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1、1.前言 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
2、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200C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80C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1320，烧成周期为20小时。燃料采用发生炉煤气，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。
3、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 一、设计任务：年产960万件10寸汤盘隧道窑设计 二、原始数据 1.产品规格：10寸，0.48kg/块 2.10寸汤盘坯料组成（%）SiO2Al
4、2O3CaOMgOFe2O3K2O+Na2OI.L69.2019.960.870.490.883.125.48 3.入窑水分：3% 4.最高烧成温度：1320 5.烧成曲线：自定 6.烧成周期：20小时 7.气氛： 常温-1050 氧化气氛 1050-1200 还原气氛 1200-1320 中性气氛 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：33320mm，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），坯体高度尺寸=产品尺寸（1-烧
5、成收缩）=21.74（mm）所以选用棚板的尺寸为：75075025 mm 支 柱：5050100mm3.2 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 mm。由此确定窑车车面尺寸为：长：7506 + 105 + 152=4580mm 宽：7505 + 103 + 152=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，所以窑内宽B为3900mm3.4窑长的确定窑车装载量为46510=1200件每车，
6、故装窑密度为1200/4.58=262件/米。 窑长L= (960000020)/(330240.90262)=102.8 m窑内容车数：n=102.8/4.58=22.45辆 取23辆 有效窑长为234.58=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2000mm。 3.5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300mm。 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1
7、009+2510=1150mm，堇青 莫来石板，厚度=20mm，；硅酸铝棉，厚度=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=2610mm,有效高度为：1665mm。3.6 窑车窑内容车数23辆，则推车时间：2060/23=52.174 min/车；推车速度：60/52.174=1.15车/小时。3.7
8、各带长度的确定根据烧成曲线：预热带长=（预热时间总长）/总烧成时间=6.8106/20=36.04m因窑炉每节长度为2米，故预热带取18节。烧成带长=（烧成时间总长）/总烧成时间=5.6106/20=29.68m因窑炉每节长度为2米，故烧成带取15节。冷却带长=（冷却时间总长）/总烧成时间=7.6106/20=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：20200 2.3小时 预热带 200600 2.5小时 预热带 600900 2.0小时 预热带 9001050 0
9、.8小时 烧成带 10501200 1.8小时 烧成带 12001320 2.0小时 烧成带 1320 1.0小时 烧成带 1320700 2.0小时 急冷带 700400 4.0小时 缓冷带 40080 1.6小时 快冷带4.2 烧成曲线的确定 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
10、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： 1025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，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
11、，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700400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45节设置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
12、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。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
13、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500520的事故处理孔两对。这样既简
14、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、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
