輥道窯設(shè)計說明書

1、景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué)窯爐課程設(shè)計說明書院專姓學(xué)題目：日產(chǎn)8500m2拋光磚輻道窯設(shè)計（系）：業(yè):名:號:指導(dǎo)教師:年月日摘要1前言2.1 .設(shè)計任務(wù)書3.2 .燒成制度的確定4.2.1 溫度制度4.2.2 氣氛制度5.2.3 壓力制度5.3 .窯體主要尺寸的確定6.3.1 窯內(nèi)寬6.3.2 窯長6.3.3 三帶長度與比例7.3.4 窯內(nèi)高8.4 .工作系統(tǒng)的確定9.4.1 .排煙系統(tǒng)9.4.2 燃燒系統(tǒng)9.4.3 冷卻系統(tǒng)1.04.4 傳動系統(tǒng)114.5 窯體附屬結(jié)構(gòu)135 .燃料燃燒計算1.55.1 理論空氣量1.55.2 實際空氣量1.55.3 理論煙氣量1.55.4 實際煙氣量1.55.5 燃

2、燒溫度1.56 .窯體材料及厚度的確定166.1 窯墻166.2 窯頂167 .物料平衡計算1.887.1 每小時燒成制品質(zhì)量：1.87.2 每小時燒成干坯的質(zhì)量1.87.3 小時欲燒成濕坯的質(zhì)量1.87.4 每小時蒸發(fā)自由水的質(zhì)量1.87.5 小時從精坯中產(chǎn)生的CO21.88 .熱平衡計算1.999 .窯體材料概算29910 .后記311參考文獻(xiàn)322摘要本設(shè)計的題目是日產(chǎn)8500m拋光磚輾道窯設(shè)計。說明書中具體論述了設(shè)計時應(yīng)考慮的因素，諸如窯體結(jié)構(gòu)、排煙系統(tǒng)、燒成系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)等等.同時詳細(xì)的進(jìn)行了對窯體材料的選用、熱平衡、傳動設(shè)計等的計算。本設(shè)計所采用的燃料為液化石油氣，在燒成方式上采用

3、明焰裸燒的方法，既提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，又節(jié)約了能源，輾子運輸可減少窯內(nèi)裝卸制品，和窯外工序連在一起，操作方便，同時具有很高的自動化控制水平。本說明書內(nèi)容包括：燒成制度確定、窯體主要尺寸的確定、工作系統(tǒng)的確定、窯體材料和厚度的確定、燃料燃燒計算、物料平衡計算、傳動計算、工程材料概算等。關(guān)鍵詞：輾道窯；液化石油氣；前言輾道窯是近幾十年發(fā)展起來的新型快燒連續(xù)式工業(yè)窯爐，目前已廣泛用于釉面磚、墻地磚、彩釉磚等建筑陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中，它代表了陶瓷工業(yè)窯爐的發(fā)展方向，這是因為輾道窯具備其他陶瓷工業(yè)窯爐無可比擬的優(yōu)點。輾道窯斷面呈扁平形，制品一般為單層焙燒，故上下溫差很小；輾上下還能同時加熱，并且制品不裝匣

4、缽（采用裸燒），傳熱速率加快，窯內(nèi)斷面溫度也均勻，從而大大縮短了燒成時間，保證了快速燒成的實現(xiàn)。輾道窯普遍廣泛采用新型輕質(zhì)耐火材料，并且取消了窯車和匣缽，僅用薄墊板，建筑瓷磚還大多不用墊板，使熱耗大為降低。輾道窯屬中空窯，窯內(nèi)阻力小，壓降也就小，故窯內(nèi)正負(fù)壓都不大；加上輾道窯無曲封、車封、沙封等空隙，窯體密封性能好，減少了漏風(fēng)，從而大大提高了熱利用率。沒有了窯車吸熱，也就沒有了車下漏風(fēng)，也就保證了窯內(nèi)上下溫度的均勻。輾道窯由于窯內(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;而輾道窯中空、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。機械化，自

5、動化程度高，并能和其它生產(chǎn)設(shè)備組成完整的現(xiàn)代化生產(chǎn)線。所以，輾道窯是當(dāng)前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進(jìn)窯爐，在我國已得到越來越廣泛的應(yīng)用。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(dāng)?shù)臍夥?。這些要求都應(yīng)該遵循。1.設(shè)計任務(wù)書學(xué)生姓名：王世先指導(dǎo)老師：童劍輝專業(yè)：無機非金屬材料工程班級：14級無非4班主要研究內(nèi)容和設(shè)計技術(shù)參數(shù)：1、坯料組成：（%SiO2Al203CaOMgOFeQ&O+NaO灼減68.115.782.883.550.95

6、1.537.212、產(chǎn)品規(guī)格：8003800312mm3、產(chǎn)品合格率：95%4、磚坯入窯水分：1.0%5、燒成周期：62分鐘，全氧化6、最高燒成溫度：1230c7、年工作日：320天8、燃料：液化石油氣基本要求（含成果要求）：1、設(shè)計結(jié)構(gòu)合理，計算正確；2、制圖規(guī)范，圖面整潔，圖紙齊全（窯體結(jié)構(gòu)、管路、鋼架、傳動、異型磚等）；3、說明書完整，詳細(xì)；符合計算機繪圖，外文翻譯等畢業(yè)設(shè)計要求。工作進(jìn)度計劃:第15周：查閱資料，并完成文獻(xiàn)綜述；完成設(shè)計計算第16周：完成設(shè)計繪圖第17周：編寫設(shè)計說明書。2 .燒成制度的確定2.1 溫度制度: 最高燒成溫度:1230,燒成周期62min,高火保溫時間:1

7、3.87min。 需考慮坯體入窯水分為1%,不會引起坯體開裂，20250c可以快速升溫;250900c氧化分解階段，坯體12mmB,升溫速率減慢；為促使坯體內(nèi)部物理化學(xué)變化進(jìn)一步完善，同時調(diào)整窯內(nèi)給部分溫差，在1230c時保溫。 考慮無光釉的燒成制度影響，要保證足夠晶體析出時間，急冷處與緩冷處的溫度坡度應(yīng)適宜，適當(dāng)提前燒成帶，延長釉的熔融時間，相應(yīng)延長急冷時間，使釉有足夠的時間形成、發(fā)育、析出。 坯體造型及裝窯方式：生產(chǎn)的產(chǎn)品為瓷質(zhì)磚，以為進(jìn)窯方向。升溫速率圖表如下：表2.1.1升溫速率表位置溫度(C)升溫速率(C2min-1)時間(min)預(yù)熱帶2025032.56.5325060053.6

8、6.5360090045.96.53燒成帶900110040.94.89110012309.413.87冷卻帶123085093.14.0885025045.913.06250-7027.66.53圖2.1.1燒成溫度曲線2.2 氣氛制度：全氧化氣氛。2.3 壓力制度：預(yù)熱帶負(fù)壓操作-40-25Pa,燒成帶微正壓8Pa,冷卻帶正壓3 .窯體主要尺寸的確定3.1 窯內(nèi)寬產(chǎn)品規(guī)格：8003800312mm產(chǎn)品進(jìn)窯寬度，考慮燒成收縮為4%,則：坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸+(1-燒成收縮)坯體寬度(入窯方向)=800+(1-4%)=833(mm坯體長度=800+(1-4%)=833(mm坯體高度=12+(1-

9、4%)=12.5(mm窯內(nèi)寬的確定主要是根據(jù)選用的燃料及窯型，并參考上述經(jīng)驗數(shù)據(jù)，由產(chǎn)品尺寸來計算?？紤]輾棒等材料性能、生產(chǎn)任務(wù)較大，所用的燃料(液化石油氣)等因素，所以暫定窯內(nèi)寬B=2899mm設(shè)計橫斷面上并排每排3塊磚坯，離兩內(nèi)墻間隙有：(2899-33833)+2=200(mm,符合要求。最后定窯內(nèi)寬為2899mm3.2 窯長：計算得坯體尺寸為8333833312.5mm。入窯方式為以坯體一邊進(jìn)入窯內(nèi)，橫截面上并排每排3塊磚坯，由于坯體長度為833mm每排間留有一定間隙，故設(shè)定每米排數(shù)為1.2排。窯長(有效長度)主要取決于產(chǎn)量，計算如下：裝窯密度=每米排數(shù)3每排片數(shù)3每片磚面積(nV每米

10、窯長)即k=1.230.80.8u2.Qm2/每米窯長)0窯長L=(生產(chǎn)任務(wù)3燒成時間)+(年工作日3243成品率3裝窯密度)即L=(8500父320父6260)-(320父24M0.95父2.3)=16&。窯體總長度：窯頭工作臺是制品進(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，根據(jù)經(jīng)驗取值為3m窯尾工作臺是燒成后的產(chǎn)品從窯內(nèi)出來，再經(jīng)人工檢驗產(chǎn)品的部位。由于出窯產(chǎn)品溫度一般高達(dá)80C,所以窯尾的工作臺不宜太短，根據(jù)經(jīng)驗取值為5m窯體總長度=168000+3000+5000=176000mm本設(shè)計采用裝配式，設(shè)計每節(jié)長2200mm,節(jié)與節(jié)之間留設(shè)8mm0則

11、節(jié)數(shù)=168000+2208=76.08(節(jié)),取節(jié)數(shù)為76節(jié)。因而窯長度為：L=220876=167808(mm=167.808(m)根據(jù)燒成曲線，劃分三帶長度如下：預(yù)熱帶(20900C):取24節(jié)，長度=2208324=52992(mm,占總長24/763100%=31.6%燒成帶(9001230C):取23節(jié)，長度=2208323=50784(mm,占總長23/763100%=30.3%冷去口帶(123070c):取29節(jié)，長度=2208329=64032(mm,占總長29/763100%=38.1%表3.3.1窯爐各帶溫度劃分位置單元節(jié)數(shù)單元節(jié)編號溫度(C)長度(mm占總長(%預(yù)熱帶8

12、18節(jié)20250529921766431.6%10.5%8916節(jié)2506001766410.5%817-24節(jié)6009001766410.5%燒成帶62530節(jié)9001100507841324830.3%7.9%173147節(jié)110012303753622.4%冷卻帶548-52節(jié)1230850640321104038.1%6.6%1653-68節(jié)8502503532821%86976節(jié)250-701766410.5%3.4窯內(nèi)高輾道窯的內(nèi)高被輾子分隔成輾上高和輾下高兩部分。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輾棒之間掉下去，燒嘴的設(shè)置也要有一定的高度，氣體與坯體之間的

13、換熱強度，氣流通暢與燃燒空間。而對于輾下高的設(shè)置而言，主要是損壞的坯體能否順利從輾棒之間掉下去即保證處理事故的方便，根據(jù)磚下落的可能性，一般輾下高大于三倍輾距。一般燒成帶內(nèi)高比預(yù)熱帶前段、冷卻帶后段要高出200400mm結(jié)合各方因素，內(nèi)高的設(shè)置如下：位置單元節(jié)編號溫度(C)輾上高(mm輾卜晨j(mm內(nèi)高(mm預(yù)熱帶18節(jié)20250440440880916節(jié)25060044044088017-24節(jié)600900440440880燒成帶25-30節(jié)90011004404408803147節(jié)11001230440440880冷卻帶48-52節(jié)123085046046092053-68節(jié)8502504

14、6046092069-76節(jié)250-704604609204 .工作系統(tǒng)的確定4.1 .排煙系統(tǒng)(1)排煙結(jié)構(gòu)。在窯頂、窯底設(shè)置矩形排煙口。采用準(zhǔn)集中排煙，排煙口寬與窯內(nèi)寬相同，長為150mm18節(jié)為排煙段，2、4、6、8節(jié)設(shè)置4處排煙口，每處在窯底和輾上窯側(cè)墻同時設(shè)置，窯底排煙口設(shè)置在該節(jié)后半部，一排五個，用1.5mm的耐熱鋼板制成200mm的排煙支管直接從窯底插入窯輾道下部，為防止落渣，開口向著煙氣來流方向。輾上排煙口設(shè)在該節(jié)前半部，用1.5mm的耐熱鋼板制成4003230mm的排煙支管直接從窯頂下部插入兩側(cè)墻。上下排煙口均由400mm勺垂直煙氣支管圓管引出，匯總到窯頂900mm排煙總管中

15、，最后連接到排煙機排出。在10、11節(jié)窯頂設(shè)置排煙機平臺，上設(shè)兩臺排煙機，其中一臺備用。(2)支煙道、總煙道的走向、位置、形狀尺寸、閘板布置。煙氣自上、下排煙口進(jìn)入排煙支管，窯頂每個排煙支管上都安裝有支閘，調(diào)節(jié)各支管排煙量，窯底由于操作不便，僅在窯底匯總支管下設(shè)有一調(diào)節(jié)閘板，窯底匯總支管從窯一側(cè)向上進(jìn)入窯頂?shù)目偀煔夤艿溃捎谳毜栏G要考慮更換棍子的方便，將窯底支煙氣管道設(shè)在輾子傳動的主動端一側(cè)。4.2 燃燒系統(tǒng)(1)燒嘴的布置、數(shù)量。本設(shè)計的為明焰輾道窯，且使用液化石油氣作燃料，采用小流量多燒嘴系統(tǒng)，共裝216只燒嘴，同一層燒嘴兩側(cè)交錯布置，同一側(cè)燒嘴上下交錯布置。在600c,第17節(jié)就開始設(shè)置

16、燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，達(dá)到快燒的目的?？紤]到在低溫段設(shè)置燒嘴不宜太多。因此，在1724節(jié)每節(jié)的輾下設(shè)置2對燒嘴，交錯布置；為加強窯內(nèi)氣流擾動，在設(shè)有燒嘴的對側(cè)墻上部設(shè)有48mmi勺噴風(fēng)機，在燒成帶2547節(jié)，每節(jié)輾上下各設(shè)置2對燒嘴，輾上下燒嘴及對側(cè)燒嘴均互相錯開排列，并在輾上下每個燃燒器對側(cè)窯墻分別設(shè)置一個火焰觀察孔，但如遇到事故處理孔則取消觀察孔?？偣茉O(shè)在窯頂，液化石油氣經(jīng)由90mm的分管，再由42mmi勺金屬軟管送至各燒嘴。(2)燒嘴的名稱、規(guī)格型號、主要技術(shù)參數(shù)。型號熱負(fù)荷(Kcal/h)燃?xì)饬髁?Nm/h)助燃空氣8M:調(diào)節(jié)比火焰長度(mm)火焰錐角(0)爐膛

17、溫度(C)WDH壓力(Pa)溫度(C)風(fēng)量TCC443104215003500常溫-350481:6200100070±1800土(3)燃料的調(diào)節(jié)、輸送。液化石油氣由升壓風(fēng)機升壓，通過石油氣總管、閥門、總管石油氣處理系統(tǒng)(汽水分離器一過濾器一調(diào)壓器)，總管設(shè)在窯頂石油氣經(jīng)由分管，再由金屬軟管送至各燒嘴。為使結(jié)構(gòu)緊湊，助燃風(fēng)管設(shè)在窯砌體四角，助燃風(fēng)管系用1.2mm厚302耐熱鋼板焊接制成，助燃空氣經(jīng)直接焊在助燃風(fēng)管上的分管、閥門送至燒嘴。在每個控制單元設(shè)置一電磁閥，有斷電保護(hù)功能，防止斷電后液化石油氣氣泄入窯內(nèi)。4.3 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

18、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。4.3.1 急冷段結(jié)構(gòu)從燒成最高溫度至850c以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，此時可以進(jìn)行急冷，最好的辦法是直接吹風(fēng)冷卻。輾道窯急冷段應(yīng)用最廣的直接風(fēng)冷是在輾上下設(shè)置橫窯斷面的冷風(fēng)噴管。每根噴管上均勻地開有圓形或狹縫式出風(fēng)口，對著制品上下均勻地噴冷風(fēng)，達(dá)到急冷效果。由于急冷段溫度高，橫穿入窯的冷風(fēng)管須用304不銹耐熱鋼制成，管徑為76mm本設(shè)計也采用此種結(jié)構(gòu)，其中48、49節(jié)為過度區(qū)，在5052節(jié)窯長進(jìn)行急冷，每節(jié)輾上均勻分布

19、6支急冷風(fēng)管，輾下4根風(fēng)管，風(fēng)管采用交錯排列布置。前兩節(jié)急冷管開口比后面的三節(jié)急冷管開口少。4.3.2 緩冷段結(jié)構(gòu)850550c該階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。為了使降溫過程平穩(wěn)緩慢，一般采用熱風(fēng)冷卻制品的辦法。大多數(shù)輾道窯在該段設(shè)有多處抽熱風(fēng)口，使從急冷段與窯尾快冷段過來的熱風(fēng)流經(jīng)制品，讓制品慢慢均勻冷卻下來。本設(shè)計設(shè)置一節(jié)過度，在54-68布置換熱管和抽熱風(fēng)的方法，抽走來至急冷帶和快冷帶的熱風(fēng)，這樣可緩和降溫速率，達(dá)到抽走急冷段的熱風(fēng)。換熱管布置在窯頂，每節(jié)布置2個小抽熱風(fēng)口。4.3.3 快冷段結(jié)構(gòu)制品冷卻到250c以后可以

20、進(jìn)行快速冷卻。介由于制品溫度較低，使傳熱動力溫差小，即使允許快冷也不易達(dá)到。而此段冷卻也很重要，如達(dá)不到快冷目的出窯產(chǎn)品溫度大于70c時，制品即使在窯內(nèi)沒有開裂，也會因出窯溫度過高而出窯后炸裂，故要加強該段的吹風(fēng)冷卻。一般都采用快冷風(fēng)管和軸流風(fēng)機進(jìn)行快冷。其冷卻效果好，并便于該段溫度的調(diào)節(jié)。本設(shè)計快冷段的69-76節(jié)窯頂設(shè)置軸流風(fēng)機，每節(jié)并排2臺T35-113.55AYSF-71320.75kW小型軸流風(fēng)機。4.4 傳動系統(tǒng)4.4.1 輾子的選擇:輾子是組成輾道窯的基本部分，輾子在輾道窯內(nèi)不斷轉(zhuǎn)動，承受制品的重量，同時經(jīng)受高溫作用，其質(zhì)量好壞影響到輾道窯的運行精度。因此，要求輾子性能好、能滿足

21、使用要求、成本低。單元節(jié)溫度材質(zhì)規(guī)格(mm外徑允許7ms(mm)常用材料特性120鋁合金棍21-34±0.2LF耐腐蝕性好，8250可在350c下工作916250600冷軋鋼管>30-50±0.451Cr18Ni9Ti耐酸，在600c以卜耐熱，在1000c以卜不起皮，常用于預(yù)熱帶后段及冷卻帶后段5368850250耐熱鋼管>30-50±0.45CH1140850c以下適用697625070普通無縫鋼管（冷軋）>30-50±0.4520使用溫度小于450C,非腐蝕介質(zhì)氣氛中，常用于預(yù)熱帶前段及冷卻帶后段第1752節(jié)溫度較高，采用85%A2

22、Q陶瓷管。4.4.2 輾子聯(lián)接方式采用開口銷孔聯(lián)接，需將開口銷穿過輾子與接頭的銷孔，要求輾子連接部位加工銷孔，為使其安裝對中，輾子聯(lián)接處必須滿足與接頭的配合尺寸要求，必要時還需進(jìn)行磨削加工。4.4.3 輾孔的密封為使輾子能夠自由轉(zhuǎn)動，且不被孔磚卡住，輾子與孔磚上的輾孔之間留有一定問隙，一般輾孔孔徑比輾子外徑大510mm為避免窯內(nèi)熱氣外逸或冷空氣進(jìn)入窯內(nèi)，注意*昆孔的密封。本設(shè)計采用填塞陶瓷棉的方法。4.4.4輾距確定輾距的主要依據(jù)是制品長度、輾子直徑以及制品在輾道上移動的平穩(wěn)性。需符合以下要求：1.輾道正常運行時始終有3根以上輾子支撐制品；2.每節(jié)鋼架的長度必須是輾距的整數(shù)倍；3.高溫下，輾子

23、強度要能承擔(dān)輾上全部制品的重量。H=(1/31/5)L=180300mm,因為每節(jié)長度取2200mm故取*®距為160mm每節(jié)窯長取14根輾子，全窯共1064根輾子。4.4.5 傳動方案的確定傳動系統(tǒng)由電動機、減速設(shè)備和傳動機構(gòu)組成。采用鏈傳動，分段帶統(tǒng)一傳動，全窯由一臺電機經(jīng)減速器由鏈傳動帶動主軸運轉(zhuǎn)，主軸上安裝若干輪胎聯(lián)軸器聯(lián)接沿窯長分布，每一單元節(jié)配有一臺小型蝸桿減速器及鏈傳動裝置。4.4.6 輾子轉(zhuǎn)速n的計算：KLn二根據(jù)輾子轉(zhuǎn)速的公式：-dtL窯長，mmt燒成周期,mind子直徑,mmK-考慮慮到制品的滑動系一般取K=1.05則：n=(1.053167808)/(兀3353

24、62)=25.85r/min所以，各段*圻S統(tǒng)一，n=25.85(r/min)4.5 窯體附屬結(jié)構(gòu)4.5.1 事故處理孔設(shè)計將事故處理設(shè)在輾下，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。為加強窯體密封，應(yīng)盡量少設(shè)置事故處理口，而為了便于處理事故,兩側(cè)墻事故處理一般采用交錯布置形式，為了能清除窯內(nèi)任何位置上的事故而不造成“死角”，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)壁交點連線。經(jīng)過計算，取：事故處理孔尺寸為：輾下處理孔3503120mm4.5.2 測溫孔與觀察孔測溫測壓孔間距一般為35m高溫段布密些，低溫段布稀些，在燒成曲線的關(guān)鍵點，如氧化末段，晶型轉(zhuǎn)

25、化點，釉始熔點，成瓷段，急冷結(jié)束等都應(yīng)設(shè)測溫孔。本設(shè)計在窯前帶、預(yù)熱帶和冷卻帶每隔一節(jié)窯頂設(shè)置測溫測壓孔，對應(yīng)的窯墻與窯頂錯開每隔一節(jié)設(shè)置；在燒成帶窯頂均設(shè)置，窯墻錯開設(shè)置；在各帶聯(lián)接處多設(shè)置一兩個。每個燒嘴的對側(cè)窯墻設(shè)置直徑30mm的觀察孔，上窯墻觀察孔的里面要向下打個斜角，以便可以觀察窯內(nèi)磚的走勢情況及其它燃燒情況。4.5.3 膨脹縫由于窯體受熱會膨脹，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，為避免砌體開裂、擠壞，必須重視窯體膨脹的留設(shè)，窯墻、窯頂?shù)绕鲶w都要留設(shè)，一般每隔2m左右留設(shè)10-20mm彭脹縫，內(nèi)填與窯墻材料同等耐火度的陶瓷棉。為保證節(jié)間的氣密性，窯體膨脹縫應(yīng)在每節(jié)的中部留設(shè)。本設(shè)計留設(shè)了10mm彭脹

26、縫。39.61.6751674-1600=0.04616004.6%<5%則所設(shè)溫度合理。5 .燃料燃燒計算本設(shè)計選用液化石油氣，根據(jù)熱工手冊計算液化石油氣經(jīng)驗公式可得:5.5 理論空氣量：01.121.1233V“二黑Qd/1000=X110000/1000=29.43(Nm3/Nm3)4186.84186.8取空氣過剩系數(shù)為：1.305.6 實際空氣量：VV=1.3329.43=38.26(NrNm3)5.7 理論煙氣量：根據(jù)熱工手冊計算液化石油氣經(jīng)驗公式可得：V0=110000/4186.8+4.5=30.77(NrNM)(液化石油氣a=4.5)5.8 實際煙氣量：V=V0+(a-

27、1)V=30.77+(1.3-1)329.43=39.6(Nrr/Nmi)5.9 燃燒溫度取室溫20C,平均比熱容為G=1.30KJ/Nm32C,（液化石油氣）的比熱容G=1.42KJ/Nm32c設(shè)煙氣溫度為1600c，查表得煙氣比熱容：1.675KJ/Nm3.C1100001.422038.261.320萬燃燒溫度tth=1674C取高溫系數(shù)為0.85,則實際溫度為t=0.8531600=1363C,1363c-1230C=133C根據(jù)計算，能滿足實際燃燒溫度應(yīng)高于制品最高燒成溫度要求，則可不預(yù)熱助燃空6窯體材料及厚度的確定6.1窯墻窯墻需具備耐高溫、具有一定強度和保溫性能好三個基本條件。窯

28、墻均采用新型高級輕質(zhì)耐火材料。燒成溫度小于1250c的輾道窯窯墻厚度一般為300350mm窯墻材料內(nèi)層用115230mm勺高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚或高鋁聚輕球磚，外層用70200mm5高鋁纖維氈或硅酸鋁纖維氈(即陶瓷棉)。窯頂除了必須耐高溫、積散熱小及具有一定的機械強度外，還要保證其結(jié)構(gòu)合理，使之不易漏氣。確定窯墻材料及其厚度時須遵循以下原則：(1)選用的材料要保證材料長期允許使用工作溫度大于實際使用的最高溫度。(2)要保證散熱量小-窯墻外壁最高溫度應(yīng)不大于80Co(3)兩側(cè)窯墻厚度與窯內(nèi)寬之和應(yīng)小于所選用的輾子長度。6.2窯頂窯頂支撐在窯墻上，由于處在窯道空間上方，窯內(nèi)熱氣體在幾何壓頭的作用下有

29、自然向上運動的趨勢，因此，除了必須耐高溫、積散熱小及具有一定的機械強度外，特別要保證其結(jié)構(gòu)合理，使之不易漏氣。另外，輾道窯是輕體窯，為減少窯墻或其支撐結(jié)構(gòu)的負(fù)荷，更要采用輕質(zhì)耐火材料構(gòu)筑窯頂。輾道窯窯頂結(jié)構(gòu)形式主要有大蓋板磚結(jié)構(gòu)、拱頂結(jié)構(gòu)、吊頂結(jié)構(gòu)三種。本設(shè)計選用的是耐熱鋼穿輕型吊頂磚的結(jié)構(gòu)形式。吊頂磚1由直徑1012mnW熱鋼棒2穿吊，鋼棒的材質(zhì)一般為Cr23Nil8;鋼棒由掛鉤3與上部金屬橫梁4連接在一起而形成吊頂。吊頂磚在高溫段可用高溫莫來石質(zhì)輕質(zhì)高鋁磚，它可設(shè)計為曲封形(圖5.2.2a),以增加窯頂?shù)臍饷苄?。但由于異形磚在成型時存在的應(yīng)力，高溫下長期使用容易在曲封處斷裂，因此現(xiàn)也有設(shè)計

30、成直形磚的(圖5.2.2b)。此時須注意砌筑吊頂所用灰漿的質(zhì)量與飽滿，以保證其密封性。吊頂磚上層由陶瓷棉毯或礦渣棉覆蓋。這種吊頂結(jié)構(gòu)簡單、高溫下耐火保溫性能好，不僅意大利WELK3司、POPI公司等引進(jìn)窯采用，我國自建的輾道窯吊頂也多采用此種結(jié)構(gòu)形式。6.2窯底表6-1窯體材料及厚度名稱材質(zhì)使用溫度導(dǎo)熱系數(shù)厚度(mm)低溫段116節(jié)，5376節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)粘土磚11500.26+0.00023t230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯墻耐火層輕質(zhì)粘土磚11500.26+0.00023t230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯底耐火層輕質(zhì)粘土磚11500.26+0.00

31、023t230隔熱層硅藻土磚9000.063+0.00014t90高溫段17-52節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)高鋁磚14000.66+0.00008t230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯墻耐火層輕質(zhì)高鋁磚14000.66+0.00008t230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯底耐火層輕質(zhì)高鋁磚14000.66+0.00008t230隔熱層硅藻土磚9000.063+0.00014t1957 .物料平衡計算原料組成:SiO2Al2QCaOMgOFeQKO+NaO灼減68.115.782.883.550.951.537.21瓷質(zhì)磚密度為2.3Kg/m3,產(chǎn)品尺寸為800380031

32、2mm,7.1. 每小時燒成制品質(zhì)量:Gm=850031232.3+(2430.95)=10289(Kg/h)7.2. 每小時燒成干坯的質(zhì)量Gg=1028奐(1-4%)=10718Kg/h7.3. 小時欲燒成濕坯的質(zhì)量(含水量為1%)Gs=1071&(1-1%)=10826(Kg/h)7.4. 每小時蒸發(fā)自由水的質(zhì)量Gz=Gs-Gg=10826-10718=108(Kg/h)7.5. 小時從精坯中產(chǎn)生的CO2Gao=Gg3CaO%=071832.88%=308.68(Kg/h)Ggo=Gg3Mgo%=071833.55%=380.49(Kg/h)8 .熱平衡計算熱平衡計算包括預(yù)熱帶、燒

33、成帶熱平衡計算和冷卻帶熱平衡計算。預(yù)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(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。8.1. 預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡計算計算基準(zhǔn)為：以1小時進(jìn)入系統(tǒng)的物料為時間基準(zhǔn)；0c為溫度基準(zhǔn)。&2sQf圖8.1預(yù)熱帶、其中坯體帶入顯熱助燃空氣帶入顯熱2產(chǎn)品帶出顯熱Z物化反應(yīng)耗熱'*5其他熱損失燒成帶熱平衡框圖燃料帶入化學(xué)熱及顯熱預(yù)熱帶漏入空氣帶說顯熱窯體散失熱煙氣帶走顯熱8.1.1熱收入項目制品帶入顯熱Q1=G1Gti=108261.3020=2

34、81476(kg/h)G1一入窯制品質(zhì)量：(Gs=10826)kg/hC1入窯制品的平均比熱：(cf=1.30)KJ/(kgC)t1入窯制品溫度：20C燃料帶入的化學(xué)熱和顯熱液化石油氣低發(fā)熱值110000(KJ/Nn3),入窯制品溫度20C,設(shè)液化石油氣消耗量為x(Nnh/h),Qf=x(Qdw+Cftf)=XX1?0000t3+0f3020006010026x(KJ/h)助燃空氣帶入顯熱助燃空氣溫度ta=C時，取空氣比熱容C3ca=1.30KJ/m-C(Nnn/h)則Qa=Va總Cata=(303.2Xx41.3*20=994?7X(KJ/h)預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱此時該窯1521節(jié)輾上設(shè)有

35、噴風(fēng)管，噴入從冷卻帶抽出的熱風(fēng)，取熱風(fēng)溫度為200c空氣比熱為1.32(KJ/m3gC),噴入熱風(fēng)去理論值的0.5倍，取預(yù)熱帶空氣過剩系數(shù)%=2.0,已計算的理論空氣消耗量為29.43(Nn3/Nm)則Qa=VaCata=(2X=X26.78X父1.3父20=696.28X(KJ/h)8.1.2熱支出項目產(chǎn)品帶出顯熱燒成產(chǎn)品質(zhì)量：G=10289(Kg/h)制品燒成溫度1230C,查得，此時產(chǎn)品平均比熱為1.17(KJ/(kg2C)Q=GCt=1028931.1731230=14806899KJ/h離窯廢氣帶走顯熱取離窯廢氣中空氣過剩系數(shù)ag=2.0,其體積流量為：Vg=Rg°+(ag

36、a"；卜=一39*6+2。2.051a29.雁43叔=60.2乂(m3/h)取煙氣離窯溫度為200C,煙氣比熱為1.445KJ/(Nm32C)Qg=VgCgtg=62.2x1.445200=17397.8xKJ/h通過窯體散失熱量根據(jù)窯體砌筑材料不同，將各段按材料與溫度段分成三段，分別按計算公式編程進(jìn)行多層窯墻穩(wěn)定傳熱計算，計算結(jié)果如表8.1.2所示，其中散熱面積是以窯內(nèi)外面積的算術(shù)平均值計算，窯墻面積為兩側(cè)墻面積之和。例如，第116節(jié)：窯外壁表面平均溫度30C,窯內(nèi)壁平均溫度310C窯頂窯頂耐火層輕質(zhì)粘土磚230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束130t1=310°ta=20設(shè)t2=

37、150C,t3=30C11t2:0.260.00023-22=0.26+0.00023(310+150)/2=0.183W/m224.541a=3.26(t3-ta)4273t3100273+tap10013.26(30-20)417273+30S4.54I100吃73+20；I10030-20=10.6W/m2C1=0.23m兒2=0.13W/(m?C)2=0.13m熱流密度:'it1-ta310-200.1830.13+10.6=123(W/nf)t2=3-二q10.23=3100.183123=156156-150150100%=4%<5%允許t3=3q=310-91830

38、.13m123=3131-30100%=3.3%30<5%允許窯頂散熱面積:A=2.892.2116=102.192m貝UQ®=qA頂=1233102.1933.6=44881.85(kJ/h)窯墻耐火層輕質(zhì)粘土磚230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束130窯墻310cta=20c2=150c,t3=30c11t2=.0.260.00023-22=0.26+0.00023(310+150)/2=0.183W/m?C4.54一1a=2.56(t3ta)44273+t3100t3_ta3a4.5412.56(30-20)41今73+30；J100J(273+2010030-20=9.36W/

39、m2C1=0.23m兒2=0.13W/(m?C)2=0.13m熱流密度:t2t3j;q33-1,、2111'2a310-200.230.130.1830.130.23=3101220.183156一150150'U%,2156C100%=4%<5%允許c/0.23°0.13"q=310+©1830.13,936=122(W/Itf)M122=3131-30=-100%=3.3%30<5%允許窯墻散熱面積A=0.882.21162=62.2*貝(JQ青=2qA墻=23122362.2333.6=54662.83(kJ/h)窯底窯底耐火層輕

40、質(zhì)粘土磚230隔熱層硅藻土磚90t1=310°ta=202=210C,L=35JLt2=0.260.00023-22=0.26+0.00023(310+210)/2=0.31W/m2c1a=2.1(t3_ta)44.5412.1(30-20)4273+30i1002732010030-20=8.54W/m2c1=0.23mt2+t32=0.0630.00014-32=0.063+0.14310-3(210+30)/2=0.07W/m2c2=0.09mq熱流密度：310-20023009V0.310.078.54=135(亞/明校核t2、*、；023t9=3-q=310-023135=

41、2092110.31210-209100%=0.5%209<5%允許36-3535q=310一0.230.09031007135=36C100%=2.8%<5%允許窯底散熱面積：A底=102.19m2貝U味=qA底=1353102.1933.6=49664.34(kJ/h)表8.1.2窯體散失熱量節(jié)位置溫度范圍(C)長度(m)窯體名稱散熱面積(m3)熱流星(W/m2散熱量(KJ/h)1162060035.36窯頂102.1912244881.85窯墻62.2312254662.83窯底102.1913549664.34172460090017.68窯頂51.0952026566.8

42、窯墻31.1151632105.52窯底51.0933261062.762530900110013.26窯頂38.32703.8197090.62窯墻23.34698.3658679窯底38.32448.4961870.0931471100123037.57窯頂108.57822.3131290.54窯墻66.12815193996.08窯底108.57524804806.45總計826676.88所以03=826676.88(kJ/h)物化反應(yīng)耗熱自由水質(zhì)量Gw=Gs-Gg=20826-10718=108(Kg/h)煙氣離窯溫度tg=200cQw=Gw(2490+1.93tg)=576292

43、490KJ.9蜘400)=185934燒成坯體物化反應(yīng)耗熱用Al2O3反應(yīng)熱近似代替坯體物化反應(yīng)熱入窯干制品質(zhì)量Gg=10718kg/hAl2O3含量=15.78%Qp=Gg210015.78%=10718210015.78%=3551730.84KJ/h所以QQ4=QwQp=2629803551730.84=3814710.84KJ/h其他散熱取經(jīng)驗值，占熱收入的5%8.1.3列出熱平衡方程QiQfQaQa'=Q3QgQ5Q7Q8左式=281476+110026x+994.76x+696.28x右式=826676.88+17397.8x+14806899+3814710.84+0.0

44、53(281476+110026x+994.76x+696.28x)解得x=216.16,即單位時間液化石油氣消耗量為B=216.16m3/h,每小時燒成產(chǎn)品質(zhì)量G=10826(Kg/h),Q=110000(KJ/m3),所以，單位質(zhì)量得產(chǎn)品熱耗為：216.16311000010826=2196.34(kJ/kg)。8.1.4列出預(yù)熱帶燒成帶熱平衡表熱收入熱支出項目KJ/h%項目KJ/h%坯體帶入顯熱2814761.15窯體散失熱8266773.4燃料化學(xué)熱及顯熱2378322097.35煙氣帶走顯熱376070815.39助燃空氣顯熱2150270.88產(chǎn)品帶走顯熱1480689960.61

45、漏入空氣顯熱1505080.62物化反應(yīng)耗熱381471115.61其他熱損失12215124.99總計24430231100.0總計24430506100.0左式=281476+110026x+994.76x+696.28x右式=826676.88+17397.8x+14806899+3814710.84+0.053(281476+110026x+994.76x+696.28x)8.2冷卻帶熱平衡8.2.1 熱平衡計算基準(zhǔn)及范圍時間基準(zhǔn)：1h;溫度基準(zhǔn)：0c8.2.2 熱平衡框圖q6冷卻風(fēng)帶入顯熱Q8熱風(fēng)抽出帶走顯熱Q10其它熱損失Q2=14806899KJ/hQ2產(chǎn)品帶入顯熱Q7產(chǎn)品帶出顯

46、熱Qg窯體散熱8.2.3 熱收入項目產(chǎn)品帶入顯熱Q2制品帶入顯熱在上面已經(jīng)算出:冷風(fēng)帶入顯熱Q6鼓入冷風(fēng)為自然風(fēng)，ta=20C,查表知此時冷風(fēng)的比熱為：Ca=1.30kJ/(m3?C)設(shè)鼓入風(fēng)量為Vxm3/h,則：Q6=仁0匕=26Vx8.2.4 熱支出項目 制品帶走顯熱Q7出窯時產(chǎn)品的質(zhì)量G3=10289(Kg/h),出窯口溫度t7=70C，查表知此時溫度下制品的平均比熱為：5=0.84+26310k3t7=0.84+26310”370=0.8582kJ/(kg?C)貝(j:Q7=G3t7c7=i028937030.8582=618101kJ/h 熱風(fēng)抽出時帶走的顯熱Q8抽風(fēng)為鼓入風(fēng)的95%故抽出熱風(fēng)量應(yīng)為0.95Vxm3/h.取熱風(fēng)抽出時的溫度為：t8=400oC,查表知此時的比熱為：c3=1.45kJ/(m3?C),則：Q8=0.95Vxt8c8=0.95340031.453Vx=551Vx窯體的散熱Q9計算方法同預(yù)熱帶、燒成