窑设计说明书--B组

1、萍乡学院窑炉课程设计说明书题目： 300×600×6（mm）年产400万m2的内墙砖辊道窑设计 院 （系）： 材料与化学工程系 专 业： 无极非金属材料工程 姓 名： 学 号： 指导教师： 肖 素 萍 二一六年 五月 二十一日目 录1、前言.12、原始数据.13、烧成制度的确定.24、窑体主要尺寸确定.3 4.1.窑长尺寸.34.2.窑高.45、工作系统的确定.4 5.1.排烟系统.4 5.2.燃烧系统.5 5.3.冷却系统.55.4.传动系统.6 5.4.1.传动系统的选择.6 5.5.窑体附属结构.66、窑体的材料.87、燃料燃烧计算.9 7.1.助燃空气量计算.9 7

2、.2.烟气量计算.9 7.3.燃烧温度计算.98、窑炉工程材料用量.109、 总结.12文献. .13附录：窑体图 1.前言 辊道窑是近几十年发展起来的新型快烧连续式工业窑炉，在釉面砖、墙地砖、彩釉砖等建筑陶瓷工业生产中已经普遍用作主要的烧成设备，近几年正逐步在日用瓷等陶瓷工业中得到应用。 陶瓷窑炉可分为两种:间歇性窑炉，如梭式窑;连续式窑炉，如辊道窑。辊道窑是当代陶瓷工业的先进窑炉，我国70年代开始已陆续应用于日用陶瓷工业，建筑陶瓷工业，80年代后，辊道窑已广泛地用于我国建陶工业中。 与隧道窑相比，辊道窑用连续多排棍子代替窑车输送制品，取消了窑车，取消了砂封，避免车下窑外冷空气漏入隧道，使窑

3、面同一截面上下温度均匀，大大缩减烧成时间，为优质高产低热耗创造了条件。辊道窑的设计计算包括:窑体主要尺寸计算，燃料燃烧计算，通风阻力计算等，使用天然气烧窑，可减少环境污染。 烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序，烧成过程严重影响着产品质量，与此同时，烧成也由窑炉决定。在烧成过程中烧成制度是最重要的关键。没有合理的烧成控制，产品质量和产量都会很低。要想得到稳定的产品质量和提高产量，要严格控制温度制度，压力制度和气氛。通过借鉴经验数据，本文设计的辊道窑，全窑长167.808米，内宽3米，烧成温度1200，燃料为天然气。2、原始数据 年产量：400万m2/年产品名和规格： 内墙砖 300×

4、600×6mm年工作日：330烧成周期：40min成品率：95%坯体入窑水分：<1%烧成收缩：8%坯料化学组成: 表2.1成分SiOAlOCaOMgOFeOTiO2KONaOIL含量%63.5019.203.782.690.400.332.412.685.01釉料化学组成: 表2.2成分SiOAlOCaOMgOFeOTiO2KONaOBaOB207Zn0总量含量%52.6514.403.963.720.100.024.302.024.003.574.96100燃料种类：天然气 表2.3组成COH2CH4C2H4H2SCO2N2O2Qd(KJ/Nm3)含量0.20.295.63.

5、50.30.10.10415803、烧成制度的确定 窑炉的烧成制度取决于坯釉料的组成和性质、坯体的造型、大小和厚度以及窑炉的机构、装窑的方法、燃料的种类等因素。而烧成制度主要包括温度曲线、压力曲线和气氛控制。在制定合理的烧成制度时，还要考虑窑的结构究竟升温和降温的速度多少才能使窑内温度均匀，以保证整个截面上制品烧热，要综合上述因素进行制定3.1温度制度：预热带(20-900) 40×30.3%=12.12min 烧成带(900-1200) 40×28.9%=11.56min 冷却带(1200-80) 40×40.8%=16.32min表3.1 温度制度表位置单元节

6、温度（）时间（min）升温速率（/min)备注预热带 1-920-3004.7458.7排烟段 10-17300-6004.2170.8 18-23600-9003.1694.3下设烧嘴烧成带 24-29900-11003.1662.9 30-451100-12008.4011.9冷却带 46-501200-8002.63152.1急冷段 51-59800-5004.7463.3缓冷段 60-68500-2504.7452.7 69-76250-804.2140.4快冷段累计40图3.1 温度制度曲线 3.2气氛制度 根据要求全窑为氧化气氛烧成 3.3压力制度预热带为(-40)(-25)Pa,

7、烧成带<8 Pa。4、窑体主要尺寸的确定4.1、窑长尺寸窑体主要尺寸包括窑的断面尺寸和窑长，断面尺寸由内宽和内高组成。烧成收缩：8%横向排数4排间隙:196mm 窑内宽：652×4 +2×101=2810mm 装窑密度：（1000÷326）×4×0.3×0.6=2.16（m2/每米窑长）窑长：(4000000×40/60)÷(24×330×2.16×0.95)=166.3m每节长2200m 节间长度8m节数：166300÷2208=76节 实际窑长: 2208×

8、;76=167808mm=167.808m预热带23节 长度=2208×23=50784m 占总长23/76=30.3%烧成带22节 长度=2208×22=48576m 占总长22/76=28.9%冷却带31节 长度=2208×31=68448m 占总长31/76=40.8%4.2内高的确定从理论上来说，对焙烧建筑瓷砖的辊道窑辊下高最好应大于砖对角线长度，由于烧成带有烧嘴，要保证燃烧空间等的需要，一般烧成带内高比预热带的前段、冷却带的后段要高出200-400mm。位置预热带烧成带冷却带辊上高（mm） 400 500 400辊下高（mm） 500 600 500内总

9、高（mm) 900 1100 900表4.1 辊道窑内高分布表5、工作系统的确定5.1排烟系统 1-9节为排烟系统，在第1、3、6、9节设置4个排烟系统，每处在窑底和辊上窑侧墙同时设置。窑底排烟口设在该节后半部分，一排5个，用1.5mm的耐热钢板制成直径为200mm的排烟支管直接从窑底插入窑辊道下部，为防止落渣，开口向着烟气来流方向。辊上排烟口设在该节前半部，用1.5mm的耐热钢板制成400×230(mm)的排烟支管直接从窑顶下部插入两侧墙。上下排烟口均由直径400mm的垂直烟支管圆管引出，汇总到窑顶的直径为900mm排烟总管中，最后连接到排烟机排出。在第7、8节窑顶设置排烟机平台，

10、上设两台Y9-38 10D锅炉引风机(其中一台备用)。5.2燃烧系统 该辊道窑使用天然气作燃料，采用小流量多烧嘴系统，共装 138只烧嘴 。为了有利于快速升温和温度调节，在预热带后段600处就开始设置烧嘴，即第18，20,22节的每节辊下设置1对烧嘴，交错布置，可根据实际需要关闭或开启烧嘴数量;为加强窑内气流扰动，在设有烧嘴的对侧窑墙上部设有48mm的喷风管。在烧成带的第2445节，辊上下设置烧嘴，每节辊设置3对烧嘴，辊上下烧嘴及对侧烧嘴均互相错开排列，并在辊上下方每个燃烧器对侧窑墙分别设置一个火焰观察孔，但如遇到事故处理孔，则取消观察孔。天然气由升压风机升压，通过350×4(mm)

11、天然气总管、阀门、总管天然气处理系统(汽水分离器过滤器调压器)，总管设在窑顶，天然气经89mm的分管，再由42mm的金属软管送至各烧嘴。为使结构紧凑，助燃风管设在窑砌体四角，助燃风管系用1.2mm厚302耐热钢板焊接制成;助燃空气经直接焊在助燃风管上48mm的分管、阀门送至烧嘴。5.3冷却系统 由于该窑较长，故用4节窑长布置急冷鼓风，即在第47-50节辊上下设置横穿窑断面的冷风喷管（每节辊上设6根，辊下设4根），每根喷管上均匀地开有76mm的圆形出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷效果。急冷风由2台9-26 5.6A鼓风机送风，经由360mm的急冷风总管，至布置在窑体四角230mm急冷风

12、分管，最后由直接焊在分管上76mm钢管经球阀与窑内喷风管相连接。 第51-59节的辊上设置间冷风管，每节辊上设8根。间冷风管为1.2mm厚50mm的304薄壁耐热钢管，从一侧窑墙插入，另一侧窑墙顶出来，通向窑顶260mm的抽热风支管，最后通向700mm的抽热风总管，与窑内热风一道由Y8-38 9D抽热风机抽出送干燥用。此外，第56-67节的窑顶每节设一个2380×60(mm)的长方形抽热风口，经热风罩与调节闸板后通向抽热风总管。 在窑尾快冷段，分别在第69、70、72、73、75、76节窑顶设置轴流风机，每节并排装5台T35-11 3.55A YSF-7132 0.75kW小型轴流风

13、机，共装30台。在第63、74节窑顶装有集热风罩，由500mm管道通向抽热风总管或由设在窑尾的热风烟囱排空。5.4传动系统表5.1 辊子表低温段(20200)40×3000(mm)的无缝钢管辊子中温段(预热带200600，冷却带40080）40×3000(mm)的耐热不锈钢管高温段(燃烧段6001200，急冷段1200700)40×3000(mm)的莫来石一刚玉质陶瓷辊棒冷却带缓冷段(700400)40×3000mm的莫来石辊棒5.4.1.传动系统的选择 传动系统由电动机、减速设备和传动机构组成，采用分段传动分段带动的传动方案和螺旋齿轮传动机构。将窑分成

14、23段，每段由一台电机驱动，采用变频调速。5.4.2.转速的确定产品速度=窑长/周期 =167.808÷(40×60)=0.06992m/s转速 =0.06992/（0.04×2×）=0.27968r/s考虑阻力及他因素影响取，转速为0.3r/s5.5窑体附属结构5.5.1事故处理孔 事故处理孔设在辊下，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，为了能清除窑内任何位置上的事故而不造成“死角”，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。 又因为每节长度只有2200mm，所以，可以每节设置一个事故处理孔，本设

15、计在每节设置一个事故处理孔，尺寸为400mm×130mm，两侧墙事故处理孔采取交错布置的形式，当事故处理孔在不处理事故时，要用窑孔砖进行密封，孔砖与窑墙间隙用耐火纤维堵塞密封，防止热气体外溢或冷风漏入等现象对烧成制度产生影响。5.5.2 测温侧压孔及观察孔5.5.2.1测温孔 为严密监视及控制窑内温度制度，及时调整烧嘴开度，一般在窑道顶及火道侧墙留设若干处测温孔以安装热电偶，测温孔间距一般为3-5米，高温段布密些，低温段布稀些，在烧成曲线的关键点，如氧化末段，晶体转化点，釉始溶点，成瓷段，急冷结束等都应设测温孔。 本设计如下:第29、31、34、37、39、41、44、46节的窑顶中

16、部和一侧窑墙中部辊道下方各设置个测温锥测温孔，第21、24、27、48、50、52、55、58节在窑顶中部设置一个热电偶测温孔，第2、5、8、11、14、17、19、61、64、67、70、74、76节一侧窑墙中部设置一个热电阻测温孔。5.5.2.2测压孔 压力测度中零压面的位置控制特别重要，一般控制在预热带和烧成带交接面附近，若零压过多移向预热带，则烧成带正压过大，有大量热气体逸出窑外，不但损失热量，而且恶化操作条件，若零压过多移向烧成带，则预热带负压大，易漏入大量冷风，造成气体分层，上下温差过大，延长了烧成周期，消耗了燃料。所以在第24、29、40、45节设置测压孔。5.5.2.3观察孔

17、在每个烧嘴的对侧窑墙设置(半径)40mm的观察孔，共138个观察孔。以便观察烧嘴的燃烧状况，未用时，用与观察孔配套的孔塞塞住，以免热风逸出或冷风漏入。5.5.3膨胀缝 窑体受热会膨胀，产生很大的热应力，因此在窑墙、窑顶及窑底砌体间要留有膨胀缝以避免砌体的开裂或挤坏，本设计窑体采用装配式，每节窑体留设2处宽度为10mm的膨胀缝，内填陶瓷棉，各层砖的膨胀缝要错缝留设。5.5.4挡墙 窑道上的挡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。挡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

18、4-6层耐火砖砌筑，高 低位置相对固定，窑道挡板和挡火墙设置在同一横截面上，全窑每四节设置1对闸板和挡火墙结构，共设19对闸板和 挡墙结构。6、窑体的材料和厚度的确定表6.1 窑体材料表名称材质使用温度导热系数厚度低温段117节，5176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18-23节窑顶耐火层轻质粘土砖11500.80+0.00026t230隔热层硅酸铝

19、耐火纤维束10000.13130窑墙耐火层轻质粘土砖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24-50节窑顶耐火层轻质高粘砖14000.45230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+0.000228t1957、燃料燃烧计算 7.1 空气量 7.1.1 理论空气量

20、的计算 燃料为天然气，燃料低发热量 Qd=41580KJ/Nm3 根据气体燃料的化学组成，计算其理论空气量： L0（0.264/1000）*41580+0.02 =10.98（Nm 3/Nm3）7.1.2 实际空气量的计算 由于在氧化气氛下烧成，根据经验取空气系数为 1.3。 LaL0×1.310.98×1.314.27（Nm3 /Nm3） 7.2 烟气量 7.2.1 实际烟气量的计算 按经验公式计算实际烟气量： Vg =14.27+0.38+(0.018/1000)*41580=15.398（Nm3 /Nm3）7.3 燃烧温度 设空气温度20，空气比热为1.30 kJ /

21、 m3 , 天然气比热为1.32kJ / m3 ，现设烟气温度为1600，此时烟气的比热为1.66 kJ / m3 。则理论燃烧温度为： tth（41580+1.32×20+1.30×20×14.27）/（15.398×1.66） 1642.3 求得温度与假设温度相对误差: (1642.3-1600)/1600×100%=2.6%5%，所以假设合理。取高温 系数0.85，则实际燃烧温度 t0.85×1642.31396 比需要的温度高196，这符合要求有利于快速烧成，保证产品达到烧熟的目的。8、窑炉工程材料用量8.1窑墙材料用量1.

22、密度为1.0的轻质粘土砖用量为：低温段：（该段窑长*墙高*该材料厚）*2=(17*2.208*0.9*0.23+26*2,208*0.9*0.23）*2=39.31质量为：39.31*1=39.31（t)考虑亏损则为：39.31*（1+4.5%）=41.07（t)中温段：（该段窑长*墙高*该材料厚）*2=（16*2.208*1.1*0.23）*2=6.7质量为：6.7*1=6.7(t)考虑亏损则为：6.7*(1+4.5%）=7.01（t)高温段：（该段窑长*墙高*该材料厚）*2=（22*2.208*1.1*0.23+5*2.208*0.9*0.23)*2=29.14考虑亏损则为：29.14*1

23、*(1+4.5%)=30.45(t)2. 密度为0.23的硅酸铝耐火纤维束用量为：低温段：（该段窑长*墙高*该材料厚）*2=(17*2.208*0.9*0.13+26*2,208*0.9*0.13）*2=22.22质量为：22.22*0.23=5.11(t)考虑亏损则为：5.11*(1+3%)=5.26(t)中温段：（该段窑长*墙高*该材料厚）*2=(6*2.208*1.1*0.13）*2=3.79质量为：3.79*0.23=0.87(t)考虑亏损则为：0.87*(1+3%)=0.89(t)高温段：（该段窑长*墙高*该材料厚）*2=(22*2.208*1.1*0.13+5*2,208*0.9*

24、0.13）*2=16.46质量为：16.46*0.23=3.79(t)考虑亏损则为：3.79*(1+3%)=3.9(t)8.2窑顶材料用量1. 密度为1.0的轻质粘土砖用量为：低温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=17*2.208*2.810*0.23+26*2.208*2.810*0.23=61.36质量为：61.36*1=61.36（t)考虑亏损为：61.36*（1+4.5%）=64.12（t)中温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=6*2.208*2.810*0.23=8.56考虑亏损为：8.56*1*（1+4.5%）=8.94（t)高温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=27*2.208*2.810*

25、0.23=38.5考虑亏损为：38.5*1*（1+4.5%）=40.23（t)2. 密度为0.23的硅酸铝耐火纤维束：低温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=17*2.208*2.810*0.09+26*2.208*2.810*0.09=24.01质量为：24,01*0.23=5.52（t)考虑亏损为：5.52*（1+3%）=5.68（t)中温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=6*2.208*2.810*0.13=4.83考虑亏损为：4.83*1*（1+3%）=4.97（t)高温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=27*2.208*2.810*0.13=21.76考虑亏损为：21,76*1*（1+3%）=22.41（t)8.3窑底材料用量1.密度为1.0的轻质粘土砖用量为：低温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=17*2.208*2.810*0.13+26*2.208*2.810*0.13=34.68质量为：34.68*1=34.68（t)考虑亏损为：34.68*（1+4.5%）=36.24（t)中温段：该段窑长*顶宽*该材料厚=6*2.208*2.810*0.13=4.83考虑亏损为：4.83*