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1、热能工程系毕业设计说明书 86米天然气砂轮隧道窑设计日产14吨砂轮天然气隧道窑设计1 前言目前，国内磨具行业大多数企业都采用的是自吸式梭式窑烧成技术。而且这些梭式窑中的大多数没有余热利用装置，造成大量热量损失，故产品能耗较高。由于现在能源价格不断上涨，加之磨具的烧成周期比较长，间歇式生产已经不能满足日益扩大的产品需求。上述缺点已经严重影响到磨具行业尤其是需要发展的中小磨具企业的发展。这就需要提高劳动生产效率，降低产品能耗，节省成本开支。那么更改烧成方式，即更换磨具烧成的窑炉类型，将是一个很好的解决途径。本次设计的天然气隧道窑便是很好的选择。本窑炉采用轻质耐火保温材料和高速调温烧嘴，对余热进行集
2、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。 下面将对本隧道窑设计进行详细说明。2 设计任务书专 业热能工程班 级04热工（2）班学生姓名郑绪海指导教师周露亮题 目日产14吨砂轮天然气隧道窑设计主要研究内容和设计技术参数：1、产品种类：刚玉陶瓷砂轮2、日产量：14吨3、年工作日：330天4、成品率：985、烧成温度:13206、燃料：天然气，Qnet,ar=36000KJ/M37、坯体入窑水分：0.3%8、烧成周期:160 h9、气氛制度：全窑氧化气氛10、窑型选择：、窑车式、明焰烧成隧道窑基本要求（含成果要求）：1、窑炉结构和工作系统合理，设计计算正确，独立完成，
3、大胆创新2、图纸清晰干净，规范齐全 图纸包括：工艺基础图、窑体砌筑总图、主要结构的剖面图、管路总图、钢架结构图、异型砖图等。3、说明书完整详细。4、符合计算机绘图，外文应用等毕业设计要求。工作进度计划：1、第14周：毕业实习，收集相关资料；2、第56周：查找资料，确定方案； 3、第78周：进行初步设计计算；4、第910周：详细计算并设计草图；5、第1114周：完成全部图纸；6、第15周：编制设计说明书；7、第16 周：整理全部材料，准备答辩。3 烧成制度的确定3.1 磨具热工过程简介3.1.1 升温阶段3.1.1.1 低温阶段（室温300）排除自由水和吸附水，该阶段为纯物理变化，坯体强度很低；
4、3.1.1.2 分解氧化阶段（300850）粘土类矿物排除结晶水；粘结剂的碳化及燃尽；粘土中硫化物、碳素及有机物的氧化及碳酸盐的分解；5730时，石英的晶型转变，坯体体积膨胀0.82%；水玻璃、硼玻璃的熔融；3.1.1.3 高温阶段（850最高烧成温度）此高温阶段为磨具的烧结阶段，磨具坯体逐渐达到烧结，形成一个致密体，即磨具的组织结构，发生的化学反应有：未脱完结晶水的部分粘土矿物在1000前，继续排除结晶水；坯体中的铁化合物进行分解和还原；粘土矿物分解出无定形Al2O3 和SiO2 ，在950左右时开始转变为- Al2O3，1100以上时生成莫来石。结合剂中有滑石时，高温下与粘土反应生成堇青石
5、。3.1.2 保温阶段在最高烧成温度下，进行一定时间的保温，使窑内的各个部位及磨具内外的温度趋于一致。并继续高温阶段的物理化学反应，玻璃相熔融均化，生成的新结晶及残余的未熔化的颗粒，得到进一步扩散和反应，结合剂中残留气体尽可能排除掉，固液相之间共趋于平衡，磨具的质量达到一致。3.1.3 冷却阶段3.1.3.1急冷阶段（保温结束800）陶瓷结合剂一般在800左右由塑性状态转变为脆性状态，此阶段急冷，可以缩短烧成周期，并使结合剂成为玻璃相微观结构，提高磨具的机械强度。3.1.3.2退火阶段（800450）此阶段为缓冷阶段，应控制适宜的冷却速度，并使窑内具有均匀的温度场，防止制品开裂。3.1.3.3
6、低温冷却阶段（450出窑）冷却速度可适当加快，仍需控制速度及均匀的温度场。3.2 确定烧成制度温度段所需时间2092040h920126034h1260,保温9h12608086h3.3 详细烧成曲线 详见图纸T-SD-86-SCQX。4 窑体主要尺寸的确定4.1 断面及装车图本窑内宽1500mm,窑内宽:1500mm，窑车规格:1400 mm *1600mm，装载断面： 1300 mm（W）*950mm（H），火道高度H=200mm,分三层装载，断面及装载尺寸如下（图4-1）。图4-1断面及装车图示意图从墙体底层到车台面为5.5层砖（最下面一层是厚度为32mm），高度为：67*5.5= 36
7、8.5mm。窑内高随窑长方向会有所变化，详见砌筑总图。本窑采用吊顶和拱顶相结合，即预热带、冷却带和部分烧成带采用平顶，烧成带高温段采用拱顶结构。4.2 窑长及各段长度根据公式：窑长L=日产量：14吨/天烧成周期：按160h计算成品率：98，按98计算装窑密度：取某厂烧成车间经验数据，1.11吨/米窑长代入公式，求得：L=85.8米取L=86米，即有效窑长。根据烧成曲线，预热带长= *86=21.5米烧成带长= =*86=18.3米冷却带长= = *86=46.2米每辆窑车长1600mm，则窑内共有窑车数：=53.75，取54辆。推车速度：V=0.54m/h,即54cm/h 。推车时间：T=2.
8、96 h/车，约3 h/车。每小时推车数：n=0.34车/h 。5 窑体及工作系统的确定和说明在此，将对窑体、燃烧系统、通风系统、输送系统及附属装置、控制和调节系统几个部分逐一作详细说明。5.1 窑体以2米为一个模数单元节，全窑86米，共有43节。窑体由窑墙主体、窑顶和钢架组成窑体材料由外部钢架结构（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。5.1.1 钢架每一钢架长度为2米，含钢架膨胀缝。全窑共43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
9、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。常用如下规格方钢管：70*50*4（mm）、50*50*3（mm）、40*40*3（mm）等。每两节钢架之间在上、中、下部位各用一个膨胀螺丝连接。钢架膨胀缝为12mm（10mm厚螺丝一个、1mm厚螺丝垫圈2个）。在钢架坐椅上铺（采用焊接工艺）一层厚度为23mm的钢板，窑墙直接砌筑在此钢板上。钢架承担着窑墙和窑顶及附属设备的全部重量。5.1.2 窑墙窑墙采用轻质耐火隔热材料。常用材质如下：JM-26、JM-28莫来石砖、聚轻高铝砖、轻质高铝砖、轻质粘土砖、多晶棉块、含锆散棉、硅酸铝棉等耐火纤维。窑墙砌筑在钢结构上。每隔两米留设20mm左
10、右的热膨胀缝，用含锆散棉填实。窑墙最外面用10mm厚的碳酸钙板，在烧成带的高温部分的内衬贴一层厚度为50mm的多晶棉块。5.1.3 窑顶窑顶由平顶和拱顶两种方式相结合构成。预热带、冷却带和部分烧成带采用平顶，烧成带高温段采用拱顶结构。由于平顶比拱顶高度小，此时平顶相当于形成上部挡墙结构，阻止高温气体流向预热带和冷却带。同时，在烧成带末、急冷段前沿拱顶面用工字砖砌筑上部挡墙结构，其形状为弯月。挡墙与平顶砖面在同一水平高度。拱顶用拱脚砖和楔形砖砌筑而成。拱顶通过拱脚砖和拱脚梁支撑在两侧窑墙上。拱顶产生一个横推力，这个横推力通过拱脚梁传递给钢架。拱脚梁多采用10#或12#槽钢，在拱脚处沿窑长方向水平
11、安装。本设计采用标准拱，并取拱心角=60，则窑内宽等于拱半径，此时，f=0.13B.见图5-1。图5-1 拱顶示意图吊顶是由吊顶板或吊顶砖和角钢或细钢筋等组成的。角钢直接焊接在窑顶钢架上，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。在预热带和冷却带的窑顶上，铺一层保温棉，在烧成带的窑顶上，铺两层耐火棉。窑体材料的轻质化，可大大减少窑体蓄热，对停窑、烘窑等非稳态传热过程有很大好处，有利于快速烘窑。同时，窑体热容对窑温的自动控制也有好处，可以明显减轻温度滞后现象。5.1.4 检查坑道和事故处理孔由于现代陶瓷磨具隧道窑制品装载高度小，而且车上硼板
12、架稳定，极少发生倒窑事故。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。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，窑体保温也得到明显改善。在冷却带前段设置一对事故处理孔，其形状如一拱形门。用耐火砖和耐火纤维封严。留一活动砖，取下砖时，可以观看测温锥的弯曲情况，并可取出放在测温锥旁的砂轮样品，观看其颜色，判断烧成情况。5.1.5 曲封、砂封和车封窑墙与窑车之间、窑车与窑车之间做成曲折封闭。曲封面贴一层高温耐火棉。窑车之间要承受推力，所以在窑车接头的槽钢内填充散棉，以防止上下漏气。砂封是利用窑车两侧的厚度
13、约68mm的钢制裙板，窑车在窑内运动时，裙板插入窑两侧的内装有直径为13mm砂子的砂封槽内，隔断窑车上下空间。砂封槽用厚度3mm左右的钢板制作而成，且留有膨胀缝。在预热带头尾部窑墙上各设置一对加砂斗。曲封砂封示意图51曲封车封示意图525.1.6窑炉基础窑炉基础、拖车道基础、回车线基础用毛石、混凝土或钢筋混凝土、三七灰土三层夯实。5.2 燃烧系统5.2.1 燃气天然气站供气至窑旁燃气控制柜。燃气经主管、支管送至烧嘴。5.2.2 燃烧设备及布置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
14、对准装载制品上方的拱顶部分。烧嘴砖直接砌筑在窑墙上，采用磷酸盐材质。烧嘴的具体布置情况为：819节下部设置18对共36只，1319节上部设置19只（一侧10只，一侧10只）。烧成带前部的部分烧嘴和上部烧嘴可能不开，为调节烧成曲线，增加产量留设备用。5.3 通风系统5.3.1 窑头气幕及搅拌风5.3.1.1 窑头封闭气幕在窑头，窑顶及两侧窑墙上设置一道气体帘幕，减少窑头漏进冷风量。由于风源同助燃风，即冷却带抽出的热风，可以起到预热制品的作用。5.3.3.2 搅拌风管在第25节的上部窑墙上，每节各设置一对搅拌风管。风源同助燃风。以起到有效克服预热带上下温差的作用。5.3.2 排烟系统2-8车位每车位近车台面处布置一对排烟口，共8对。为更好调节预热带温差，靠近烧成带的3对交错布置，其余对称布置。垂直支烟道由耐火砖直接在窑墙体中砌筑而成。高出窑墙部分，由薄钢板卷扎成的管道连接。垂直支烟道汇集至窑顶上方的水平主烟道。主烟道连接至排烟风机，风机连接烟囱。烟气经排烟口、垂直支烟道、水平主烟道、排烟风机、烟囱，最终排往大气。每个垂直支烟道以及排烟风
