年产60万m2地砖隧道窑的设计

年产60万m2地砖隧道窑的设计学院专业材料科学与工程学号姓名指导老师2012年6月20日目录前言...................................................................11原始数据..............................................................22窑体主要尺寸的计算....................................................32.1隧道容积的计算...................................................32.2窑体有效长度的确定...............................................32.3窑内宽和高尺寸的确定.............................................32.4窑体各带长度的确定...............................................32.5窑体总长度的确定.................................................33工作系统的确定........................................................43.1排烟系统.........................................................43.2燃烧系统.........................................................43.3冷却系统.........................................................43.4窑体附属结构.....................................................54窑体材料及厚度的确定..................................................54.1窑体材料及厚度...................................................54.2钢体结构的计算...................................................64.3材料用量的计算...................................................86预热带及烧成带的热平衡计算...........................................106.1预热带及烧成带的热平衡计算......................................106.2热收入项目......................................................106.3热支出项目......................................................136.4列出热平衡方程式................................................157冷却带的热平衡计算...................................................167.1热收入项目......................................................167.2热支出项目......................................................167.3列出热平衡方程式................................................178燃烧室的计算.........................................................189排烟系统计算及排烟机的选型...........................................199.1排烟系统的计算..................................................199.2风机的选型......................................................22结论...................................................................23参考文献...............................................................23前言随着经济不断发展，人民生活水平的不断提高，地砖工业在人民生产、生活中都占有重要的地位。地砖的发展与窑炉的改革密切相关，一定结构特点的窑炉烧出一定品质的陶瓷。因此正确选择烧成窑炉是获得性能良好制品的关键。陶瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉,比如隧道窑。隧道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而隧道窑中空、裸烧的方式使窑内传热速率与传热效率大，又保证了快烧的实现；而快烧又保证了产量，降低了能耗。所以，隧道窑是当前地砖工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用。烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序。烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉的窑型决定。在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。没有合理的烧成控制，产品质量和产量都会很低。要想得到稳定的产品质量和提高产量，首先要有符合产品的烧成制度。然后必须维持一定的窑内压力。最后，必须要维持适当的气氛。这些要求都应该遵循。第1章原始数据题目：年产60万m2地砖隧道窑的设计原始资料：1.生产设备：年产60万m2地砖隧道窑2.产品规格：100×100×20mm地砖3.成品率：85%4.坯体组成百分比（干基%）：5.坯体水分：相对水分3%6.装窑密度：39.90m2/m3附匣钵烧，每匣钵装150块地砖硅胚，每个匣钵8.25kg，每块砖坯入窑湿重0.41kg7.烧料：60#重油QDW=37000kJ/kg预热温度90℃8.烧成制度：SiO2Al2O3CaOMgO其余63.2421.202.053.0110.50①氧化气氛：а=1.5—2.0②烧成时间：48小时③料品入窑平均温度85℃④料品出窑平均温度130℃⑤最高烧成温度1220℃⑥冷却带抽热水温度200℃⑦温度制度：85℃～400℃～700℃～950℃预热带950℃～1220℃～1200℃烧成带1200℃～700℃～400℃～130℃冷却带9.三带比例：预热带烧成带冷却带%41203910.年工作日：340天/年11.总烟道内烟气温度240℃总烟道内空气系数а=3.512.外界空气温度25℃，地下水位较低地区13.窑车高度取660mm（轨面至窑车衬砖高度），铁轨面距下拉杆高度取300mm14.窑型：明焰隧道窑第2章窑体主要尺寸计算2.1隧道容积的计算[1]隧道容积=生产任务（m2/h)×烧成时间（h）即：V=G·τm3成品率×装窑密度（m2/m3）K·gG=生产任务（m2/h）×烧成时间（h）=600000=73.53m2/h年工作日（日/年）×24（h/日）340×24V=G·τ=73.53×48=104.07K·g85%×39.902.2窑体有效长度的确定假设窑长L为76m，窑车长度l为1.8mn(窑车数量)=L窑长=76=42.22辆取42辆L窑车1.8则窑车有效长为：42×1.8=75.6m2.3窑内宽和高尺寸的确定令窑内宽B取1.1m（地砖隧道窑内宽0.3～1.3m）。拱心角α取90°，则拱高f=0.207B=0.207×1.1=0.2277由V=F·L有即：F=V=104.07=1.38L有75.6由F=HB+2/3Bf得：1.38=H×1.1+2/3×1.1×0.2277即：H=1.066m验证：H/B=1.066/1.1=0.9694在0.8～1之间合理。所以原假设窑内宽B=1.1m合理。由于轨面至窑车衬砖面高660mm。即侧墙高度（轨面至拱脚)H=0.660+0.9694=1.6294m2.4窑体各带长度的确定预热带长度=预热带比例×总长=41%×75.6=30.996m烧成带长度=烧成带比例×总长=20%×75.6=15.12m冷却带长度=冷却带比例×总长=39%×75.6=29.484m2.5窑体总长度的确定因为进车室取长范围2～3m，出车室2m左右，分别取进车室2.5m，出车室2.0m，则窑体总长为75.6+2.5+2.0=80.1m。推车时间：48×60=68.57min/车42小时推车数：60=0.875车/h68.57第3章工作系统的确定3.1排烟系统[2]排烟系统占预热带长度的65%～80%。取L排=75%L预=75%×30.996=23.247m由于每车位设一对排烟口，所以排烟口个数：n排=21.247=12.915对，取13对1.8即：L排=13×1.8=23.4（m)L排/L预=23.4=75.49%30.996故可在2～14号车位设13对排烟口，每车位一对。在预热带从第2-14号车位设13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9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上。在1号、5号、7号车位有三道气幕。其中1号车位气幕为封闭气幕，窑顶和侧墙皆开孔，气体喷出方向与窑内气流成90°角。5号和7号车位为扰动气幕，气体由窑顶喷出，方向与窑内气流成150°角。用作气幕的气体从冷却带的间接冷却部位抽出。3.2燃烧系统[2]在烧成带19/20号～28/29号车位设8对燃烧室，不等距分布，前疏后密，一排布置，两侧相对排列。其中，在低温带每隔1420～2500mm较疏布置，在高温带每隔1400～2000mm较密布置。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。3.3冷却系统[2]冷却带在30～33号车位处，在6.5m，由侧墙上的小孔直接吸入车间冷空气，冷却气体流动方向与窑车前进方向相同（顺流）。从换热观点，逆流冷却效率高，但砖砌体易漏风，逆流漏进的冷风和700℃左右的产品接触，易急冷至更低温度，达到SiO2晶体转化温度而使产品开裂，所以要采用顺流。该处窑顶自29～33号车位有7米长的二层拱间接冷却，冷空气亦由窑顶孔洞处自车间吸入。由间壁、二层拱抽出来的热空气经窑顶上金属管道送往预热带作气幕。自34～41号车位设8对热风抽出口，每车位一对。热空气经过窑墙内的水平热风通道，于36号车位处用金属管道由热风机抽送干燥。制品在冷却带有晶体成长、转化的过程，并且冷却出窑，是整个烧成过程最后的一个环节。从热交换的角度来看，冷却带实质上是一个余热回收设备，它利用制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气，余热风可供干燥用，达到节能目的。窑尾42号车位处，由冷却风机自窑顶和侧墙集中鼓入冷却空气。制品在冷却带有晶体成长、转化的过程，并且冷却出窑，是整个烧成过程最后的一个环节。从热交换的角度来看，冷却带实质上是一个余热回收设备，它利用制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气，余热风可供干燥用，达到节能目的。车下自18～36号车位，每隔3米设一个冷却风进风口，由车下冷却风机分散鼓风冷却，并于9号车位处排烟机排走。3.4窑体附属结构[2]烧成带前后，即17号、28号车位处，设两对事故处理口。全窑无检查坑道。第4章窑体材料及厚度的确定4.1窑体材料及厚度[2]窑墙、窑顶所采用的材料及厚度应满足各段使用性能要求，考虑各处的温度，对窑墙、窑顶的要求，砖型及外形整齐等