隧道窑课程设计说明书最终版

《无机非金属材料》课程设计学生姓名：学号：181000435专业班级：材料10级（4）班指导教师：二○一三年九月四日目录一、前言.....................................................-1-二、设计任务和原始数据........................................-2-2.1设计任务.................................................-2-2.2课程设计原始数据.........................................-2-三、窑体主要尺寸的确定........................................-3-3.1隧道窑容积的计算.........................................-3-3.2隧道窑内高、内宽、长度及各带长度计算.....................-3-四、工作系统的安排............................................-5-4.1预热带工作系统...........................................-5-4.2烧成带工作系统...........................................-5-4.3冷却带工作系统...........................................-6-五、窑体材料以及厚度的确定....................................-7-六、燃料燃烧计算..............................................-8-6.1燃烧所需空气量计算.......................................-8-6.2燃烧产生烟气量计算.......................................-8-6.3燃烧温度计算.............................................-8-七、预热带和烧成带热平衡计算.................................-10-7.1热平衡计算基准及范围....................................-10-7.2预热、烧成带热收入项目：................................-10-7.3预热、烧成带热支出项目:.................................-12-7.4预热、烧成带平衡热计算..................................-14-7.5预热、烧成带热平衡表....................................-14-八、冷却带热平衡计算.........................................-15-8.1冷却带热收入项目：......................................-15-8.2冷却带热支出项目：......................................-15-8.4冷却带热平衡表..........................................-17-九、选用烧嘴及燃烧室计算.....................................-17-十、排烟系统的计算及排烟机的选型.............................-18-10.1排烟系统的设计.........................................-18-10.2阻力计算.............................................-19-10.3风机选型.............................................-21-十一、结束语.................................................-23-十二、参考文献...............................................-23--1-一、前言隧道窑始于1765年，当时只能烧陶瓷的釉上彩，到了1810年，有可以用来烧砖或陶器的，从1906年起，才用来烧瓷胎。最初著名的隧道窑，是福基伦式，到了1910年以后，就渐渐有了许多改进的方式。隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带--烧成带，燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。隧道窑与间歇式的旧式倒焰窑相比较，具有一系列的优点。1、生产连续化，周期短，产量大，质量高。2、利用逆流原理工作，因此热利用率高，燃料经济，因为热量的保持和余热的利用都很良好，所以燃料很节省，较倒焰窑可以节省燃料50-60%左右。3、烧成时间减短，比较普通大窑由装窑到出空需要3-5天，而隧道窑约有20小时左右就可以完成。4、节省劳力。不但烧火时操作简便，而且装窑和出窑的操作都在窑外进行，也很便利，改善了操作人员的劳动条件，减轻了劳动强度。5、提高质量。预热带、烧成带、冷却带三部分的温度，常常保持一定的范围，容易掌握其烧成规律，因此质量也较好，破损率也少。6、窑和窑具都耐久。因为窑内不受急冷急热的影响，所以窑体使用寿命长，一般5-7年才修理一次。但是，隧道窑建造所需材料和设备较多，因此一次投资较大。因是连续烧成窑，所以烧成制度不宜随意变动，一般只适用大批量的生产和对烧成制度要求基本相同的制品，灵活性较差。-2-二、设计任务和原始数据2.1设计任务年产50万㎡素烧釉面砖隧道窑的设计2.2课程设计原始数据（1）生产任务：年产50万㎡素烧釉面砖隧道窑的设计；（2）产品规格：152×152×5（mm）；（3）成品率：85%（4）坯体组成（干基）：（%）Al2O3CaOMgO其余合计22.386.351.2370.0099.96（5）坯体水分：相对水分3%；（6）装窑密度：38.29㎡/m³,附匣钵烧，每个匣钵装50块釉面砖坯，每个匣钵和垫片共重8.52kg，每块砖坯入窑湿重0.204kg；（7）燃料：60号重油，Qnet,ar=37000KJ/kg，预热温度90℃；（8）烧成制度：1）、氧化气氛，0.2-5.1；2）、烧成时间：48小时；3）、制品入窑平均温度85℃；4）、制品出窑平均温度130℃；5）、最高烧成温度1220℃；6）、冷却带抽出热风温度200℃7）、温度制度：85℃-400℃-750℃-950℃-1220℃-1200℃-700℃-400℃-130℃，其中，85℃-950℃为预热带，950℃—1200℃为烧成带，1200℃—130℃为冷却带；（9）三带长度比例：预热带：烧成带：冷却带=41：20：39（10）年工作日：340天/年；（11）总烟道内空气温度240℃（指烟囱底部温度），总烟道空气系数α=3.5；（12）外界空气温度25℃（地下水汽较低地区）；（13）窑车高度取660mm（轨面至窑车衬砖高度），铁轨面至下拉杆高度为300mm；（14）窑型：明焰隧道窑。-3-三、窑体主要尺寸的确定3.1隧道窑容积的计算隧道容积是根据生产任务、成品率、烧成时间以及装窑密度四个因素决定的。装窑密度是根据制品对焙烧过程的要求，制品的尺寸等找出最合理的装车方法而计算出来的，也可以从生产实践中收集数据。烧成时间是由烧成曲线决定的。生产任务和成品率都是已知的。则：隧道容积：KgGVm³（3-1）式中V—隧道容积m³；G—生产任务，kg/h或件/h，且G=生产任务(件年)或（kg/年）年工作日（日/年）×24（h/日）；τ—烧成时间，即坯体在窑内停留时间h；K—成品率；g—装窑密度，kg/m3或件/m3。由生产任务和原始资料中可得，该隧道窑：1）年产量：50万㎡素烧釉面砖，2）工作日:340天/年，3）成品率：85%，4）烧成时间:48小时，5）装窑密度：g=38.29㎡/m³,6）产品规格：152×152×5（mm）；根据上述（3-1）式得：G=500000340×24（㎡/h）≈61.27（㎡/h）；综上所述，隧道窑容积：33m37.90m29.38%854827.61KgGV；3.2隧道窑内高、内宽、长度及各带长度计算本次设计的思路：1）在合理长度范围内，首先确定窑车的尺寸以及窑的长度，2）根据窑车车长以及窑内车数直接求出窑的有效长度以及各带长度，3）再根据窑长和制品尺寸，确定窑内宽和内高。3.2.1隧道窑长度及各带长度计算隧道窑的长度与烧成制度以及窑内压力制度等因素有关。一般隧道窑长度在60到90m。所以，应根据具体情况，从产量、质量、投资、生产费用等各方面去-4-比较，确定。以下计算隧道窑长度：假设窑各带总长mL801，取窑车长ml6.1车；在合理长度范围内，可以假设窑各带总长L1，然后通过修正，得到有效长度，具体修正公式如下：（n取整）（3—2）(3—3)其中，n—窑车的数目，l车—窑车长度，L有—窑的有效长度；根据公式（3—2）、（3—3）得：窑内车数辆506.180n，有效长度mL801.650有，取进车车室和出车车室的长度l1=2m,则窑长L=2=80+2*2=84m；由原始资料可知：三带长度比例：预热带：烧成带：冷却带=41：20：39；则各带长度：预热带长度ml8.3241.080预；烧成带长度ml1620.080烧；冷却带长度ml31.239.080冷。综上所述，隧道窑长度为84m，预热带长度32.8m，烧成带长度16m，冷却带长度31.2m。3.2.2隧道窑内高、内宽计算隧道窑的内宽与内高根据窑的断面温度分布均匀性、制品规格、工人操作方便等因素由经验确定。目前一般内高在1-2m（快速烧成的隧道窑内高较低），内宽在1-2m，顶烧隧道窑的宽度则较此数大。以下确定隧道窑内宽和内高：由隧道窑的长度和体积可得隧道窑的截面积，即：有FLV（3—4）其中，F—隧道窑的截面积；隧道窑截面积与内宽及内高之间的关系：车lLn1车有nlL-5-BfHBF32（3—5）其中，H—窑车车面与拱脚的距离，B—窑内宽度，f—拱高；取窑内宽度B=1.05m，拱心角口α=60°，则f=0.134B；根据式（3—4）、（3—5）可得：mfHBHHBfHBFLVFFLV12.11-8.082.02.198.098.032130.18090.37之间，所以窑内高在验算㎡㎡有有综上所述，窑内宽度为1.05m,窑内高度为1.12m。四、工作系统的安排工作系统的确定原则是要满足制品的焙烧要求，减少窑内温差，加速传热和充分利用余热，便于施工以及操作控制等。具体设计过程中遵循如下规律：1）排烟口的个数与窑车数相当，2）预热带排烟系统长度占预热带长度的65%-80%，3）预热带气幕气孔设2-3道，4）烧成带燃烧系统燃烧室先疏后密。4.1预热带工作系统取排烟系统长度占预热带长度的比λ=70%，此时有l排=λl预=22.96m，则排烟口个数y1=14个；在预热带2-15号车位设14对排烟口，每车位一对。烟气通过各排烟口到窑墙内的水平烟道，由8号车位的垂直烟道经窑顶金属管道至排烟机，然后由铁皮烟囱排至大气。排烟机及铁皮烟囱皆设于预热带窑顶的平台。在1号、4号、7号车位有三道气幕。其中1号车位