《热工基础与设备》第01章-绪论-2011冬.ppt

2020 3 26 1 硅酸盐 热工基础与设备 谢建军电子信息材料系 317Room电话56385387 o E mail xiejianjun 2020 3 26 2 学分 4Points 地点 延长IV教101 时间 星期一 1 2节 星期三 3 4节 2020 3 26 3 一 课程的性质任务 1 热工基础 热工设备 2 该门课的性质 专业基础选修课任务 讨论与热工过程有关的气体性质 气体流动特性 了解燃料的燃烧及热量的产生 传递 交换等特点 2020 3 26 4 3 课程内容 绪论气体 流体 力学基础 传热学燃烧学热工设备 无机非金属窑炉 辅助 观看教学录像 2020 3 26 5 二 课程特点 强调 三传一反的能量交换 动量 质量 热量传递 燃烧与烧成反应 强调平衡概念 能量平衡 动量平衡 物料平衡 强调基本概念 基本定律 基本方法 基本理论知识 强调理论与实践 用基本的理论知识去理解硅酸盐行业常见的热工设备 窑炉 烟囱等 的工作原理 强调分析问题 解决问题的能力 2020 3 26 6 三 课程的主要研究方法 数学方法 微分方程和积分方程的求解及数值求解 分析方法 过程分析与数量级分析等 模型方法 物理模型及数学模型的建立 类比方法 热电类比及动量 质量 热量传递的类比等 2020 3 26 7 四 课时安排及考核方式 第一章绪论 2学时 2学时录像 第二章流体力学基础及气体力学在窑炉中的应用 8学时 2学时录像 第三章传热原理 8学时 2学时录像 第四章燃料及其燃烧 6学时 第五章工业窑炉 4学时 复习 考试 4学时 第十周 共40学时 2020 3 26 8 考核方式 出勤 课堂提问互动10 课后作业20 期末考试70 70 80 20 30 填空选择判断问答 综合计算 考试内容 2020 3 26 9 五 教材及教学参考书 教材 徐利华 热工基础与工业窑炉 冶金工业出版社参考书 孙晋涛 硅酸盐热工基础 武汉工业大学出版社姜金宁 热工过程与设备 冶金工业出版社杨世铭 传热学 人民教育出版社韩昭论 燃料及燃烧 冶金工业出版社 2020 3 26 10 第一章绪论 引言窑炉分类窑炉发展单位制 2020 3 26 11 引言 材料科学和窑炉发展材料 窑炉 材料 窑炉 材料 间歇与连续平焰与倒焰烟气与空气操作制度 窑炉结构和热工基础 流体力学 燃烧学 传热学 工艺过程和热工过程 陶瓷 玻璃 水泥 设计依据和设计原则 ToNo 17 2020 3 26 12 工艺过程 陶瓷 配料 成型 烧成烧成制品窑 基础 手段 关键 玻璃 配料 熔融 澄清 冷却 成型 退火熔融制品窑水泥 配料 生料磨 熟料煅烧 配料 水泥磨 粒状制品窑 2020 3 26 13 热工过程 陶瓷 预热 烧成 冷却 玻璃 熔融 澄清 冷却 水泥 干燥 预热 碳酸盐分解 固相反应 液相烧结 熟料凝结 2020 3 26 14 热工过程 连续式 陶瓷 玻璃 窑炉 预热带 烧成带 冷却带 2020 3 26 15 热工过程 间歇式 陶瓷 窑炉 返回 2020 3 26 16 操作制度陶瓷 温度气氛压力 烧成制度 玻璃 温度气氛压力液面泡界线 作业制度 水泥 温度气氛 煅烧制度 烟气与空气两个相对独立的子系统 平焰与倒焰火焰流动方向与窑内上下温差的关系 间歇与连续式窑炉的差别 产量热效率劳动强度自动控制温差烧成制度调整投资额 返回 2020 3 26 17 窑炉分类 A 陶瓷窑炉Kg d 运载工具 窑车式 隧道窑非窑车式 推板窑辊道窑气垫窑步进窑 操作类型 连续式 隧道窑推板窑辊道窑间歇式 倒焰窑新型间歇式 钟罩窑梭式窑 2020 3 26 18 加热方式 其它 用途 素烧釉烧烧银烤花煅烧烧成温度 低温中温高温超高温断面积 大中小烧嘴位置 顶烧窑底烧窑侧烧窑烧成速度 快烧窑火焰流动方向 倒焰平焰升焰半倒焰 火焰窑明焰隔焰半隔焰电窑敞露式封闭式 2020 3 26 19 隧道窑 陶瓷窑炉 2020 3 26 20 陶瓷窑炉 2020 3 26 21 倒焰窑 陶瓷窑炉 2020 3 26 22 陶瓷窑炉 2020 3 26 23 陶瓷窑炉 辊道窑 2020 3 26 24 陶瓷窑炉 隧道窑 抽屉窑 2020 3 26 25 陶瓷窑炉 网带窑 升降窑 2020 3 26 26 陶瓷窑炉 钟罩窑 隔焰窑 2020 3 26 27 陶瓷窑炉 推板窑 2020 3 26 28 陶瓷窑炉 推板窑 2020 3 26 29 陶瓷窑炉 梭式窑 2020 3 26 30 操作类型 间歇式 坩埚窑连续式 池窑 火焰流动方向 横焰窑纵焰窑马蹄焰窑 水平 垂直 余热回收设备 蓄热式 立式 卧式 换热式 金属 陶瓷 窑顶结构 单碹 双碹 玻璃液分割形式 浅层分割 冷却水管 深层分割 流液洞 B 玻璃窑炉kg m2 d熔化率kg m2 周期周期熔化率 制品种类 平板玻璃 器皿玻璃 玻璃纤维 2020 3 26 31 玻璃窑炉 2020 3 26 32 玻璃窑炉 2020 3 26 33 玻璃窑炉 马蹄焰窑 双碹池窑 2020 3 26 34 玻璃窑炉 浮法玻璃窑 1100 600 2020 3 26 35 玻璃窑炉 坩埚窑 2020 3 26 36 逆流式窑 玻璃窑炉 2020 3 26 37 玻璃窑炉 电熔窑 2020 3 26 38 玻璃窑炉 北雄 都江堰 2020 3 26 39 玻璃窑炉 金华 九州 2020 3 26 40 玻璃窑炉 晋城 华鹏 2020 3 26 41 立窑 普通立窑 自动卸料 机械化立窑 自动卸料 自动加料 回转窑 湿法窑湿法长窑加热交换装置的湿法长窑 窑内 窑外 干法窑干法中空窑立波尔窑e 40 45 料球加热机 干法回转窑悬浮预热器窑e 45 50 旋风预热器 干法短窑 SP型 立筒预热器 干法短窑预分解窑e 85 95 NSP型 悬浮预热器 预分解炉 干法短窑 C 水泥窑炉T d熟料 煅烧系统 冷却机 2020 3 26 42 湿法回转长窑 水泥窑炉 排烟机 配合料 自然吸风 二次风 2020 3 26 43 回转窑 1 回转窑窑体 2 窑头小车 3 热烟室 4 冷却筒 5 窑头鼓风机 6 集尘室 7 烟囱 8 进料 水泥窑炉 2020 3 26 44 立波尔窑 水泥窑炉 烟气 1400 2020 3 26 45 悬浮预热器窑 水泥窑炉 加料管 熟料库 电收尘器 烟囱 2020 3 26 46 预分解窑 水泥窑炉 燃烧设备 窑外分解炉系统 2020 3 26 47 机械化立窑 水泥窑炉 机械化水泥立窑系统 1 烟囱 2 撒料溜子 3 窑体 4 耐火砖 5 腰风管 6 底风管 7 传送装置 8 电动机 9 密封卸料 2020 3 26 48 让我们追寻那已逝去久远的年代 想象着步入古人类的生活圈子 去探求窑炉的起源和发展吧 窑炉发展简史 2020 3 26 49 陶器 彩陶 红 灰 黑陶 釉陶 原始瓷 瓷器 800 850 1000 1000 1300 1300 1 1 5万年前陶器无窑堆烧窑址不固定的薄壳窑 0 7 0 8万年前新石器时期彩陶穴窑 竖穴 横穴 新石器时期晚期灰 黑陶釉陶改进的穴窑 A 陶瓷及窑炉 2020 3 26 50 现代传统陶瓷传统窑炉 0 2 0 3万年前西周 战国时期原始瓷穴窑馒头窑 龙窑 0 2万年前秦 汉 魏 晋龙窑 1000年前宋朝瓷馒头窑 还原气氛 蛋形窑 600年前明朝阶级窑 德化窑串窑 400年前明末清初高级瓷蛋形窑 景德镇窑 先进陶瓷先进窑炉 快烧 高温 功能 控制 A 陶瓷及窑炉 2020 3 26 51 完全封顶或不完全封顶 控制气氛火口火膛火道窑算窑室 横穴窑 竖穴窑 2020 3 26 52 2020 3 26 53 蛋形窑 灰坑 2020 3 26 54 拾遗 我国唐朝开始烧煤 欧洲十八世纪才开始 欧洲最早仿景德镇的平焰窑 后改为升焰窑 最后才采用倒焰式 关于隧道窑 1751年法国人威塞尼斯发明1880年瑞典人波克发明 砂封 20世纪初英国人厥斯勒大大改进1938年中国大连电瓷厂第一座诞生 2020 3 26 55 平焰 升焰 倒焰 2020 3 26 56 B 玻璃及窑炉 2020 3 26 57 C 水泥及窑炉 发展简史 约在1万年前的新石器时期 挖穴建室已兴起 当时的 穴窑 就是用粘土 或掺入稻草 壳皮建成的 以后又在红土中挑出姜石 一种石灰质原料 涂铺 表面变得光滑坚硬 应用 火 后 人们煅烧石膏或石灰调制砂浆建成了埃及金字塔 我国万里长城等著名古建筑 至汉朝 烧制技术已有相当高的水平 生产发展后 用石灰浆加入火山灰调制 增加强度 也是当时不少古建筑采用的 三合土 的主要成分 也可加入些废陶 碎砖 18世纪后期生产有了量的概念 逐渐由天然制作转向人工合成 含粘土20 25 的石灰煅烧后磨细形成的水硬性石灰就是有名的罗马水泥 2020 3 26 58 水泥 发展简史 19世纪发展到人工配料 组织工业化生产 1877年第一台回转窑 干法 问世 英国人的专利 后来有了立窑 湿法回转窑 2 20世纪20年代出现了立波尔窑 3 20世纪50年代出现了悬浮预热器窑 4 20世纪70年代出现了预分解窑 随着水泥窑炉的更新 水泥生产技术和水平也得到了飞快的提高和发展 2020 3 26 59 筑炉材料与窑炉砌筑 窑炉砌筑材料也叫做 筑炉材料 显然筑炉材料应当包括 耐火材料 Refractory 和 保温材料 也叫作 隔热材料 InsulateMaterial 筑炉材料还应包括普通建筑材料 像建筑红砖 金属钢材等等 即从里向外 耐火材料耐高温 保温材料隔热 建筑红砖耐压 金属钢材抗拉与抗折 这就是构成高温空间窑墙的传统基本构造从热工设备的角度来看 我们的着重点应当放在如何正确 合理地为热工设备 窑炉 选择耐火材料 保温材料等筑炉材料 从而保证窑炉既经久耐用 且造价和成本又合理 低廉 2020 3 26 60 筑炉材料与窑炉砌筑 窑炉是一个特殊的建筑结构 它的砌筑除了要符合一般的建筑规范之外 还要符合一些特殊的规章制度 例如 砌筑窑炉时就要留出足够的 膨胀缝 ExpansionJoint 以适应窑炉升温时的膨胀作用窑的 拱 顶 玻璃窑叫做 暄 在砌筑时还应设立 底脚砖 Skewback 玻璃窑叫做 暄碴 ch 现在多用 钢暄碴 其作用是将窑炉升温时拱顶的膨胀推力传给 金属钢架 或 金属壳体 由金属钢架或金属壳体来承受这个推力 并夹紧以防拱顶的膨胀塌落窑炉砌筑采用湿法砌筑时 所选用的 耐火泥 与所用 耐火砖 还应具有相同或尽可能相近的耐火度 新砌筑的窑炉 必须 烘窑