260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑设计大学论文.docx
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260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑设计大学论文
景德镇陶瓷学院
毕业设计说明书
题目：
260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑
院（系）：
材料科学与工程学院
专业：
热能与动力工程
姓名：
学号：
指导教师：
3.4年产量.......................................................09
3.5各带长度.....................................................09
4.2最高烧成温度.................................................10
4.3各温度段的划分与升温速率.....................................10
4.4气氛制度.....................................................10
4.5压力制度.....................................................10
8.1每小时烧成制品质量...........................................18
8.2每小时烧成干坯质量...........................................18
8.3每小时欲烧成湿坯质量.........................................18
8.4每小时蒸发自由水质量.........................................18
8.5每小时产生二氧化碳质量.......................................18
8.6每小时蒸发结构水质量.........................................18
摘要
本设计说明书是对所设计的“260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑”加以说明。
说明书中具体论述了设计时应考虑的因素，如窑体结构，窑体材料，工作系统，热平衡计算，管道尺寸等。
关键词：
辊道窑、快速烧成、节能、传动系统
Abstract
Thedesignspecificationisdesignedby260meterswidesectionundertransnormalhighgaskilnroller.Brochureonthespecificdesigntobetakenintoaccountfactorssuchaskilnstructure,kilnmaterials,worksystems,thermalbalance,thepipelinesize,andsoon.
Keywords:
rollerkiln、quickfiring、energysaving、tansmissionsystem
1、前言
随着我国社会主义经济的快速发展，陶瓷工业在社会主义建设、国防科学和人民生活中的作用越来越重要。
而陶瓷工业所用的窑炉也在快速的向前发展，其发展过程是由低级到高级，由产量、质量低、燃料消耗大，劳动强度大、烧成温度低，不能控制气氛，发展到产量、质量高、燃料消耗低、烧成温度高、能控制气氛，以及机械化和自动化。
辊道窑已经成为当代陶瓷工艺的先进而成熟的窑炉形式，被广泛运用。
在陶瓷生产中烧成是非常重要的一道工序。
烧成过程严重影响着产品的质量，而烧成的关键在于窑炉。
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。
我们所要研究的是超常规辊下高度是否会对窑内温度均匀分布有所帮助。
下面我将按照目录步骤分别介绍我的设计说明：
二、设计任务书及原始资料
2.1设计课题：
260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑
2.2原始数据：
2.2.1窑炉长度：
260米；
2.2.2断面宽度：
3.15米；
2.2.3辊下高度：
比常规辊下高度高50%，即高3层砖；
2.2.4产品规格：
800*800*10mm，单重7.9kg；
2.2.5烧成周期：
60min（自定）；
2.2.6最高烧成温度：
1180℃；
2.2.7使用燃料：
天然气；
2.2.8产品合格率：
97%（自定）；
2.2.9年工作日：
360天（自定）；
2.2.10烧成气氛：
全氧化；
2.2.11坯体组成：
（自定）
坯体含水率1%
组成
灼减
%
68.21
16.68
2.26
2.88
0.88
3.98
5.11
2.2.12烧成收缩：
10%（自定）；
2.2.13其他数据：
室温20℃，夏天温度最高40℃（自定）；
2.3基本要求：
2.3.1通过设计计算确定窑体材料及厚度、主要结构尺寸、管路系统尺寸等；
2.3.2确定工作系统安排，编写设计说明书，并打印输出；
2.3.3绘出设计图纸一套，应包括：
主体结构图、管路系统图、钢架结构、异型砖及其他必需的附件图；
2.3.4设计说明书应有英文摘要，图纸至少应有一张CAD绘图；
2.3.5相关文献综述翻译。
三、窑体主要结构尺寸及产量的确定
3.1进窑砖坯尺寸
产品规格：
800×800×10mm
产品宽度800m，考虑烧成收缩为10%，则：
坯体尺寸=产品尺寸÷（1-烧成收缩）=800÷（1-10%）=889mm
3.2排砖方法
窑内宽为3.15m，若每排三块砖，为889*3=2667mm加上与窑墙之间的间距100~200mm，取200mm，则等于2667+2*200=3067mm，刚好小于窑内宽。
所以选取排砖方法为每排3块砖。
3.3窑内高
辊道窑的内高被辊子分隔成辊上高和辊下高两部分。
内高是制品在窑内传热和烧成的空间，内高必须合理，既能有利于产品换热满足烟气有足够的流动空间，又必须满足一定的烧成空间和冷却空间。
所以，内高的确定有一定的原则：
考虑到所用燃料为天然气，燃料中所含有的N2量比较大，单位燃料所需要的空气量也比较大，烟气量也比较大，为了有利于热量的传递，保证有足够的烧成空间和冷却空间，所以把窑内尺寸稍稍加大。
预热带和烧成带为了保证有足够的烧成空间和冷却空间。
所以，内高可较其他两带稍高一些。
而辊下高受设计任务的要求，均在常规基础上加高3层砖。
取内高如下：
标准砖：
230*114*65mm。
一般考虑耐火砖及轻质砖灰缝在2～4mm，红砖在7～10mm，此次设计考虑耐火砖灰缝取3mm。
通常要求辊下高大于制品长度的一半，0.5*800=400mm，6*（65+3）=408mm，所以取6层砖符合条件。
窑前带和冷却带辊上高5层砖，辊下高9层砖。
预热带和烧成带辊上6层，辊下9层。
位置
节数
窑前带
1～13节
预热带烧成带急冷带
14～52节53～78节79~93节
缓冷带、快冷带
94～130节
辊上高
340mm
408mm
340mm
辊下高
612mm
612mm
612mm
总高
952mm
1020mm
952mm
3.4年产量
根据公式可以进行计算：
取每排砖间距为20mm，则
装窑密度=每米排数*每排片数*每片砖面积
=1000*3*0.64/（889+20）=2.11（平方米/每米窑长）
窑容量=窑长*装窑密度
=260*2.11=548.6平方米
年产量=窑容量*年工作日*24*产品合格率/烧成周期
=548.6*360*24*97%/1=4597706.88平方米
3.5各带长度
利用装配式，由若干节联结而成，设计每节长度为1992mm，节间联结长度8mm，总长度2000mm。
所以节数=260/2=130节。
窑前带：
130*10%=13节（第1-13节）
预热带：
130*30%=39节（第14-25节）
烧成带：
130*20%=26节（第53-78节）
冷却带：
130*40%=52节（第79-130节）
四、烧成制度的确定
4.1烧成周期：
60min
4.2最高烧成温度：
1180℃
4.3各温度段的划分与升温速率
名称
温度/℃
时间/min
升温速率/·min-1
长度比例/%
节数
窑前段
20～250
6
38.33
10
1-13（13）
预热带
250～850
18
33.33
30
14-52（39）
烧成带
850～1180
8.8
37.5
14.6
53-71（19）
烧成保温
1180
3.2
——
5.4
72-78（7）
急冷带
1180～700
6.9
-69.57
11.5
79-93（15）
缓冷段
700～450
8.3
-30.12
13.9
94-111（18）
快冷段
450～80
8.8
-42.05
14.6
112-130（19）
累计
——
60
——
——
130
4.4气氛制度：
全窑氧化气氛
4.5压力制度：
辊道窑为中空窑，窑内气体流动阻力小，在预热带微负压，在烧成带微正压工作。
故压力制度也容易得到保证。
预热带-40～-25Pa，烧成带<8Pa。
5、工作系统的确定
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。
5.1排烟系统
由于本设计的辊道窑较长，总长为260米，因此共设了六处排烟，分别设在窑前第一节、第三节、第五节、第七节、第九节和第十一节。
每节排烟口的设置为在窑顶和窑底分别设有二个排烟支管，第一、三节的排烟支管伸入窑内且开口向着烟气的流动方向；烟气从各排烟口进入排烟支管，然后通过每节的排烟支管进入上下排烟分管进，最后通过的总排烟管由排烟机排出室外。
5.2燃烧系统
5.2.1烧嘴的设置
选用的燃料是天然气，为均匀窑温强化窑内对流换热和利于烧成带温度的调节，本设计选用烧嘴芯为材料的烧嘴，保证燃烧充分。
并从40节到52节开始布置烧嘴，每节辊下布置两对烧嘴，从53节开始到烧成带78节结束，辊上辊下分别设置两对烧嘴，并在辊上辊下每个烧嘴的对侧窑墙上设置一个观火孔。
5.2.2天然气、助燃空气输送装置
气烧辊道窑的天然气总管一般设置在窑顶上方，天然气由总管经过支管流向烧嘴，助燃空气总管经过两支支管流入，先通过钢架结构的空心管再由软管通向烧嘴。
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，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，余热风可供干燥或作助燃风用，达到节能目的。
5.3.1急冷带通风系统
从烧成最高温度至700℃以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，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直接风冷是在辊上下设置横穿窑断面的冷风喷管。
每根喷管上均匀地开有圆形式出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷效果。
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40～100mm。
本设计也采用此种结构，用15节窑长进行急冷，每节辊上下分布8对φ70急冷风管（急冷的前半节不设置急冷风管），交错排列横穿过窑内，窑内部分的管子开
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