隧道窑设计说明书

2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-1-2设计任务书专业热能动力班级学生姓名指导教师题目年产30万件卫生洁具天然气隧道窑炉设计主要研究内容和设计技术参数：1、产品：卫生洁具（产品结构自定）；2、产量：30万件/年；3、年工作日：330天；4、燃料：天然气；Qnet,ar=36000KJ/M35、烧成合格率：92%；6、坯体入窑水分：2.2%；7、烧成周期：自定；17小时8、氧化气氛烧成；9、烧成温度：1220℃。基本要求（含成果要求）：1、认真思考，独立完成；2、编写详细设计说明书，含设计计算、材料概算等并要求应用计算机计算、处理和分析。说明书采用学院规定的统一格式，一律用A4纸打印；3、绘制窑炉设计图纸，包括刚架结构、窑炉砌体、排烟通风系统、异型砖及燃烧器等；4、全部图纸要求上墨加黑并至少要有一张AutoCAD制作的1#图纸，要求视图关系正确、尺寸标注完整，图纸中阿拉伯数字和汉字的书写等必须符合相关国标；5、要求完成2000~3000字的英文文献调研报告和至少2000个英文字符的毕业设计摘要。工作进度计划：1、第1~4周：毕业实习，收集相关资料；2、第5~6周：查找资料，确定方案；3、第7~8周：进行初步设计计算；4、第9~10周：详细计算并设计草图；5、第11~15周：完成全部图纸；6、第16~17周：图纸上墨，编制设计说明书；7、第18周起：整理全部材料，准备答辩。2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-2-3原始数据3.1坯料组成:SiO2AL2O3CaOMgOFeOK2ONa2OTiO2灼失65.720.040.320.230.343.120.204.94.83.2线收缩率线收缩率为11%3.3烧成周期烧成周期为17小时，可调3.4燃料天然气组成：CH4C2H6H2SCO2N2其它86.8%0.11%0.879%4.437%8.1%0.343%3.5烧成工艺确定(见图(3-1)烧成温度曲线)20～450℃2.3小时预热带450～600℃1.3小时预热带600～900℃1.8小时预热带900～1220℃2.6小时烧成带1220～1220℃1.5小时烧成带1220～800℃1.6小时急却带800～500℃3.0小时缓却带500～350℃1.4小时冷却带350～80℃1.5小时冷却带2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-3-图3-1烧成温度曲线2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-4-4窑体主要尺寸的确定4.1棚板和立柱的选用根据原始数据，采用裸烧方式即可满足要求，选用棚板的材料是堇青莫来石板，立柱的采用的是堇青莫来石空心立柱，其体积密度为2.0g/cm3。棚板尺寸：690×450×38mm支柱：85×85×500mm横梁：950×30×30mm支帽：105×105×27mm4.2窑长及各带长4.2.1装车方法在窑车的长度方向上设置2块棚板，宽度方向上设置7块棚板。棚板间的间隙在长度方向上为60mm，在宽度方向上为10mm，由此确定窑车车面尺寸为：长：690×2+60=1440取1500mm宽：450×7＋10×6=3210mm4.2.2窑长的确定每车装载制品数为13件。窑长L=装窑密度成品率２４年工作日烧成时间生产任务=1392.0243305.117300000=80.76m窑内容车数：n=80.76/1.5=53.84辆，取54辆。全窑不设进车和出车室，所以窑有效长为54×1.5=81m取82m2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-5-4.2.3各带长度的确定根据烧成曲线：预热带长=（预热时间×总长）/总烧成时间=5.4×82/17=26m烧成带长=（烧成时间×总长）/总烧成时间=4.1×82/17=20m冷却带长=（冷却时间×总长）/总烧成时间=7.5×82/17=36m4.3窑车车面尺寸4.3.1窑车窑内容车数54辆，则推车时间：17×60/54=18.8min/车；推车速度：60/18.8=3.2车/小时。窑车架高225mm，窑车衬面边缘用三层的轻质砖共260mm，在窑车的中部铺4层硅酸铝纤维棉和1层函锆纤维毯。窑车总高为：225+260=485mm在车面与棚板间留火道，其高度为300mm。4.3.2确定窑截面的尺寸根据窑车和制品的尺寸，窑内宽B取3550mm。4.3.3窑车车面上窑墙高设计由窑车平面至窑顶设计尺寸：由于连体座便器尺寸的不确定性，其高度一般在700mm到800mm左右，故取预热带、冷却带：1200mm，为了加强传热，烧成带加高100mm，所以取1300mm。4.4全窑高窑全高（轨面至窑顶）：预热带、冷却带为1200+485=1685mm；烧成带为1300+485=1785mm。2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-6-5窑体及工作系统的确定5.1窑体以2米为一个模数单元节，全窑76米，共有38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，均采用轻质耐火隔热材料。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。5.1.1钢架每一钢架长度为2米，含钢架膨胀缝。全窑共38个钢架结构，其高度、宽度随窑长方向会有所改变。钢架主要由轻质方钢管、等边角钢等构成，采用焊接工艺，并在焊接处除去焊渣、焊珠，并打磨光滑。窑墙直接砌筑在钢板上，钢架承担着窑墙和窑顶及附属设备的全部重量。5.1.2窑墙窑墙采用轻质耐火隔热材料。常用材质如下：堇青莫来石板、莫来石绝热砖、聚轻高铝砖、轻质高铝砖、轻质粘土砖、含锆散棉、硅酸铝棉等耐火材料。窑墙砌筑在钢结构上。每隔两米留设20mm左右的热膨胀缝，用含锆散棉填实。窑墙最外面用10mm厚的碳酸钙板。5.1.3窑顶窑顶是由吊顶板或吊顶砖和角钢或细钢筋等组成的平顶结构。角钢直接焊接在窑顶钢架上，细钢筋则是做成钩状挂在窑顶钢架上。吊顶板或吊顶砖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，窑体材料的轻质化，可大大减少窑体蓄热。5.1.4检查坑道和事故处理孔由于窑车上棚架稳固，不容易发生倒窑事故。即使发生窑内卡车或者其他事故，也可停窑，能够快速冷却下来，再进行处理，对生产影响不大。因此该隧道窑不设置窑内车下检查坑道。这样既简化了窑炉基础结构，减少了施工量和难度，又降低了成本，窑体保温也得到明显改善。5.1.5测温孔为了严密监视及控制窑内温度和压力制度，及时调节烧嘴的开度，一般在窑道顶及2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-7-侧墙留设测温孔安装热电偶。测温孔的间距一般为3-5米，高温段布置密集些，低温段布置相对稀疏。本设计在窑体的第1节~13节，在第1节设置一处测温孔，接下来每隔一节设置一处测温孔，共7处测温孔；在进入烧成带之后的第14节与16节各设置一处测温孔，第18、20、22节的窑顶和窑侧墙处设置测温孔，共6处测温孔；第24，26，28，31，33，35，37，38节各设置一处测温孔，共8处测温孔。因此在烧成曲线的关键点，如窑头、氧化末段、晶型转化点、成瓷段、急冷结束等都有留设。5.1.6曲封、砂封和车封窑墙与窑车之间、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砂子的砂封槽内，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。在预热带头部缓冷段头部的窑墙上各设置一对加砂斗。5.1.7窑炉基础窑炉基础、拖车道基础、回车线基础用毛石、混凝土或钢筋混凝土、三七灰土三层夯实。5.2排烟系统为了更好的利用烟气的热量能，采用分散排烟的方式。在预热带1～6节设17对排烟口，烟气由各排烟口经窑墙内水平烟道进入窑内垂直烟管，汇总到排烟总管由排烟机抽出，送到成型车间干燥坯体。5.3气幕的设定1号车位窑头设封闭气幕。考虑到烟气温度不是很高，故窑顶采用钢板风盒，出风与进车方向成45度角；窑两侧墙内竖插管道，管壁开孔与进车方向成45度角。封闭气幕的风源为外界空气。5.4燃烧系统此窑采用小功率多分布高速调温烧嘴的布置方式。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装载制品上方的部分。2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-8-烧嘴砖直接砌筑在窑墙上，采用刚玉莫来石材质。烧嘴的具体布置情况为：8——17节下部设置15对共30只，18——23节上部设置12只，下部设置12对共24只。预热带带前部的部分烧嘴和烧成带上部烧嘴可能不开，为调节烧成曲线，增加产量留设备用。助燃风全部为外界空气。5.5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，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。5.5.1急冷段采用直接向窑内吹入冷风的方式，共设置了14对急冷风管，直接向窑内喷入冷风。并设置四对侧部抽热口。5.5.2缓冷段制品冷却到800～500℃范围时，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率。为了达到缓冷的目的，本设计采用间壁冷却的形式，在29至34节设置3组中空墙来进行间壁冷却。5.5.3快冷段在35-38节分上下两排设置18对快冷风管，气源为外界空气。并在顶部设置抽热口，由抽热风机送至干燥室。5.5.4窑尾段在40-41节设置4对轴流风机，直接对窑内的制品进行冷却，以保证制品的出窑温度低于80℃。5.6车下风系统车下风风源为室内冷空气。在18—27节，由车下风风机抽冷空气直接送至窑下，每隔1m开一个车下风孔。2009年热能工程系毕业设计说明书82米天然气卫生洁具隧道窑设计-9-5.7输送系统及附属装置隧道窑内铺设轨道，轨道安放在钢架上的轨道垫板上，用螺丝联结并焊接。窑车是制品运输的载体。窑车底架由槽钢、钢板等经螺丝联结、焊接而成。在窑头和窑尾各有一手动拖车道，每拖车道上有一辆拖车。窑外有一条手动回车线。拖车轨道和窑内轨道和回车线轨道相连接，并在同一水平面上。空窑车在回车线上装载制品，然后推到拖车上，将拖车推到窑头，再用顶车机将窑车推入窑内，窑车从窑尾出来经拖车道送至回车线，并在回车线卸载制品。窑头装有油压顶车机。根据设定好的推车速度，顶车机将窑车顶入窑内。顶车速度可调。拖车道和回车线轨道直接装在轨道垫板上。在自动回车线上设置有一个窑车下检查坑道，深约1.5米，其长宽尺寸约同窑车大小，用来检修运行不良的窑车。在回车线前部和后部，各设置一道安全检查门，其断面尺寸和窑头断面、曲封尺寸一致。检查门用多块薄钢板制作而成，用螺丝联结，可以调整其高度和宽度。5.8控制和调节系统5.8.1工作原理本窑的控制系统采用分散控制的方法，既可在控制柜内统一控制，也可进行现场控制。该系统主要包括动力控制、热工控制、报警装置及安全保护系统。5.8.2动力控制所有风机均采用直接启动方式，手动控制，在窑炉控制柜上设置风机开启/关闭按钮，直接集中控制和统一调节。只要按一下某风机启动按钮，与该风机配套的接触器衔铁便接通风机电源。5.8.3运行安全保护系统及报警系统为了保证该隧道窑在正常工作条件下安全运行，防止窑炉在燃烧系统的某一环节出现故障时供天然气的部分继续向窑炉烧咀供应天然气而造成损坏或事故。本窑设有安全运行保护系统，当出现故障时，要立即关闭天然气主管上手动阀门，从而关闭天然气。此外，为严密监控窑各关键部位的运转情况，本窑设置了故障报警系统。控制柜上设置有报警显示仪：当监视的任一部件出现故障时，即出现声光报警，以便操作人员及时发现和处理故障。2009年热能工程