年产70万㎡玻化砖气烧辊道窑设计

1、百度文库让每个人平等地捉升口我9年产70万nf玻化砖气烧车昆道窑设计（窑炉课程设计）材料与化学工程学院14级材料工程技术学 院: 专业班级: 学生姓名 指导老师:肖素萍2016 年 06 月 24 H一、原始资料收集设计前必须根据设计任务收集所需的原始资料。设计原始资料如下：1. 产量：年产700000 m2地砖;2. 产品规格:500X500X12 （mm）,密度：2. 3 kgX 103kg/m3 ；3. 年工作日：335天；4燃料：液化石油气（热值100 MJ!m主要成分丙烷，丁烷，气液共存压力0.881.47Mpa,岀自热工手册人 5坯入窑含水量：2%；6.原料组成：SiO2屁2。3T

2、iO2Ca0MgOK2O + Na2灼减7019.50.40.20.10.84.04.27 最高烧成温度:1250C；8烧成合格率：90%；9 烧成制度：（1）温度制度：烧成周期一48分钟；（2）气氛制度：全窑氧化气氛；（3）压力制度：预热带负压操作-40-25Pa烧成带微正压V8Pa,冷却带正压;二、窑体主要尺寸的确定2.1进窑砖坯尺寸：产品规格：500X500X12 mm产品宽度500mm,考虑烧成收缩为5%,四周预留抛光尺寸为7mm,则：坯体 尺寸二产品尺寸十（1-烧成收缩）=5004- （1-5%） +2X7 540mm 22内宽的确定与砖方法：山于现在的楹棒等材料性能的提高，且辗道窑

3、大多采用吊顶结构，所以此次 设计成宽体轮道窑。再根据产量，所用的燃料（液化石油气）等因素，所以暂定 窑内宽B二2000mm。而坯体离窑墙内壁一般有100200 mm间隙，取150 mm。 根据了解，横向的坯体是紧贴在一起，并没有留间隙。所以内宽等于砖坯尺寸X 每排片数+砖坯离窑内壁的间距。则可排砖数为：11=（2000-2x150）4-5403.15 片，故确定并排3片,则窑内宽B=540X3+150X2=1920 nun最后定窑内宽为1920 mm。2.3内高的确定：険道窑的内高被轨子分隔成辘上高和険下高两部分。对于辗上高的设置，要 考虑以下四个方面：损坏的坯体能否顺利从険棒之间掉下去，烧嘴

4、的设置也要有一定的高度，气体与坯体之间的换热强度，气流通畅与燃烧空间。而对于険下高 的设置而言，主要是损坏的坯体能否顺利从轨棒之间掉下去即保证处理事故的方便。从传热角度来讲，烧成带以辐射为主，所以气体厚度要大点，内高稍高些。 而预热带以对流换热为主，所以内高比烧成带低，使得横截面减小，流速加快, 提高对流换热强度。再结合其它三方面，内高的设置如下（单位mm）：温度较抵处：预热升温段400900C即110节冷却降温段70080C位置:第 1-10, 22-27 节第11-18节第19-21节辘上高350450450辐下高350350350内总高700800800（单位mm）即2227节温度较高处

5、：烧成升温段9001250C即1018节急冷降温段1250700C即1921节24烧成制度的确定:（1）温度制度：考虑到入窑水分比较低，可以快速升温而不会使坯体炸裂。名称温度/c时间/min升温速率/C - min-1长度比例/%窑前段40 25063512.5预热带250105016.847.635烧成带1050125082516. 7冷却带12508017.26835.8累计IS100烧成周期:48 min；各温度段的划分与升温速率:（2）气氛制度：全窑氧化气氛；（3）压力制度：预热带-15-10Pa,烧成带8Pa；2. 5窑长及各带长的确定：现在窑炉已经向宽体化、自动化、轻型化发展，已经

6、有长300多米的宽体窑。其主要原因是现在的辗棒的质量的提高，还有各种材料的E速发展。（1）窑长的确定右$ _ 窑容量（m：/每窑）,、 比 装窑密度（m：/每米窑长）m窑容量=年产量烧成周期（h）年工作日x24x产品合格率（）（nr7每窑）700000 X 60335x24x90%77.4（ m2/ 每窑）装窑密度=愆米排数x每排片数x每片砖面积（m2/S窑）同一列砖砖距取 皿，则装窑密度二胎X3X0.54-每窑）77 4所以窑长L = = 53.01m 取54m1.46此次采用装配式，由若干节联结而成。山于制品的尺寸是500X500X12 mm, 且辗棒在高温的时候会有一些变形。考虑这些因素

7、，设计棍棒中心间距为100 mm。设计每节20根棍棒,即每节长2000 mm,节与节联接的长度为8 mm。则节数=芒里26.9 （节）2008取节数为27节。因而窑长度为：L = 2008x278 = 54208 mm（2）各带长的确定对于冷却带各段的设置：刚刚进入急冷阶段时，坯体仍处于熔融的朔性状态, 不容易产生应力，可以急冷而不开裂，因为高温下的应力大部分被液相的弹性和 流动性所补偿。该阶段要设置好急冷的控制温度。过低，产生风裂；过高，给缓 冷造成压力，其至也会产生风裂。而缓冷段主要是提供石英晶型转变的场所，故 缓冷区要足够长，使降温过程平稳缓慢，安全度过石英晶型转换期。所以三段的 时间分

8、配分别为5. 7, 7.6, 3.9分钟。据烧成曲线中温度的划分，各段长度：窑前段:3x2008 = 6024mm取3节长度=3x2008 = 6024mm预热带：54208x35% = 18972.8mm取10节长度二 10 x 2008 = 20080mm烧成带：54208x16.7% = 9052.7mm取5节长度二 5x2008 = 10040mm冷却带：54208x35.8% = 19406.5mm取9节长度=9x2008 = 18072mm5.754208x急冷段：48 -3.22008（节）取3节长度二 3x2008 = 6024mm7.654208x缓冷段：48 -4.2720

9、08（节）取4节长度=4x2008 = 8032mm3.954208x一快冷段：48 -2.192008（节）取2节长度二 2x2008 = 4016mm图2. 5 （2）窑炉各带划分及编号温度段（C）时间（min）升温速率（C/min）节数编号窑前段40 25063531, 2, 3预热带2507508.856.854, 5, 6, 7, 87501050837.559, 10, 11, 12, 13烧成带10501250540314, 15, 161250 3217, 18急冷段12507005. 796. 5319, 20, 21缓冷段7004007.639. 5422, 23, 24,

10、 25快冷段400 803. 982.05226, 27(3)辗道窑窑头.窑尾工作台长度窑头匸作台是制品进窑烧成的必经之路，也是使制品整齐有序进窑的停留之 处。窑头工作台不宜太长，只要能满足要求即可，根据经验取值为33米。窑尾 工作台是烧成后的产品从窑内岀来，再经人工检验产品的部位。山于出窑产品温 度一般高达80C,所以窑尾的工作台不宜太短，口的是使制品有足够的时间冷 却，根据经验取值为54米。(4)窑体总长度的确定窑体总长度=54208 + 3300 + 5400 = 62908 mm三、工作系统的确定辗道窑的工作系统包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统、温度控制系统、传 动系统等，下面是各系统

11、的初步安排。1. 排烟系统排烟风机及其管路主要作用是将预热带、烧成带中产品排放的废气及燃烧产 生的废气排出窑外。为提高热效率，此次设计采用窑头集中排烟方式排烟，在窑 前段第1节以及预热带第4节设置抽烟口，其中第4节为主抽烟口。每节在窑顶、 窑底分别设置两个排烟口进行排烟，在各岀烟口分别用圆管引出，汇总到上下排 烟分管，最后汇总到窑顶的排烟总管中。设置一排烟分机，同时留一个风机备用。 在总烟道上设置总风闸，防止烟气温度过高损坏风机，另在烟道上还设计了一过 滤网。2. 燃烧系统为了利于烧成带温度的调节，同时山于所用燃料为高热值轻污染的液化石油 气燃料，因此本设计采用北京神雾热能技术有限公司设计生产

12、的LYS：系列液化 气烧嘴，周圉材质采用重质高铝砖耐火材料。3. 冷却系统制品在冷却带有晶体成长、转化的过程，并且冷却出窑，是整个烧成过程最 后的一个环节。从热交换的角度看，冷却带实质上是一个余热回收设备，它利用 制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气，余热风可供干燥或者作助燃风用， 达到节能的目的。4. 温度控制系统热电偶的设置应当适合。在关键点一定要设置热电偶，还有像在高温区要注 意上下温差，所以上下应当都要设置。5. 传动系统前窑炉的传动方式有链传动、摩擦传动、螺旋齿轮传动、圆锥齿轮传动和 直齿轮传动。链传动结构简单，造价低，早期的馄道窑大多釆用链传动，但链传 动不够平稳，链条较长时易发

13、生爬行现象。摩擦传动比较平稳，但可黑性稍差。 齿轮传动具有明显的可靠性和平稳性，不过，山于齿与齿之间为点接触，容易磨 损，对安装和润滑要求较高。用的较多的是螺旋齿轮传动。电机带动传动装置也有两种形式：一是长轴传动，其特点是一台电机带动一 根与窑长差不多的长轴，通过二级减速将动力分配若干组，长轴上装有离合器。 一是多电机传动，特点是将窑分成若干组，儿个模数段为一组，每组曲一台电机 传动，采用变频调速，所有电机可同时运行，每台亦可单独运行，我们现在使用的就是多电机传动。6.窑体附属结构本设计将事故处理设在轨下，且事故处理孔下面与窑底面平齐，以便于清除 出落在窑底上的砖坯碎片。为加强窑体密封，应尽量

14、少设置事故处理口，而为了 便于处理事故，两侧墙事故处理一般釆用交错布置形式，为了能清除窑内任何位 置上的事故而不造成“死角S两相邻事故处理孔间距不应大于事故处理孔对角 线延长线与对侧内壁交点连线。经过计算，取事故处理孔尺寸为：辗下处理孔360X 115mm,辗上处理孔230 X 113 mm。根据同侧事故处理孔距离 LM2 (b+c)=2b (l+B)/6 =2X360 (1+2008) /360=4018 mm,经过汁算，取L二4016mm。同时考虑到实际惜况，结合一些先进窑 炉的经验，具体布置如下：在低温段：40600C之前，以及缓冷带，快冷带第 2227节每3节设一馄上事故处理口，馄上事

15、故处理口一共设置5个。全窑每2 节之间设置一辗下事故处理口，从进窑的第2节开始布置。四、窑体材料确定整个窑体由金属支架支撑。窑体材料要用耐火材料和隔热材料。4.1窑体材料确定原则：耐火材料必须具有一定的强度和耐火性能以便保证烧到高温窑体不会出现 故障。隔热材料的积散热要小，材质要轻，隔热性能要好，节约燃料。而且还要 考虑到廉价的材料问题，在达到要求之内尽量选用价廉的材料以减少投资。窑体 材料厚度的确定原则：(1为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。(2材料的疗度应为砖长或砖宽的整数倍；墙高则为砖厚的整数倍，尽量少砍砖。 (3厚度应保证强度和耐火度。总之，窑体材料及厚度的确定在遵循以上原

16、则得计岀上，还要考虑散热少, 投资少，使用寿命长等因素。4. 2整个窑炉的材料表名称材质使用温度导热系数厚度低温段16节，2227节窑顶耐火层轻质粘土砖11500. 35230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000. 1390窑墙耐火层轻质粘土砖11500. 35230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000. 13130窑底耐火层轻质粘土砖11500. 35130隔热层硅藻土砖1000以下0. 1+0. 000228t195中温段710节窑顶耐火层轻质粘土砖11500. 80+0. 00026t230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000. 13130窑墙耐火层轻质粘土砖11500. 80+0. 00026t2

17、30隔热层硅酸铝耐火纤维束10000. 13130窑底耐火层轻质粘土砖11500. 80+0. 00026t130隔热层硅藻土砖1000以下0. 1+0. 000228t195高温段11-21节窑顶耐火层轻质高粘砖14000. 15230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000. 13130窑墙耐火层轻质高粘砖14000. 45230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000. 13130窑底耐火层轻质高粘砖14000.45230隔热层硅藻土砖1000以下0. 1+0. 000228t195五、燃料及燃烧计算A、根据热工手册相关资料差得，液化石油气低发热量=90110必/几在本设计中取平均热值100Af/F,主

18、要成分丙烷、丁烷，气液共存压力0. 881 47MpaB、液化石油气作为燃料有如下儿个特点：（1）热值很高，是气体燃料中最高的。（2）理论空气量高达2430m3/Nn）3,因此，助燃空气与之混合完全比天燃气更 为困难。可以用空气或烟气先冲稀液化石油气，然后使用。但用空气稀释时，不 得在着火浓度范围内以防爆炸。通常规定液化石油气体积浓度必须高于着火浓度 范围上限的15倍。（3）火焰传播速度低，燃烧缓慢，但较天燃气快一些。（4）纯净。一般含硫少，是烧制高档陶瓷产品的优质燃料。（5）密度较大，约为同温度及压力下的空气的1520倍，泄漏时往下沉，易 与空气混合达到着火浓度范圉内，遇火发生爆炸。（6）一

19、般液化石油气蒸气压较高。在37. 8C时约为0. 91. 5Mpao这作为气体燃 料是有利的。但在使用中必须要求气化站减压阀良好，以保证安全。5. 1理论空气量计算：根据热工手册计算液化石油气经验公式可得，1 io1 1?理论空气量 V； =- x& = -x 100x 103 = 26.75 卅 /卅4186.8 仏 4186.8取空气过剩系数1. 15：实际空气量：Vfl =1.15x26.75 = 30.765. 2烟气量计算：根据热工手册计算液化石油气烟气的经验公式可得，理论烟气量V； = + a = 1（）（）X1（）- + 4.5 = 28.4 m3 / m3 （对液化石油气 a

20、二4. 5）&4186.84186.8实际烟气量：V = 28.4+（1.15 -1.0）x 26.75 = 32.4A5. 3燃烧温度计算：理论燃烧温度：tm =叫”宀已知 ta =tj = 20 C =Cfl =1 30KJ /( m3. C), j = 3.0KJ / (,C)G = 1.424 + 0.000105 ,假设 t,h= 2000 C ,则 q = 1.424 + 0.000105 X 2000 = 1.634 KJ / C)= 1905 C100x10+ 3076xl3x20 + 30x 203241.634求得温度与假设温度相对误差二xl00% = 4.9% #卜26

21、(Kg/)每小时从精坯中分解出来的结构水G = G& x4.2% -Gy = 2787 x4.2%一26 91 (Kg Ih)七、热平衡计算百度文邮-让每个人平零地捉升口我热平衡讣算包括预热带、烧成带热平衡讣算和冷却带热平衡讣算。预热带热 平衡计算的U的在于求出燃料消耗热量，冷却带热平衡讣算U的在于计算出冷空 气鼓入量和热风抽出量。另外，通过热平衡计算可以看出窑炉的工作系统结构等 各方面是否合理，哪项消耗最大，能否采取改进措施。热平衡分析:热支出项中，产品带走显热，物化反应耗热两项不可能减少。 而其他儿项则可采用适旳措施节省能耗。对于烟气出窑温度适当控制在较低温度 下。在资金允许的情况下，要减

22、少窑体散热则可采用新型耐火材料，隔热材料， 以达到节能减排的目的。八、工程材料概算8. 1窑体材料概算：(1) 轻质粘土砖的概算每块轻质粘土砖的体积 V = 0.23 X 0.113x0.065 = 0.00169F第1节第10节，第22节第27节：V； =2x0.78x2.008x0.23(10+6) + 0.13x2.008x2.640x(10+6)+0.23x2.008x 2.030x(10+6) = 3&061F取多余的砖的数量占总量的3. 5%本窑共需轻质粘土砖的数量为：=V;,(1+ 0.035)/V = 23310块(2) 轻质高铝砖每块轻质高铝砖的体积V = 0.23x0.113x0.065 = 0.00169F第11节第21节轻质高铝砖的体积：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取多余的砖的数量占总量的3. 5%本窑共需轻质高铝砖的块数为：N2=/(l