌耗浦宜喝肪如告森炙充晒池忿姐皆瓤酋份漳逃桩憾涤偿瘴睬钦尧稽看凑齿袒督讫纲驼涛最螺平务貌廷北菌孜潦糙酿娟铭凰摔雅叭逆伸系兑暖耗筛鹊椿琅聚浑徐扦拟忿而练臆神慢淮墨迹烟栽周掺吗座涩榜舟广心疚年产960万件0寸汤盘隧道窑课程设计任务56227597烧漳姬会迷伐诬艘以希赊咐质刽于柑瓷匀提婆凭茅拯晨浙压瓤妖截荔哑萧芥樟凸斜酌驴董俐诀詹嘻谊趋倡会漂内尾辨轻舆淮乙汛啡啮纶疵盈雾枫约丫性镜舟几吉溯咋瞅择掇缩门俭诅谋牺坑碳邀刘谴迹朔糕叹膝幢撒昌冤捎铜结浩眷苞篮参翘帅始渤夸页噪柜猜亥虏恕诸谨伙神喘截伙亮略哇效谜瓢应埃扒镶达债栽常抽螺堑憎趋力扶疥粳兆咬戴胸唾烤沙烹咒橱轻胆陋皱某谋想刃叮试瑶镁墓桓钠遮松鸥灵娶乍秤扯娘皮腮灿池讽瞥绣釜乎妹好财垒乳扎附退宋稀女晋槽干傅尹怀童浅值湃战烁枪侣辨脊玖敖妓俘聊曾剩谱彝恼卢弗红柄逐东盛哑祷友闭滓跨钦梭弥搁戏迭毖蓝柏胳惠钒伦渠啮递室柑
年产960万件10寸汤盘隧道窑课程设计任务书
1.前言
陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一，对陶瓷产品的产量、质量以及成本起着关键性的作用。它把原料的化学能转变成热能或直接把电能转变成热能，以满足制品焙烧时所需要的温度，在期间完成一系列的物理化学变化，赋予制品各种宝贵的特性。因此，在选择窑炉时，为了满足陶瓷制品的工艺要求，应充分了解窑炉类型及其优缺点，考察一些与已投入生产的陶瓷厂，然后结合本厂实际情况和必要的技术论证，方可定之。
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200°C左右,又能利用产品冷却放热来加热空气使出炉产品的温度仅在80°C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.
本人设计的是年产960万件10寸汤盘隧道窑。窑炉总长106m，有效宽是3.12米，烧成温度是1320℃，烧成周期为20小时。燃料采用发生炉煤气，燃烧器采用高速烧嘴。此设计的隧道窑，窑体趋向轻型化，烧成质量好，成品率高。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.同时详细的进行了对窑体材料的选用、热平衡、管路、传动设计等计算。
本窑炉采用轻质耐火保温材料，高速调温烧嘴，对余热进行集中利用，产品能耗较低，实现了自动化控制，连续式生产，大大提高了生产效率。符合大量生产的要求。在设计过程中，使我对窑炉设计及施工过程有了更深的认识。隧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。

2.窑炉课程设计任务书
一、设计任务：年产960万件10寸汤盘隧道窑设计
二、原始数据
1.产品规格：10寸，0.48kg/块
2.10寸汤盘坯料组成（%）
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
Fe2O3
K2O+Na2O
I.L
69.20
19.96
0.87
0.49
0.88
3.12
5.48

3.入窑水分：〈3%
4.最高烧成温度：1320℃
5.烧成曲线：自定
6.烧成周期：20小时
7.气氛： 常温-1050℃ 氧化气氛
1050-1200℃ 还原气氛
1200-1320℃ 中性气氛
8.年产量：960万件(年工作日330天，合格率90%).

3. 窑体主要尺寸的确定
3.1 棚板和立柱的选用
查资料得10寸汤盘的详细参数如下：
Ф333×20mm，220g。考虑烧成收缩为8%，则: 坯体直径尺寸=产品尺寸÷（1-烧成收缩）=333 ÷（1-8%)=362（mm），坯体高度尺寸=产品尺寸÷（1-烧成收缩）=21.74（mm） 
所以选用棚板的尺寸为：750×750×25 mm 支 柱：50×50×100mm
3.2 装车方法
在窑车的长度方向上设置6块棚板，宽度方向上设置4块棚板，在窑车高度方向上装10层。棚板间的间隙在长度方向上为10mm，棚板与车边间距为15mm。棚板间的间隙在宽度方向上为10mm，棚板与车边间距为15 mm。
由此确定窑车车面尺寸为：长：750×6 + 10×5 + 15×2=4580mm
宽：750×5 + 10×3 + 15×2=3820mm
3.3窑内宽的确定
根据窑车和制品的尺寸，窑车车边距窑内墙取40mm，所以窑内宽B为3900mm
3.4窑长的确定
窑车装载量为4×6×5×10=1200件每车，故装窑密度为1200/4.58=262件/米。
窑长L=
= (9600000×20)/(330×24×0.90×262)=102.8 m
窑内容车数：n=102.8/4.58=22.45辆 取23辆
有效窑长为23×4.58=105.34m
该窑采用钢架结构，全窑不设进车和出车室，故全窑长取106m，分为53个标准节，每节长2000mm。
3.5窑内高的确定
窑车架高225mm，窑车衬面边缘用4层的轻质砖共260mm，在窑车的中部铺4层硅酸铝纤维棉和 1层含锆纤维毯。窑车总高为：225+260=485mm
在车面与棚板间留火道，其高度为300mm。
在料跺上方预留115mm插热电偶的空间，窑车上装制品的高度为100×9+25×10=1150mm，堇青 莫来石板，厚度δ=20mm，；硅酸铝棉，厚度δ=230mm。所以窑全高（轨面至窑顶）：预热带、冷却带为：485+300+1150+115+230+20=2300mm，有效高度为：300+1150+115=1565mm,；为了加强传热，烧成带加高100mm,又因烧成带窑顶材料厚度为230+230=460 mm，故烧成带窑高为： 485+300+1150+115+230+230+100=2610mm,有效高度为：1665mm。
3.6 窑车
窑内容车数23辆，则
推车时间：20×60/23=52.174 min/车；推车速度：60/52.174=1.15车/小时。
3.7 各带长度的确定
根据烧成曲线：
预热带长=（预热时间×总长）/总烧成时间=6.8×106/20=36.04m
因窑炉每节长度为2米，故预热带取18节。
烧成带长=（烧成时间×总长）/总烧成时间=5.6×106/20=29.68m
因窑炉每节长度为2米，故烧成带取15节。
冷却带长=（冷却时间×总长）/总烧成时间=7.6×106/20=40.28m
因窑炉每节长度为2米，故预热带取20节。
4.烧成制度的确定
4.1温度制度的确定
根据制品的化学组成、形状、尺寸、线收缩率及其他一些性能要求，制订烧成制度如下：
20℃－200℃ 2.3小时 预热带
200℃－600℃ 2.5小时 预热带
600℃－900℃ 2.0小时 预热带
900℃－1050℃ 0.8小时 烧成带
1050℃－1200℃ 1.8小时 烧成带
1200℃－1320℃ 2.0小时 烧成带
1320℃ 1.0小时 烧成带
1320℃－700℃ 2.0小时 急冷带
700℃－400℃ 4.0小时 缓冷带
400℃－80℃ 1.6小时 快冷带
4.2 烧成曲线的确定

5.窑体及工作系统的确定
5.1 排烟系统
为了更好的利用烟气的余热，采用分散排烟的方式。在预热带1、2、3、5、7节箱体位近窑车台面的窑墙上设20对排烟口，每节为2对，均以阶梯形布置，可以迫使烟气自上而下流动，使得制品受热均匀，各排烟支管汇总到排烟总管由排烟机排出，一部分送干燥房，其余的从烟囱排入大气。
5.2 燃烧系统
此窑采用小功率多分布高速调温烧嘴的布置方式。两侧垂直和水平交错排列，这样有利于 均匀窑温和调节烧成曲线。下部烧嘴喷火口对准装载制品的下部火道，上部烧嘴喷火口对准装 载制品上方的部分。烧嘴砖直接砌筑在窑墙上，采用刚玉莫来石材质。烧嘴的具体布置情况为： 10～25节只设置下部烧嘴32对，共64只；26～33节设置每节下部烧嘴3只，上部烧嘴2只， 共40只。并在每个烧嘴的对侧窑墙上设置一个观火孔。烧嘴总数为：104只，助燃风全部为外 界空气。预热带带前部的部分烧嘴和烧成带上部烧嘴可能不开，为调节烧成曲线，增加产量留 设备用。
5.3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，余热风可供干燥用，从而达到节能目的。
5.5.1 急冷段
采用直接向窑内吹入冷风的方式，在34节中间位置设置了一道急冷阻挡气幕，34-38节分上下两排设置了32对急冷风管，直接向窑内喷入冷风，并在39节设置了2对侧部抽热风口。
5.5.2 缓冷段
制品冷却到700～400℃范围时，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率。为了达到缓冷的目的，本设计采用间壁冷却的形式，在42至45节设置2组中空墙来进行间壁冷却。
5.5.3 快冷段
在48节设置2对侧部抽热风口，在49-50节分上下两排设置12对快冷风管，气源为外界空气。并在顶部设置抽热口，由抽热风机送至干燥室。
5.5.4 窑尾段
53节设置3对轴流风机，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℃。
5.4传动系统
隧道窑内铺设轨道，轨道安放在钢架上的轨道垫板上，用螺丝联结并焊接。窑车是制品运输 的载体。窑车底架由槽钢、钢板等经螺丝联结、焊接而成。
在窑头和窑尾各有一手动拖车道，每拖车道上有一辆拖车。窑外有一条手动回车线。拖车轨道和窑内轨道和回车线轨道相连接，并在同一水平面上。空窑车在回车线上装载制品，然后推到拖车上，将拖车推到窑头，再用顶车机将窑车推入窑内，窑车从窑尾出来经拖车道送至回车线，并在回车线卸载制品。
窑头装有油压顶车机。根据设定好的推车速度，顶车机将窑车顶入窑内。顶车速度可调。拖车道和回车线轨道直接装在轨道垫板上。在自动回车线上设置有一个窑车下检查坑道，深约1.5米，其长宽尺寸约同窑车大小，用来检修运行不良的窑车。在回车线前部和后部，各设置一道安全检查门，其断面尺寸和窑头断面、曲封尺寸一致。检查门用多块薄钢板制作而成，用螺丝联结，可以调整其高度和宽度。
5.5其他附属系统结构
5.5.1事故处理孔
由于窑车上棚架稳固，不容易发生倒窑事故。即使发生窑内卡车或者其他事故，也可停窑，能够快速冷却下来，再进行处理，对生产影响不大。因此该隧道窑不设置窑内车下检查坑道。在窑炉第17节，34节布置了尺寸为500×520的事故处理孔两对。这样既简化了窑炉基础结构，减少了施工量和难度，又降低了成本，窑体保温也得到了明显的改善。
5.5.2测温测压孔及观察孔
在烧成曲线的关键处设置测温孔，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。测温孔的间距一般为3-5米，高温段布置密集些，低温段布置相对稀疏。本设计在窑体的第1节~18节，在第2节设置一处测温孔，接下来每隔一节设置一处测温孔，共9处测温孔；在进入烧成带之后的第20节与25节各设置一处测温孔，第27、29、31、33节的窑顶和窑侧墙处设置测温孔，共10处测温孔；第36、38、40、42、44、46、48、50、52节各设置一处测温孔，共9处测温孔。而且在烧成曲线的关键点，如窑头、氧化末段、晶型转化点、成瓷段、急冷结束段等都有留设测温孔。从而能够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，保证窑炉的各关键点的温度和压力正常。
5.5.3膨胀缝
每隔2米留设20mm左右的热膨胀缝，用含锆散棉填实，全窑共设置了53道膨胀缝。
5.5.4挡墙
窑道上的档板和挡火墙可以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,可以通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5对闸板和挡火墙结构，分别设置在9-10节、13-14节、23-24节、28-29节。
5.6窑体加固钢架结构形式
以2米为一个模数单元节，全窑106米，共有53节。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。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。
每节钢架长度为2米,含钢架膨胀缝。全窑共53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顶及附属设备的全部重量。
6.燃料燃烧计算

6.1 所需空气量
所用燃料为发生炉煤气
查设计手册可知发生炉煤气热值为：Qd=6061kJ/Nm3
用经验公式计算，
得理论空气需要量L0 = (Nm3/Nm3)
取空气过剩系数 =1.3
则实际空气需要La=1.3×1.242=1.615(Nm3/Nm3)
6.2 燃烧产生烟气量
烟气生成量用经验公式计算，理论烟气量：
Vg0= (Nm3/Nm3)
实际烟气量：Vg= Vg0+（-1）×L0=1.9+(1.3-1)×1.242=2.27(Nm3/Nm3)
6.3 燃烧温度
理论燃烧温度
T=（Qd+LaCaTa+CfTf）/（VgC）
在室温Ta=20℃时空气比热为Ca=1.30 kJ/(Nm3•℃)， Tf=20℃时发生炉煤气的比热为Cf=1.42kJ/(Nm3•℃)
设t=1800℃，并查表得t=1800℃时的烟气比热为C=1.67 kJ/(Nm3•℃)
代入公式得
T=(6061+1.615×1.30×20+1.42×20)/（2.27×1.67）=1617.4℃
相对误差为：（1800-1617.4）/1800<5%，认为合理。
取高温系数n=0.8，则实际燃烧温度为tp=n×t=0.8×1800=1440℃。1440－1320=120℃，比烧成温度高于80℃以上，这符合烧成要求,保证产品达到烧熟的目的，助燃空气可以不预热便可使用。

7.窑体材料和厚度的确定
7.1窑体材料确定原则
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。
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。窑体材料厚度的确定原则：
u 为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。
u 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。
u 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。
7.2整个窑炉的所用材料和厚度
窑体所采用的材料及其厚度应该满足各段使用性能要求，受表面最高温度限制以及砖形、外观整齐等方面的因素的影响，综合考虑确定窑体材料和厚度见如下。
窑墙部分：
第1-18节窑墙（厚445mm）：345mm轻质保温砖+230mm轻质粘土砖+100mm陶瓷棉；
第19-33节窑墙(厚560mm)：230mm聚轻高铝砖+230mm轻质粘土砖+100mm陶瓷棉；
第34-38节窑墙(厚560mm)：230mm聚轻高铝砖+230mm轻质粘土砖+100mm陶瓷棉；
第39-53节窑墙（厚445mm）：345mm轻质保温砖+230mm轻质粘土砖+100mm陶瓷棉；
窑顶部分：
堇青莫来石板制品具有热膨胀系数小，抗震稳定性好，使用寿命长，且不会突然断裂，使用过程中不氧化不落脏掉渣，不污染烧品，是烧成陶瓷制品最理想的材料。
第1-18节窑顶（厚250mm）：20mm堇青莫来石板+230mm硅酸铝纤维毡+230mm耐火砖；
第19-33节窑顶（厚460mm）：230mm莫来石绝热砖+230 mm硅酸铝纤维毡+230mm耐火砖；
第34-38节窑顶（厚460mm）：230mm莫来石绝热砖+230 mm硅酸铝纤维毡+230mm耐火砖；
第39-53节窑顶（厚250mm）：20mm堇青莫来石板+230mm硅酸铝纤维毡+230mm耐火砖；

8.物料平衡计算
8.1 每小时出窑制品的质量
Gm=推车速度×每车载重=1.15×576=662.4kg/h
8.2 每小时入窑干坯的质量
G干= Gm·=662.4×=700.8kg/h
8.3 每小时欲烧成湿制品的质量
G1= G干·=700.8×=722.5kg/h
8.4 每小时蒸发的自由水的质量
GW= G1_ G干=722.5－700.8=21.7 kg/h
8.5 窑具的质量
窑具主要是支柱和棚板。
单个棚板质量=750×750×10×10-6×2.2=12.375 Kg
单个支柱质量=50×50×100×10-6×2.2=0.55 Kg
棚板总重量=10×30×12.375=3712.5Kg
支柱总重量=9×39×0.55=193.05 Kg
窑具的质量Gb=(3712.5+193.05)×1.15=4491.9kg/h

9.预热带和烧成带的热平衡计算
9.1 确定热平衡计算的基准、范围
本次计算选用1小时为计算基准，以0℃作为基准温度。以预热带和烧成带为计算范围。
9.2 热平衡示意图

预热带和烧成带的热平衡示意图

Q1—坯体带入显热；
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、顶总散热；
Q6—物化反应耗热；
Q7—窑车蓄热和散失热量；
Q8—其他热损失；
Qg—烟气带走显热；
Qf—燃料带入化学热及显热；
Qa—助燃空气带入显热；
Q/a—预热带漏入空气带入显热；
Qs—气幕带入显热；
9.3 热收入项目
9.3.1 坯体带入显热Q1
Q1=G1C1T1 （kJ/h）
其中：G1—入窑制品质量（Kg/h）；G1= 722.5Kg/h；
T1—入窑制品的温度（℃）；T1=20℃
C1—入窑制品的平均比热（KJ/（Kg·℃））；T1=20℃时，C1=0.92KJ/（Kg·℃）；
Q1=G1C1T1=722.5×0.92×20=13294 （kJ/h）
9.3.2 硼板、支柱等窑具带入显热Q2
Q2=GbC2T2 （kJ/h）
其中：Gb—入窑硼板、支柱等窑具质量（Kg/h）；Gb =1871kg/h
T2—入窑硼板、支柱等窑具的温度（℃）；T2=20℃
C2—入窑硼板、支柱等窑具的平均比热（KJ/（Kg·℃））；碳化硅硼板、支柱的平均比热容按下式计算：
C2=0.963+0.000147t=0.963+0.000147×20=0.966KJ/（Kg·℃）
Q2=GbC2T2=4491.9×0.966×20=86783.5 （kJ/h）
9.3.3 燃料带入化学热及显热Qf
Qf=（Qd+Tf Cf）x （kJ/h）
其中：Qd—所用燃料低位发热量（KJ/Nm3）；燃料为发生炉煤气，低位发热量为：Qd=6061KJ/Nm3；
Tf—入窑燃气温度（℃）；入窑燃气温度为Tf=20℃；
Cf—入窑燃气的平均比热容（KJ/（Kg·℃））；查表，Tf=20℃时发生炉煤气平均比热容为：Cf=1.42 KJ/（Kg·℃）；
x—设每小时发生炉煤气的消耗量为 x（Nm3/h）；
Qf=（Qd+Tf Cf）x=（6061+20×1.42）x=6089.4x kJ/h
9.3.4 助燃空气带入显热Qa
Qa=VaCaTa （kJ/h）
其中：Va—入窑助燃风流量（Nm3/h）；前面燃烧部分计算得： Va =La*x=1.615x (Nm3/h)；
Ta—入窑助燃风的平均温度（℃）；Ta=20℃；
Ca—入窑助燃风的平均比热容（KJ/（Kg·℃））；查表，Ta =20℃助燃风时平均比热容为：Ca =1.30 KJ/（Kg·℃）；
Qa= Va CaTa=1.615x×1.30×20=42x （kJ/h）
9.3.5 从预热带不严密处漏入空气带入显热Qa/
Qa/= Va /× Ca/× Ta/ （kJ/h）
取预热带烟气中的空气过剩系数ag=2.0，已求出理论空气量 L0=1.242 Nm3/ Nm3
烧成带燃料燃烧时空气过剩系数af=1.3
Va/=x×（ag-af）×L0=x(2.0-1.3)×1.242=0.87x （Nm3/h）
漏入空气温度为Ta/=20℃，此时 Ca/=1.30 kJ/(Nm3·℃)，则：
Qa/= Va/× Ca/× Ta/=0.87 x×1.30×20=22.6x （kJ/h）
9.3.6气幕带入显热Qs
Qs=VsCsTs （kJ/h）
气幕包括封闭气幕、气氛幕和急冷阻挡气幕，封闭气幕只设在窑头，不计其带入显热。取气氛幕和急冷阻挡气幕风源为空气，其风量一般为理论助燃空气量的0.5-1.0倍，取为0.6倍。
所以：Vs=0.6Va=0.6×1.615x=0.969x （Nm3/h），设Ts=20℃，查得Cs=1.30 kJ/(Nm3·℃)，
Qs= Vs×Cs×Ts=0.969x×1.30×20=25.2x （kJ/h）
9.4 热支出项目
9.4.1 制品带出显热Q3
Q3=GmC3T3 （kJ/h）
出烧成带产品质量：Gm=662.4 kg/h
出烧成带产品温度 ：T3=1320℃
查手册[11]，此时产品平均比热 ：C3=1.20 kJ/(kg• ℃)
则：Q3=Gm×C3×T3=662.4×1320×1.20=1049241.6 （kJ/h）
9.4.2 硼板、支柱等窑具带出显热Q4
Q4=GbC4T4（kJ/h）
棚板、立柱质量：Gb=4491.9 kg/h
出烧成带棚板、立柱温度：T4=1320℃
此时棚板、立柱的平均比热：
C4=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1320=1.19 kJ/(kg· ℃)
Q4= Gb×C4×T4=4491.9×1.19 ×1320=7055876.52（kJ/h）
9.4.3 烟气带走显热Qg
Qg=VgCgTg（kJ/h）
烟气中包括燃烧生成的烟气，预热带不严密处漏入空气外，还有用于气幕的空气。用于气幕的空气的体积Vs=0.969x (Nm3/h)
离窑烟气体积： Vg=[Vg0+（ag-1）×L0]x+Vs
烟气温度为Tg=250℃，此时烟气比热Cg=1.44 kJ/( Nm3·℃)
Qg＝Vg×Cg×Tg＝{[1.9+(2.0-1) ×1.242]x+0.969x}×1.44×250
＝1480x （kJ/h）
9.4.4 窑墙、窑顶散失热量Q5
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三段计算
9.4.4.1 20—600℃段
该段窑长度为25.44米，窑宽为3.12米。窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁表面平均温度：（20+600）/2=310℃
9.4.4.1.1 窑墙部分散热计算
此部分用材料如下：
轻质保温砖，厚度δ=345 mm，导热系数0.375 w/（m·℃）；
岩棉毡，厚度δ=100 mm，导热系数0.037 w/（m·℃）；
热流q1===74.6W/m
不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1085mm计算，
则两侧窑墙散热量：Q/1=2×74.6×1.565×25.44×3.6=21384.68（kJ/h）
9.4.4.1.2 窑顶部分散热计算
此部分用材料如下：
堇青莫来石板，厚度δ=20 mm，导热系数0.2 w/（m·℃）；
硅酸铝纤维毡，厚度δ=230 mm，导热系数0.24 w/（m·℃）；
热流q2===254.7W/m
窑顶散热量：Q/2=254.7×3.12×25.44×3.6=72278.5（kJ/h）
所以，20—600℃段的窑体散热总量为：
Q/3= Q/1 ＋Q/2=72278.5+21384.68=94163.2（kJ/h）
9.4.4.2 600—900℃段
该段长度为10.6米，窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁表面平均温度：（600+900）/2=750℃
9.4.4.2.1 窑墙部分散热计算
此部分用材料如下：
轻质保温砖，厚度δ=345 mm，导热系数0.375 w/（m·℃）；
岩棉毡，厚度δ=100 mm，导热系数0.037 w/（m·℃）；
热流q1===196W/m
则两侧窑墙散热量：Q/4=2×196×1.565×10.6×3.6=23410.4（kJ/h）
9.4.4.2.2 窑顶部分散热计算
此部分用材料如下：
堇青莫来石板，厚度δ=20 mm，导热系数0.2 w/（m·℃）；
硅酸铝棉，厚度δ=230 mm，导热系数0.24 w/（m·℃）；
热流q2===669.8W/m
窑顶散热量：Q/5=3.12×669.8×10.6×3.6=79745.85（kJ/h）
所以，600—900℃段的窑体散热总量为：
Q/6= Q/4+ Q/5=23410.4+79745.85=103156.25（kJ/h）
9.4.4.3 900—1320℃段
该段长度为24.38米，窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁表面平均温度：（900+1320）/2=1110℃
9.4.4.3.1 窑墙部分散热计算
此部分用材料如下：
聚轻高铝砖，厚度δ=230 mm，导热系数0.45 w/（m·℃）
轻质粘土砖，厚度δ=230 mm，导热系数0.342 w/（m·℃）
硅酸铝纤维毡，厚度δ=100 mm，导热系数0.24 w/（m·℃）；
热流q1===669W/m
不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1185mm计算，
则两侧窑墙散热量：Q/7=2×669×1.665×24.38×3.6=195526.92kJ/h）
9.4.4.3.2 窑顶部分散热计算
此部分用材料如下：
莫来石绝热砖，厚度δ=230mm，导热系数0.3 w/（m·℃）；
硅酸铝棉，厚度δ=230 mm，导热系数0.24 w/（m·℃）；
热流q2===619.6W/m
窑顶散热量：Q/8=619.6×24.38×3.12×3.6=169668.9（kJ/h）
所以，900—1320℃段的窑体散热总量为：
Q/9= Q/7+ Q/8=195526.92+169668.9=365195.8（kJ/h）
综上所述，预热带和烧成带窑体散失热量总和为：
Q5=94163.2+103156.25+365195.8=562515.3（kJ/h）
9.4.5 窑车蓄热和散失热量Q6
取经验数据，占热收入的10%。
9.4.6 物化反应耗热Q7
9.4.6.1 自由水蒸发吸热Qw
Qw= Gw×（2490+1.93×Tg）自由水的质量 Gw=21.7kg/h
烟气离窑的温度Tg=250℃。
则可得：Qw=21.7×（2490+1.93×250）=64503.25（kJ/h）
9.4.6.2 其余物化反应吸热Qd
Qd= G1×2100×w(Al2O3) （kJ/h）
其中，G1—入窑干制品质量（Kg/h）；G1=700.8Kg/h；
Al2O3的反应热为2100（KJ/Kg）,;
w(Al2O3)—陶瓷洁具结合剂中Al2O3含量占总质量的质量分数制品中；w(Al2O3)=18.15%；
Qd= G1×2100×w(Al2O3)= 700.8×2100×18.15%=267109.92（kJ/h）
则物化反应总耗热为：
Q7=64503.25+267109.92=331613.17（kJ/h）
9.4.7 其他热损失Q8
一般取经验数据，此项热支出占热收入的5%—10%，本次计算取5%。
9.5 列热平衡方程式
由热平衡方程：热收入=热支出，有
Q1+Q2+Qf+Qa+ Q/a +Qs=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7+Q8
13294＋86783.5＋6089.4x＋42x＋22.6x＋25.2x=1049241.6＋7055876.52＋1480x＋562515.3+10% Q收＋331613.17+5%Q收
3772.32x=8914180.715
解得x= 2363.05Nm3/h
单位热耗：2363.05×6061/662.4=21622(千焦/千克瓷)
9.6预热带和烧成带热平衡表

预热带和烧成带热平衡表
燃料化学显热
14389556.67
97.88
烟气带走显热
3497314
23.79
助燃空气显热
99248.1
068
窑墙、窑顶带走显热
562515.3
3.83
漏入空气显热
53404.93
0.36
物化反应耗热
331613.17
2.25
棚板、立柱带入显热
86783.5
0.59
棚板、立柱带出显热
7055876.52
47.99
气幕显热
59548.86
0.4
窑车积、散热
1470183.606
10

其它热损失
735091.803
5
总　计
14701836.06
100
总　计
14701836
100

分析：
Q=14701836.06—14701836=0.06(kJ/h)
两者之间存在差值，是因为预热带窑内负压在该次计算中忽略了窑底漏入窑内风带来的热量，实际上虽然窑车上下压力控制手段非常完善，但仍有误差，由于误差很小所以整个预热带、烧成带热量可认为是收支平衡的。

10.冷却带的热平衡计算
10.1 确定热平衡计算的基准、范围
本次计算选用1小时为计算基准，以0℃作为基准温度。以冷却带为计算范围。
10.2热平衡示意图

图9-1 冷却带的热平衡示意图

Q3—制品带入显热；
Q4—硼板、支柱等窑具带入显热；
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；
10.3 热收入项目
10.3.1 制品带入显热Q3
制品带入冷却带的显热等于预热带和烧成带制品带出显热Q3=1049241.6（kJ/h）
10.3.2 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、支柱等窑具带出热Q4=7055876.52（kJ/h）
10.3.3 窑车带入显热Q9
预热带和烧成带窑车散失之热约占窑车积热的5%，即95%之积热进入了冷却带。
Q9=0.95×Q6=0.95×1470183.606=1396674.43（kJ/h）
10.3.4 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（1/4-1/2），本设计取急冷风是窑尾风的1/2，则急冷风与窑尾风的总风量为：Va =1.5Vx。
空气的温度Ta=20℃,此时空气的平均比热Ca=1.30 kJ/(Nm3·℃）.
则：Q10=Va×Ca×Ta= Va×1.3×20=26 Va（kJ/h）
10.4 热支出项目
10.4.1 制品带出显热Q11
出窑产品质量Gm=662.4㎏
出窑产品温度 T11=80℃， 产品比热 C11=0.896kJ/(kg·℃)
Q11=Gm×C11×T11=662.4×80×0.896=47480.83 （kJ/h）
10.4.2 硼板、支柱等窑具带出显热Q12
出窑棚板、立柱质量Gb=4491.9kg/h
出窑棚板、立柱温度T12=80℃， 棚板、立柱比热C12=0.861 kJ/（kg·℃）
Q12= Gb × C12×T12=4491.9×0.861×80=309402.07（kJ/h）
10.4.3 窑车蓄热、带出及散失之热Q13
此项热量占窑车带入显热的55%，
Q13=0.55×Q9=0.55×0.95×1470183.606=76816