馬國艷梭式窯設(shè)計(jì)說明書

1、 22m31700氧化鋯制品梭式窯設(shè)計(jì)計(jì)算說明書專業(yè)班級：材料0804班姓名學(xué)號：馬國艷 31#指導(dǎo)老師：陳晉摘 要梭式窯是從傳統(tǒng)的倒焰窯演變而來，在燒制小批量、高質(zhì)量、高科技、高附加值的陶瓷產(chǎn)品以及實(shí)驗(yàn)室規(guī)?；蛟囼?yàn)規(guī)模陶瓷新產(chǎn)品的小試、中試等方面仍有一定的優(yōu)勢。本次設(shè)計(jì)的22m3 氧化鋯制品梭式窯，最高燒成溫度為1700，內(nèi)高1.2米，內(nèi)寬2.088米，采用60度的拱中心角，窯體總長度為9.90米。窯墻由三種耐火材料組成，從內(nèi)到外分別為剛玉磚，輕質(zhì)硅磚磚，紅磚，厚度分別為232 mm、580mm、348mm。窯頂從內(nèi)到外分別為剛玉磚、泡沫氧化鋁磚、高爐爐渣，厚度分別為232 mm、232 m

2、m、55 mm。選用3個(gè)長為3.3米的窯車，設(shè)置3對先進(jìn)的高速調(diào)溫?zé)?，高速調(diào)溫?zé)觳贾迷诎敫G車位處，在窯的高度方向上，高速燒嘴往往是設(shè)置在梭式窯的偏上部，這樣的布置有利于窯內(nèi)氣體形成強(qiáng)烈的循環(huán)。關(guān)鍵詞：梭式窯 窯墻 窯頂 燒嘴 燃燒目 錄1窯體結(jié)構(gòu)及主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算41.1梭式窯內(nèi)高的確定41.2梭式窯內(nèi)寬的確定41.3拱中心角的選擇41.4梭式窯總長度的確定52窯體砌筑體的設(shè)計(jì)52.1砌筑體材質(zhì)的選擇52.1.1窯墻52.1.2窯頂52.1.3窯車62.2砌筑體尺寸的確定62.2.1窯墻尺寸的確定62.2.2窯頂尺寸的確定72.3膨脹縫72.4磚數(shù)砌量的確定82.5加砂管83燃料燃燒計(jì)算

3、及燃料設(shè)備的選擇93.1燃燒計(jì)算93.2燒嘴的選型及布置設(shè)計(jì)計(jì)算114小結(jié)12參考文獻(xiàn)13梭式窯是從傳統(tǒng)的倒焰窯演變而來，故而屬于“間歇式”窯型。在陶瓷領(lǐng)域以及耐火材料領(lǐng)域，盡管目前大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)梭使用的窯爐是隧道窯以及更為先進(jìn)的輥道窯，但是由于梭式窯對所燒成制品的適應(yīng)性強(qiáng)，可以適應(yīng)不同尺寸、不同形狀、不同材質(zhì)制品的燒成，所以它特別適合于小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)。下面將詳細(xì)介紹本次設(shè)計(jì)的22m3 1700燒成氧化鋯制品梭式窯。原始資料：（1） 每窯要求生產(chǎn)成品：5-150噸/窯（2） 成品率：95%（3） 裝窯密度：1.2噸/立方米（4） 窯容積系數(shù)：0.9（5） 最高燒成溫度：1700（6

4、） 燃料的種類及組成：重油 重油組成為： % C H O S W A 85.5 11.5 0.5 0.5 2.0 0 (7)空氣過剩系數(shù)：=1.1-1.15 (8)燃料消耗量：160kg/h（9） 當(dāng)?shù)貧庀髼l件：夏季平均溫度27，年平均大氣壓力96000Pa1窯體結(jié)構(gòu)及主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.1梭式窯內(nèi)高的確定梭式窯內(nèi)高為窯車臺面至窯頂?shù)目臻g高度。根據(jù)材料所能允許的堆垛高度來確定窯的內(nèi)高。對于氧化鋯制品梭式窯來說，由于其荷重軟化溫度和它的燒成溫度接近，磚跺高度不宜太高，故其窯內(nèi)高通常在1米左右。磚跺上下所允許的溫差也是考慮窯內(nèi)高時(shí)應(yīng)注意的影響因素之一。窯高增加，上下溫差加大，容易造成燒成質(zhì)量不均

5、勻。綜合考慮后，將窯內(nèi)高定為H=1.2m1.2梭式窯內(nèi)寬的確定梭式窯的內(nèi)寬為窯內(nèi)兩側(cè)窯墻之間的距離，現(xiàn)代梭式窯多采用扁寬型斷面設(shè)計(jì)，窯的寬高比一般為B/H2,其中B為窯的內(nèi)寬，經(jīng)查表附錄一圓整的B=2088mm。1.3拱中心角的選擇梭式窯的窯頂有拱頂和平頂兩種類型，耐火材料梭式窯，燒成溫度高，多為拱頂窯。窯頂是用楔形磚砌筑，拱中心角太小，拱磚受力太大，在使用過程中還會產(chǎn)生下沉現(xiàn)象；反之，若拱中心角大，拱半徑小，當(dāng)受熱時(shí)拱磚膨脹，拱會被擠起而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，同時(shí)拱過高，拱頂制品之間孔隙加大，增加上下溫差。拱中心角一般在60度180度之間，其中60度的拱中心角采用較多，本次設(shè)計(jì)選用60度的拱心角，查

6、熱工課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄2可準(zhǔn)確確定拱頂尺寸：跨度B=2088 mm，半徑R=2088mm，矢高h(yuǎn)=280 mm。1.4梭式窯總長度的確定由上可知，B=2.088 m，H=1.200 m，h=0.280 m，V=22m3。設(shè)F為窯橫截面積：F=nR2/3602.088(2.0880.280)+(1.20.280)2.088=2.235 m2由L=知，L=9.90m即確定梭式窯的總長度L=9.90m2窯體砌筑體的設(shè)計(jì)2.1砌筑體材質(zhì)的選擇最高燒成溫度為17002.1.1窯墻設(shè)置三層窯墻，考慮到最高燒成溫度和材料最高使用溫度，而且窯墻要有一定強(qiáng)度承受荷重、支持窯頂，以及防止發(fā)生化學(xué)侵蝕。設(shè)定窯內(nèi)溫度

7、為1700，窯墻外表面溫度為120，空氣溫度為20。窯墻由三種耐火材料組成，從內(nèi)到外分別為剛玉磚，輕質(zhì)硅磚，紅磚。溫降分別為1700、1550、600、120。2.1.2窯頂窯頂有三種材料組成，從內(nèi)到外分別為剛玉磚、泡沫氧化鋁磚、高爐爐渣。溫降分別為1700、1500、600、120。2.1.3窯車梭式窯的窯車運(yùn)行軌道是由窯內(nèi)軌道、窯外托車軌道、窯外停車軌道和裝車軌道等組成。這次設(shè)計(jì)的梭式窯采用輕質(zhì)窯車，另外由于梭式窯窯車的裝載量也較輕，所以梭式窯的窯車軌道一般是采用輕軌。其上部是用耐火材料砌筑的車臺面，下部是金屬車架，窯車的臺面在梭式窯內(nèi)構(gòu)成密封的窯底，窯車的裙板插入窯體兩側(cè)的砂封槽中，使窯

8、車的上、下之間不漏氣。 選用長為3.3米的窯車，數(shù)量3個(gè)。窯內(nèi)有效容積：22m3。2.2砌筑體尺寸的確定計(jì)算窯墻厚度所用公式是屬于穩(wěn)定導(dǎo)熱公式，用該公式計(jì)算的窯墻厚度對于連續(xù)式窯是適用的，而對于間歇式窯窯墻，則存在一定的誤差。所以在設(shè)計(jì)中假定屬于穩(wěn)定導(dǎo)熱。砌筑體的長、寬、高尺寸都應(yīng)該考慮磚行。計(jì)算時(shí)并包括灰縫在內(nèi)。耐火磚灰縫一般為23mm。標(biāo)準(zhǔn)耐火磚尺寸為23011365毫米。耐火磚墻高度砌磚尺寸取68的倍數(shù)；耐火磚墻水平砌磚尺寸取116的倍數(shù)，其值可由熱工設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄表格中查出。窯頂厚度也可用同樣的方法計(jì)算，常用的標(biāo)準(zhǔn)拱中心角為60和90，拱厚為230300毫米。吊拱頂厚230300毫米，

9、吊平頂厚200250毫米。根據(jù)公式q=(t內(nèi)t外)/來確定各種材料的厚度。2.2.1窯墻尺寸的確定查熱工設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄3可知，墻外表面溫度為120，周圍空氣溫度為20時(shí)，q=1370 kcal/m2h=1592w/m2 ，耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)可查附錄7和附錄8：剛玉磚： 1 =2.90-0.5810-3t=2.90-0.5810-31625=1.943w/m 1 =1(t內(nèi)t外)/q=1.943150/1592=183mm 查附錄5，圓整1 =232mm輕質(zhì)硅磚： 2=0.465+0.46510-3t=0.465+0.46510-31075=0.50w/ m 2 =2(t內(nèi)t外)/q=0.509

10、50/1592=575mm 查附錄5，圓整2=580 mm紅磚： 3：0.71.2，取3=1.0w/ m 3 =3(t內(nèi)t外)/q=1.0480/1592=302mm 查附錄5，圓整3=348 mm2.2.2窯頂尺寸的確定查熱工設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄4可知，墻外表面溫度為120，周圍空氣溫度為20時(shí)，q=1600 kcal/m2h=1860w/m2 ，耐火材料的導(dǎo)熱系數(shù)可查附錄7和附錄8：剛玉磚： 4 =2.90-0.5810-3t=2.90-0.5810-31600=1.972w/m4 =4(t內(nèi)t外)/ q=1.972200/1860=212 mm 查附錄5，圓整4=232mm 泡沫氧化鋁磚：5

11、=0.25w/m 5=5(t內(nèi)t外)/ q=0.25900/1860=121 mm 查附錄5，圓整5=232mm 高爐爐渣: 6=0.093+0.29110-3t=0.198 w/m 6=6(t內(nèi)t外)/ q=0.198480/1860=51mm 圓整為55mm2.3膨脹縫mm窯體砌筑必須留有膨脹縫，尺寸在砌筑體長度中不必另加。幾種常用的耐火材料每米砌體的膨脹縫按下列尺寸留設(shè)：耐火粘土磚和輕質(zhì)粘土磚砌體56mm/m硅磚砌體 12mm/m鎂磚砌體 1012mm/m高鋁磚砌體 68mm/m工作溫度低于800的類粘土磚砌體，紅磚，硅藻土磚砌體可以不留，當(dāng)過長時(shí)可以留設(shè)。膨脹縫的位置應(yīng)避開受力部位和骨

12、架，并應(yīng)按間距2米左右均勻布置。窯墻膨脹縫形式，內(nèi)外層之間留成鋸齒形，上下層之間留成鎖口式，以保證密封。拱頂膨脹縫形式，單層拱頂留直縫，為了保證嚴(yán)密在拱頂上應(yīng)壓一層磚。多層拱各層膨脹縫應(yīng)錯開，最上一層拱的膨脹縫也要蓋一層磚。硅磚拱頂除長向留置膨脹縫以外，拱磚之間每隔35磚夾23毫米油氈紙。2.4磚數(shù)砌量的確定當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的耐火砌筑時(shí)，每m的用磚量為：T-3(230)砌體 550塊/米3紅磚砌體，紅磚(240) 550塊/米3拱頂用磚當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)拱時(shí)，其每環(huán)用磚品種及數(shù)量可由附錄查出。當(dāng)拱頂采用錯砌時(shí)，首尾兩環(huán)應(yīng)盡量避免砍磚，可用相應(yīng)的1寬標(biāo)準(zhǔn)磚找平。2.5加砂管加砂管用于向砂封槽加砂。加砂管設(shè)

13、計(jì)時(shí)應(yīng)注意：（1）其斜度為45，較易出砂；（2）加砂管出口上沿，應(yīng)做成和砂槽沿口平。高了，砂子易外溢，甚至影響窯車同行發(fā)生事故。低了，不易出砂。而加砂管出口下沿離砂封槽底，應(yīng)有一定距離，否則不易出砂。如砂封槽矮，加砂管出口下沿和砂槽底做平也可以。3燃料燃燒計(jì)算及燃料設(shè)備的選擇3.1燃燒計(jì)算已知：重油組成為： % C H O S W A 85.5 11.5 0.5 0.5 2.0 0空氣過剩系數(shù)：=1.1-1.15解：=1.10（1）理論空氣量為Va0=VO20 =(+ ) 22.4 =10.67Nm3/Nm3 實(shí)際空氣量為Va=Va0=1.110.67=11.74Nm3/Nm3（2）理論煙氣量

14、為V0 =（+)22.4+Va0 =（0.07125+0.0575+0.011+0.000156)22.4+8.43=11.342Nm3/Nm3 實(shí)際煙氣量為 V= V0+（1）Va0=11.342+（1.11）10.67=12.409Nm3/Nm3煤氣（3）煙氣組成百分?jǐn)?shù)計(jì)算CO2%= 100%=12.86H2O%=100%=10.58SO2%= 100%=0.028N2%=74.74O2%=（1）Va021%/V=1.806實(shí)際燃燒溫度的計(jì)算：查材料工程基礎(chǔ)表6.15知，020時(shí)凈化煤氣的平均比熱容為1.32 KJ/Nm3，即Cf =1.32 kJ/Nm3Qnet=32793C+98320

15、 H-9100(O-S)-2450W=39295.815 kJ/Nm3tth= (Qnet+Cftf+ Va Cata) /VC= 即12.409C tth =39635.335設(shè)tth=1800，查表知平均比熱容C=1.65Q=12.4091.651800=36854.73設(shè) =2000，查表知平均比熱容 =1.67 =12.4091.672000=41446.06此時(shí)，值必定在與之間，可用“內(nèi)插法”以求值 即= ，=1921.123取0.8實(shí)際燃燒溫度tp=tth=1536.90設(shè)計(jì)中要求最高燒成溫度為1700，實(shí)際計(jì)算得出的最高燃燒溫度為1536.90，比設(shè)計(jì)中的最高燒成溫度低，可以通過

16、預(yù)熱空氣溫度來達(dá)到提高實(shí)際燒成溫度的目標(biāo)。3.2燒嘴的選型及布置設(shè)計(jì)計(jì)算現(xiàn)代的梭式窯基本上采用先進(jìn)的高速調(diào)溫?zé)?，或者更新型、?jié)能的脈沖（高速調(diào)溫）燒嘴。這次設(shè)計(jì)的梭式窯采用性能優(yōu)良的高速調(diào)溫?zé)?。高速調(diào)溫?zé)鞂贌o焰燒嘴，它是指燃?xì)夂涂諝庠跓靸?nèi)“完全”進(jìn)行燃燒，再與二次空氣（調(diào)溫空氣）混合來調(diào)節(jié)所噴出的氣體溫度。使用高速調(diào)溫?zé)?，燃燒效率高，燃燒室的體積小，燃燒室的容積能力強(qiáng)度非常高，最高可達(dá)2.1108W/ m3，且窯內(nèi)溫度均勻，這樣有利于消除窯內(nèi)的過熱部位，減小窯體的蓄熱損失和散熱損失。同時(shí)在窯內(nèi)，溫度均勻氣流的強(qiáng)烈循環(huán)與攪拌作用又強(qiáng)化了煙氣對制品的傳熱，這樣既可以實(shí)現(xiàn)安全快速的加熱，又

17、可以降低煙氣排除的溫度，使窯爐的燃料消耗量下降。調(diào)溫方便，而且高溫?zé)煔飧咚賴姵?，噴出的速度通常?0m/s以上，高達(dá)200300m/s。高速調(diào)溫?zé)觳贾迷诎敫G車位處，此次設(shè)計(jì)的梭式窯有三個(gè)窯車，因此高速調(diào)溫?zé)煊腥龑ΑＴ诟G的高度方向上，高速燒嘴往往是設(shè)置在梭式窯的偏上部，這樣的布置有利于窯內(nèi)氣體形成強(qiáng)烈的循環(huán)。4小結(jié)本次熱工課程設(shè)計(jì)時(shí)間為三周,經(jīng)過設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制梭式窯剖面圖、撰寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書這三個(gè)階段。時(shí)光荏苒，恍若白駒過隙，三周的時(shí)間轉(zhuǎn)眼即逝，但這短短三周時(shí)間的課程設(shè)計(jì)使我受益匪淺，不僅僅是學(xué)習(xí)到了相關(guān)的專業(yè)知識、方法，而且明白了學(xué)業(yè)必須要有謙虛謹(jǐn)慎的態(tài)度，還要有持之以恒的耐心，與此同時(shí)深深的被老師敬業(yè)的工作態(tài)度所打動，炎熱的夏天還天天過來為我們指導(dǎo)，這種精神很值得我們學(xué)習(xí)。此外，通過這一次的鍛煉，現(xiàn)在已經(jīng)可以識圖，認(rèn)圖，知圖，相信無論是以后的工作還是學(xué)習(xí)，我都能從這次設(shè)計(jì)中受益。這次的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書經(jīng)過細(xì)心地編寫，由于自己