年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明设计.docx

年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明设计.docx

《年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明设计.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明设计

湖南科技大学

无机非金属材料工程专业

高温设备课程设计

年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明书

姓名苗瑛瑛

学号1106060129

指导老师肖秋国

设计时间2014年05月26日至2014年06月08日

目    录

设计任务书.....................................................................................................................................................4

1、原始资料收集...........................................................................................................................................5

2 、窑体主要尺寸的确定..............................................................................................................................5

2.1 进窑砖坯尺寸.........................................................................................................................................5

2.2 内宽的确定与排砖方法.........................................................................................................................5

2.3 内高的确定.............................................................................................................................................6

2.4 烧成制度的确定.....................................................................................................................................6

2.5 窑长及各带长的确定.............................................................................................................................7

3、窑体材料的确定.......................................................................................................................................8

3.1 窑体材料确定原则...............................................................................................................................8

3.2整个窑炉的材料表................................................................................................................................8

4、 燃料及燃烧计算......................................................................................................................................9

4.1所取燃气组成.........................................................................................................................................9

4.2 烟气量计算...........................................................................................................................................10

4.3烟气组成及密度计算...........................................................................................................................10

4.4燃烧温度计算.......................................................................................................................................10

4.5燃料需求量计算...................................................................................................................................10

5、 热平衡计算............................................................................................................................................11

5.1预热带及烧成带热平衡计算...............................................................................................................11

5.2 冷却带平衡计算...................................................................................................................................15

6 传动系统....................................................................................................................................................18

6.1 辊棒的选择...........................................................................................................................................18

6.2 传动装置...............................................................................................................................................18

6.3 辊距的确定...........................................................................................................................................18

6.4 辊棒的联接形式...................................................................................................................................19

6.5 传动过程...............................................................................................................................................19

7 窑体附属结构............................................................................................................................................19

7.1 事故处理孔...........................................................................................................................................19

7.2 观察孔与测温口...................................................................................................................................19

7.3 膨胀缝...................................................................................................................................................20

7.4 下挡墙和上档板...................................................................................................................................20

7.5 钢架结构...............................................................................................................................................20

7.6 测压孔...................................................................................................................................................20

设计任务书

设计任务：

年产32万吨耐酸砖辊道窑设计

给定资料数据：

一、耐酸砖及备选原料化学成分（wt%）:

烧失量

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

吸附水

耐酸砖

0.44

69.8

22.4

0.49

0.82

0.12

2.70

0.94

1

明砂土

13.12-3.2

44.69+3.2

34.01

0.99

0.40

0.24

3.41

0.94

4

马迹泥

13.76

40.42

33.62

0.31

0.40

0.08

0.42

0.82

4

东湖泥

6.96

72.80

16.47

0.40

1.28

0.20

1.08

0.40

4

长石

0

63.26+3.2

21.19-3.2

0.48

0.13

0.13

13.21

1.2

2

二、产品规格:

200×200×10（㎜），密度：

2.4

三、年工作日：

300天 

四、 燃料：

焦炉煤气

燃气组成单位：

%vol

H2

CH4

CO

C2H4

O2

N2

CO2

H2O

合计

46~60

20~24

6~8

2~3

0.3~0.7

4~10

2.4~3

2~2.4

100

能耗范围：

16.00~16.40kg标煤/m2陶瓷板或290~310kg标煤/吨陶瓷材料

五、 坯入窑含水量：

≤1﹪ 

六、最高烧成温度：

1220℃  

七、烧成合格率：

90% 

八、燃料：

焦炉煤气，热值16000kJ/m3。

九、烧成制度：

（1） 温度制度：

烧成周期48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~-24Pa，烧成带微正压＜8Pa,冷却带正压

1、原始资料收集

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2000～3400  KJ/Kg ，而传统隧道窑则高达4400～9000 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，与此

 同时，烧成也由窑炉决定。

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。

我设计的窑炉是连续式窑炉，窑炉总长32820mm，内宽2170mm，燃料采用焦炉煤气，窑体趋向轻型化，燃料清洁化，烧成质量好，年产320000平方米，全窑采用新型耐火材料，改善了窑炉的保温性。

2、窑内主要尺寸确定

2.1 进窑砖坯尺寸 

产品规格：

200×200×10 mm

产品宽度200mm，考虑烧成收缩为10%,则：

坯体尺寸=产品尺寸÷（1-烧成收缩）=200÷（1-10%）=222.22mm

2.2 内宽的确定与排砖方法 

由于现在的辊棒等材料性能的提高，且辊道窑大多采用吊顶结构，所以此次设计成宽体辊道窑。

再根据产量，所用的燃料（焦炉煤气）等因素，所以暂定窑内宽B =2000mm 。

而坯体离窑墙内壁一般有100～200 mm 间隙，取140 mm。

根据了解，横向的坯体是紧贴在一起，并没有留间隙。

所以内宽等于砖坯尺寸×每排片数＋砖坯离窑内壁的间距。

则可排砖数为：

n=（2000-2×140）÷222.22=7.74片, 

故确定并排8片，则窑内宽 B=222.22×8+140×2=2057.76 ㎜      

最后定窑内宽为 2060mm。

2.3 内高的确定 

辊道窑的内高被辊子分隔成辊上高和辊下高两部分。

对于辊上高的设置，要考虑以下四个方面：

损坏的坯体能否顺利从辊棒之间掉下去，烧嘴的设置也要有一定的高度，气体与坯体之间的换热强度，气流通畅与燃烧空间。

而对于辊下高的设置而言，主要是损坏的坯体能否顺利从辊棒之间掉下去即保证处理事故的方便。

从传热角度来讲，烧成带以辐射为主，所以气体厚度要大点，内高稍高些。

而预热带以对流换热为主，所以内高比烧成带低，使得横截面减小，流速加快，提高对流换热强度。

辊上高应大于制品高度，但对大件瓷品，则辊上高应比辊半径，垫板厚度，以及最大制品高度之和稍大。

滚下高则主要时保证处理事故的方便，从理论上讲对焙烧建筑瓷砖的辊道窑下高最好应大于砖对角线的长度，但对于大制品按此计算会造成内高太大，即增大了窑墙散热，也不利于窑内传热，由于制品从辊上掉下，一般都发生了破损大件尤其如此，尺寸都比都比整砖小了，故根据各地辊道窑实际情况来看辊下高只要大于或等于制品长边就足够。

再

结合其他三方面，内高的设置如下（单位：

mm）：

窑前带、预热带

烧成带

冷却带

辊上高

400

600

600

辊下高

400

400

400

内总高

800

1000

1000

（单位mm）

2.4 烧成制度的确定 

（1） 温度制度：

考虑到入窑水分比较低，可以快速升温而不会使坯体炸裂。

烧成周期:

48 min

各温度段的划分与升温速率如下：

温度/℃

时间/min

升温速率/℃·min-1

长度比例/%

窑前、预热带

20～500

16 

30

45

烧成带

500～1250 

12 

62.5

 18.3 

保温带

1250

3

0 

12

冷却带

 1250～100 

17 

67.6

36.7

累计

48

100

（2）  气氛制度：

全窑氧化气氛 

（3） 压力制度：

预热带-14～-10 Pa  ，烧成带 < 8 Pa

2.5窑长及各带长的确定 

现在窑炉已经向宽体化、自动化、轻型化发展，已经有长300多米的宽体窑。

其主要原因是现在的辊棒的质量的提高，还有各种材料的飞速发展。

2.5.1 窑长的确定  

窑长（m）=窑容量（m2/每窑）/装窑密度（m2/每米窑长）

窑容量（m2/每窑）=年产量（m2/a）*烧成周期（h）/年工作日*24*产品合格率

装窑密度（m2/每米窑长）=每米排数*每排片数*每片砖面积

窑容量=320000*（48/60）/（300*24*90%）=39.51（m2/每窑）

装窑密度=1000/（200+56）*8*0.2*0.2=1.25（m2/每米窑长）

故窑长=39.51/1.25=31.608m，取32m。

此次采用装配式，由若干节联结而成。

由于制品的尺寸是200×200×10㎜，且辊棒在高温的时候会有一些变形。

考虑这些因素，设计棍棒中心间距为100㎜。

设计每节20根棍棒，即每节长2000㎜，节与节联接的长度为8㎜。

则节数=32000/（2000+8）=15.94节，取16节。

因而窑长度为：

L=2008*16-8=32120m.

2.5.2 各带长的确定 

对于冷却带各段的设置：

刚刚进入急冷阶段时，坯体仍处于熔融的塑性状态，不容易产生应力，可以急冷而不开裂，因为高温下的应力大部分被液相的弹性和流动性所偿。

该阶段要控制好温度。

 据烧成曲线中温度的划分，各段长度：

窑前、预热带：

32120*45%=14454mm             取7节         

长度=14056 mm 

烧成带：

32120*18.3%=5877.96 mm            取2节          

长度=4016mm

保温带：

32120*12%=3854.4mm取2节

长度=4016mm

冷却带：

32120*36.7%=11788.04mm            取5节          

长度=10040mm 

2.5.3 辊道窑窑头、窑尾工作台长度 

窑头工作台是制品进窑烧成的必经之路，也是使制品整齐有序进窑的停留之处。

窑头工作台不宜太长，只要能满足要求即可，根据经验取值为3.3米。

窑尾工作台是烧成后的产品从窑内出来，再经人工检验产品的部位。

由于出窑产品温度一般高达80℃，所以窑尾的工作台不宜太短，目的是使制品有足够的时间冷却，根据经验取值为4.4米。

， 

2.5.4 窑体总长度的确定 

窑体总长度＝32120＋3300＋4400＝39820 mm

3 窑体材料确定 

整个窑体由金属支架支撑。

窑体材料要用耐火材料和隔热材料。

3.1 窑体材料确定原则 

耐火材料必须具有一定的强度和耐火性能以便保证烧到高温窑体不会出现故障。

隔热材料的积散热要小，材质要轻，隔热性能要好，节约燃料。

而且还要考虑到廉价的材料问题，在达到要求之内尽量选用价廉的材料以减少投资。

窑体材料厚度的确定原则：

（1）、为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。

（2）、材料的厚度应为砖长或砖宽的整数倍；墙高则为砖厚的整数倍，尽量少砍砖。

（3）、厚度应保证强度和耐火度。

总之，窑体材料及厚度的确定在遵循以上原则得计出上，还要考虑散热少，投资少，

使用寿命长等因素。

3.2整个窑炉的材料表

窑体材料的选择

名称

材质

使用温度

导热系数

厚度

1—7节，12—16节

窑顶

耐火层

轻质粘土砖

1150

0.35

230

隔热层

硅酸铝耐火纤维束

1000

0.13

90

窑墙

耐火层

轻质粘土砖

1150

0.35

230

隔热层

硅酸铝耐火纤维束

1000

0.13

130

窑底

耐火层

轻质粘土砖

1150

0.35

130

隔热层

硅藻土砖

1000以下

0.1+0.000228t

195

8—11节

窑顶

耐火层

轻质高粘砖

1400

0.45

230

隔热层

硅酸铝耐火纤维束

1000

0.13

130

窑墙

耐火层

轻质高粘砖

1400

0.45

230

隔热层

硅酸铝耐火纤维束

1000

0.13

130

窑底

耐火层

轻质高粘砖

1400

0.45

230

隔热层

硅藻土砖

1000以下

0.1+0.000228t

195

4 燃料及燃烧计算 

A、根据《热工过程与设备》相关资料查得，焦炉煤气热量在15470~16720（kj/m3）,在本设计中取热值16000kj/m3，主要成分氢气、甲烷。

B、焦炉煤气作为燃料有如下几个特点：

（1）炼焦副产物，其中含有较多的氢和碳氢化合物，其热值较高

（2）由于氢的燃烧速度比较快，故燃烧产生的火焰短，火力集中。

4.1 所取燃气组成：

H2

CH4

CO

C2H4

O2

N2

CO2

H2O

合计

57

21

7

2.5

0.