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1、景德镇陶瓷学院窑炉课程设计说明书题目：年产90万平米墙地砖辊道窑设计 院 （系）： 科技艺术学院 专 业： 热能与动力工程 姓 名： 徐 杰 学 号： 200830453014 指导教师： 陈功备 周露亮 2011年 12月 17 日9目 录 前言 3一：原始资料的收集 4二：窑体主要尺寸的确定 5三：工作系统的确定 8四：窑体材料的确定 12五：燃料及燃烧计算 13六：物料平衡 14七：热平衡计算 15八：参考文献 29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、生活中都占有重要的地位。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。因此正确选择
2、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。在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。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，首先要有符
3、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。这些要求都应该遵循。我设计的辊道窑是连续式窑。窑炉总长86.51余米，内宽2.3米，烧成温度是1210摄氏度。燃料采用焦炉煤气。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，年产量达百万平方米。全窑采用新型耐火材料，改善了窑炉的保温性。一、 原始资料收集设计前必须根据设计任务收集所需的原始资料。设计原始资料如下：瓷质砖1. 产量：年产90万墙地砖2. 产品规格:60060011() 3. 年工作日：330天4. 燃料：焦炉煤气 热值：16600KJ/m5. 坯入窑含水量：1.2%6. 原料组成：CaOK
4、2O+ Na2OI.L70.9216.340.561.740.814.06 5.577. 最高烧成温度：1210 8. 烧成合格率：97%9. 烧成制度：（1） 温度制度：烧成周期71分钟()（2） 气氛制度：全氧化气氛（3） 压力制度：预热带负压操作-40-25Pa，烧成带微正压8Pa,冷却带正压二、窑体主要尺寸的确定2.1 窑内宽的确定产品规格：60060011 mm，可知砖的宽度为600 mm，考虑到烧成收缩率为10，则： 坯体离窑墙内壁一般应有100200 mm间隙，取150mm。暂定窑内宽B2500mm，则可排砖数为：确定并排3片砖，则窑内宽B为；最后定窑内宽B2300mm。2.2窑
5、体长的确定年产量90万m2，烧成周期为71分钟，年工作日为330天，产品合格率为98，则： =1.62故窑体长L为： =85.6m设计每节长度为2110，节间联接长度8，每节总长度为2118，则有节数节，取节数为41节，因而全窑总长L为:。2.3窑体各带长度的确定窑前段 41节135.33节，取5节，此段总长5211010550(mm)；预热带41节3313.53节，取14节，此段总长14211029540(mm)；烧成带41节176.97节，取7节，此段总长7211014770 (mm)；冷却带41节3715.17节，取剩下的15节，此段总长15211031650(mm)。温度段（）时间（m
6、in）升温速率（/min）节数编号窑前段2525092551，2，3,4,5,预热带2509502330.414 6，7，8，9，10，11，12，13，14，15，16，17，18，19，烧成带95012101026520,21,22,23,24,12103225，26,急冷段1210700685327,28，29,缓冷段7004001127.3730,31,32,33,34,35,36快冷段40080935.6537,38，39.40,412.4窑内高的确定 内高为窑道内整个空间的高度，等于辊上高（辊道中心线至窑顶的距离）与辊下高（辊道中心线至窑底或隔烟板的距离）之和。辊上高应大于制品高度
7、，考虑到玻化砖的高度小，又是单层焙烧，只要保证气流顺畅即可。 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，但由于该制品较大，若按此计算会造成内高太大，既增大了窑墙散热，又不利于窑内传热。由于制品从辊上掉下，一般都发生了破损，尺寸都比整砖小了，故据各地辊道窑实际状况来看取辊下高450mm。表1-1 窑内高度表 窑高 位置辊上高/mm辊下高辊内总高窑前段15300450750预热带619300450750烧成带2026450450900急冷带2729450450900缓冷、快冷带3041300450750三、工作系统 辊道窑的工作系统确定包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统等。3.
8、1 排烟系统 辊道窑为快烧窑，烟气温度高，一般达到250300，为了提高热利用率，辊道窑采用集中排烟方式，在窑前段第1、2、3节设置抽烟口，每节在窑顶、窑底分别设置两个排烟口进行排烟，在各出烟口分别用圆管引出，汇总到上下排烟分管，最后汇总到窑顶的排烟总管中。3.2 燃烧系统 根据所选用的燃料为焦炉煤气，采用全部喷入窑道燃烧的方式，并在辊上一层烧嘴，为均匀窑内温度，强化窑内对流换热，选用小流高速烧嘴。辊道上下方及对侧均交错布置烧嘴，这样便于窑温度制度的调节，还有利于窑内热气流的强烈扰动与循环，改善了窑内端面温度均匀性。故在第919节辊下每节布置1对烧嘴，左侧，右侧各1支。自第2026节每节布置4
9、对烧嘴：辊上2对；辊下2 对；上下左右交错布置。烧嘴的对侧是观察孔，以便更好的观察火焰的燃烧情况，便于操作控制。3.3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，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。本设计中冷却系统分急冷、缓冷段和快冷段。3.3.1急冷段 从烧成最高温度至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，而不会使产品破裂。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
10、开有圆形出风口，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80120mm。本设计也采用此种结构，在2729节进行急冷，每节辊上5根，辊下5根，管内径80mm。3.3.2 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。为达到缓冷目的，采用间冷风管。在30-36节每节设置1个抽热风口以达到缓冷的目的。3.3.3 窑尾快冷段 制品冷却至400以后，可以进行快速冷却。通过在3741节进行快冷，每节辊上5根，辊下5根，管内径80mm。快冷。3.3.4 热风抽出口位置、抽热风管走向 热风抽出口设在每节窑的中部，
11、抽热风管走向为从各支管汇入窑顶总管，总管通向预热带，使抽出的热风进入预热风管，对制品进行预热。3.4 传动系统 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。3.4.1辊子的选择 刚玉莫来石质辊棒，高温荷重软化温度：1550；长度：3100mm；外径：45mm。3.4.2辊距的确定 辊距即相邻两根辊子的中心距，确定辊距主要依据是制品长度、辊子直径以及制品在辊道上移动的平稳性，一般用下面经验公式计算：H=1/5*L式中：H为辊距，；L为制品长度。 因L600，故可得H的范围在：120200，
12、考虑到每节长2110，辊距定为141，每节装15根辊棒。 棍子总数=1541=615根。3.4.3辊棒的联接形式 主动端采用弹簧夹紧式，而从动端使用的是托轮摩擦式连接，这种联接方式对更换辊子非常方便。托轮摩擦式连接是将辊棒自由的放在间距相等的托轮上，利用辊子的摩擦力带动辊子转动。3.4.4 传动方案 传动机构采用齿轮传动，并采用分段传动，分别带动的方式，全窑共15个电动机来带动，平均每3 节用一台电机。 传动过程：电机-减速器-主动链轮-滚子链-从动链轮-联轴节-传动轴-主动齿轮-从动齿轮-辊棒传动轴-辊子。3.5 窑体附属结构3.5.1 事故处理孔 事故处理孔一般设在辊下,且事故处理孔底面与窑底面平齐，以便于清除出落在窑底上的砖坯碎片，事故处理孔大小尺寸通常宽240450，取300，高65135，取120。两侧墙事故处理孔一般均采取交错布置的形式。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与对侧内壁交点连线。 两事故处理孔中心间距L应小于或等于，其中为其宽，B为窑内宽，为窑墙厚。本设计中，b=0.3 m，B=3 m，=0.46 m，则有： =4.434m 又因每节长2110m m，故每节设置一个事故处理孔，相邻两节的事故处理孔对侧交错设置。 对于事故处理孔在不处理事故时，要用塞孔砖进行密封，孔砖与窑墙间隙用耐火纤
