畢業(yè)設計（論文）日產(chǎn)12000平方米玻化磚油燒輥道窯設計（全套圖紙）

1、摘要關(guān)鍵詞：輥道窯、節(jié)能本設計說明書對所設計的日產(chǎn)12000平方米?；u輥道窯加以說明。窯頂采用耐熱鋼穿輕型吊頂磚的吊頂結(jié)構(gòu)，為了降低全窯的熱損失減小單位產(chǎn)品熱耗，全窯均采用輕質(zhì)耐火材料。燃料用0#柴油，采用高速調(diào)溫燒嘴對制品進行裸燒來強化窯爐內(nèi)部傳熱，同時對高速燒嘴可進一步調(diào)節(jié)使窯內(nèi)溫度均勻提高成品率，從而達到節(jié)能的目的。為有效利用煙氣熱，在窯爐前段采用集中排煙的方式，另外在緩冷段采用抽熱空氣的方式來冷卻制品，對熱煙氣也可加以利用。 對全窯的控制采用計算機自動控制來實現(xiàn)，既提高了產(chǎn)品的成品率又降低的工作人員的工作強度，降低了生產(chǎn)成本。本設計特點：在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低單位產(chǎn)品熱耗，實現(xiàn)陶瓷

2、行業(yè)上的“綠色、環(huán)保、節(jié)能”。全套cad圖紙，聯(lián)系153893706abstractkey word: the roller kiln, energy conservationthis design is dayly produces12,000 square meter wood grain brick roller kiln .the crown uses the high-temperature steel to put on the light suspended ceiling brick the suspended ceiling structure, in order to re

3、duce the entire kiln the heat lose to reduce the unit product to consume hotly, the entire kiln uses the light quality fire-proof material. because the fuel uses the 0 # diesel oil is the clean fuel uses the high velocity modulation warm burner nozzle to carry on the bare fever to the product to str

4、engthen the kiln stove interior heat transfer, simultaneously may further adjust to the high speed burner nozzle makes in the kiln the temperature to enhance the rate of finished products evenly, thus achieves the energy conservation the goal.is hot for the effective use haze, the section selects th

5、e method in front of the kiln stove which the disperser discharges fume, moreover uses in the slow cold section pulls out the hot air the way to cool the product, also may perform to the hot haze to use. uses the computer automatic control to the entire kiln control to realize, both enhanced staffs

6、working strength which the product rate of finished products and reduces, reduced the production cost.this design characteristic: while improves the product quality to reduce the unit product to consume hotly, realizes in the ceramic profession “the green, the environmental protection, the energy co

7、nservation”目 錄前 言7任務書81窯體主要尺寸的確定91.1進窯磚坯尺寸91.2內(nèi)寬的確定與排磚方法91.3內(nèi)高的確定91.4燒成制度的確定101.5窯長及各帶長的確定101.5.1窯長的確定111.5.2各帶長的確定111.5.3輥道窯窯頭、窯尾工作臺長度121.5.4窯體總長度的確定132工作系統(tǒng)的確定142.1排煙系統(tǒng)142.2燃燒系統(tǒng)142.2.1燒嘴的設置142.2.2助燃系統(tǒng)142.2.30#柴油輸送系統(tǒng)152.3冷卻系統(tǒng)152.3.1急冷通風系統(tǒng)152.3.2緩冷通風系統(tǒng)152.3.3快冷通風系統(tǒng)162.4溫度控制系統(tǒng)162.4.1熱電偶的設置162.4.2溫度儀表選

8、型162.5傳動系統(tǒng)172.5.1輥棒的選擇172.5.2傳動裝置172.5.3輥距的確定182.5.4輥棒的聯(lián)接形式182.5.5傳動過程182.6窯體附屬結(jié)構(gòu)182.6.1事故處理孔182.6.2觀察孔與測溫口192.6.3膨脹縫192.6.4下?lián)鯄蜕蠙n板202.6.5鋼架結(jié)構(gòu)202.6.6測壓孔203窯體材料確定213.1窯體材料確定原則213.2整個窯爐的材料表234燃料及燃燒計算244.1理論空氣量計算：244.2煙氣量計算244.3燃燒溫度計算245物料平衡計算266熱平衡計算276.1熱平衡示意圖276.2熱收入項目286.2.1坯體帶入顯熱286.2.2燃料帶入化學熱及顯熱2

9、86.2.3助燃空氣帶入顯熱286.2.4預熱帶漏入空氣帶入顯熱296.3熱支出項目296.3.1熱制品帶出顯熱296.3.2窯體散失熱 296.3.3物化反應耗熱336.3.4煙氣帶走顯熱336.3.5其他熱損失346.4列熱平衡方程并求解346.5列熱平衡表356.6熱平衡示意圖356.7熱收入366.7.1制品帶入的顯熱 366.7.2冷卻風帶入顯熱 366.8熱支出366.8.1制品帶出顯熱366.8.2熱風抽出時帶走的顯熱 376.8.3窯體散失熱量 376.8.4由窯體不嚴密處漏出空氣帶走顯熱 396.9列熱平衡方程396.10列熱平衡表407 管道尺寸以及阻力計算和風機選型417

10、.1抽煙風機的管道尺寸、阻力計算417.1.1管道尺寸417.1.2阻力計算427.1.3風機的選型437.2其他系統(tǒng)管路尺寸確定、風機的選型447.2.10#柴油輸送管徑的計算447.2.2助燃風管計算44 7.2.3霧化風管計算.457.2.4冷卻帶風管計算467.2.5風機選型498 工程材料概算518.1窯體材料概算51 8.2 鋼材的概算.52 前 言隨著經(jīng)濟不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，陶瓷工業(yè)在人民生產(chǎn)、生活中都占有重要地位。陶瓷的發(fā)展與窯爐的改革密切相關(guān)，一定結(jié)構(gòu)特點的窯爐燒出一定品質(zhì)的陶瓷。因此正確選擇燒成窯爐是獲得性能良好制品的關(guān)鍵。陶瓷窯爐可分為兩種:一種是間歇式窯爐

11、,比如梭式窯;另一種是連續(xù)式窯爐,比如輥道窯。輥道窯由于窯內(nèi)溫度場均勻，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，也為快燒提供了條件；而輥道窯中空、裸燒的方式使窯內(nèi)傳熱速率與傳熱效率大，又保證了快燒的實現(xiàn)；而快燒又保證了產(chǎn)量，降低了能耗。產(chǎn)品單位能耗一般在20003500 kj/kg ，而傳統(tǒng)隧道窯則高達55009000 kj/kg 。所以，輥道窯是當前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進窯型，在我國已得到越來越廣泛的應用。燒成在陶瓷生產(chǎn)中是非常重要的一道工序。燒成過程嚴重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，在燒成過程中，溫度控制是最重要的關(guān)鍵。沒有合理的燒成控制，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都會很低。要想得到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)量，首先要有符合

12、產(chǎn)品的燒成制度。然后必須維持一定的窯內(nèi)壓力。最后，必須要維持適當?shù)臍夥?。我設計的輥道窯是連續(xù)式窯。窯爐總長160米，內(nèi)寬3.0米，燒成溫度是1180攝氏度。燃料采用0#柴油。我設計的輥道窯，窯體趨向輕型化，燃料清潔化，燒成質(zhì)量好，產(chǎn)量高，日產(chǎn)量達12000平方米。全窯采用新型耐火材料，改善了窯爐的保溫性。景德鎮(zhèn)陶瓷學院畢業(yè)設計（論文）任務書院（系） 材料科學與工程學院 2009 年12月4日專業(yè)熱能與動力工程班級06熱工(2)班學生姓名林敏指導教師朱慶霞題目日產(chǎn)12000m2玻化磚油燒輥道窯設計主要研究內(nèi)容和設計技術(shù)參數(shù)：一、玻化磚1、組成（%）sio2al2o3caomgofe2o3k2on

13、a2oi.l68.3516.272.302.650.852.22.154.852、 規(guī)格：400*400*8mm, 單重3公斤/塊；3、 水分：1%4、 產(chǎn)品合格率：95%5、 燒成周期：40分鐘（全氧化氣氛）6、 最高燒成溫度：1180（溫度曲線自定）二、燃料0#柴油：qnet=40176kj/kg基本要求（含成果要求）：1、 通過設計計算確定窯體材料及厚度、主要結(jié)構(gòu)尺寸、管路系統(tǒng)等；2、 確定工作系統(tǒng)安排，編寫設計說明書，并打印輸出；3、 繪出設計圖紙一套，應包括：主體結(jié)構(gòu)圖、管路系統(tǒng)圖、鋼架結(jié)構(gòu)圖、砌筑圖、異型磚圖及其它必需的附件圖。4、 設計說明書中應有英文摘要，圖紙中至少應有一張ca

14、d繪圖；5、 相關(guān)文獻綜述翻譯。工作進度計劃：第四周：查閱、收集與設計有關(guān)的文獻資料；第五七周：進行設計計算，編寫說明書初稿；第八十二周：繪制窯體結(jié)構(gòu)圖，砌筑圖等；第十三周十六周：繪制鋼架結(jié)構(gòu)、管路系統(tǒng)圖、異型磚及附件圖；第十七周：圖紙上墨，說明書整理；第十八周：準備答辯。1 窯體主要尺寸的確定1.1 進窯磚坯尺寸產(chǎn)品規(guī)格：4004008 mm產(chǎn)品寬度400mm，考慮燒成收縮為10%，,則：坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸（1-燒成收縮）=400（1-10%）mm1.2 內(nèi)寬的確定與排磚方法由于現(xiàn)在的輥棒等材料性能的提高，且輥道窯大多采用吊頂結(jié)構(gòu)，所以此次設計成寬體輥道窯。再根據(jù)產(chǎn)量，所用的燃料等因素，所以

15、暫定窯內(nèi)寬b =3000mm 。而坯體離窯墻內(nèi)壁一般有100200 mm 間隙，取168 mm。根據(jù)了解，橫向的坯體是緊貼在一起，并沒有留間隙。所以內(nèi)寬等于磚坯尺寸每排片數(shù)磚坯離窯內(nèi)壁的間距。則可排磚數(shù)為： 片 故確定并排6片，則窯內(nèi)寬 b=4446+1682=3000 最后定窯內(nèi)寬為 3000 mm。1.3 內(nèi)高的確定輥道窯的內(nèi)高被輥子分隔成輥上高和輥下高兩部分。對于輥上高的設置，要考慮以下四個方面：損壞的坯體能否順利從輥棒之間掉下去，燒嘴的設置也要有一定的高度，氣體與坯體之間的換熱強度，氣流通暢與燃燒空間。而對于輥下高的設置而言，主要是損壞的坯體能否順利從輥棒之間掉下去即保證處理事故的方便

16、。從傳熱角度來講，燒成帶以輻射為主，所以氣體厚度要大點，內(nèi)高稍高些。而預熱帶以對流換熱為主，所以內(nèi)高比燒成帶低，使得橫截面減小，流速加快，提高對流換熱強度。再結(jié)合其它三方面，內(nèi)高的設置如下（單位mm）： 溫度較低處：預熱升溫段20900 冷卻降溫段70080 溫度較高處：燒成升溫段9001180 急冷降溫段1180700 表1-1內(nèi)高各帶劃分位置預熱升溫段、冷卻降溫段燒成升溫段急冷降溫段輥上高350450450輥下高350350350內(nèi)總高700800800（單位mm）1.4 燒成制度的確定（1） 溫度制度：考慮到入窯水分比較低，可以快速升溫而不會使坯體炸裂。燒成周期:40 min表1-2各溫

17、度段的劃分與升溫速率名稱溫度/時間/min升溫速率/min-1長度比例/%窯前段2025054612.5預熱帶2509001446.435燒成帶90011806.543.116.7冷卻帶11808014.5-75.935.8累計40100（2） 氣氛制度：全窯氧化氣氛（3） 壓力制度：預熱帶-40-25 pa ，燒成帶 ,故選材符合現(xiàn)實生產(chǎn)的需要。同理可以確定校核窯的其他各帶的窯體材料，如下表所示：3.2整個窯爐的材料表表3-1窯體材料的選擇名稱材質(zhì)使用溫度導熱系數(shù)厚度110節(jié)，5780節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.35230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.1390窯墻耐火層輕質(zhì)高鋁磚1

18、1500.35230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯底耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.35130隔熱層硅藻土磚1000以下0.11+0.000228t1951138節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.080+0.00026t230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯墻耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.080+0.00026t230隔熱層硅酸鋁耐火纖磚維束10000.13130窯底耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.080+0.00026t130隔熱層硅藻土磚1000以下0.11+0.000145t1953957節(jié)窯頂耐火層高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚14000.45230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10

19、000.13130窯墻耐火層高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚14000.45230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯底耐火層高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚14000.45230隔熱層硅藻土磚1000以下0.11+0.000145t1954 燃料及燃燒計算a、根據(jù)熱工手冊相關(guān)資料得，0#柴油低發(fā)熱量，各元素質(zhì)量分數(shù)c%=87.5%，h%=11%，o%=0.5%，n%=0.5%，s%=0.5%。4.1 空氣量計算：根據(jù)熱工手冊計算液體燃料理論空氣量經(jīng)驗公式可得，理論空氣量 =10.0取空氣過剩系數(shù)1.1，實際空氣量： 4.2 煙氣量計算根據(jù)熱工手冊計算公式可得，理論煙氣量 實際煙氣量：v= v0 + va0

20、 (a-1)=10.9+10.0(1.1-1)=11.9（m3 /kg）燃燒產(chǎn)物各成分含量計算：vco=0.224=0.224=1.63, vco%=15.33%vso=0.224=0.0035, vso%=0.033%vho=1.28, vho %=12.04%vn=7.42, vn%=69.8%vo=0.2965, vo%=2.797%4.3 理論燃燒溫度的計算設空氣溫度 ，空氣比熱為ca1.30kj/m3發(fā)生0#柴油比熱為：cf=1.38 kj/m3 現(xiàn)設t2000 查表得c1.67kj/m3t（40176+11.01.320+1.3820）/（11.91.67）=2037（2037-2

21、000）/2000=1.85%5%，所以所設基本合理。取高溫系數(shù)=0.75則實際燃燒溫度tp=0.752037=1527，比需要的溫度高出347，這符合要求利于快速燒成，保證產(chǎn)品達到燒熟的目的。5 物料平衡計算每小時燒成制品質(zhì)量 每小時生成干坯的質(zhì)量 每小時生成濕坯的質(zhì)量 （含水量0.8% ） 每小時蒸發(fā)自由水的質(zhì)量 每小時從精坯中產(chǎn)生的co2 每小時從精坯中分解出來的結(jié)構(gòu)水 6 熱平衡計算熱平衡計算包括預熱帶、燒成帶熱平衡計算和冷卻帶熱平衡計算。預熱帶熱平衡計算的目的在于求出燃料消耗熱量，冷卻帶熱平衡計算目的在于計算出冷空氣鼓入量和熱風抽出量。另外，通過熱平衡計算可以看出窯爐的工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等

22、各方面是否合理，哪項消耗最大，能否采取改進措施。6.1 預熱帶、燒成帶熱平衡示意圖 坯體帶入顯熱：燃料帶入化學熱及顯熱：助燃空氣帶入顯熱：預熱帶漏入空氣帶入顯熱： （）熱制品帶出顯熱：窯體散失熱 ：物化反應耗熱：其他熱損失：煙氣帶走顯熱：6.2 熱收入項目6.2.1 坯體帶入顯熱入窯干制品質(zhì)量 燒成灼減4.85% ，取每平方米產(chǎn)品的質(zhì)量為 入窯制品含自由水 1%濕基制品質(zhì)量 制品入窯第2節(jié)末時溫度，入窯制品比熱 6.2.2 燃料帶入化學熱及顯熱0#柴油低熱值 40176 霧化后入窯柴油的溫度 ，20時柴油比熱容 設柴油消耗量為 6.2.3 助燃空氣帶入顯熱助燃空氣溫度 20 時，空氣比熱容 6

23、.2.4 預熱帶漏入空氣帶入顯熱取預熱帶空氣過剩系數(shù) 漏入空氣溫度 ，空氣比熱容 漏入空氣總量為 6.3 熱支出項目6.3.1 熱制品帶出顯熱燒成產(chǎn)品質(zhì)量： （kg/h）制品燒成溫度 制品平均比熱容，查手冊 6.3.2窯體散失熱 根據(jù)材料應用不同，將計算窯段分成三部分：6.3.2.1第110節(jié)20250。窯外壁表面平均溫度40，環(huán)境溫度取20，窯內(nèi)壁平均溫度為135。窯墻散熱單位熱流密度：窯墻散熱面積 m2二側(cè)窯墻共散熱： 窯頂散熱：單位熱流密度： 窯頂散熱面積： m2窯頂散熱量： 窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積m2 窯底散熱量： 所以低溫段窯體總散熱量：6.3.2.2 1138節(jié)：250

24、900。壁平窯外均溫度取60，環(huán)境溫度20，窯內(nèi)平均溫度取575。窯墻散熱窯墻散熱面積 m2二側(cè)窯墻共散熱： 窯頂散熱：單位熱流密度：窯頂散熱面積 m2窯頂散熱量： 窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積 m2窯底散熱量： 中溫段總散熱量： 6.3.2.3 高溫段3951節(jié)：9001180散熱。窯外壁平均溫度取80，環(huán)境溫度20，窯內(nèi)平均溫度1040。窯墻散熱 單位熱流密度：窯墻散熱面積 m2二側(cè)窯墻共散熱： 窯頂散熱：單位熱流密度：窯頂散熱面積 m2 窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積 m2窯底散熱量： 高溫帶總散熱量：預熱帶、燒成帶窯體總散熱量6.3.3 物化反應耗熱自由水蒸發(fā)吸熱自由水質(zhì)量

25、煙氣離窯溫度 燒成坯體物化反應耗熱用反應熱近似代替坯體物化反應熱入窯干制品質(zhì)量 kg/h 含量=16.27% 所以 6.3.4 煙氣帶走顯熱離窯煙氣總量離窯煙氣過剩系數(shù) ，取離窯煙氣溫度一般為 ，現(xiàn)取 查手冊，此時煙氣的平均比熱為 6.3.5 其他熱損失根據(jù)經(jīng)驗占熱收入的5% 6.4 列熱平衡方程并求解解得 每小時燒成制品質(zhì)量為： 每公斤產(chǎn)品熱耗： 目前?；u的產(chǎn)品熱耗在 之間，所以設計該窯爐熱耗合理！6.5 列熱平衡表表6-1預熱帶燒成帶熱平衡表熱收入熱支出項目%項目%坯體帶入顯熱234652910.1產(chǎn)品帶出顯熱1339141957.4燃料化學熱及顯熱2072093588.8窯體散失熱12

26、401435.3助燃空氣顯熱1474040.6物化反應熱379209716.3漏入空氣顯熱1206040.5煙氣帶走顯熱374360816.0其他熱損失11666805.0總計23335472100.0總計23334947100.0熱平衡分析:由表可以看出熱支出項中，產(chǎn)品帶走顯熱，物化反應耗熱兩項不可能減少。而其他三項則可采用適當措施節(jié)省能耗。對于煙氣出窯溫度適當控制在較低溫度下。在資金允許的情況下，要減少窯體散熱則可采用更新型耐火材料，隔熱材料，以達到節(jié)能減排的目的。6.6 冷卻帶熱平衡示意圖制品帶入的顯熱 冷卻風帶入顯熱 熱風抽出帶走顯熱窯體散熱 其他熱損失 制品帶出顯熱6.7 熱收入6.

27、7.1 制品帶入的顯熱 制品出窯溫度t=1180查表可知該溫度下制品的平均比熱為c=1.15kj/(kg)每小時燒成制品質(zhì)量 kg/h所以 6.7.2 冷卻風帶入顯熱 設定鼓入冷風量為 。鼓入冷風的溫度：=20 查表得 ：20 時空氣的比熱為=1.30 。 6.8 熱支出6.8.1 制品帶出顯熱出窯時制品的質(zhì)量： kg/h計算時以窯尾快冷結(jié)束為出窯口，此時的溫度為 此時陶瓷制品的比熱為 6.8.2 熱風抽出時帶走的顯熱 由熱風抽出量應等于冷風鼓入量，遵循平衡原則。故抽出熱風量應為 取熱風抽出的溫度為：，查表此時的比熱為：則6.8.3 窯體散失熱量 1. 急冷帶（5257節(jié)）1180700段散熱

28、 窯墻散熱內(nèi)壁平均溫度 設窯墻外壁平均溫度，單位熱流密度：窯墻散熱面積 m2二側(cè)窯墻共散熱： 窯頂散熱：單位熱流密度： 窯頂散熱面積： m2窯頂散熱量： 窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積 m2窯底散熱量： 急冷帶散熱總量： 2. 緩冷帶、快冷帶（5780節(jié)）：70080 ，取內(nèi)壁平均溫度390。窯外壁平均溫度取50，窯墻散熱單位熱流密度：窯墻散熱面積 m2二側(cè)窯墻共散熱： 窯頂散熱：單位熱流密度：窯頂散熱面積 m2窯頂散熱量： 窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積 m2 此段總散熱量： 冷卻帶窯體總散熱 6.8.4 由窯體不嚴密處漏出空氣帶走顯熱 冷卻帶從窯體不嚴密處漏出空氣量通常為窯尾鼓入風

29、量的5% 。即0.05 。設定漏出空氣的平均溫度 此時空氣的比熱容為 6.9 列熱平衡方程解得 即每小時鼓入冷風量為25120 6.10 列熱平衡表表6-2冷卻帶熱平衡表熱收入熱支出序號項目熱量（kj/h）比例%序號項目熱量（kj/h）比例%1制品帶入熱1139141994.61制品帶出熱7073675.92空氣帶入熱6531205.42窯體散熱7213206.03抽熱風帶走熱994752082.64其他熱損失6681925.5總計12044539100總計12044399100 由表可看出，熱風抽出帶走的熱量占很大的比例，因此應充分利用此熱量，一般用來干燥坯體和作助燃風作用。本窯設計抽熱風用于坯體的干燥以及送去造粒塔進行吹熱風造粒。7 管道尺寸以及阻力計算和風機選型7.1抽煙風機的管道尺寸、阻力計算7.1.1管道尺寸 排煙系統(tǒng)需排煙氣量： 煙氣抽出時實際體積為：煙氣在金屬管中流速，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)取10m/sv= vg（273+250）/273=5.72 （m3/ s）7.1.1.1 總煙管尺寸 煙氣在金屬管中流速，根據(jù)經(jīng)驗數(shù)據(jù)取=10m/s，內(nèi)徑d總=（4v/）0.5 = 45.72/（3.1410） 0.5 =0.85m所以，總管內(nèi)徑取值：900mm,長度