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1、景德镇陶瓷学院景德镇陶瓷学院窑炉课程设计窑炉课程设计说明书说明书题目： 170 万平米玻化砖发生煤气辊道窑设计 院 （系）： 材料学院 专 业： 10 粉体材料科学与工程 姓 名： 李蓓 学 号： 3 指导教师： 孙健 二二一三一三 年年 十二月十二月 十十 日日目录目录1 前言2 设计任务书3 窑体主要尺寸的确定3.1 窑内宽的确定3.2 窑体长度的确定3 窑内高的确定4 烧成制度的确定5 工作系统的确定5.1 排烟系统5.2 燃烧系统5.3 冷却系统5.4 传动系统5.5 窑体附属结构5.5.1 事故处理孔5.5.2 测温测压孔及观察孔5.5.3 膨胀缝5.5.4 挡墙5.6 窑体加固钢架
2、结构形式6 燃料燃烧计算6.1 空气量6.2 烟气量6.3 燃烧温度7 窑体材料及厚度的确定8 热平衡计算8.1 预热带及烧成带热平衡计算8.1.1 热平衡计算基准及范围8.1.2 热平衡框图8.1.3 热收入项目8.1.4 热支出项目8.1.5 列出热平衡方程式8.1.6 列出预热带烧成带热平衡表8.2 冷却带热平衡：同上9 烧嘴的选用9.1 每个烧嘴所需的燃烧能力9.2 每个烧嘴所需的油（气）压9.3 烧嘴的选用10 参考文献1 前言前言随着经济不断发展，人民生活水平的不断提高，陶瓷工业在人民生产、生活中都占有重要地位。陶瓷的发展与窑炉的改革密切相关，一定结构特点的窑炉烧出一定品质的陶瓷。
3、因此正确选择烧成窑炉是获得性能良好制品的关键。陶瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉,比如辊道窑。辊道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而辊道窑中空、裸烧的方式使窑内传热速率与传热效率大，又保证了快烧的实现；而快烧又保证了产量，降低了能耗。产品单位能耗一般在 20003500 KJ/Kg ，而传统隧道窑则高达 55009000 KJ/Kg 。所以，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用。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的质量，在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。没有
4、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，首先要有符合产品的烧成制度。然后必须维持一定的窑内压力。最后，必须要维持适当的气氛。我设计的辊道窑是连续式窑。窑炉总长 110.5 米，内宽 2.728 米，烧成温度是1180 摄氏度。燃料采用发生炉煤气。我设计的辊道窑，窑体趋向轻型化，燃料清洁化，烧成质量好，产量高，日产量达 5758 平方米。全窑采用新型耐火材料，改善了窑炉的保温性。2 2 设计任务书设计任务书一、设计任务170 万平米玻化砖发生炉煤气辊道窑设计 二、原始数据瓷砖1坯料组成（%） 表 21：坯料组成（%）SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2O
5、Na2OI.L68.3516.272.302.650.852.202.154.852产品规格：6006008mm，单重 12.5 公斤/片；3入窑水分：1%4产品合格率：95%5烧成周期：55 分钟（全氧化气氛）6最高烧成温度：1180三、燃料表 22：燃料组成发生炉煤气COH2CH4CO2N2Qnet(MJ/Nm3)30.613.24.03.448.86.7534、夏天最高气温：403 3 窑体主要尺寸的确定窑体主要尺寸的确定3.13.1 窑内宽的确定窑内宽的确定产品的尺寸为 6006008mm，设制品的收缩率为 10%。由坯体尺寸=产品尺寸/（1-烧成收缩）,得坯体尺寸为：667667mm
6、两侧坯体与窑墙之间的距离取 150mm，取一排 4 块 则窑内宽为D=4667+1502=2968mm 取内宽为 3m3.23.2 窑体长度的确定窑体长度的确定3.2.1 窑体长度的确定装窑密度=每米排数每排片数每片砖面积=（1000667）4（0.60.6）=2.159(/每米窑长)窑长=（生产任务24年工作日烧成时间）成品率装窑密度=（243305560）0.952.159=95.93M利用装配式，由若干节联接而成，设计每节长度为 2200mm，节间联接长度为 8mm 总长度为 2208mm，窑的节数=95.932.200=43.44 节，取整为 44 节。所以算出窑长为 L=442208
7、-8=75072mm=97.14m预热带占全窑总长的 30.18%，取 14 节，长度14220848576mm；烧成带占全窑总长的 28.8%， 取 12 节，长度12220846368mm；冷却带占全窑总长的 41.1%， 取 18 节，长度18220866240mm。3.33.3 窑内高的确定窑内高的确定表 31： 窑内高度表4 4 烧烧成成制制度度的确定的确定(1) 温度制度：1 烧成周期：55min2 各带划分：1-15 节16-25 节26-50 节辊上高（mm）290360290辊下高（mm）390460390内总高（mm）6808206805516.76546.436.727.
8、9t（min）表 41： 各带划分位置单元节温度升（降）温速率时间备注1-52025052.56.48排烟带6-1025060079.96.48预热带11-1460090091.24.86下设烧嘴15-18900110060.89.72烧成带18-261100118018.26.4827-291180850146.54.86急冷段30-3985025065.89.72缓冷段冷却带40-442508038.86.48快冷锻（2）气氛制度：全窑氧化气氛。（3）烧成温度曲线大致如下：T）（。 C1200 1180 1000 950 800 700600 500400 200 0 图 41：烧成温度曲
9、线5 5 工作系统的确定工作系统的确定5.15.1 排烟系统排烟系统采用集中排烟方式，排烟口设在第 15 节，每两节下各 5 对直径为 200mm 的圆形排烟口直通窑体外，排烟口设在距每节窑尾 600mm 处。下排烟口上方设置支柱和挡板以防止碎坯落入下排烟口。排烟出口处设置排烟阀，然后经水平分管进入总烟管。总烟管设于窑顶，上有总闸。利用烟气抽力，引导窑内气体流动。5.25.2 燃烧系统燃烧系统5.2.1 烧嘴的设置本设计在预热带后部即烧成带前就开始设置烧嘴，有利于快速升温和温度调节，缩短烧成周期，达到目的。考虑到在低温段设置烧嘴不宜太多。因此，在在第1114节，每节辊下交错设置3对烧嘴，在15
10、26节，每节设置6对烧嘴，上下对侧均交错布置。每个烧嘴对侧设置一个火焰观察孔，因此，本设计总共有84对烧嘴。5.2.2 发生炉煤气输送装置在煤气总管前设一个连锁保险器，保证助燃风机事故、停电、煤气压力过低时能迅速自动切断煤气，确保安全。煤气总管设一放散管。煤气支管和分管分别从分管和总管侧方引出防止冷凝水淤积在管道内。辊上或辊下每 4 个燃烧系统组成一个控制单元。5.35.3 冷却系统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，达到节能的目的
11、。5.3.1 急冷通风系统从烧成最高温度至少800以前，制品中由于液相的存在而且具有塑性，此时可以进行急冷，最好的办法是直接吹风冷却。辊道窑急冷段应用最广的是直接风冷是在辊上下设置横窑断面的冷风喷管。每根喷管上均匀地开有圆形或狭缝式出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷的效果。由于急冷段温度高，横穿入窑的冷风管须用耐热钢制成，管径为6080mm。本设计也采用直接吹风冷却，在第2730节每节设置5根 80急冷风管,上管布置在同一断面并横穿过窑内, 每根风管的窑内部分均匀开90个 10圆孔.5.3.2 缓冷通风系统在第26-34节的每节辊上安装12根 60间壁换热管做间接冷却，换热管一端敞开做
12、吸风口，另一端接抽热风管，通向余热风机。在35-42节窑的顶部设置7个圆形抽热风口，直径为250mm。缓冷换热和抽热共用一台风机。5.3.3 快冷通风系统窑尾采用直接吹冷风冷却产品。在窑炉最后2节两侧安装轴流风扇，每节窑底各设5台轴流风扇，上下对制品强制冷却。在第48节设一矩形抽冷风口，尺寸为1600580 mm。5.45.4 传动系统传动系统5.4.1 辊子材质的选择辊道窑对辊子材料要求十分严格，它要求制辊子材料热胀系数小而均匀，高温抗氧化性能好，荷重软化温度高，蠕变性小，热稳定性和高温耐久性好，硬度大，抗污能力强。常用辊子有金属辊和陶瓷辊两种。为节约费用，不同的温度区段一般选用不同材质的辊
13、子。本设计在选用如下：表 51：辊子的选材低温段（25020）无缝钢管辊棒中温段（200500和 50080）瓷棒高温段（5001180和 1180500） 碳化硅辊棒5.4.2 辊子直径与长度的确定辊子的直径大，则强度大；但直径过大，会影响窑内辐射换热和对流换热。因中试窑比较短，辐射换热和对流换热空间有限，本设计辊子的直径要小些，故选用直径为 30mm 的辊棒，而长度则取 2250mm。5.4.3 辊距的确定为了保证无论何时制品在转动过程中都有 3 根辊棒，所以应取问产品的 1/4 以下，即辊距不大于 800/4=200mm，因此，本设计确定辊距为 50m，每节窑为 2218/50=44 根
14、。5.4.4 传动系统的选择考虑到产品的质量问题， 辊道窑的传动系统由电机、链传动和齿轮传动结构所组成。为避免停电对正常运行的辊道窑造成的危害，辊道窑一般都设在滞后装置，通常是设一台以电瓶为动力的直流电机。停电时，立即驱动直流电机，使辊子停电后仍能正常运行一段时间，避免被压弯或压断，以便在这段时间内，启动备用电源。本设计选用多电机分段传动分段带动的传动方案。将窑分成 10 段，每段由一台电机托动，采用变频调速。所有电机可以同时运行，每台亦可单独运行，当处理打缧、堵窑等事故时，将电机打到摆动状态，使砖坯前后摇摆运行，可保证这些区段的制品不粘辊，辊子不弯曲，砖坯亦不会进入下一区段。5.4.5 传动
15、过程电机主动链轮滚子链从动链轮主动斜齿轮从动螺旋齿轮主轴主轴上的斜齿轮被动斜齿轮辊棒传动装置辊子5.4.6 传动过程联接方式依据以上原则，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式。5.55.5 窑体附属结构窑体附属结构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。图 51：事故处理孔的布置由上图知：BcbcotbBBccot则： =20.4=6.63mBbcbL12)(245. 073. 21两事故处理孔中心距 L
