年产790万件日用陶瓷隧道窑的设计一、原始资料收集机工艺参数1、生产任务：790万件日用陶瓷/年2、产品种类机规格：3、工作日：340天/年4、成品率：94%=10500kJ/Nm35、燃料选择：发生炉煤气，燃料热值Q低6、坯体入窑水分：2.0%7、产品配方8、烧成制度温度：预热带：20～980℃ 7h烧成带：980～1260℃ 2.5h1260℃保温 2h冷却带：1260～750℃ 2h750～500℃ 4.5h500～80℃ 4h最高烧成温度1260℃，烧成周期22h。
（温度曲线见下页）压力：气氛：还原性气氛。
9、窑型：明焰裸烧窑。
二、窑体主要尺寸计算窑内宽：1.6m 窑内墙高：1.8m 拱心角：60°窑车共分4层，每层上用支架堆放3层盘，其间空隙插入一层碗，经分布清点，装窑密度：装窑密度=（24×3+15）×4=348件/m由此推算出每车装载干制品的品质为295.2kg/车。
可直接求出窑长：窑长L=米窑长）装窑密度（件成品率）烧成时间（日）（年）年工作日（日年）生产任务（件/×h ×/24×//h=348×94.022×24×3407900000=65.1m窑内车数：n=4.435.11.65 辆 取44辆 故窑长定为：44×1.5=66m 根据烧成曲线：预热带长=m 2166×227×==总长总烧成时间预热时间烧成带长=13.5m 66×2222.5×=+=总长总烧成时间烧成时间冷却带长=31.5m 66×2244.53×=++=总长总烧成时间冷却时间窑内容车数44辆推车时间：车/min 304460×22= 小时推车数： h /23060车=三、工作系统的确定在预热带2-10号车位设9对排烟口，每车位一对。
烟气通过各排烟口到窑内的水平烟道，有3号车位的垂直烟道经窑顶的金属管道至排烟机，然后由铁皮烟囱排至大气。
排烟机及铁皮烟囱均设于预热带窑顶的平台上。
在1号、3号、6号、12号车位有四道气幕。
其中1号车位气幕为封闭气幕，窑顶和侧墙开孔，气体喷出方向与窑内气流形成90°角。
3号和6号车位为扰动气幕，气体由窑顶喷出，方向与窑内气流成135°角。
12号车位为气氛气幕，窑顶和侧墙均设有开孔，上部密些，下部稀些，均以90°角喷出。
用作气幕的气体从冷却带抽出。
在烧成带15-23号车位设21对燃烧室，不等距分布，两侧相对排列。
助燃空气不预热，由助燃风机直接抽车间冷空气，并采用环形供风方式，使各烧嘴前压力基本相同。
冷却带在24-27号车位处，有6m 长的急冷段，由急冷气幕直接吸入车间冷空气。
自29-40号车位设12对热风抽出口，每车位一对。
热空气经窑墙内的水平热风通道，于33号车位处用金属管道由热风机抽送干燥。
窑尾44号车位处由冷却风机自窑顶和侧墙集中鼓入冷却空气。
车下25号车位处，设一个冷却风进风口，有车下冷却风机鼓入。
在烧成带后，即24号车位处，设置一对事故处理口。
在1号及10号车位处，设一加砂口，在窑尾44号车位末端，设一漏砂管。
四、窑墙材料及厚度窑墙及窑顶内层材料已定，由此计算外层陶瓷棉的厚度。
以20-700℃为例：内层轻质粘土砖的厚度为230mm 窑墙外侧的对流辐换热系数为：31.112050)100293()100323(54.4205056.2)100()100(54.4α44411414111114=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-⨯=-⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+-=t t T T t t A w w w 窑墙外侧的对流辐射换热为：2111/3.339)2050(31.11)(m W t t q w =-⨯=-=α假设两种材料交界处的温度为350℃，则轻质粘土砖和陶瓷棉的导热系数为：()[]℃/381.0235070000023.026.01•=+⨯+=m W λ ()[]℃/04.02•=m W λ 所以交界处温度为：℃495381.023.03.3397002=⨯-=t 求出温度与假设温度不符，则重新假设交界面温度为504℃，则：()[]℃/398.0250470000023.026.01•=+⨯+=m W λ 再校验交界面温度：℃1.504398.023.03.3397002=⨯-=t 则陶瓷棉厚度计算为：m 054.004.0398.023.03.33950700=⨯⎪⎭⎫⎝⎛--=δ故窑墙陶瓷棉厚度取整取为55mm 。
同理可以计算其他温度段的陶瓷棉厚度，窑顶陶瓷棉厚度较窑墙侧面厚10mm 。
窑体材料及厚度列表如下：五、燃料燃烧的计算（1）燃料所需空气量该窑燃料使用发生炉煤气，热值为10500kJ/Nm 3 用经验公式计算其理论空气量为：330/19.2100010500209.0Nm Nm V =⨯=α 取空气过剩系数α=0.95则实际空气需要量为：330/08.219.295.0Nm Nm V V =⨯==ααα（2）烟气生成了用经验公式，理论烟气量：330/82.2100010500173.0Nm Nm V =⨯= 实际烟气量：330/73.210079)95.01(82.2Nm Nm V V =⨯--=α （3）实际燃烧温度用公式先计算理论燃烧温度t ：VCt C t C V Q t ff D ++=ααα现设t=2270℃，查表，在2270℃时的烟气比热为：C=1.71kJ/Nm 3·℃在室温20℃的空气比热为：C α=1.30kJ/ Nm 3·℃煤气比热为：C f = 1.32kJ/ Nm 3·℃带入公式，可求得理论燃烧温度：226671.173.22032.12030.108.210500=⨯⨯+⨯⨯+=t ℃求得t 为2266℃，所以最初假设的2270℃的相对误差为：%5%2.0%10022662266-2270<=⨯所设合理。
取高温系数η=0.80，则实际燃烧温度为0.80×2266=1813℃，比烧成温度高550℃，认为合理。
六、热平衡计算预热带和烧成带1、热收入项目 （1）制品带入显热Q 1每小时入窑干制品：G 1=295.2kg/h入窑制品含2%的自由水，每小时入窑的湿制品为：h kg G /2.30102.012.295'1=-=取制品比热为 C 1=0.92kJ/kg ·℃ 入窑制品温度 t 1=20℃则 Q 1='1G C 1t 1=301.2×20×0.92=5431.68kJ/h (2)垫板及支柱带入显热Q 2由垫板及支柱体积、密度可求得每车质量为425kgG 2=425×2=850kg/h C 2=0.75 kJ/kg ·℃Q Q g 8所以Q 2=G 2C 2t 2=850×0.75×20=12750kJ(3)燃料带入化学热及显热Q fQ D =10500kJ/ Nm 3入窑煤气温度，t f =20℃查手册，此温度下的煤气平均比热：C f =1.37 kJ/ Nm 3·℃所以Q f =x(Q D +C f t f )=10526x kJ/h （4）空气带入显热Q a全部助燃空气作为一次空气，燃料燃烧所需空气量已求得：V a =2.08x Nm 3/h助燃空气温度 t a =20℃查手册，在20℃时，空气的平均比热为：C a =1.30 kJ/ Nm 3·℃所以Q a =V a C a t a =2.08x ×1.30×20=54.08x kJ/ h （5）从预热带不严密处漏入空气带入显热Qa ＇去预热带烟气中的空气过剩系数αg =2.5，已求出理论空气量0αV =3.73 Nm 3/ Nm 3 。
烧成带燃料燃烧时的空气过剩系数 αf =0.95x x V x V a f g a 39.319.2)95.05.2()(0'=⨯-=-=αα Nm 3/h漏入空气温度为 t a ＇=20℃ 查手册，C a ＇=1.30 kJ/ Nm 3·℃则 x x t C V Q a a a a14.882030.139.3''''=⨯⨯== Nm 3/h (6)气幕空气带入显热Q m气幕带入空气温度为室内温度 t m =20℃ 查手册，C m ＇=1.30 kJ/ Nm 3·℃ 则hkJ s kJ t C V Q mm m m /405720/7.112203.1422253.05.122==⨯⨯⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛⨯⨯==π2、热支出项目 （1）产品带出显热Q 3出烧成带产品质量G 3=295.2kg （不考虑灼减，产品质量等于干制品质量）。
出烧成带产品温度 t 3=1260℃查手册，产品平均比热：C 3=1.20kJ/kg ·℃ 则 Q 3=G 3C 3t 3=295.2×1260×1.20=446342.4kJ/h (2) 垫板及支柱带出显热Q 4 垫板、支柱质量：850kg/h出烧成带垫板、支柱温度：t 4=1260℃查手册，此时垫板、支柱的平均比热为：C 4=0.81kJ/kg ·℃ 则 Q 4=G 4C 4t 4=850×1260×0.81=867510kJ/h (3)烟气带走显热Q g烟气中包括燃烧生成的烟气，预热带不严密处漏入的空气，以及拥有气幕的空气。
用于气幕的空气体积计算得：h Nm V m /34.207536002235.05.1232=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯=π离窑烟气体积： []m a g g g V x V V V +-+=00)1(α离窑烟气温度取t g =275℃查手册，此时烟气的平均比热为： C g =1.43 kJ/ m 3·℃ 则[]{}27543.134.207519.2)15.2(82.2⨯⨯+⨯-+==x t C V Q gg g g=816129+2401x kJ/h (4)通过窑墙、窑顶散失热量Q 5 以20-700℃段为例：取该温度段平均温度进行计算，360=t ℃假设交界面温度为240℃，则轻质粘土砖和陶瓷棉的导热系数分别为：()[]℃/329.0224036000023.026.01•=+⨯+=m W λ ()[]℃/04.02•=m W λ 计算热流量为：2/5.14904.0055.0329.023.050360m W q =+-=校验温度：5.255329.023.05.149360=⨯-=-=λδqt t ℃ 求出的温度与假设温度不符，表示假设温度不正确，重新假设交界面温度为256℃，则：()[]℃/331.0225636000023.026.01•=+⨯+=m W λ ()[]℃/04.02•=m W λ2/7.14904.0055.0331.023.050360m W q =+-=再校验温度9.255331.023.07.149360=⨯-=t ℃ 则该段墙散热Q=149.7×15.3×1.8×3.6=14650kJ/h 同理，可求出其他温度段窑墙及窑顶散热，详见下表：则预热带总散热为：Q S =52343×2+45005=149691 kJ/h（5）窑车积蓄和散失之热Q 6 取经验数据，占热收入的25% （6）物化反应耗热Q 7 不考虑制品所含之结构水自由水质量 kg G G G w 62.2952.3011'1=-=-=烟气离窑温度 tg=275℃制品中Al2O3含量为25%根据公式可得：Q 7=Qw+Qr=Gw(2490+1.93tg)+Gr×2100×Al2O3%=6×(2490+1.93×275)+2100×295.2×25%=173104.5 kJ（7）其他热损失Q8取经验数据，占热收入的5%3、列出热平衡方程：热收入=热支出876543'21QQQQQQQQQQQQQgmaaf++++++=+++++5431.68+12750+10526.4x+54.08x+88.14x+405720=446342.4+867510+816129+2401x+149691+173104.5+(5431.68+12750+10526.4x+54.08x+88.14x+405720)×(0.25+0.05)解之得：x=425.53即每小时需发生炉煤气425.53 Nm34、列出预热带及烧成带热平衡表：热收入热支出项目kJ/h % 项目kJ/h %坯体带入显热5431.68 0.11 产品带出显热446342.4 8.99 垫板、支柱显热12750 0.26 垫板、支柱显热867510 17.48 燃料化学热、显热4479299 90.24 烟气显热1837826.5 37.03 助燃空气显热23012.662 0.46 窑墙、窑顶散热149691 3.02 漏人空气显热37506.214 0.76 窑车积、散热1240929.9 25.00 气幕显热405720 8.17 物化反应热173104.5 3.49其他热损失248185.98 5.00 总计4963719.5 100.00 总计4963590.3 100.00 注：由于计算x存在误差，故收入支出存在偏差。