辊道窑设计计算指导书

辊道窑设计计算指导书辊道窑的设计计算包括：窑体主要尺寸计算，燃料燃烧计算、热平衡计算、通风阻力计算等。

一、原始资料收集设计前必须根据设计任务收集所需的原始资料，设计原始资料如下：1、产量：年产150万m2瓷砖。

2、产品规格： 400×400×9(mm)3、年工作日：300天4、燃料：半水煤气，热值5100.6kJ/m3，压力0.1—0.16MPa，供气量800m3/h。

5、坯入窑含水量：≤2％6、原料组成：中粘性土，低粘性土，风化长石各占30％。

还有适量低温溶剂原料。

7、烧成制度（1）温度制度①烧成周期：60min②各带划分：各段温度与时间划分如表1。

表1 各段温度的划分与升温速率（2）气氛制度：全窑氧化气氛。

（3）压力制度，预热带-40~-25Pa；烧成带<8Pa。

二、窑型选择选择全窑氧化气氛辊道窑，利用余热干燥生坯和进窑坯，热效率高；温度控制准确、稳定；传动用传统链条传动，磨擦式联接辊筒，传动平衡，维护方便，无级调速，控制灵活。

三、窑体主要尺寸的计算1、窑内宽：这里以400mm×400mm产品进行计算，取内宽1.9 m，可并排4片砖。

2、内高取：第1—4节、20-29节：582mm；第5-20节；825mm。

3、窑长：按式（1—2）计算窑容量：窑容量=同一列砖砖距取40mm，则：装窑密度=（m2/每m窑长）故窑长L=240/1.45=165.5172m利用装配式，由若干节联接而成，设计每节长度为6360mm，节间联接长度8mm，总长度6368mm，节数=166/0.6368=26.06节，取节数为27节。

因而窑长度为：L=6360×27=171720mm各带长度：窑前段：171720×13%=22323，取4节，长度=25472 (mm)预热带：171720×33%=56667.6，取9节，长度=57312 (mm)烧成带：171720×20%=34344，取6节，长度=38208 (mm)冷却带：171720×34%=58384，取10节，长度=63680（mm）四、工作系统A．通风系统在第5节窑顶及两侧下方各设置一对抽烟口（主抽烟口），设置抽烟风机A抽出烟气（抽烟管中间设置热交换器）；A风机抽出烟气部分送入窑前段（在第4节窑顶、辊道下部设置进气口），部分经烟囱排出；在第1节窑顶、辊道下部设置一抽风口，由窑前段抽风机抽出烟气经烟囱排空。

由助燃风机B供应燃烧器的燃烧空气；由急冷风机C供应第19节急冷空气。

在第21—23节窑顶部、下部各设置一抽热风口，第21节为主抽风口，由抽风机E抽出热风部分送入窑下面干燥器（在窑下干燥器的第19节一侧窑墙设置一进热风口），其余热风经烟囱排空。

第27节窑顶部、底部各设置一排风扇，以450向窑内吹入冷空气。

热交换风机G将冷空气送入热交换器，空气被加热后送入窑下干燥器（在窑下干燥器的第3节一侧设置一进气口），在干燥器第1节一侧设置一抽风口，由干燥器抽风机F抽出废气经烟囱排出；在干燥器第24节一侧设置吹冷风机。

在第5—18节，节之间辊道上、下方各设置档板，上方采用耐火纤维板吊挂，下方用高铝砖砌筑；12节、16节在靠近窑尾处再增设一档板。

在进窑口，第3节靠近窑尾处，第3、4节，18、19节，21、22节，节之间设置闸板。

B．燃烧系统1、烧嘴设置在第5—16节和第18节，每节分别在辊上、下各设置两对烧嘴，辊上下烧嘴及对侧烧嘴均互相错开排列。

在辊道上方每个燃烧器对侧窑墙分别设置一个火焰观察孔。

2、煤气输送装置煤气由升压风机升压，通过管道、阀门、总管煤气处理系统，送至各节烧嘴，助燃空气由风机通过管道、阀门送到烧嘴。

总管煤气处理系统：汽水分离器→过滤器→过滤器→调压器。

煤气总管尺寸，参考引进窑尺寸，考虑本厂煤气热值较低及为了较好稳定煤气压力，内径选取偏大值，故内径取200mm。

C、检查处理系统第1—3节，每节分别在两侧辊上、下各设一对检查处理口，上、下对侧互相错开；第4节、17节在两侧辊下方各设置一个检查处理口，位置靠近窑尾方向；第5—16节和第18节，每节分别在辊下方设置一个检查处理口，对侧错开；第19—23节，每节分别在两侧下方各设置3个检查处理口，对侧相对。

五、窑体材料整个窑体由金属支架支承，窑体外壳除第4—8节的顶部外，都由金属板构成，第24节全部由金属板及支架构成。

支承钢架结构仿制引进窑，省略设计计算。

窑体材料的选择如表3所示。

表3窑体材料的选择六、燃料燃烧计算1、空气量（标准情况下）当Q DW<5100.6kJ/m3时，用经验公式：理论空气量=0.209*5100.6/1000=1.066取空气过剩系数1.66实际空气量：=1.22592、烟气量（标准情况下）当Q DW<5233.8kJ/m3时，用经验公式：理论空气量0.173*5100.6/1000 +1=1.882实际烟气量：V g=1.882+(1.15-1.0)×1.066=2.0419(m3/m3煤气)3、燃烧温度理论燃烧温度已知t a=t f=20℃→℃），c f=1.32kJ/(m3·℃)设t th=1500℃，查有关表得c f=1.635(kJ/m3·℃)T=1545.26(℃)求得温度与假设温度相对误差：1545.26-1500/1545.26=2.9%，所设合理，取高温系数=0.85，实际温度t p=0.85×1564=1329℃，比要求温度1245℃高出68.25℃，基本合理。

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，这里仅以预热带、烧成带热平衡计算为例来说明其计算方法，冷却带热平衡计算在此略去。

预热带、烧成带热平衡计算的目的在于求出燃料消耗量。

热平衡计算必须选定计算基准，这里时间以1h为计算基准，0℃为基准温度。

A．热收入项目第1-3节热源为烟气余热，即利用烟气带走显热，所以1—3节不列入热平衡计算中，但是计算时，应以第3节坯体计算坯体带入显热，以第4节烟气温度值计算烟气带走显热。

1、坯体带入显热Q1取烧成灼减5％入窑干制品质量1500000*17.87/300*24*0.9*0.95=4354入窑制品含自由水2％，湿基制品质量4443制品入窑第4节时温度t1=250℃，入窑制品比热容C=0.84+26*10*250=0.905(℃)4354*0.905*250=9850922、燃料带入化学热及显热Q f煤气低热值Q DW=5100.6kJ/m3入窑煤气温度t f=20℃，20℃时煤气比热溶C f=1.32kJ/(m3·℃)设煤气消耗量为xm3/h=x(5100.6+1.32*20)=5127x3、助燃空气带入显热Q a助燃空气温度t a=20℃，20℃时空气比热容C a=1.30kJ/(m3·℃)助燃空气实际总量V a,总=V a·x=1.23x(m3/h)=V a,总c a t a=1.23x×1.3×20=31.9x(kJ/h)4、预热带漏入空气带入显热Q。

取预热带空气过剩系数，漏入空气温度t a=20℃, C a=1.3漏入空气总量x(2-1.15)*1.066=0.906x0.906x*1.3*20=23.6xB．热支出项目1、产品带出显热Q2烧成产品质量G3=G1·95％=4354×95%=41363 (kg/h)制品出烧成带（第16节）温度t2=1245℃制品平均比热容C2=0.84+26×10-5×1245=1.16[kJ/(kg·℃)]59736442、窑体散失热将计算窑段分为两部分，即第4—11节：400~1000℃，取平均值700℃；第12—16节：1000~1245℃，取平均值1123℃。

(1)第4—11节，窑外壁表面平均温度40℃，窑内壁平均温度700℃。

a．窑顶高铝砖导热系数℃），厚度耐火纤维导热系数℃)，厚度热流窑顶散热面积A顶=b. 窑墙：高铝砖平均导热系数℃），厚度耐火纤维导热系数℃），厚度热流一侧窑墙散热面积c.窑底：在窑下面与干燥器间装有100mm厚耐火纤维起保温作用。

高铝砖导热系数℃)，厚度硅藻砖导热系统℃)，厚度耐火纤维导热系数℃)，厚度热流窑底散热面积窑体总散热量：Q3=62395+67423+48529+71816+104267+72323=426753（kJ/h）3．物化反应耗热Q4（1）自由水蒸发吸热Q w自由水质量G w=G2-G3=4443-41363=307(kg/h)烟气离窑温度t g=400℃=307*(2490+1.93*400)=1001434（2）其余物化反应热Q r用Al2O3反应热近似代替物化反应热入窑干制品质量G1=783.8kg/h，Al2O3含量=20％=1828680故Q4=28301144、烟气带走显热Q g离窑烟气总量(1.882+1*1.066)x=2.948x烟气离第4节窑温度t g=400℃，400℃时烟气比热容C g=1.45(kJ/m3·℃)1.45*400*2.948x=1709.84x5．其他热损失Q5根据经验占热收入的5％Q5=（Q1+Q f+Q a+Q a）×0.05=(985092+5127x+31.9x+23.56x)×0.05=49254.6+259.12xC．热平衡方程=985092.5+5127x+31.9x+23.56x=5973644 +6015678.4+2830114+1709.8x+49254.6+259.12xX=2843.5每小时烧成产品质量为4136.3kg/h.所以，公斤产品热耗=2843.5*5100.6/4136.3=3506.6表4为预热带、烧成带热平衡表。

八、烧嘴的选择考虑到该厂已有引进窑，选用WELKO公司HS20000型烧嘴，它由煤气喷嘴、助燃空气喷嘴和烧嘴砖组成。

煤气节流孔板孔径：烧成带第12—16节，取直径8.7mm，预热带第5-11节，取直径5.6mm。

空气喷嘴瓷管内径：烧成带第12-16节，取直径6.5mm，预热带第5-11节，取直径4.5mm.。

烧嘴砖耐火材料选用：莫来石轻质高铝砖，最高使用温度1420℃，密度1.2g/cm3。

九、管道计算、阻力计算、风机选型A．计算抽烟风机的管道尺寸、阻力损失，对风机选型（1）管道尺寸排烟系统需排除烟气量；(1.882+1*1.066)*2843.5=8382.638烟气在金属管中流速，据经验数据取。

烟气抽出时实际体积V；5.75（1）总烟管尺寸内径0.85总管内径取直径为360mm，长度4m。