热工过程与设备课程设计产量为5000t的的水泥窑用耐火材料产品烧成隧道窑的烟囱设计

课 程 设 计 字 第 院(系) 材料科学与工程 专 业 材料科学与工程 班 级 材料 0803 姓 名 济 南 大 学 2012年01 月07日课 程 设 计 任 务 书 材料科学与工程 学院 材料科学与工程 专业学生姓名 学号 课程设计题目 年产量为5000t的的水泥窑用耐 火材料产品烧成隧道窑的烟囱设计 课程设计内容与要求：1设计任务设计一条年产量为40000吨的水泥窑用耐火材料产品烧成隧道窑的烟囱。2 原始数据2.1 年产量 15000t 2.2 年工作日 330天/年2.3 成品率 90%2.4 制品入窑水分 2.0%2.5 装车密度 6000kg/车2.6 高温系数 0.82.7 最高烧成温度 17502.8 燃料 煤气（净化）其组成： CO H2 CH4 C2H4 CO2 O2 N2 H2O 30.0 15.0 4.0 0.2 6.0 0.2 42.1 2.5 3气候地址条件3.1 年最高温度 383.2 年最低温度 -103.3 年平均气压 745mm Hg3.4 地耐力 150/cm23.5 地下水位 10m4设计目的本课程是继热工过程与设备课程的一个大型作业，要求应用热工过程与设备、工程制备、无机材料工工艺学、粉体工程及流体力学等知识，使理论和实践有机结合起来，学会查阅相关资料，掌握基本设计计算和绘图技能，为以后的工作打下基础。 5任务要求进行隧道窑设计的基本计算，绘制某一部分的结构图。具体内容为： 5.1 进行隧道窑窑型的选择5.2 进行燃料量，烟气量的计算5.3 进行燃烧用空气量的计算5.4 进行窑体尺寸计算5.5 确定窑体材料及厚度设计开始日期 2011年12月31日 指导教师 刘永杰 教研室主任 （签字） 设计完成日期 2012年01月13日 院长（系主任） （签字） 年 月 日目 录 1 烧成制度的确定.12 窑体主要尺寸的确定.23 窑体及工作系统的确定.34 窑体材料以及厚度的确定.55 燃料燃烧计算.56 物料平衡计.87 预热带和烧成带的热平衡计算.98 冷却带的热平衡计算.159 烟囱的计算.2010 烟囱材料的选择与计算.2511 后记.3112参考文献.31前 言 本次设计是设计设计一条年产量为40000吨的水泥窑用耐火材料产品烧成隧道窑的烟囱。经过这次设计，是我对隧道窑和烟囱有了进一步的了解，巩固了所学的有关隧道窑及烟囱方面的知识。在初步理解隧道窑结构和烟囱的基础上，通过本次试验，使我对隧道窑及烟囱认识更加全面。1 烧成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，制定烧成制度如表1-1表1-1 烧成制度 温度范围（摄氏度） 时间（h） 202002.5预热带2006004预热带6009005预热带90012005.5预热带120015006烧成带150017506烧成带175017501烧成带175014503冷却带145010005冷却带 10008003冷却带 8004006冷却带 4002004冷却带 200803冷却带2 窑体主要尺寸的确定2.1 坯体的规格 选用高铝砖作为烧制制品，干坯体中AlO含量75%，结构水含量5.72%坯体尺寸为230mm172mm75mm，制品密度为2500kg/m，每块制品质量m=7.4175kg。2.2 窑车的选择 装车密度 6000kg/车，则每车可装：809块窑车长设为2.5米 砖垛间距77mm，根据装车块数和砖的尺寸得出窑车尺寸：窑车长为2.5m，则可装砖8块,；宽为2.9m，则可装砖11块；高装9层，加一层底砖，共10层，底砖不计入产量装砖的排列为 81192.3 窑体尺寸的确定2.3.1 窑长的确定装车密度相当于8119792块/车，即每车装砖质量为 7927.41755874.6kg装车密度2349.86kg/m窑长L 129m窑内容车数：n51.6辆，取52辆全窑不设进车和出车室，所以窑的有效长度为 522.5130m2.3.2 各带长度的确定预热带长41m烧成带长32m冷却带长57m推车时间62.3分/车推车速度0.96车/小时2.3.3 窑宽的确定 如果窑宽太宽，两侧喷入火焰不能汇合，但考虑到窑车受热膨胀，窑的内宽要比窑车两边各宽50mm，为了方便计算，根据窑车和制品的尺寸，窑内宽取3m。2.3.4 窑高的确定 窑车内装砖高度为7510750mm，轨面到窑车底的高度为250mm，窑车上设300高的通道，窑车衬面边缘为200mm，为了方便计算和保证窑内制品质量，窑高取1.5m。3 窑体及工作系统的确定 3.1 窑体 以2米为一个模数单元节，全窑69.7米，共有35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。 3.1.1 钢架 每一钢架的长度为2米，含钢架膨胀缝。全窑共70个钢架结构，其高度宽度随窑长方向会有所改变。钢架主要有轻质方钢管、等边角钢等构成，采用焊接工艺，并在焊接处出去焊渣、焊珠，并打磨光滑。窑墙直接筑在钢板上，钢架承担着窑墙和窑顶及附属设备的全部重量。 3.1.2窑墙 窑墙采用耐火隔热材料。常用材质如下：硅砖，聚轻高铝砖，轻质粘土砖，硅酸铝纤维毯，硅钙板，轻质耐火材料。窑墙砌筑在钢结构上。每隔两米留设20mm左右的热膨胀缝，用含锆棉填实。 3.1.3窑顶 窑顶是吊顶板或吊顶转和角钢或细钢筋等组成的平顶结构。角钢直接焊接焊接在窑顶钢架上，细钢筋则做成钩状挂在窑顶钢架上。吊顶板或吊顶转与角钢或细钢筋紧固。这样，窑顶的重量也由钢架承担。 在窑顶上 ，铺厚度适宜的保温棉和耐火棉，窑顶材料的轻质化，可大大减少窑体蓄热。 3.1.4 测温孔 为了严密监视及控制窑内温度和压力制度，及调节烧嘴的开度，一般在窑道顶及侧墙留设测温孔安装热电偶。测温控的间距一般为3-5米，高温煅布置密集些，低温段布置相对稀疏。 3.1.5 曲封、砂封和车封 窑墙与要车之间、窑车与窑车之间做成曲折封闭。曲封面贴一层高温耐火棉。窑车之间要承受推力，所以在窑车接头的槽钢内填充散棉，以防止上下漏气。 砂封是利用窑车两侧的厚度约6-8mm的钢制裙板，窑车在窑内运动时，裙板插入窑两侧的内装有直径为1-3mm砂子在砂封槽内，隔断窑车上下空间。砂封槽用厚度3mm左右的钢板制作而成，且留有膨胀缝。 3.2 排烟系统 为了更好地利用烟气的热量能，采用分散排烟的方式。在第一节两侧墙设置一道气幕，在预热带设置十对排烟口，主烟道位于窑头方向，上上排烟支阀。烟气由各排烟口经垂直之路进入主烟道。 3.3 气幕的设定 一号车位窑头设封闭气幕。考虑烟气温度不是很高，窑顶采用钢板风盒，出风与进风方向成90度角；窑两侧墙内竖插管道，管壁开口与进车方向成90度角。封闭气幕的风为外界空气。 3.4 燃烧系统此窑采用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喷火口对准装载制品上部的部分。烧嘴直接砌筑在窑墙上，采用刚玉材质。4 窑体材料以及厚度的确定窑墙、窑顶所采用的材料及厚度应满足各段使用性能的要求，考虑各处的温度，对窑墙、窑顶的要求，砖型及外型整齐等方面，根据上述原则，确定窑体的材料及厚度如下表4-1表4-1 窑体材料以及厚度 温度范围 长度m窑墙材料及厚度mm 窑顶材料及厚度mm聚轻高铝砖轻质粘土砖硅酸铝纤维毯硅钙板堇青石莫来石版硅酸铝纤维/混合纤维岩棉毯结晶铝纤维毯2001200412502305010201501200175031345150102301001017501000193451501023010010100080392302305010201505 燃料燃烧计算5.1 燃烧所需空气量燃料 煤气（净化） 组成： CO H2 CH4 C2H4 CO2 O2 N2 H2O 30.0 15.0 4.0 0.2 6.0 0.2 42.1 2.55.1.1 理论空气量：Vo20COH22CH4mCmHnO2 30152430.20.2 0.39Nm3/Nm3 Va0 COH22CH4mCmHnO2 0.39 1.471Nm3/Nm35.1.2 实际空气量：取1.1VaVa0 1.11.4171.618Nm3/Nm35.2 燃烧产生烟气量5.2.1 理论烟气量： V0CO2COH2H2O3CH4mCmHnN2VO20 630152.53430.242.10.309 2.244Nm3/Nm35.2.2 实际烟气量 VV01Va0 2.2440.11.471 2.391Nm3/Nm35.3 发热量的计算 Qnet126CO108H2358CH4590C2H4 126301081535845900.2 6950KJ/Nm35.4 燃烧温度的计算5.4.1 理论燃烧温度设煤气、空气进入燃烧室时的温度均为20tth 查表得020平均比热容为 Ca1.296KJ/Nm3 Cf1.32KJ/Nm3已知实际空气量Va1.618Nm3/Nm3煤气实际烟气量V2.391Nm3/Nm3煤气TaTf20tth2.391c2.391c7018.3设tth11800，C11.68KJ/（Nm3） 2.9311.68180072307018.3设tth21700，C21.67KJ/（Nm3） 2.9311.67180067887018.3tth1752.15.4.2 实际燃烧温度取高温系数为0.8tp0.8tth0.81752.11402实际燃烧温度为14025.4.3 空气预热温度的计算 工艺要求温度为1750，高于实际燃烧温度，则空气需要预热才能达到要求tth2187.5VctthQnetcftfVacata2.3911.682187.569501.32201.618cata1.618cata1810.5设ta800，ca1.343KJ/（Nm3） 1.6181.3438001738.41810.5设ta900，ca1.398KJ/（Nm3） 1.6181.3989002035.81810.5ta825空气需预热到825，为了保证烧成工艺的质量合格及达到烧成温度的要求，空气预热到8506 物料的量计算6.1 每小时烧成干制品的质量G1 G15050.5kg/h6.2 每小时入窑干坯的质量G2 坯体含有结构水5.72% G2G15050.55356.9kg/h6.3 每小时欲烧成湿制品的质量G3 坯体中自由水含量为2% G3G15356.95466.2kg/h6.4 每小时蒸发的自由水含量G4 G45466.25356.9109.3kg/h7 预热带和烧成带的热平衡计算7.1 确定热平衡计算的基准、范围本次计算选用一小时为基准，以0度作为基准温度。以预热带和烧成带作为计算范围。7.2 热平衡示意图 Qf Qa Qa QsQgQ1Q2Q8 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7Q1坯体带入显热Q2窑车带入显热Qf燃料带入化学热及显热Qa助燃空气带入显热Qa从预热带不严密处漏入空气带入显热Qs气幕、搅拌风带入显热Q3制品带出显热Q4窑车散热损失Qg烟气带走显热Q5窑墙、窑顶散热损失Q6窑车蓄热及散热损失Q7物化反应需热Q8其它热损失7.3 热收入项目7.3.1 坯体带入显热Q1Q1G1C1T1KJ/hG1入窑制品质量 5466.2kg/hT1入窑制品温度 20C1入窑制品的平均比热C=0.84+0.2310-320=0.8446kJ/kgQ1G1C1T15466.20.84462092335KJ/h7.3.2 窑车带入显热Q2G窑车的质量300kg T窑车入窑温度 200CC窑车入窑的平均比热0.965KJ/kgQ2GCT3000.965205790KJ/h7.3.3 燃料带入化学热及显热Qf Qnet所用燃料煤气低位发热量6950 KJ/Nm3Tf入窑燃料温度 20Cf入窑的平均比热1.32KJ/kg QfQnetTfCfx设每小时煤气的消耗量为xm3/hQfQnetTfCfx6950201.32x 6976.4xKJ/h7.3.4 助燃空气带入显热Qaqv入窑助燃风流量 Vax1.618xm3/h Ta入窑助燃风平均温度850 Ca入窑助燃风平均比热容1.34KJ/kgQaqvCaTa1.618x1.348501842.9xKJ/h7.3.5 从预热带不严密处漏人空气带入的显热Qa取预热带烟气中的空气过剩系数g2.5，取烧成带烟气中的空气过剩系数f1.1,qvxgfVa0x2.51.11.4712.0594xm3/hCa1.30KJ/kg ta漏入空气温度20 QaqvCata2.0594x1.302053.5444xKJ/h7.3.6 气幕、搅拌风带入显热Qs 气幕包括封闭气幕和搅拌气幕，封闭气幕只设置在窑头，不计其带入显热。取搅拌气幕源为空气，气幕搅拌风量一般为理论助燃空气量的0.51.0倍，现取为0.5倍Vs0.6qv0.61.618x0.9708xm3/ht20 C1.30KJ/kgQsVsTsCs0.9707x1.32025.24xKJ/h7.4 热支出项目7.4.1 制品带出显热Q3G3出烧成带产品质量5050.5kg T3出烧成带产品温度1750 C3出烧成带产品平均比热1.24KJ/kgQ3G3T3C35050.517501.2410959585KJ/h7.4.2窑车带出显热Q4G4窑车质量300kg T4出烧成带温度1750 C41.22KJ/kgQ4G4T4C430017501.22640500KJ/h7.4.3烟气带走显热Qg 设离窑烟气温度为T300 烟气中包括燃烧生成的烟气，预热带不严密处漏人空气外，还有用于气幕的空气，用于气幕的空气Vs0.9708xm3/h离窑烟气体积 qgVg1Va0 VsCa1.068 KJ/kgQgqgTgCg2.3912.511.471x0.9708x1.0628200 1775xKJ/h7.4.4 窑墙、窑顶散热损失Q5 假设窑墙外表面温度为T=80预热带窑墙散热损失此段长为l41m高为h1.05m在预热带（201200），窑墙所用的材料及物性参数如下：轻质高铝砖，厚度114mm，导热系数=0.706w/m轻质粘土砖，厚度230mm，导热系数=0.324 w/m轻质钙硬板，厚度10mm，导热系数=0.07 w/mw/m2 不考虑车台面以下窑墙散热，窑内高按1.05m来计算则两侧窑墙散热量：Q12qhl3.62524.5411.053.6174476.5KJ/h预热带窑顶散热损失窑宽为w3m长度为l41m窑顶所用材料及物性参数如下：堇青石莫来石版，厚度20mm，导热系数0.2 w/m硅酸铝棉 厚度230mm 导热系数0.24 w/mw/m2窑顶散热量Q2lwq3.65014133.6221842.8KJ/h烧成带窑墙散热损失此段长l32m，高h=1.05m烧成带（12001750）墙体材料如下新型陶瓷耐火纤维 厚度114mm 导热系数=0.03 w/m轻质高铝砖 厚度230mm 导热系数=0.706w/m轻质钙硬板 厚度10mm 导热系数=0.07 w/mw/m2Q32qlh3.62326.7321.053.639517.6KJ/h烧成带窑顶材料如下氧化铝晶体耐火纤维，厚度20mm 导热系数=0.03 w/m硅酸铝棉，厚度230mm，导热系数=0.24w/mw/m2Q4lwq3.63.6332858296524.8KJ/h Q5Q1Q2Q3Q4732361.7KJ/h7.4.5窑车蓄热和散失热量Q6 经验证，窑车散热损失占总收入热量的10%7.4.6 物化反应耗热Q77.4.6.1 自由水蒸发吸热Q1G1109.3kg Tg1离窑温度300Q1G124901.93Tg1 109.324901.93300334521KJ/h7.4.6.2 结构水脱水吸热Q2 Q26700q q入窑制品所含结构水的质量流量306.4Kg/h Q2306.467002052880KJ/h7.4.6.3 其余物化反应Q3制品中含75%AL2O3Q3G32100w（AL2O3）其中，G3为入窑干制品质量流量5356.9kg/h2100为1kg AL2O3的反应热（KJ/kg）w（AL2O3）为高铝砖中的AL2O3含量（%）75%Q35356.921000.758437117.5KJ/h则物化反应总耗热为Q7Q1Q2Q310825439.2KJ/h7.4.7 其它热损失Q8 一般取经验数据，此项热支出占热收入的5%10%，本次取5%7.5列热平衡方程式热收入热支出Q1+Q2+Qf+Qa+QaQs=Q3+Q4+Qg+Q5+Q6+Q7Q80.859233557906976.4x1842.9x53.5444x25.24x109595856405001775x732361.710825439.2解得x3986.3Nm3/h7.6 预热带和烧成带热平衡如下表7-1表7-1 预热带和烧成带热平衡热收入热支出项目KJ/h %项目KJ/h % 坯体带入显热923350.26 制品带走显热1095958532.26 燃料化学显热27810023.3278.19 烟气带走显热7075682.520.83 助燃空气显热7346352.2720.65 窑车带走显热6405001.89 漏入空气显热213444.040.6 物化反应耗热10825439.231.87 窑车带入显热57900.017 窑车积、散热3556862.110.47 气幕显热100614.20.283 其他热损失177843.10.52 窑墙、窑顶散热损失732361.72.16总计33968558.83100总计33968273.6100 两者之间存在的误差很小说明整个预热带、烧成带热量可认为是收支平衡的，热收入的主要来源是燃料化学显热及助燃空气显热，而热支出主要是由 制品带走显热、烟气带走显热、物化反应耗热和窑车积、散热。8 冷却带的热平衡计算8.1 确定热平衡计算的基准、范围 本次计算选用一小时为基准，以0度作为基准温度。以冷却带作为计算范围。8.2 热平衡示意图Q2 Q1 Q4Q3 Q5 Q6 Q7 Q8Q1制品带入显热Q2窑车带入显热Q3急冷风与窑尾风带入显热Q4窑车散热损失Q4制品带出显热Q5窑墙、窑顶散热损失Q6窑墙、窑顶散热损失Q7抽走余风带走热量Q8其它热损失8.3 热收入项目8.3.1 制品带入显热Q1制品带入显热即为预热带和烧成带制品带出显热Q3Q110959585KJ/h8.3.2窑车带入显热Q2 预热带和烧成带窑车散失的热量占窑车积热的10%，即90%的热量进入了冷却带 Q2=90%=32006547.9KJ/h8.3.3 急冷风与窑尾风带入显热Q3 设窑尾风量为Vx，一般急冷风量为窑尾风量的（），本设计取急冷风量是窑尾风量的，则急冷风与窑尾风的总风量为1.5Vx。空气温度Ta20，此时空气的平均比热为1.296KJ/Nm3，则： Q3VaCaTa=1.5 Vx1.2962038.88 VxKJ/h8.4 热支出项目8.4.1 制品带出显热Q4 G制品出窑质量流量5356.9kg/h T出窑产品温度80 Ca出窑产品平均比热0.84+0.2310-3t KJ/kg 0.84+0.23800.001=0.8584KJ/kg Q4GTC5356.90.858480367869KJ/h8.4.2窑车蓄热，带出及散失之热Q5 根据经验，此热量占窑车带入热量的55%。 Q5Q255%=32006547.90.5517603601.4KJ/h8.4.3 窑墙、窑顶散热损失Q6 窑墙散热损失 此部分窑长为57m分为两段（17501200）和（120080）第一段窑墙（17501200段）长l19m h1.05m窑用材料为：聚轻高铝砖，厚度114mm，导热系数=0.45w/m硅酸铝棉，厚度100mm，导热系数=0.24w/m轻质粘土砖，厚度230mm，导热系数=0.342w/mw/m2Q52lhq3.621039191.053.6149242KJ/h窑顶（17501200）长度l=19m，w=3.2m窑顶所用材料为：莫来石绝热砖，厚度230mm，导热系数=0.23w/m硅酸铝棉，厚度230mm，导热系数=0.24w/mQ6=lwq3.6=193748.53.6153592.2KJ/h第二段窑墙（120080）段，长度为l38m h1.05m窑墙所用材料为：轻质高铝砖，厚度114mm，导热系数=0.706w/m轻质粘土砖，厚度230mm，导热系数=0.536w/m硅酸钙硬板，厚度10mm，导热系数=0.07w/mw/m2Q7=2lhq3.6=238763.51.053.6219338.28KJ/h窑顶（120080）段宽度w=3.2m窑顶所用材料为：堇青莫来石板，厚度20mm，导热系数=0.2w/m硅酸铝棉，厚度230mm，导热系数=0.24w/mw/m2Q8=lwq3.6=3835293.6217101.6KJ/h冷却带散失热量总和为Q6Q5Q6Q7Q8739274KJ/h8.4.4抽走余风带走热量Q7 Q7=q7CaTa 其中，q7为抽走余热风流量（Nm3/s）：该窑不用冷却带热空气作二次空气，冷却带鼓入风量全部用于气幕，体积为q7=1.5VxNm3。漏出空气忽略不计 Ta为抽走余热风的平均温度（）：取Ta=400。 查表，Ta=400时，热空气的平均比热为1.329 KJ/kg Q7=1.5Vx4001.329=797.4Vx8.4.5其它散热损失Q8 其它热损失为热收入的5%。8.5列平衡方程式热收入热支出Q1+Q2+Q3=Q4+Q5+Q6+Q7+Q80.951095958532006547.938.88 Vx36786917603601.4739274797.4Vx解得 Vx29070.5Nm3/h每小时冷却风量为 Vx29070.5Nm3/h8.6 冷却带热平衡如下表8-1表8-1 预热带和烧成带热平衡热收入热支出项目KJ/h %项目KJ/h % 制品带入显热1095958524.85 制品带出显热3678690.83急冷风与窑尾风带入显热32006547.972.58 窑车蓄热，带出及散失之热17603601.439.92 窑车带入显热1130261.042.57窑墙、窑顶散热损失7392741.68 抽走余风带走热量23180816.752.57 其它散热损失2204819.75.0总计44096393.94100总计44096380.8100 两者之间存在的误差很小说明整个冷却带热量可认为是收支平衡的，热收入的主要来源是制品带入显热、急冷风与窑尾风带入显热，而热支出主要是由窑车蓄热，带出及散失之热和抽走余风带走。9 烟囱的计算9.1 计算排烟系统的管道尺寸9.1.1 排烟系统需排除烟气量 V实际烟气量2.391Nm3/Nm3 Vs0.9708x用于气幕的空气量x每小时煤气的消耗量3986.3Nm3/h每小时冷却风量为 Vx29070.5Nm3/hVgVxVxVs 2.3913968.329070.50.97083968.3 422411.1Nm3/h 11.8Nm3/s 排烟系统设计成两侧支烟道都设计成垂直向上在汇聚到窑顶中间主烟道9.1.2 排烟口及水平支烟道尺寸设共有23对排烟口，则每个排烟口的烟气流量为：qv0.257m3/s 标准状态下烟气在砖砌管道中的流速为12.5m/s，流速太大则阻力大，流速太小则管道直径过大，造成浪费，烟气在砖砌管道中的流速取经验值v1.5m/s，烟道截面积为：A0.171m2综合考虑取排烟口取长0.5m，宽为0.5m的方形排烟口9.1.3 垂直支烟道尺寸烟气由排烟口至垂直支烟道流量不变，流速相同，所以截面积应相等。取长0.5m,则宽为0.5m其截面积为：0.50.50.25m2其水力半径为：R0.5m窑墙以上部分用金属管道连接，考虑到实际流量、砌筑方法、垂直烟道的当量直径等，取垂直金属烟道直径为1=500mm。此部分垂直烟道高度约为1m左右，实际距离要以现场风机等安装位置的实际情况为准。9.1.4水平烟道尺寸设主烟道的排烟气流量为5m/s水平主烟道长度为10m，直径为2=0.9m9.2阻力的计算阻力计算包括料垛阻力、位压阻力、摩擦阻力和烟囱阻力的计算之和9.2.1 料垛阻力h1取经验数据，每米窑长料垛阻力为1Pa，按理想情况假设，零压应在预热带和烧成带相接的位置，按经验值取h115Pa9.2.2 位压阻力h2风机与烟囱设在窑外车间的地面上，烟气从排烟口到风机烟囱底部，位置升高1.5m，取烟气平均温度为300。h2H（a-g）g 1.51.2931.2959.81 7.6Pa9.2.3 局部阻力h3烟气从炉膛进入排烟口，突然缩小，取10.5；V1.5m/s90转弯至垂直支烟道，取22；V1.5m/s90转弯至水平分烟管，取32；V1.5m/s水平支烟道与水平主管成90，取41.0；V1.5m/s水平主管90转弯，取5=2；V=5m/s再45下降至风机接口，取60.5；V5m/she461-4+5-6 46（0.5221）0.617（0.52）0.617 194.88Pa9.2.4 摩擦阻力h4 对非圆形通道应求当量直径d砌筑部分 排烟口的当量直径和长度 d1，l10.5m 垂直支烟道当量直径和长度d2，l21m金属管道部分垂直支烟道当量直径和长度d31m，l31.2m水平支烟道当量直径和长度d41m，l41m水平主烟道当量直径和长度d51.8m，l510m摩擦阻力：h44614622 460.050.617460.030.6170.030.6174.82.11.38.2Pa9.2.6 排烟系统阻力h 排烟阻力富余30hh1h2h3h41.3 157.6194.888.21.3 273.6Pa9.3 烟囱的计算9.3.1 烟囱的顶部直径dT和底部直径dB取烟气出烟囱口速度T4Nm/sdT1.94m估计烟囱高度H53.6mdBdT0.010.02H 1.940.0253.62.5m烟囱平均直径dav2.529.3.2 烟囱高度H烟囱内烟气温降取值2.5/m，在估算烟囱高度上共降温53.62.5134烟囱出口处烟气温度为 300134166烟囱内烟气的平均温度 233烟囱底部烟气流速B B1.6m/s烟囱内烟气平均流速av av2.4m/s烟囱高度HH 66m 10 烟囱材料的选择与计算经计算得烟囱高接近59.5m,考虑到强度、安全和施工便利等诸多因素可以将此烟囱设计为成钢筋混凝土烟囱。混凝土采用标号为200的普通硅酸盐水泥混凝土。因为排出烟气的温度在300,而所选的普通钢筋混凝土最高使用温度为200，所以将烟囱设计为多筒型烟囱。平均温度降为2.5/m将烟囱分成三段，最底段内嵌两层隔热材料，中间段内嵌一层隔热材料，最上段为普通钢筋混凝土。因为烟囱底部烟气温度最高，所以仅对底部所选材料和使用材料的厚度进行校验即可。现对最底段的隔热材料选择如下：内层选用硅藻土砖 厚度1=0.23m中层水泥膨胀珍珠岩制品 厚度2=0.095m外层普通钢筋混凝土 厚度3=0.4m 总厚度=0.725m查烟囱设计手册表2-4得硅藻土砖 导热系数1=0.15+0.0002t 密度700kg/m3水泥膨胀珍珠岩制品 导热系数2=0.06+0.0001t 密度350kg/m3普通钢筋混凝土 导热系数3=1.3+0.0004t 密度2400 kg/m3对所选材料进行验证计算：TKT0T3T2TbT1烟气温度Tb=300；夏季极端最高温度T=38；假设各点温度 导热系数w/m w/m w/m各层的热阻 R0=0.030 R1= R2= RW=总热阻 RZ=0.030+1.139+1.188+0.298+0.100=2.755各点计算温度硅藻土砖最高使用温度900 t0900水泥膨胀珍珠岩制品最高使用温度600 t1600钢筋混凝土使用温度低于200 t2200因此所选材料符合建设要求计算用量 窑高分为三段，如下：300-225 窑高30米 下底直径3.30米 上底直径2.682米225-175 窑高20米 下底直径2.682米 上底直径2.27米175-135 窑高16米 下底直径2.27米 上底直径1.94米最下段0-30米内层硅藻土砖 厚度0.23米中层水泥膨胀珍珠岩制品 厚度0.095米外层普通钢筋混凝土 下底面厚度0.40米 上底面厚度0.20米所围成的体积都是空心圆台硅藻土砖的用量计算如下：上底直径2.682米 下底直径3.30米粘土耐火砖上底直径30142米 下底直径3.760米 S=7.75 S=11.098V2=30（7.75+11.098）=281.2粘土耐火砖用量=V2-V1=69.75m3膨胀珍珠岩上底直径3.332m下底直径3.95mS=8.715S=12.248V3=30（8.715+12.248）=255.415m3用量=V3-V2=23.5m3钢筋混凝土上底直径4.132米 下底直径4.35米S=13.4 S=14.9V4=30（13.4+14.9）=336.2m3用量=V4-V3=80.79m331-50米内层硅藻土砖 厚度0.23米外层钢筋混凝土 下底厚度0.25米 上底厚度0.01米中空上底直径2.270米 下底直径2.682米S=4.045 S=5.647V5=20（4.045+5.647）=58.368m3硅藻土砖上底直径2.73米 下底直径3.142米S=5.851 S=7.75V6=20（5.851+7.75）=115.26m3用量=V6-V5=56.9m3钢筋混凝土上底直径2.75米 下底直径3.642米S=5.937 S=10.412V7=20（5.937+10.412）=136m3用量=V7-V6=20.74m351-66米红砖的尺寸240mm115mm53mm,j建窑的时候砖长边指向窑心，即红砖厚度0.24米空心上底直径1.94米 下底直径2.27米S=2.95 S=4.045V8=16（2.95+4.045）=4.045m3红砖上底直径2.42米 下底直径2.75米S=4.6 S=5.9V9=16（4.6+5.9）=73.3m3用量=V9-V8=21.9m311 后记通过这几个星期的设计，使我对窑炉的结构和烟囱的建造有了更深刻的了解,对于课本上的知识可以较为熟悉的运用，也让我将书本和理论实践结合起来，掌握且能更好的运用到综合实践当中。在同学团结互助和老师的指点帮助下，再通过各方面的参考文献和前人的设计经验，经过自己的详细计算，能按时的完成这次设计，使我受益匪浅。12 参考文献1 孙晋涛 主编 硅酸盐工业热工基础M 武汉 武汉理工大学出版社 20102 姜洪舟 主编 无机非金属材料热工设备M 武汉 武汉理工大学出版社 2010