年產(chǎn)70萬㎡?；u氣燒輥道窯設(shè)計

1、百度文庫讓每個人平等地捉升口我9年產(chǎn)70萬nf?；u氣燒車?yán)サ栏G設(shè)計（窯爐課程設(shè)計）材料與化學(xué)工程學(xué)院14級材料工程技術(shù)學(xué) 院: 專業(yè)班級: 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師:肖素萍2016 年 06 月 24 H一、原始資料收集設(shè)計前必須根據(jù)設(shè)計任務(wù)收集所需的原始資料。設(shè)計原始資料如下：1. 產(chǎn)量：年產(chǎn)700000 m2地磚;2. 產(chǎn)品規(guī)格:500X500X12 （mm）,密度：2. 3 kgX 103kg/m3 ；3. 年工作日：335天；4燃料：液化石油氣（熱值100 MJ!m主要成分丙烷，丁烷，氣液共存壓力0.881.47Mpa,岀自熱工手冊人 5坯入窯含水量：2%；6.原料組成：SiO2屁2。3T

2、iO2Ca0MgOK2O + Na2灼減7019.50.40.20.10.84.04.27 最高燒成溫度:1250C；8燒成合格率：90%；9 燒成制度：（1）溫度制度：燒成周期一48分鐘；（2）氣氛制度：全窯氧化氣氛；（3）壓力制度：預(yù)熱帶負(fù)壓操作-40-25Pa燒成帶微正壓V8Pa,冷卻帶正壓;二、窯體主要尺寸的確定2.1進(jìn)窯磚坯尺寸：產(chǎn)品規(guī)格：500X500X12 mm產(chǎn)品寬度500mm,考慮燒成收縮為5%,四周預(yù)留拋光尺寸為7mm,則：坯體 尺寸二產(chǎn)品尺寸十（1-燒成收縮）=5004- （1-5%） +2X7 540mm 22內(nèi)寬的確定與磚方法：山于現(xiàn)在的楹棒等材料性能的提高，且輾道窯

3、大多采用吊頂結(jié)構(gòu)，所以此次 設(shè)計成寬體輪道窯。再根據(jù)產(chǎn)量，所用的燃料（液化石油氣）等因素，所以暫定 窯內(nèi)寬B二2000mm。而坯體離窯墻內(nèi)壁一般有100200 mm間隙，取150 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X 每排片數(shù)+磚坯離窯內(nèi)壁的間距。則可排磚數(shù)為：11=（2000-2x150）4-5403.15 片，故確定并排3片,則窯內(nèi)寬B=540X3+150X2=1920 nun最后定窯內(nèi)寬為1920 mm。2.3內(nèi)高的確定：険道窯的內(nèi)高被軌子分隔成轆上高和険下高兩部分。對于輾上高的設(shè)置，要 考慮以下四個方面：損壞的坯體能否順利從険棒之間掉下去，燒嘴

4、的設(shè)置也要有一定的高度，氣體與坯體之間的換熱強(qiáng)度，氣流通暢與燃燒空間。而對于険下高 的設(shè)置而言，主要是損壞的坯體能否順利從軌棒之間掉下去即保證處理事故的方便。從傳熱角度來講，燒成帶以輻射為主，所以氣體厚度要大點(diǎn)，內(nèi)高稍高些。 而預(yù)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(qiáng)度。再結(jié)合其它三方面，內(nèi)高的設(shè)置如下（單位mm）：溫度較抵處：預(yù)熱升溫段400900C即110節(jié)冷卻降溫段70080C位置:第 1-10, 22-27 節(jié)第11-18節(jié)第19-21節(jié)轆上高350450450輻下高350350350內(nèi)總高700800800（單位mm）即2227節(jié)溫度較高處

5、：燒成升溫段9001250C即1018節(jié)急冷降溫段1250700C即1921節(jié)24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。名稱溫度/c時間/min升溫速率/C - min-1長度比例/%窯前段40 25063512.5預(yù)熱帶250105016.847.635燒成帶1050125082516. 7冷卻帶12508017.26835.8累計IS100燒成周期:48 min；各溫度段的劃分與升溫速率:（2）氣氛制度：全窯氧化氣氛；（3）壓力制度：預(yù)熱帶-15-10Pa,燒成帶8Pa；2. 5窯長及各帶長的確定：現(xiàn)在窯爐已經(jīng)向?qū)掦w化、自動化、輕型化發(fā)展，已經(jīng)

6、有長300多米的寬體窯。其主要原因是現(xiàn)在的輾棒的質(zhì)量的提高，還有各種材料的E速發(fā)展。（1）窯長的確定右$ _ 窯容量（m：/每窯）,、 比 裝窯密度（m：/每米窯長）m窯容量=年產(chǎn)量燒成周期（h）年工作日x24x產(chǎn)品合格率（）（nr7每窯）700000 X 60335x24x90%77.4（ m2/ 每窯）裝窯密度=愆米排數(shù)x每排片數(shù)x每片磚面積（m2/S窯）同一列磚磚距取 皿，則裝窯密度二胎X3X0.54-每窯）77 4所以窯長L = = 53.01m 取54m1.46此次采用裝配式，由若干節(jié)聯(lián)結(jié)而成。山于制品的尺寸是500X500X12 mm, 且輾棒在高溫的時候會有一些變形。考慮這些因素

7、，設(shè)計棍棒中心間距為100 mm。設(shè)計每節(jié)20根棍棒,即每節(jié)長2000 mm,節(jié)與節(jié)聯(lián)接的長度為8 mm。則節(jié)數(shù)=芒里26.9 （節(jié)）2008取節(jié)數(shù)為27節(jié)。因而窯長度為：L = 2008x278 = 54208 mm（2）各帶長的確定對于冷卻帶各段的設(shè)置：剛剛進(jìn)入急冷階段時，坯體仍處于熔融的朔性狀態(tài), 不容易產(chǎn)生應(yīng)力，可以急冷而不開裂，因為高溫下的應(yīng)力大部分被液相的彈性和 流動性所補(bǔ)償。該階段要設(shè)置好急冷的控制溫度。過低，產(chǎn)生風(fēng)裂；過高，給緩 冷造成壓力，其至也會產(chǎn)生風(fēng)裂。而緩冷段主要是提供石英晶型轉(zhuǎn)變的場所，故 緩冷區(qū)要足夠長，使降溫過程平穩(wěn)緩慢，安全度過石英晶型轉(zhuǎn)換期。所以三段的 時間分

8、配分別為5. 7, 7.6, 3.9分鐘。據(jù)燒成曲線中溫度的劃分，各段長度：窯前段:3x2008 = 6024mm取3節(jié)長度=3x2008 = 6024mm預(yù)熱帶：54208x35% = 18972.8mm取10節(jié)長度二 10 x 2008 = 20080mm燒成帶：54208x16.7% = 9052.7mm取5節(jié)長度二 5x2008 = 10040mm冷卻帶：54208x35.8% = 19406.5mm取9節(jié)長度=9x2008 = 18072mm5.754208x急冷段：48 -3.22008（節(jié)）取3節(jié)長度二 3x2008 = 6024mm7.654208x緩冷段：48 -4.2720

9、08（節(jié)）取4節(jié)長度=4x2008 = 8032mm3.954208x一快冷段：48 -2.192008（節(jié)）取2節(jié)長度二 2x2008 = 4016mm圖2. 5 （2）窯爐各帶劃分及編號溫度段（C）時間（min）升溫速率（C/min）節(jié)數(shù)編號窯前段40 25063531, 2, 3預(yù)熱帶2507508.856.854, 5, 6, 7, 87501050837.559, 10, 11, 12, 13燒成帶10501250540314, 15, 161250 3217, 18急冷段12507005. 796. 5319, 20, 21緩冷段7004007.639. 5422, 23, 24,

10、 25快冷段400 803. 982.05226, 27(3)輾道窯窯頭.窯尾工作臺長度窯頭匸作臺是制品進(jìn)窯燒成的必經(jīng)之路，也是使制品整齊有序進(jìn)窯的停留之 處。窯頭工作臺不宜太長，只要能滿足要求即可，根據(jù)經(jīng)驗取值為33米。窯尾 工作臺是燒成后的產(chǎn)品從窯內(nèi)岀來，再經(jīng)人工檢驗產(chǎn)品的部位。山于出窯產(chǎn)品溫 度一般高達(dá)80C,所以窯尾的工作臺不宜太短，口的是使制品有足夠的時間冷 卻，根據(jù)經(jīng)驗取值為54米。(4)窯體總長度的確定窯體總長度=54208 + 3300 + 5400 = 62908 mm三、工作系統(tǒng)的確定輾道窯的工作系統(tǒng)包括排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、傳 動系統(tǒng)等，下面是各系統(tǒng)

11、的初步安排。1. 排煙系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)及其管路主要作用是將預(yù)熱帶、燒成帶中產(chǎn)品排放的廢氣及燃燒產(chǎn) 生的廢氣排出窯外。為提高熱效率，此次設(shè)計采用窯頭集中排煙方式排煙，在窯 前段第1節(jié)以及預(yù)熱帶第4節(jié)設(shè)置抽煙口，其中第4節(jié)為主抽煙口。每節(jié)在窯頂、 窯底分別設(shè)置兩個排煙口進(jìn)行排煙，在各岀煙口分別用圓管引出，匯總到上下排 煙分管，最后匯總到窯頂?shù)呐艧熆偣苤?。設(shè)置一排煙分機(jī)，同時留一個風(fēng)機(jī)備用。 在總煙道上設(shè)置總風(fēng)閘，防止煙氣溫度過高損壞風(fēng)機(jī)，另在煙道上還設(shè)計了一過 濾網(wǎng)。2. 燃燒系統(tǒng)為了利于燒成帶溫度的調(diào)節(jié)，同時山于所用燃料為高熱值輕污染的液化石油 氣燃料，因此本設(shè)計采用北京神霧熱能技術(shù)有限公司設(shè)計生產(chǎn)

12、的LYS：系列液化 氣燒嘴，周圉材質(zhì)采用重質(zhì)高鋁磚耐火材料。3. 冷卻系統(tǒng)制品在冷卻帶有晶體成長、轉(zhuǎn)化的過程，并且冷卻出窯，是整個燒成過程最 后的一個環(huán)節(jié)。從熱交換的角度看，冷卻帶實質(zhì)上是一個余熱回收設(shè)備，它利用 制品在冷卻過程中所放出的熱量來加熱空氣，余熱風(fēng)可供干燥或者作助燃風(fēng)用， 達(dá)到節(jié)能的目的。4. 溫度控制系統(tǒng)熱電偶的設(shè)置應(yīng)當(dāng)適合。在關(guān)鍵點(diǎn)一定要設(shè)置熱電偶，還有像在高溫區(qū)要注 意上下溫差，所以上下應(yīng)當(dāng)都要設(shè)置。5. 傳動系統(tǒng)前窯爐的傳動方式有鏈傳動、摩擦傳動、螺旋齒輪傳動、圓錐齒輪傳動和 直齒輪傳動。鏈傳動結(jié)構(gòu)簡單，造價低，早期的餛道窯大多釆用鏈傳動，但鏈傳 動不夠平穩(wěn)，鏈條較長時易發(fā)

13、生爬行現(xiàn)象。摩擦傳動比較平穩(wěn)，但可黑性稍差。 齒輪傳動具有明顯的可靠性和平穩(wěn)性，不過，山于齒與齒之間為點(diǎn)接觸，容易磨 損，對安裝和潤滑要求較高。用的較多的是螺旋齒輪傳動。電機(jī)帶動傳動裝置也有兩種形式：一是長軸傳動，其特點(diǎn)是一臺電機(jī)帶動一 根與窯長差不多的長軸，通過二級減速將動力分配若干組，長軸上裝有離合器。 一是多電機(jī)傳動，特點(diǎn)是將窯分成若干組，兒個模數(shù)段為一組，每組曲一臺電機(jī) 傳動，采用變頻調(diào)速，所有電機(jī)可同時運(yùn)行，每臺亦可單獨(dú)運(yùn)行，我們現(xiàn)在使用的就是多電機(jī)傳動。6.窯體附屬結(jié)構(gòu)本設(shè)計將事故處理設(shè)在軌下，且事故處理孔下面與窯底面平齊，以便于清除 出落在窯底上的磚坯碎片。為加強(qiáng)窯體密封，應(yīng)盡量

14、少設(shè)置事故處理口，而為了 便于處理事故，兩側(cè)墻事故處理一般釆用交錯布置形式，為了能清除窯內(nèi)任何位 置上的事故而不造成“死角S兩相鄰事故處理孔間距不應(yīng)大于事故處理孔對角 線延長線與對側(cè)內(nèi)壁交點(diǎn)連線。經(jīng)過計算，取事故處理孔尺寸為：輾下處理孔360X 115mm,輾上處理孔230 X 113 mm。根據(jù)同側(cè)事故處理孔距離 LM2 (b+c)=2b (l+B)/6 =2X360 (1+2008) /360=4018 mm,經(jīng)過汁算，取L二4016mm。同時考慮到實際惜況，結(jié)合一些先進(jìn)窯 爐的經(jīng)驗，具體布置如下：在低溫段：40600C之前，以及緩冷帶，快冷帶第 2227節(jié)每3節(jié)設(shè)一餛上事故處理口，餛上事

15、故處理口一共設(shè)置5個。全窯每2 節(jié)之間設(shè)置一輾下事故處理口，從進(jìn)窯的第2節(jié)開始布置。四、窯體材料確定整個窯體由金屬支架支撐。窯體材料要用耐火材料和隔熱材料。4.1窯體材料確定原則：耐火材料必須具有一定的強(qiáng)度和耐火性能以便保證燒到高溫窯體不會出現(xiàn) 故障。隔熱材料的積散熱要小，材質(zhì)要輕，隔熱性能要好，節(jié)約燃料。而且還要 考慮到廉價的材料問題，在達(dá)到要求之內(nèi)盡量選用價廉的材料以減少投資。窯體 材料厚度的確定原則：(1為了砌筑方便的外形整齊，窯墻厚度變化不要太多。(2材料的療度應(yīng)為磚長或磚寬的整數(shù)倍；墻高則為磚厚的整數(shù)倍，盡量少砍磚。 (3厚度應(yīng)保證強(qiáng)度和耐火度?？傊?，窯體材料及厚度的確定在遵循以上原

16、則得計岀上，還要考慮散熱少, 投資少，使用壽命長等因素。4. 2整個窯爐的材料表名稱材質(zhì)使用溫度導(dǎo)熱系數(shù)厚度低溫段16節(jié)，2227節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)粘土磚11500. 35230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000. 1390窯墻耐火層輕質(zhì)粘土磚11500. 35230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000. 13130窯底耐火層輕質(zhì)粘土磚11500. 35130隔熱層硅藻土磚1000以下0. 1+0. 000228t195中溫段710節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)粘土磚11500. 80+0. 00026t230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000. 13130窯墻耐火層輕質(zhì)粘土磚11500. 80+0. 00026t2

17、30隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000. 13130窯底耐火層輕質(zhì)粘土磚11500. 80+0. 00026t130隔熱層硅藻土磚1000以下0. 1+0. 000228t195高溫段11-21節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)高粘磚14000. 15230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000. 13130窯墻耐火層輕質(zhì)高粘磚14000. 45230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000. 13130窯底耐火層輕質(zhì)高粘磚14000.45230隔熱層硅藻土磚1000以下0. 1+0. 000228t195五、燃料及燃燒計算A、根據(jù)熱工手冊相關(guān)資料差得，液化石油氣低發(fā)熱量=90110必/幾在本設(shè)計中取平均熱值100Af/F,主

18、要成分丙烷、丁烷，氣液共存壓力0. 881 47MpaB、液化石油氣作為燃料有如下兒個特點(diǎn)：（1）熱值很高，是氣體燃料中最高的。（2）理論空氣量高達(dá)2430m3/Nn）3,因此，助燃空氣與之混合完全比天燃?xì)飧?為困難。可以用空氣或煙氣先沖稀液化石油氣，然后使用。但用空氣稀釋時，不 得在著火濃度范圍內(nèi)以防爆炸。通常規(guī)定液化石油氣體積濃度必須高于著火濃度 范圍上限的15倍。（3）火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊停紵徛?，但較天燃?xì)饪煲恍＃?）純凈。一般含硫少，是燒制高檔陶瓷產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)燃料。（5）密度較大，約為同溫度及壓力下的空氣的1520倍，泄漏時往下沉，易 與空氣混合達(dá)到著火濃度范圉內(nèi)，遇火發(fā)生爆炸。（6）一

19、般液化石油氣蒸氣壓較高。在37. 8C時約為0. 91. 5Mpao這作為氣體燃 料是有利的。但在使用中必須要求氣化站減壓閥良好，以保證安全。5. 1理論空氣量計算：根據(jù)熱工手冊計算液化石油氣經(jīng)驗公式可得，1 io1 1?理論空氣量 V； =- x& = -x 100x 103 = 26.75 卅 /卅4186.8 仏 4186.8取空氣過剩系數(shù)1. 15：實際空氣量：Vfl =1.15x26.75 = 30.765. 2煙氣量計算：根據(jù)熱工手冊計算液化石油氣煙氣的經(jīng)驗公式可得，理論煙氣量V； = + a = 1（）（）X1（）- + 4.5 = 28.4 m3 / m3 （對液化石油氣 a

20、二4. 5）&4186.84186.8實際煙氣量：V = 28.4+（1.15 -1.0）x 26.75 = 32.4A5. 3燃燒溫度計算：理論燃燒溫度：tm =叫”宀已知 ta =tj = 20 C =Cfl =1 30KJ /( m3. C), j = 3.0KJ / (,C)G = 1.424 + 0.000105 ,假設(shè) t,h= 2000 C ,則 q = 1.424 + 0.000105 X 2000 = 1.634 KJ / C)= 1905 C100x10+ 3076xl3x20 + 30x 203241.634求得溫度與假設(shè)溫度相對誤差二xl00% = 4.9% #卜26

21、(Kg/)每小時從精坯中分解出來的結(jié)構(gòu)水G = G& x4.2% -Gy = 2787 x4.2%一26 91 (Kg Ih)七、熱平衡計算百度文郵-讓每個人平零地捉升口我熱平衡訃算包括預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡訃算和冷卻帶熱平衡訃算。預(yù)熱帶熱 平衡計算的U的在于求出燃料消耗熱量，冷卻帶熱平衡訃算U的在于計算出冷空 氣鼓入量和熱風(fēng)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 各方面是否合理，哪項消耗最大，能否采取改進(jìn)措施。熱平衡分析:熱支出項中，產(chǎn)品帶走顯熱，物化反應(yīng)耗熱兩項不可能減少。 而其他兒項則可采用適旳措施節(jié)省能耗。對于煙氣出窯溫度適當(dāng)控制在較低溫度 下。在資金允許的情況下，要減

22、少窯體散熱則可采用新型耐火材料，隔熱材料， 以達(dá)到節(jié)能減排的目的。八、工程材料概算8. 1窯體材料概算：(1) 輕質(zhì)粘土磚的概算每塊輕質(zhì)粘土磚的體積 V = 0.23 X 0.113x0.065 = 0.00169F第1節(jié)第10節(jié)，第22節(jié)第27節(jié)：V； =2x0.78x2.008x0.23(10+6) + 0.13x2.008x2.640x(10+6)+0.23x2.008x 2.030x(10+6) = 3&061F取多余的磚的數(shù)量占總量的3. 5%本窯共需輕質(zhì)粘土磚的數(shù)量為：=V;,(1+ 0.035)/V = 23310塊(2) 輕質(zhì)高鋁磚每塊輕質(zhì)高鋁磚的體積V = 0.23x0.113x0.065 = 0.00169F第11節(jié)第21節(jié)輕質(zhì)高鋁磚的體積：K =2x O.88x 2.008x 0.23 xll + 0.23x 2.008x 2.640x 11 + 0.23AX 2.008 X 2.030X 11 = 32.665F取多余的磚的數(shù)量占總量的3. 5%本窯共需輕質(zhì)高鋁磚的塊數(shù)為：N2=/(l