26M3、1700℃氧化铝制品高温梭式窑设计-2全解

1、彎张攻建蓬斜拴乂爭课程设计（论文）用纸第 #页共14页第 页共14页26瓦、1700C氧化铝制品高温梭式窑设计班级:材料科学0903姓名：张瑞指导教师：高里存摘要梭式窑又称抽屉窑，是近代改进的一种间歇式窑炉，其特点是投资小、周转快、劳动条件好，热工制度灵活，适合多品种、小批量生产。随着国内陶瓷工业燃料结构由煤、油向煤气、液化石油气的过渡，已被广泛地用于陶瓷、耐火材料以及建筑材料等行业。在满足产品质量和生产能力的同时，应尽可能的通过温度、气氛容易调节，提高烧成质量，缩小窑内的温差，实现快速烧成，提高生产效率，节约燃料，降低成本；本文中梭式窑选用重油燃料，主要叙述了梭式窑梭式窑主体的设计、窑体的主

2、要尺寸计算、燃料燃烧的计算等。关键词：梭式窑，重油，高温，氧化铝制品彎张攻建坯斜拴更爭课程设计（论文）用纸彎张攻建坯斜拴更爭课程设计（论文）用纸轡张攻建或斜拴乂爭课程设计（论文）用纸第 页共14页第 页共14页第 页共14页26M351700CaluminaproductshightemperatureshuttlekilndesignAbstractShuttlekilnisalsocalleddrawerkiln,theimprovedanintermittentkiln,itscharacteristicisinvestmentlittle,turnoverisrapid,goodlab

3、orcondition,thermalsystemflexible,suitableforthemanyvarieties,smallbatchproduction.Withthedomesticceramicindustryfuelfromcoaltogasstructure,oil,liquefiedpetroleumgastransition,hasbeenwidelyusedinceramics,refractorymaterialsandbuildingmaterialsindustries.Tomeettheproductqualityandproductioncapacityat

4、thesametime,asfaraspossiblethroughtheatmospheretemperature,easyadjustment,improvethefiringquality,reducethetemperaturediffereneeinsidethekiln,quickfiring,improveproductionefficiency,savingfuel,reducingcost;theshuttlekilnusingheavyoilasafuel,mainlydescribestheshuttlekilnshuttlekilnbodydesign,kilnmain

5、sizecalculation,fuelcombustioncalculation.Keywords:shuttlekiln,heavyoil,hightemperature,aluminaproducts目录TOC o 1-5 h z前言4 HYPERLINK l bookmark16 o Current Document 设计要求4 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 窑炉主要尺寸设计5 HYPERLINK l bookmark34 o Current Document 窑炉砌筑体6 HYPERLINK l bookmark36 o Curr

6、ent Document 3.1砌筑体材质的选择6窑墙6窑顶6窑车7 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.2砌筑体尺寸的确定7 HYPERLINK l bookmark42 o Current Document 3.2.1窑墙尺寸的计算8 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 3.2.2窑顶尺寸的计算8 HYPERLINK l bookmark46 o Current Document 3.3膨胀缝9 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 4燃烧计算及

7、燃烧设备的选择10 HYPERLINK l bookmark52 o Current Document 4.1燃料燃烧计算10 HYPERLINK l bookmark54 o Current Document 4.2实际燃烧烟气组成及实际燃烧温度温度11 HYPERLINK l bookmark72 o Current Document 4.3烧嘴的数量、选型以及布置13参考文献14致谢：14-XX.刖言梭式窑（Shuttlekiln,也称：往复窑，或称：台车式窑）是从传统的倒焰窑演变而来，故而属于“间歇式”或“半连续式”窑型。自80年代来，我国引进不少梭式窑，也在借鉴的基础上，自行研制开发

8、不少梭式窑，梭式窑在我国投入使用以来，因其具有升、降温速度快、操作灵活方便，便于维修等特点，近年来在冶金、化工、陶瓷、无机材料等领域得到广泛使用。为了掌握梭式窑的特点和结构点，增强工程设计能力，提高设计计算和理论分析能力而设计一个10m3刚玉制品高温梭式窑。1.设计要求窑炉种类：氧化铝制品高温梭式窑窑内有效容积：26m3最高烧成温度：1700C每窑要求生产成品：5-150吨/窑成品率:95%6装窑密度：1.2吨/立方米7.窑容积系数：0.98燃料种类及组成：重油表1.重油组成成分COHWSNAar含量（）85.50.211.51.80.60.3LXJL0.1空气过系数a1.11.15燃料消耗量

9、：160kg/h当地气象条件：夏季平均温度27C，年平均大气压力96000Pa轡曲攻建箋斜拴更爭课程设计(论文)用纸轡曲攻建箋斜拴更爭课程设计(论文)用纸第 页共14页第 页共14页2窑炉主要尺寸设计窑体的主要尺寸主要依据被煅烧制品的产量要求，产品性能、烧嘴喷射能力、温度分布均匀性等各方面因素综合确定。梭式窑内高为窑车台面至窑顶的空间高度。根据材料所能允许的堆垛高度来确定窑的内高。如镁砖由于其荷重软化温度和他的烧成温度接近，砖跺高度不宜太高，姑其窑内高通常在1米左右；而硅砖由于其荷重软化温度高，其窑内高通常在1.92.1米;现有粘土砖和高铝砖窑内高分别为1.51.9米和1.11.5米。砖跺上下

10、所允许的温差也是考虑窑内高时应注意的影响因素之一。窑高增加，上下温差加大，容易造成烧成质量不均匀。本梭式窑的内高设计为1400mm。梭式窑的内宽为窑内两侧窑墙之间的距离。窑的内宽与窑的产量和允许的温差有关。产量随窑宽的增加而增大，太宽则中心温度偏低。现代梭式窑多采用扁宽型断面设计，窑的宽高比一般为2，其中B为窑的内宽，H为窑H的内高。本梭式窑的内宽设计为2784mm。拱中心角的选择。梭式窑的窑顶有拱顶和吊顶两种类型。耐火材料梭式窑，烧成温度高，多为拱顶窑。拱顶采用楔形砖砌筑，拱中心角的选择很重要,拱中心角太小，拱砖受力太大，在使用过程中还会产生下沉现象；反之若拱中心角大，拱半径小，当受热时，拱

11、砖膨胀，拱会被挤起而产生开裂现象，同时拱过高，拱顶制品之间孔隙加大，增加上下温差。拱中心角一般在60180之间，其中60的拱中心角采用较多。本梭式窑的拱中心角采用60，其半径为2784mm，矢高为373mm。当梭式窑的内高、内宽确定以后，就可以计算出梭式窑的横截面积，而后再确定出梭式窑的总长度L：L=F式中：V窑容积，m3。可由装窑密度、产量要求及窑容积利用系数求出；F窑横截面积，m2。可由窑矩形及弓形面积之和求出。求得：F=卫+B(H-h)-迈B2=3.561m2,L=V/L=26m3.561=7.301m64窑炉砌筑体3.1砌筑体材质的选择选择砌筑体材质时充分考虑了砌筑体所处的工作条件，其

12、中包括：工作温度：该窑炉因用于刚玉制品，最高烧成温度为1700C。温度应力：承受温度应力较大的部位，选择稳定性好的材料。承重荷载：承受荷重大的部位选择了强度大的砖。轻质砖和硅藻土砖不能用于砌筑承重拱顶或拱角砖，也不能用于砌筑同钢结构立柱相接触的窑垟。在温度下承重还考虑了材料的荷重软化点。化学侵蚀：不同种类的耐火制品砌筑接触时，考虑了它们之间的反应;对于整个窑体来说，还要防止由于局部砌体过早损坏而导致停产。3.1.1窑墙窑墙要有一定强度才能承受荷重、支持窑顶；要耐高温；要能保温，以维持窑内煅烧温度，减少散热损失，降低环境温度。本梭式窑的窑墙由内向外分别采用了刚玉砖(98%)、轻质高铝砖、红砖砌筑

13、。3.1.2窑顶窑顶除要有一定强度、耐热、保温性能好坏，还要不漏气、重量轻，推力小等要求。当拱顶选用粉料保温时，为了防止粉料在拱顶膨胀时掉到拱砖缝内，停窑第 #页共14页第 页共14页轡曲攻建箋斜拴乂爭课程设计（论文）用纸时拱砖不能复原，以及为使窑顶严密可在拱顶上铺一层砖，其上抹20毫米厚粘土熟料泥浆，窑顶表面平铺一层红砖以便行走。本梭式窑的窑顶采用刚玉砖（98%）、轻质高铝砖砌筑，用高炉矿渣填充。3.1.3窑车窑车衬砖是梭式窑的活动窑底，它是用来保护金属窑车和装载制品烧成的,它每经过窑内一次，既被加热又被冷却，经受周期性的温度变化，同时还要在窑车衬砖面上进行经常性的装卸工作，因此窑车衬砖较易

14、松动和损坏，严重时阻碍窑车在窑内正常运行。刚玉砖（98%）、轻质高铝砖、粘土砖、高炉矿渣的最高使用温度、体积密度及相应的导热系数如表2:表2.耐火材料、建筑材料及绝热材料的导热系数刚玉砖（98%）轻质咼铝砖红砖高炉矿渣最高使用温度（C）170018001350600700体积密度（kg/m3）300075019002300导热系数W/(mC)2.90-0.58X10-3t0.175+0.268X10-3t0.71.20.531.23.2砌筑体尺寸的确定根据公式q=卜（内-外）来确定各种材料的厚度。由此公式可以堆出：5二q轡曲攻建箋斜拴更爭课程设计(论文)用纸轡曲攻建箋斜拴更爭课程设计(论文)用

15、纸第 页共14页第 页共14页3.2.1窑墙尺寸的计算对于本窑炉，窑内最高温度为1700C，保温层的温度为530C，窑墙的外表面温度取100120C，空气温度取20C。查表得：散热表面的温度100C时，散热表面垂直(窑墙)时的散热量为1000千卡/米2.时，散热表面向上(窑顶)时的散热量为1200千卡/米2.时。窑墙散热量：q=1000 x103x4.184m3600=1162J/m2s刚玉砖(98%):g=2.90-0.58x10-3x(1700+1320)m2=2.0242W/(mC)6二(t-1)=2.0242m1162x(1700-1320)=0.662mq内夕卜巳1查表后取696mm

16、;验算：代入5=696mm，得T,.=1300C，相对误差为1.54%v4%实1轻质高铝砖：九2=0.175+0.268x10-3x(1320+290)m2=0.391W/(mC)5二2(t-1)=0.391m1162x(1320-290)=0.346mq内夕卜巳1查表后取348mm;验算：代入5=348mm，得T,2=285C，相对误差为1.72%4%头2红砖：九3=1.1W/(mC)5(t-1)=1.11162x(29045)=0.232mq内夕卜巳1查表后取232mm；验算：代入5=232mm，得T、=44.9C，相对误差为0.22%4%。头33.2.2窑顶尺寸的计算窑顶散热量：q2=1

17、200 x103x4.184m3600=1395J/m2s刚玉砖(98%)：九4=290-0.58xl0-3x(1700+1350)m2=2.016W/(mC)6=十(t-1)=2.016m1395x(1700-1350)=0.506mq内夕卜查表后取544mm;验算：代入6=544mm,得T_=1323C，相对误差为2.0%4%实4轻质高铝砖：九5=.175+0.268x10-3x(1350+450)m2=0.4162W/(mC)6=(t-1)=0.41621395x(1350450)=0.269mq内夕卜查表后取272mm;验算：代入6=272mm,得T,5=438C，相对误差为2.7%4

18、%实5高炉矿渣：九6=0.8W/(mC)6=f(t-1)=0.8m1395x(450-95)=0.2036mq内夕卜取204mm；验算：代入6=204mm,得T,6=94.3C，相对误差为0.7%39784.823此时,h的值必在tth与tj之间，可用内插法以求tth值，即:thththth解得th=1927.47Cth2000g=41459.42039784.8232000190041459.42039150.602实际燃烧温度tp=ntth,设取高温系数n=0.75（陶瓷倒焰窑）t=0.75x1928=1445.60Cv1700Cp需对空气进行预热，（利用余热）：设预热到600C，则由tt

19、h=Qn“+A+aSa，查书得（姜金宁硅酸盐工thVC业热工过程及设备P304）Ca=1.3837kJ/Nm3.C（600C）得到，tth=49120.812.413c设t”=2200C,fQ”=12.413x1.69x2200=46151.534v49120.8th设t4=2400C，-th-Q4=12.413x1.71x2400=50942.95249120.8此时，tth的值必在tth与tth之间，可用内插法以求tth值，即:thththth解得tth=2323.94C2400-150942.952-49120.8th=2400-220050942.952-46151.534实际燃烧温度

20、tp=ntth,设取高温系数n=0.75（陶瓷倒焰窑）Atp=0.75x2323,94=1743C1700C，满足要求4.3烧嘴的数量、选型以及布置本窑采用2对北京神雾公司的WDH-TCC2型烧嘴该烧嘴技术性能如下：热负荷燃气助燃空气流量调节比例火焰长度炉膛温度流量压力流量温度压力2X1042.41000Pa24常温15001(22001800Kcal/hBm3/h0.2MPaBm3/h550C3500Pa1:63000C布置在窑墙两侧，在同一水平面上交错布置，每只还配置了自力式燃气一空气比例调节器以及分散单元式小型换热器。高速凋温烧嘴选择重油和预热空气预混无焰完全燃烧后再混入调温风的技术路线，并采用阻力小、稳定范围大的燃烧器凹槽火焰稳定装置。由于高速焰气带动窑内气体在窑内循环流动，起着强烈的搅拌作