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景德镇陶瓷学院《窑炉课程设计》说明书题目：日产7500平米玻化砖焦炉煤气辊道窑设计学号：201010230213姓名：武伟峰院（系）：材料科学与工程学院专业：材料化学指导教师：朱庆霞孙健宫小龙陆琳机动二○一三年6月20日目录1前言2设计任务书（由教师给定）3窑体主要尺寸的确定3.1窑内宽的确定3.2窑体长度的确定3.3窑内高的确定4烧成制度的确定（主要指温度制度）5工作系统的确定5.1排烟系统5.2燃烧系统5.3冷却系统5.4传动系统5.5窑体附属结构5.5.1事故处理孔5.5.2测温测压孔及观察孔5.5.3膨胀缝5.5.4挡墙5.6窑体加固钢架结构形式6燃料燃烧计算6.1空气量6.2烟气量6.3燃烧温度7窑体材料及厚度的确定：列表表示全窑所用材料及厚度8热平衡计算8.1预热带及烧成带热平衡计算8.1.1热平衡计算基准及范围8.1.2热平衡框图8.1.3热收入项目8.1.4热支出项目8.1.5列出热平衡方程式8.1.6列出预热带烧成带热平衡表8.2冷却带热平衡：同上9烧嘴的选用9.1每个烧嘴所需的燃烧能力9.2每个烧嘴所需的油（气）压9.3烧嘴的选用10参考文献1前言辊道窑是生产建筑陶瓷的现代化窑炉，我国早在两千多年前的战国时代就创造了馒头窑和龙窑，烧制出优质陶瓷。随着社会的发展，后来引进了不少现代化操作，有了以窑车做窑内运输制品的辊道窑。近年来又自国外引进了多条辊道窑，我们国家自己也仿制、设计建造了不少辊道窑。馒头窑、龙窑改进为隧道窑，是把制品码砌在窑车上，推进建造出输送窑内制品，因为窑车的推动，必然使车上下的冷空气通过砂封漏入隧道，使隧道内的制品上下温度大，气流分层，温度不均匀，大大延缓了烧成时间。现在辊道窑用连续多排辊子代替窑车输送制品，取消了窑车，取消了窑内砂封，避免了车下窑内冷空气漏入隧道，是要内同一截面上下温度均匀，大大缩短烧成时间，为优质高产低耗创造了条件。使用焦炉煤气，发热值高、燃烧速度快，棍子所设计的辊道窑总长150米，内宽3米，烧成温度是1250摄氏度，燃料采用焦炉煤气。为了更好的掌握辊道窑的结构和窑炉设计的程序，我对老师给定的设计任务进行了为期三周的设计计算，并绘制窑体视图运输可减少窑内装卸制品，和窑外工序连在一起，操作方便，能达到大规模生产。辊道窑还可以用来焙烧陶瓷餐具等扁平制品和集成电路的氧化铝基片等。我2设计任务书设计任务：日产7500平米玻化砖焦炉煤气辊道窑设计给定资料数据：1.日产量7500件2.产品规格：800*800*10mm，单重3.2公斤3.入窑水分::＜1%4.产品合格率：95%5.烧成周期：60分钟（全氧化氢分）6.坯料组成（%）SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L68.3516.272.302.650.852.202.154.857.最高烧成温度：1250℃（温度曲线自定）8.燃料：焦炉煤气焦炉煤气COH2CH4CmHnH2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)6.857.022.32.90.22.37.70.817.523窑内主要尺寸的确定考虑到初次设计辊道窑，因此，设计时参考现在国外先进辊道窑意大利的SACMI窑炉。该窑设计合理，利用余热干燥生坯，热效率高，温度控制准确、稳定，传动用齿轮传动，摩擦式联接辊筒，传动平衡、稳定，无级调速，控制灵活。设计认为，通过仿制吸收其先进技术，有助于加深对窑的认识，能更好的管理窑炉。所以，窑炉选择为FMS2400型煤气辊道窑。3.1窑内宽的确定确定内宽时，要考虑棍子长度、窑墙厚度及水平方向温度的均匀性等因素。根据产量，所用的燃料，窑内传热等因素，粗略确定内宽的尺寸，设计为B米，成品的尺寸为800*800*10mm，制品收缩率为10%，坯体尺寸=产品尺寸/(1-烧成收缩)=800/（1-10%）=888.9mm两侧坯体与窑墙之间的距离取150mm，设B=2.2m，根据所定内宽B，计算宽度方向坯体排列的块数为（2200-150*2）/888.9=2.137确定并排3块，则窑内宽B=888.9*3+150*2=2966.7，取3000mm3.2窑体长度的确定计算装窑密度=每排排数×每排片数×每片砖面积=（1000÷869）×3×(0.8*0.8)=2.20(m2/每米窑长）窑容量=(日生产量×烧成周期）÷（24×产品合格率）=（7500×60/60）÷（24×95%）=328（m2/窑）有效窑长=窑容量/装窑密度=328/2.20=149m三带长度与比例：辊道窑一步采用装配式，设计每节长度为2200mm，节间连接长度为8mm，每节总长度为2208mm。窑的节数=149/2.208=67.48节故取68节所以窑炉总长=2.208*68=150.144米划分三带长度如下：窑前段；（40-200℃）；窑前段占总长的10.4%，取68*0.104=7.072节，长度=2.208×7=15.456m预热带（200-1000℃）：预热带占全窑总长的33%，取68*0.33=22.4节，长度=2.208×22=48.576m；烧成带（1000-1250℃）：烧成带占全窑总长的19%，取68*0.19=12.92节，长度=2.208×13=28.704m；冷却带（1250-80℃）：冷却带占全窑总长的37.6%，取68*37.6%=25.5节，长度=2.208×26=57.408m；3.3窑内高的确定辊道窑的内高被辊子分隔成辊上高和辊下高两部分。内高式制品在窑内传热和烧成的空间，内高必须合理，既然有利于产品换热满足烟气有足够的流动空间，又必须满足一定的烧成空间和冷却空间，所以，内高的确定有一定的原则，为了有利于热量的传递，三带的内高不应一样，烧成带和急冷带由于温度比较高，为了保证有足够的烧成空间和冷却时间，所以内高可较其他两带稍高一些。取高如下：窑前带、预热带烧成带冷却带辊上高（mm）290360290辊下高（mm）390460390内高（mm）6808206804烧成制度的确定1．温度制度①烧成周期：60min②最高烧成温度：1250℃各带划分：各段温度划分与运名称温度段℃时间（min)升温速率（℃/min)节数编号窑前段40-200℃626.671.2.3.4.5.6.7预热带200-1000℃1844.4228.9.10.....29烧成带1000-1250℃10251330.32.33.....42冷却带1250-80℃）26452643.44...68累计6068行时间及其升（降）温速率如表1所示。根据烧成曲线中温度的划分，各段长度：5工作系统的确定辊道窑的工作系统包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统等，下面是各系统的初步安排。5.1排烟系统明焰辊道窑可分别从窑顶和窑底设排烟口。本设计采用集中排烟法排烟，在第一节窑顶、窑底分别设置三对排烟口进行排烟。在各烟口分别用圆管引出，汇总到窑顶、窑底的排烟支管中，最后连接到总管进行集中排烟。在第二、三节窑顶设置放排烟风机的平台，并在布置排烟风机，并有一台备用。5.2燃烧系统因所涉及的为明焰辊道窑，且使用焦炉煤气作燃料，所以采用全部喷入窑道内燃烧的方式，仅通过烧嘴砖的燃烧道中部分燃烧，而不另设燃烧室，并在棍子上下各设一层烧嘴，同一层烧嘴两侧交错布置，同一侧烧嘴上下交错布置。5.2.1烧嘴的设置本设计在预热带后部即烧成带前就开始设置烧嘴，有利于快速升温和温度调节，缩短烧成周期，打到快烧的目的。考虑到在低温段设置烧嘴不已太多。因此，只在13—22节每节的辊上下设置一对烧嘴，在23—40节每节的辊上下设置3对烧嘴，辊上下烧嘴技术对侧烧嘴均互相错开排列。并在辊上下方每个燃烧器对侧窑墙分别设置一个火焰观察孔，但如遇到事故处理孔，则取消观察孔。5.2.2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、阀门送至烧嘴。总煤气处理系统：汽水分离器→过滤器→调压器。分管自动控制系统：分管总阀→执行器→碟阀→烧嘴分管手动控制系统：碟阀→压力表→烧嘴5.3冷却系统制品在冷却带有晶体成长，转化的过程，并且冷却出窑式整个烧成过程最后一个环节。从热交换的角度来看，冷却带实质上式一个余热回收设备，它利用制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气，余热风可供干燥或作助燃风用，达到节能目的。5.3.1急冷通风系统从烧成最高温度至700℃以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，此时可以进行急冷，最好的办法是直接吹风冷却。辊道窑急冷段应用最广的直接风冷是在辊上下设置横摇断面的冷风喷管。每根喷管上均匀地开有圆形或狭缝式出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷效果。由于急冷段温度高，横穿入药的冷风管须用耐热钢制成，管径为40—60mm。本设计业采用此种结构，在41节进行急冷，每节辊上下分布40根¢80急冷风管，风管采用交错排列布置。5.3.2缓冷通风系统制品冷却到700—400℃范围时，式产生冷裂的危险区，应严格控制该冷却降温速率。为达到缓冷目的，一般采用热风冷却制品的办法。大多数辊道窑在该段设有3—6处抽热风口，使从急冷段与窑尾快冷段过来的热风经制品，让制品慢速均匀地冷却。本设计采用抽热风的方法，抽走来至冷却带和快冷带的热风，这样可缓和降温速率，达到抽走急热段的热风。在第51节设有一个工作平台，上面布有两台风机，一台为正在运行的风机，一台为备用风机。在51—59节设置抽热风口，抽热风口只限于窑顶、窑底每处设置5各小型抽热风口，在每个小型支管设置一个控制阀，支管经汇总与支管连接。间接冷却不设风机抽热，直接与风管连接，利用抽热风管管内的抽力将冷却管另一端的冷空气吸入，冷却管壁，达到间接降低窑内温度。5.3.3快冷通风系统制品冷却到400℃以后可以进行快速冷却。介由于制品温度较低，使传热动力温差小，即使允许快冷也不易达到。因此段冷却也很重要，如达不到快冷目的的出窑产品温度大于80℃时，制品即使在窑内没有开裂，也会因出窑温度过高二出窑炸裂，故要加强该段的吹风冷却。一般都采用冷风管进行快冷。其冷却效果好，并便于该温度的调节。快冷段共有27根￠80mm的冷风管，直接鼓冷风进行冷却制品。5.4传动系统5.4.1棍子材质的选择辊道窑对棍子材质要求十分严格，它要求制辊材料热膨胀系数小而均匀，高温抗氧化性能好，荷重软化温度高，入编性好，热稳定性和高温耐久性好，硬度大，抗污能力强。常用辊子有金属辊和陶瓷辊两种。为节约费用，不同的温度区段一般选用不同材质的辊子。本设计在低温段（37~250℃）选用的无缝钢管辊子;在中温段（250~600℃和400～80℃）选用的耐热不锈钢管;在高温段（600～1250℃和1250～700℃）选用的莫来石—刚玉质陶瓷辊棒；在（700～400℃）选用的莫来石辊棒。5.4.2滚子直径与长度的确定棍子的直径大，则强度大；但直径过大，会影响窑内的辐射换算和对流换热。因本设计采用托辊摩擦式联接，辊子的直径窑大些，故选用直径为40mm的辊棒，而长度则按40mm辊子规格，取为3000mm。在低温段（37~250℃）选用40*3000的无缝钢管辊子；在中温段（250~600℃和400～80℃）选用40*3000的耐热不锈钢管；在高温段（600～1200℃和1200～700℃）选用40*3000的莫来石—刚玉质陶瓷辊棒；在（700～400℃）选用的莫来石辊棒。5.4.3辊距的确定为了保证无论如何制品在转动过程中都有3根辊，所以应取为产品长度的1/4以下，即辊距不大于800*1/4=200mm，应考虑每节窑长为2400mm，为使每节窑能充分利用，在考虑到辊距如果对辊子的强度要求太高，因此，最终确定辊距为：60mm，每节窑为2400/60=40根。5.4.4传动系统的选择辊道窑的传动系统有电动机、减速设备和传动机构所组成。考虑到产品的质量问题，决定采用齿轮传动。为避免停电对正常运行的辊道窑造成危害，辊道窑一般都设有滞后装置，通常是设一台以电瓶为动力的直流电机。停电时，立即驱动直流电机，式棍子停电后仍持续运行一段时间，避免被压弯或压断，以便在这段时间内，起动备用电源。本设计选用多电机分