强烈推荐】年产960万件10寸汤盘隧道窑毕业论文任务书

1、（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！）1. 刖言陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一，对陶瓷产品的产量、质量以及成本起着关键性的作用。它把原料的化学能转变成热能或直接把电能转变成 热能，以满足制品焙烧时所需要的温度，在期间完成一系列的物理化学变化，赋予制品各种宝贵的特性。因此，在选择窑炉时，为了满足陶瓷制品的工艺要求，应充分了 解窑炉类型及其优缺点，考察一些与已投入生产的陶瓷厂，然后结合本厂实际情况和必要的技术论证，方可定之。隧道窑是耐火材料、陶瓷和建筑材料工业中最常见的连续式烧成设备。其主体为一条类似铁路隧道的长通道。通道两侧用耐火材料和保温材料砌成窑墙，上面为由耐火

2、材料和保温材料砌筑的窑顶，下部为由沿窑内轨道移动的窑车构成的窑底。隧道窑的最大特点是产量高 ，正常运转时烧成条件稳定，并且在窑外装车，劳动条 件好,操作易于实现自动化，机械化隧道要的另一特点是它逆流传热 ，能利用烟气来 预热坯体，使废气排出的温度只在 200 C左右，又能利用产品冷却放热来加热空气使 出炉产品的温度仅在 80 C左右，且为连续性窑，窑墙，窑顶温度不变，不积热，所以它 的耗热很低，特别适合大批量生产陶瓷，耐火材料制品，具有广阔的应用前景本人设计的是年产 960万件10寸汤盘隧道窑。窑炉总长106m,有效宽是3.12米，烧成温度是1320C，烧成周期为20小时。燃料采用发生炉煤气，

3、燃烧器采用高 速烧嘴。此设计的隧道窑，窑体趋向轻型化，烧成质量好，成品率高。说明书中具体 论述了设计时应考虑的因素，诸如窑体结构、排烟系统、烧成系统和冷却系统等等.同时详细的进行了对窑体材料的选用、热平衡、管路、传动设计等计算。本窑炉采用轻质耐火保温材料，高速调温烧嘴，对余热进行集中利用，产品能耗较低，实现了自动化控制，连续式生产，大大提高了生产效率。 符合大量生产的要求。 在设计过程中，使我对窑炉设计及施工过程有了更深的认识。隧道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑炉，在我国已得到越来越广泛的应用。2. 窑炉课程设计任务书、设计任务：年产 960万件10寸汤盘隧道窑设计、原始数据1.

4、 产品规格：10寸，0.48kg块2.10 寸汤盘坯料组成（%SiO2Al 2。CaOMgOFezQKaO+NaOI.L69.2019.960.870.490.883.125.483. 入窑水分：3%4. 最高烧成温度：1320 C5.烧成曲线：自定6. 烧成周期：20小时7. 气氛： 常温-1050 C 氧化气氛8. 年产量：960万件（年工作日330天，合格率 90%）.3. 窑体主要尺寸的确定3.1棚板和立柱的选用查资料得10寸汤盘的详细参数如下：3333 20mm 220g。考虑烧成收缩为 8%则：坯体直径尺寸=产品尺寸+（ 1- 烧成收缩）=333- （ 1-8%）=362 （mm,

5、坯体高度尺寸=产品尺寸十（1-烧成收缩）=21.74 （mm所以选用棚板的尺寸为：7503 7503 25 mm 支 柱：503 503 100mm3.2装车方法在窑车的长度方向上设置 6块棚板，宽度方向上设置4块棚板，在窑车高度方向 上装10层。棚板间的间隙在长度方向上为 10mm棚板与车边间距为 15mm棚板间的 间隙在宽度方向上为 10mm棚板与车边间距为 15 mmo由此确定窑车车面尺寸为：长：7503 6 + 10 3 5 + 15 3 2=4580mm宽：7503 5 + 10 3 3 + 15 3 2=3820mm3.3窑内宽的确定根据窑车和制品的尺寸，窑车车边距窑内墙取40mm

6、所以窑内宽 B为3900mm3.4窑长的确定窑车装载量为 43 63 53 10=1200件每车，故装窑密度为12004.58=262件米。窑长L=生产任务烧成时间年工作日X2 4 x成品率x装窑密度窑内容车数：n=102.84.58=22.45 辆取 23 辆有效窑长为233 4.58=105.34m该窑采用钢架结构，全窑不设进车和出车室，故全窑长取106m,分为53个标准 节，每节长2000mm3.5窑内高的确定窑车架高225mm窑车衬面边缘用 4层的轻质砖共260mm在窑车的中部铺 4层 硅酸铝纤维棉和1层含锆纤维毯。窑车总高为：225+260=485mm在车面与棚板间留火道，其高度为3

7、00mm在料跺上方预留 115mm插热电偶的空间，窑车上装制品的高度为1003 9+25310=1150mm堇青 莫来石板，厚度 S =20mm；硅酸铝棉，厚度S =230mm所以窑全高（轨面至窑顶）：预热带、冷却带为： 485+300+1150+115+230+20=2300mm有效高度 为：300+1150+115=1565mm,;为了加强传热，烧成带加高 100mm又因烧成带窑顶材 料厚度为 230+230=460 mm , 故烧成带窑高为： 485+300+1150+115+230+230+100=2610m m,有效高度为：1665mm3.6窑车窑内容车数23辆，则推车时间：203

8、6023=52.174 min 车；推车速度： 6052.174=1.15 车小时。3.7各带长度的确定根据烧成曲线：预热带长=（预热时间3总长）总烧成时间=6.8 3 10620=36.04m因窑炉每节长度为2米，故预热带取18节。烧成带长=（烧成时间3总长）总烧成时间=5.6 3 10620=29.68m因窑炉每节长度为2米，故烧成带取15节。冷却带长=（冷却时间3总长）总烧成时间=7.6 3 10620=40.28m因窑炉每节长度为 2米，故预热带取20节。4. 烧成制度的确定4.1温度制度的确定根据制品的化学组成、形状、尺寸、线收缩率及其他一些性能要求，制订烧成制度如下：20 C 20

9、0 C2.3小时预热带200C 600 C2.5小时预热带600C 900 C2.0小时预热带900C 1050 C0.8小时烧成带1050C 1200 C1.8小时烧成带1200C 1320 C2.0小时烧成带1320C1.0小时烧成带1320C 700 C2.0小时急冷带700C 400 C4.0小时缓冷带400C 80 C1.6小时快冷带4.2烧成曲线的确定匸烧成温度曲线图5. 窑体及工作系统的确定5.1排烟系统为了更好的利用烟气的余热，采用分散排烟的方式。在预热带1、2、3、5、7节箱体位近窑车台面的窑墙上设 20对排烟口，每节为2对，均以阶梯形布置， 可以迫使烟气自上而下流动， 使得

10、制品受热均匀， 各排烟支管汇总到排烟总管由 排烟机排出，一部分送干燥房，其余的从烟囱排入大气。5.2燃烧系统此窑采用小功率多分布高速调温烧嘴的布置方式。两侧垂直和水平交错排列，这样有利于均匀窑温和调节烧成曲线。下部烧嘴喷火口对准装载制品的下部火道，上部烧嘴喷火口对准装载制品上方的部分。烧嘴砖直接砌筑在窑墙上，采用刚玉莫来石材质。烧嘴的具体布置情况为：10 25节只设置下部烧嘴32对，共64只；2633节设置每节下部烧嘴 3只，上部烧嘴2只，共40只。并在每个烧嘴的对侧窑墙上设置一个观火孔。烧嘴总数为：104只，助燃风全部为外界空气。预热带带前部的部分烧嘴和烧成带上部烧嘴可能不开，为调节烧成曲线

11、，增加产量留设备用。5.3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。从热交换的角度来看，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，余热风可供干燥用， 从而达到节能目的。5.5.1 急冷段采用直接向窑内吹入冷风的方式，在34节中间位置设置了一道急冷阻挡气幕，34-38节分上下两排设置了 32对急冷风管，直接向窑内喷入冷风，并在39节设置了 2对侧部抽热风口。5.5.2缓冷段制品冷却到 700400C范围时，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率。为了达到缓冷的目的，本设计采用间壁冷却的形式，在42至456节

12、设置2组中空墙来进行间壁冷却。5.5.3快冷段在48节设置2对侧部抽热风口，在49-50节分上下两排设置 12对快冷风管， 气源为外界空气。并在顶部设置抽热口，由抽热风机送至干燥室。5.5.4窑尾段53 节设置3对轴流风机，直接对窑内的制品进行冷却，以保证制品的出窑 温度低于80 C。5.4传动系统隧道窑内铺设轨道，轨道安放在钢架上的轨道垫板上，用螺丝联结并焊接。窑车是制品运输的载体。窑车底架由槽钢、钢板等经螺丝联结、焊接而成。在窑头和窑尾各有一手动拖车道，每拖车道上有一辆拖车。窑外有一条手动 回车线。拖车轨道和窑内轨道和回车线轨道相连接，并在同一水平面上。空窑车 在回车线上装载制品，然后推到

13、拖车上，将拖车推到窑头，再用顶车机将窑车推 入窑内，窑车从窑尾出来经拖车道送至回车线，并在回车线卸载制品。窑头装有油压顶车机。根据设定好的推车速度，顶车机将窑车顶入窑内。顶 车速度可调。拖车道和回车线轨道直接装在轨道垫板上。在自动回车线上设置有 一个窑车下检查坑道，深约1.5米，其长宽尺寸约同窑车大小，用来检修运行不良的窑车。在回车线前部和后部，各设置一道安全检查门，其断面尺寸和窑头断 面、曲封尺寸一致。检查门用多块薄钢板制作而成，用螺丝联结，可以调整其高 度和宽度。5.5其他附属系统结构5.5.1事故处理孔由于窑车上棚架稳固，不容易发生倒窑事故。即使发生窑内卡车或者其他事 故，也可停窑，能够

14、快速冷却下来，再进行处理，对生产影响不大。因此该隧道 窑不设置窑内车下检查坑道。在窑炉第17节，34节布置了尺寸为 5003 520的Z12事故处理孔两对。这样既简化了窑炉基础结构，减少了施工量和难度，又降低了成本，窑体保温也得到了明显的改善。5.5.2测温测压孔及观察孔在烧成曲线的关键处设置测温孔，以便于更好地了解窑内各段的温度情况，观察孔是为了观察烧嘴的情况。测温孔的间距一般为3-5米，高温段布置密集些，低温段布置相对稀疏。本设计在窑体的第1节18节，在第2节设置一处测温孔，接下来每隔一节设置一处测温孔，共9处测温孔；在进入烧成带之后的第20节与25节各设置一处测温孔，第 27、29、31

15、、33节的窑顶和窑侧墙处设置测温孔，共10处测温孔；第36、38、40、42、44、46、48、50、52节各设置一处测温孔，共9处测温孔。而且在烧成曲线的关键点，如窑头、氧化末段、晶型转化点、成瓷 段、急冷结束段等都有留设测温孔。从而能够严密监视及控制窑内温度和压力制度，及时调节烧嘴的开度，保证窑炉的各关键点的温度和压力正常。5.5.3膨胀缝每隔2米留设20mm左右的热膨胀缝，用含锆散棉填实，全窑共设置了53道膨胀缝。5.5.4挡墙窑道上的档板和挡火墙可以起到窑内气体的上下和水平导流、调整升温曲线、蓄热辐射及截流作用。档板负责对窑内上半窑道的控制，采用耐高温硬质陶瓷纤维 板制成，可以通过在窑

16、顶外部调整位置的高低。挡火墙负责对窑内下半窑道的控制采用耐火砖砌筑，高低位置相对固定。窑道档板和挡火墙设置在同一横截面上。全窑共设置5对闸板和挡火墙结构, 节。5.6窑体加固钢架结构形式以2米为一个模数单元节，全窑钢架组成，窑体材料由外部钢架结构分别设置在 9-10节、13-14节、23-24节、28-29106米，共有53节。窑体由窑墙主体、窑顶和（包括窑体加固系统和外观装饰墙板）和内部耐火隔热材料衬体组成，砌筑部分，均采用轻质耐火隔热材料。窑墙、窑顶和窑车衬体围成的空间形成窑炉隧道， 制品在其中完成烧成过程。 窑顶是由吊顶板或吊顶砖和角 钢或细钢筋等组成的平顶结构。角钢直接焊接在窑顶钢架上

17、，细钢筋则是做成钩状挂 在窑顶钢架上。吊顶板或吊顶砖与角钢或细钢筋紧固。这样，窑顶的重量也由钢架承担。每节钢架长度为2米,含钢架膨胀缝。全窑共53个钢架结构，其高度、宽度随窑 长方向会有所改变。钢架主要由轻质方钢管、等边角钢等构成，采用焊接工艺，并在 焊接处除去焊渣、焊珠，并打磨光滑。窑墙直接砌筑在钢板上，钢架承担着窑墙和窑 顶及附属设备的全部重量。6. 燃料燃烧计算6.1所需空气量所用燃料为发生炉煤气查设计手册可知发生炉煤气热值为：Q=6061kJNm?用经验公式计算，得理论空气需要量 Lo = (Nm 3Nnn)取空气过剩系数=1.3则实际空气需要 La=1.3 3 1.242=1.615

18、(Nm 3Nm)6.2燃烧产生烟气量烟气生成量用经验公式计算，理论烟气量：Vg0= (Nm3Nm)实际烟气量： Vg= Vg0+( -1 )3 Lo=1.9+(1.3-1) 3 1.242=2.27(Nm 3Nm)6.3燃烧温度理论燃烧温度T= ( Q+LaGTa+GTf) (VgC)在室温Ta=20C时空气比热为 Ca=1.30 kJ(Nm 3?C ) , Tf=20C时发生炉煤气的比3热为 Cf=1.42kJ(Nm ?C )设t=1800 C,并查表得t=1800 C时的烟气比热为 C=1.67 kJ(Nm 3?C )代入公式得T=(6061 + 1.615 3 1.30 3 20+1.4

19、2 3 20) (2.27 3 1.67 ) =1617.4 C取高温系数n=0.8，则实际燃烧温度为tp=n3 t=0.8 3 1800=1440 C。1440 1320=120C,比烧成温度高于 80C以上，这符合烧成要求，保证产品达到烧熟的目的， 助燃空气可以不预热便可使用。7. 窑体材料和厚度的确定7.1窑体材料确定原则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。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

20、确定原则：为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。材料的厚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。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则得计出上，还要考虑散热少，投资少，使用寿命长等因素。7.2整个窑炉的所用材料和厚度窑体所采用的材料及其厚度应该满足各段使用性能要求，受表面最高温度限制以及砖形、外观整齐等方面的因素的影响，综合考虑确定窑体材料和厚度见如下。窑墙部分：第1-18节窑墙（厚445mn）:345mm轻质保温砖+230mm轻质粘土砖+100mm陶瓷棉； 第19-33节窑墙（厚560mm） 230mm聚轻高铝砖+230mn轻质粘土砖+1

21、00mm|陶瓷棉； 第34-38节窑墙（厚560mm） 230mm聚轻高铝砖+230mn轻质粘土砖+100mm|陶瓷棉； 第39-53节窑墙（厚445mn）： 345mm轻质保温砖+230mm轻质粘土砖+100mm陶瓷 棉；窑顶部分：堇青莫来石板制品具有热膨胀系数小，抗震稳定性好，使用寿命长，且不会突然断裂，使用过程中不氧化不落脏掉渣，不污染烧品，是烧成陶瓷制品最理想的材料。第1-18节窑顶（厚250mm : 20mm堇青莫来石板+230mm硅酸铝纤维毡+230mm耐 火砖；第19-33节窑顶（厚460mm： 230mm莫来石绝热砖+230 mm硅酸铝纤维毡+230mm 耐火砖；第34-38节

22、窑顶（厚460mm： 230mm莫来石绝热砖+230 mm硅酸铝纤维毡+230mm 耐火砖；第39-53节窑顶（厚 250mm : 20mm堇青莫来石板+230mm硅酸铝纤维毡+230mm 耐火砖；8. 物料平衡计算8.1每小时出窑制品的质量6=推车速度 3 每车载重 =1.153 576=662.4kg 2=662.4 3 =700.8kg=662.4 岩棉毡，厚度 S =100 mm,导热系数 0.037 w ( m2C)；热流 qi=74.6Wm不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1085mm计算，则两侧窑墙散热量：Q=23 74.6 3 1.565 3 25.44 3 3.6=21

23、384.68 ( kJ，导热系数0.2 w (mrc)；硅酸铝纤维毡，厚度S =230 mm,导热系数0.24 w (n2C);热流 q2=254.7Wm窑顶散热量：Qa=254.7 3 3.12 3 25.44 3 3.6=72278.5 ( kJ，导热系数0.375 w(m2C);岩棉毡，厚度 S =100 mm,导热系数0.037 w ( m2C);热流 q1=196Wm则两侧窑墙散热量：Q=23 1963 1.565 3 10.6 3 3.6=23410.4 (kJ ,导热系数 0.2w ( m2 C)；硅酸铝棉，厚度 S =230 mm,导热系数0.24 w (m2C);热流 q2=

24、669.8Wm窑顶散热量：Q=3.12 3 669.8 3 10.6 3 3.6=79745.85 (kJ，导热系数 0.45 w( m2 C)轻质粘土砖，厚度 S =230 mm,导热系数0.342 w ( n2C)硅酸铝纤维毡，厚度S =100 mm,导热系数0.24 w (m2C);热流 q1=669Wm不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按1185mm计算，则两侧窑墙散热量：Q=23 6693 1.665 3 24.38 3 3.6=195526.92kJ，导热系数 0.3 w (m2C)；硅酸铝棉，厚度 S =230 mm导热系数0.24 w (m2C)；热流 q2=619.6Wm

25、窑顶散热量：Q8=619.6 3 24.38 3 3.12 3 3.6=169668.9(kJ=662.4 kg出窑产品温度 Tii=80C, 产品比热 Cii=0.896kJ(kg 2C )Qi=G3 Ci3 Tii=662.4 3 803 0.896=47480.83( kJ，导热系数 0.45 w ( n2C)轻质粘土砖，厚度 S =230 mm,导热系数0.342 w ( n2C)硅酸铝纤维毡，厚度S =i00 mm,导热系数0.24 w (m2C);热流 qi=605.3 Wm不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按i2i5mm计算，则两侧窑墙散热量：Q=23 605.3 3 i.5

26、65 3 i0.6 3 3.6 =72297.5 (kJ，导热系数0.3 w (m2C)；硅酸铝棉，厚度 S =230 mm,导热系数0.24 w (m2C);热流 q2=56i.8Wm窑顶散热量：Q=56i.8 3 3.i2 3 i0.6 3 3.6=66887.46 ( kJ，导热系数 0.375 w(m2C);岩棉毡，厚度 S =i00 mm,导热系数0.037 w ( m2C);热流 qi=96.6Wm不考虑车台面以下部分的窑墙散热，窑内高按i085mm计算，则两侧窑墙散热量：Q=23 96.6 3 i.565 3 29.68 3 3.6=32306.35 ( kJ，导热系数0.2 w

27、 (m2C)；硅酸铝棉，厚度 S =230mm导热系数0.24 w ( m2C);热流 q2=330.2Wm窑顶散热量：Q=330.2 3 29.68 3 3.12 3 3.6=110077.37 ( kJh)所以，800 80 C段的窑体散热总量为：Q= Q4+ Q5=32306.35+110077.37=142383.72( kJh )综上所述，冷却带窑体散失热量总和为：Q4=139184.96+142383.72=281568.68( kJh)10.4.5 抽走余热风带走热量 Q15Q 15 = V 153 C153 T15其中，5抽走余热风流量(m*h)；该窑不用冷却带热空气做二次空气

28、，冷却带抽走热风全部用于气幕，体积为V15=1.5Vx = V a Nm3。漏出空气忽略不记T15 抽走余热风的平均温度(C)；取T15=200CC5 抽走余热风的平均比热(KJ ( Kg2C);查表，5=200 C时，热空气的平均比热为：C5=1.3 KJ ( Kg2C)贝y： Q5= V153 C153 T15= Va 3 2003 1.30=260 V a ( kJh)10.4.6其他热损失Q6取经验数据，占冷却带热收入的5% 10%本次计算取5%10.5列热平衡方程式列出热平衡方程式热收入=热支出，即： Q + Q+Q9 + Q0=Q1+Q2+Q3 + Q4+Q5+Q6因此得窑尾风量为

29、 21589.7Nm3h急冷风量为10794.8Nmh则每小时应抽余热风为：32384.55Nm310.6冷却带热平衡表冷却带热平衡表热收入热支出项目(kJh)(%)项目(kJh)(%)产品带入显热15.36产品带出显热47480.830.69棚板、立柱带入显热八、63.6棚板、立柱带出显热309402.072.79窑车带入显热12.9窑体散热281568.683.02急冷、窑尾风带入显热841998.38.14窑车带走和向车卜散失显热768165.77.1抽热风带走显热81.4其它散热517189.545合计100合计100分析：热平衡分析：从上面热平衡列表可以看出，热收入与热支出基本保持平衡，而热支出大于热收入是因为窑底冷风带入显热要大于现在的计算值。主要的热支出是抽出的热空气带走的显热，为了节能，提高热效率往往要充分利用，冷却带余热可以用它 去干燥坯体。11.烧嘴的