年产840W10寸汤盘隧道窑设计(3)

8.1.1 热平衡计算基准及范围

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。

8.1.2 热平衡框图

其中：

Q1——制品带入的显热； Q2——窑具带入的显热； Qf——燃料带入的化学热和显热；

Q?Q??——助燃空气带入的显热； ——预热带漏入空气带入的显热； ——气幕、搅拌风带入的显热； ——产品带走出的显热；

QgQ3Q4——窑具带走的显热；

Q5——窑墙、窑顶带走的显热； ——物化反应耗热； ——窑车蓄热和散失热量； ——其他热损失； ——烟气带走的显热

Q6Q7Q8Q?g8.1.3 热收入项目 8.1.3.1坯体带入显热Q1

窑内容车数27辆，则

推车速度：27/16=1.69车/小时

每小时出窑制品的质量 Gm=推车速度×每车载重=1.69×324=547.56kg/h

100100=547.56×=579.31kg/h

100?I.L100?5.48100100每小时欲烧成湿制品的质量 G1= G干·=579.31×=597.22kg/h

100??100?3每小时入窑干坯的质量 G干= Gm·Q1=G1C1T1 （kJ/h）

其中：G1—入窑制品质量（Kg/h）；G1=597.22Kg/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=597.22×0.92×20=10988.85 （kJ/h）

8.1.3.2 硼板、支柱等窑具带入显热Q2

单个棚板质量=300×300×10×10-6 ×2.2=1.98 Kg

单个支柱质量=50×50×100×10-6×2.2=0.55 Kg 棚板总重量=10×72×1.98=1425.6Kg 支柱总重量=9×94×0.55=465.3Kg 窑具的质量Gb=(1425.6+465.3)×1.5=2836.35kg/h

Q2=GbC2T2 （kJ/h）

其中：Gb—入窑硼板、支柱等窑具质量（Kg/h）；Gb =2836.35kg/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=2836.35×0.966×20=54798.28 （kJ/h）

8..1.3.3 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）；燃料为液化气，低位发热量为： Qd=110000KJ/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℃时液化气平均比热容为：Cf=1.44 KJ/（Kg·℃）；

x—设每小时液化气的消耗量为 x（Nm3/h）； Qf=（Qd+Tf Cf）x=（110000+20×1.44）x=110028.8x kJ/h

8.1.3.4 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=28.678x (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=28.678x×1.30×20=745.63x （kJ/h）

8.1.3.5 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=22.06Nm3/ 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)×22.06=15.44x （Nm3/h） 漏入空气温度为Ta/=20℃，此时 Ca/=1.30 kJ/(Nm3·℃)，则：

Qa/= Va/× Ca/× Ta/=15.44x×1.30×20=401.49x （kJ/h）

8.1.3.6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=0.6×28.68x=17.21x （Nm3/h），设Ts=20℃，查得Cs=1.30 kJ/(Nm3·℃)， Qs= Vs×Cs×Ts=17.21x×1.30×20=447.38x （kJ/h）

8.1.4热支出项目

8.1.4.1 制品带出显热Q3

Q3=GmC3T3 （kJ/h）

出烧成带产品质量：Gm=547.56kg/h 出烧成带产品温度 ：T3=1350℃

查手册[11]，此时产品平均比热 ：C3=1.20 kJ/(kg? ℃) 则：Q3=Gm×C3×T3=547.56×1350×1.20=887047.2 （kJ/h）

8.1.4.2 硼板、支柱等窑具带出显热Q4

Q4=GbC4T4（kJ/h）

棚板、立柱质量：Gb=2836.35kg/h 出烧成带棚板、立柱温度：T4=1350℃

此时棚板、立柱的平均比热： C4=0.84+0.000264t=0.84+0.000264×1350=1.20 kJ/(kg· ℃) Q4= Gb×C4×T4=2836.35×1.20×1350=4594887（kJ/h)

8.1.4.3 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=17.21x (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＝{[28.179+(2.0-1) ×22.06]x+17.21x}×1.44×250 ＝24281.64x （kJ/h）

8.1.4.4 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.

8.1.4.4.1 20—600℃段

该段窑长度为12.645米，窑宽为2.56米。窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁表面平均温度：（20+600）/2=310℃

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·℃）

t-t热流q1=10=74.6W/m2

??1?2??12不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1865mm计算， 则两侧窑墙散热量：Q/1=2×74.6×1.865×12.645×3.6=12666.86（kJ/h）

8.1.4.4.1.2 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·℃）；

t-t热流q2=10=254.7W/m2

??1?2??12窑顶散热量：Q/2=254.7×2.56×12.645×3.6=29681.80（kJ/h） 所以，20—600℃段的窑体散热总量为： Q/3= Q/1 ＋Q/2=12666.86+29681.80=42348.66（kJ/h)

8.1.4.4.2 600—950℃段

该段长度为6.32米，窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁表面平均温度：（600+950）/2=775℃

8.1.4.4.2.1 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=

t-t10

=202.48W/m2

??1?2??12则两侧窑墙散热量：Q/4=2×202.48×1.865×6.32×3.6=17183.40（kJ/h)

8.1.4.4.2.2 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·℃）；

t-t热流q2=10=669.8W/m2

??1?2??12窑顶散热量：Q/5=2.56×669.8×6.32×3.6=39012.58（kJ/h）

所以，600—900℃段的窑体散热总量为： Q/6= Q/4+ Q/5=17183.40+39012.58=56195.98（kJ/h）

8.1.4.4.3 950—1350℃段

该段长度为17.70米，窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁表面平均温度：（950+1350）/2=1150℃

8.1.4.4.3.1 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·℃）

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