年产12万大件卫生瓷的隧道窑说明书.docx

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年产12万大件卫生瓷的隧道窑说明书

关键设备工程设计训练课程设计（论文）

设计（论文）题目

设计一条年产12万大件卫生瓷的隧道窑

学院名称材料与化学化工学院

专业名称材料科学与工程（无机非金属分析）

学生姓名

学生学号

任课教师

设计（论文）成绩

教务处制

2015年1月20日

2013-2014学年第1学期

课程设计任务书

一、课程设计题目

设计一条年产卫生瓷12万大件的隧道窑

二、课程设计原始资料

1.年产量：

12万大件/年；

2.产品规格：

400×200×200mm,干制品平均质量10Kg/件；

3.年工作日：

340天/年；

4.成品率：

90%；

5.燃料种类：

天然气，热值QD=36000KJ/Bm3

6.制品入窑水分：

2.0%；

7.烧成曲线：

20～970℃,9h；

970～1280℃,4h；

1280℃，保温1h；

1280～80℃,14h；

最高烧成温度1280℃，烧成周期28h。

三、课程设计要求

1．课程设计严格按照《成都理工大学课程设计（学年论文）工作管理办法》进行规范管理；

2．要求提交窑炉设计说明书一份，设计图一张（隧道窑剖面图）；

3．要求计算正确，设计合理，文图相符，课程设计报告≥3000字（含数据表、插图）；

4．采用学校规定的“成都理工大学学生的撰文专用稿纸”，参照学校规定的毕业设计（论文）撰写格式要求（含数据表、插图），撰写或编排打印课程设计；参照学校规定的毕业设计（论文）装订结构，课程设计报告、图纸等一并装入学校规定的“成都理工大学学生撰文资料袋”。

一、前言

随着科技进步和全球经济一体化的形成，对于产品质量和科技含量要求比以往更高。

对于热工设备，主要的还是节能和加热质量，这就要求有更好的便宜耐火材料，隧道窑作为其主要的热处理设备，主要是利用燃气燃烧加热和缓慢冷却，对材料进行处理。

隧道窑设计是利用热工基础理论及实践知识，组织烧成工艺，以达到优质、高产、低消耗。

耐火制品的烧成可分为二大类，一是连续式窑，主要是隧道窑，具有过程稳定，操作连续，机械化自动化水平高，产量高，质量好，燃耗低，劳动条件好，使用寿命长等特点。

是目前国内外应用最广泛﹑最现代化的窑炉之一。

二是间歇式窑：

只要是倒焰窑，其优点是构造简单，灵活性大；缺点是产量低，能耗高，不宜实现机械化，劳动强度大等。

近年来，在倒窑的基础上发展起来的锁式窑﹑钟罩窑﹑半隧道窑等，对上述缺点已有所改善

隧道窑具有生产连续化，周期短，产量大，质量高，、生产连续化，周期短，产量大，质量高。

热利用率高，燃料经济，烧成时间减短，节省劳力。

质量较好，破损率也少，窑和窑具都耐久的特点。

故是很多陶瓷厂选用的对象。

二、设计任务及原始资料

（一）、课程设计题目

设计一条年产卫生瓷12万大件的隧道窑

（二）、课程设计原始资料

1.年产量：

12万大件/年；

2.产品规格：

400×200×200mm,干制品平均质量10Kg/件；

3.年工作日：

340天/年；

4.成品率：

90%；

5.燃料种类：

天然气，热值QD=36000KJ/Bm3

6.制品入窑水分：

2.0%；

7.烧成曲线：

20～970℃,9h；

970～1280℃,4h；

1280℃，保温1h；

1280～80℃,14h；

最高烧成温度1280℃，烧成周期28h。

（三）、课程设计要求

1．课程设计严格按照《成都理工大学课程设计（学年论文）工作管理办法》进行规范管理；

2．要求提交窑炉设计说明书一份，设计图一张（隧道窑剖面图）；

3．要求计算正确，设计合理，文图相符，课程设计报告≥3000字（含数据表、插图）；

4．采用学校规定的“成都理工大学学生的撰文专用稿纸”，参照学校规定的毕业设计（论文）撰写格式要求（含数据表、插图），撰写或编排打印课程设计；参照学校规定的毕业设计（论文）装订结构，课程设计报告、图纸等一并装入学校规定的“成都理工大学学生撰文资料袋”。

三、烧成制度的确定

1、烧成曲线：

20～970℃,9h，预热带；

970～1280℃,4h，烧成带；

1280℃，保温1h，保温带；

1280～80℃,14h，冷却带；

最高烧成温度1280℃。

烧成周期：

28h

2、窑型选择

卫生瓷是大件产品，采用普通窑车隧道窑。

由于考虑到燃料为天然气，经过净化处理，不会污染制品。

若再从窑的结构上加以考虑，避免火焰直接冲剧制品，所以采用明焰露装的形式（制品不袭匣钵），既能保证产品质量，又增加了产量，降低了燃料消耗，改善了工人的操作条件，并降低了窑的造价，是合理的。

四、窑体主要尺寸的确定

1、窑主要尺寸的确定

为使装车方便，并使窑内温度均匀，快速烧成，采用单层装车的办法，即窑车上只放一层制品。

根据几种装车方法确定：

窑车长×宽＝1500×870mm，平均每车装制品10件／车，干制品的平均质量为每件10Kg，则每车装载量为100Kg/车。

则窑车的装载图为：

1500mm

可直接求出窑长：

=66.67m

窑内容车数：

n=66.67/1.5=44.45辆取44辆

则窑车有效长度为：

45×1.5=66m

2、窑体各带长度的确定

根据烧成曲线：

设进车室2m，出车室2m，则窑总长为67十2十2＝71m

窑内宽B根据窑车和制品的尺寸取800mm。

窑内侧墙高（窑车装载面至拱脚）根据制品最大尺寸（并留有空隙）定为500mm。

拱心角α取60°，则拱高f＝0．134B＝0．134×800＝107mm

轨面至窑车衬砖面高660mm。

为避免火焰直接冲击制品，窑车上设300mm高之通道（由40mm厚耐火粘土板及耐火粘土砖柱组成）。

侧墙总高为（轨面至拱脚）H＝500十300十40十660＝1500mm

窑内容车数46辆

推车时间：

小时推车数：

五、工作系统的确定

在预热带2～11号车位设10对排烟口，每车位一对。

烟气通过各排烟口到窑墙内的水平烟道，由5号车位的垂直烟道经窑顶金属管道至排烟机，然后由铁皮烟囱排至大气。

排烟机及铁皮烟囱皆设于预热带窑顶的平台上。

在1号、3号、6号车位有三道气幕。

其中1号车位气幕为封闭气幕，窑顶和侧墙皆开孔，气体喷出方向与窑内气流成90°角。

3号和6号车位为扰动气幕，气体由窑顶喷出，方向与窑内气流成150°角。

用作气幕的气体从冷却带的间接冷却部位抽出。

在烧成带15号～23号车位设7对燃烧室，不等距分布，两侧相对排列。

助燃空气不预热，由助燃风机直接抽车间冷空气，并采用环形供风方式，使各烧嘴前压力基本相同。

冷却带在23～28号车位处，有7m长的间壁急冷段，由侧墙上的小孔直接吸入车间冷空气，冷却气体流动方向与窑车前进方向相同（顺流）。

从换热观点，逆流冷却效率高，但砖砌体易漏风，逆流漏进的冷风和700℃左右的产品接触，易急冷至更低温度，达到SiO2晶形转化温度而使产品开裂。

所以要采用顺流。

该处窑顶自23～28号车位有8m长的二层拱间接冷却，冷空气亦由窑顶孔洞处自车间吸入。

由间壁、二层拱抽出来的热空气经窑顶上金属管道送往预热带作气幕。

（实际上该段应采用直接风急冷或直接、间接相结合，将两层拱抽来的热气再喷入窑内作急冷，可防止大件产品炸裂。

）

自31～43号车位设11对热风抽出口，每车位一对。

热空气经过窑墙内的水平热风通道，于33号车位处用金属管道由热风机抽送干燥。

窑尾44号车位处，由冷却风机自窑顶和侧墙集中鼓入冷却空气。

车下自15～35号车位，每隔3m设一个冷却风进风口，由车下冷却风机分散鼓风冷却，并于5号车位处由排烟机排走。

烧成带前后，即15号、24号车位处，设两对事故处理口。

全窑无检查坑道。

六、窑体材料以及厚度的确定

窑体的材料及厚度如下表所示。

材料及厚度确定后可进行材料的概算。

确定全窑的材料消耗量。

窑体的材料及厚度

温度范围

（℃）

长度

范围

（m）

窑墙材料（m）

窑顶材料（m）

Ⅰ等

粘土砖

Ⅱ等

粘土砖

轻质粘土砖

红砖

Ⅰ等粘土砖

Ⅱ等粘土砖

轻质粘土砖

粒状高炉渣

红砖

钢筋混凝土

（进口室）

（2）

0.240

0.05

20~950

0~16.5

0.230

0.235

0.495

0.230

0.075

0.120

0.053

750~950

16.5~21.5

0.230

0.350

0.230

0.113

0.075

0.120

0.053

（事故处理口）

（空）

（空）

（Ⅱ粘）

0.120

0.230

0.265

0.345

（Ⅱ粘）

0.230

0.113

0.075

0.120

0.053

950~1280~1260

21.5~33.5

0.345

0.470

0.345

0.230

0.113

0.075

0.120

0.053

（烧嘴处）

0.930

0.230

0.230

0.113

0.075

0.120

0.053

1260~1190

33.5~34.5

0.230

0.350

0.380

0.230

0.113

0.075

0.120

0.053

（事故处理口）

（空）

（空）

（Ⅱ粘）

0.120

0.230

0.265

0.345

0.230

0.115

0.075

0.120

0.053

1190~710

34.5~41.5

间隙通道壁厚+空隙+壁厚0.04+0.150+0.04

0.350

0.380

0.230

0.113

0.075

0.089

0.053

（空）

0.150

710~330

41.5~59.45

0.230

0.495

0.230

0.075

0.120

0.053

330~80

59.45~67

0.230

0.500

0.230

0.075

0.120

0.053

（出车室）

（2）

0.240

0.05

七、燃料燃烧计算

1、燃烧所需空气量

该窑用天然气，其热值为：

理论空气量：

实际空气量:

取空气过剩系数α=1.29

2、燃烧产生烟气量

理论烟气量：

实际烟气量：

3、燃烧温度

理论燃烧温度tth：

现设t=1730℃，查表，在1730℃时的烟气比热为：

则：

=（36000+3.12×20+12.286×1.3×20）/（13.286×1.64）

=1669.7℃

求得t=1730℃，所以最初假设的1730℃的相对误差为：

小于5%，所以合理。

取高温系数：

η=0.80

则实际温度为:

，比烧成温度1280℃高55.76℃，认为合理。

4、用经验数据决定燃料消耗量

燃料消耗量的计算，可直接选用经验数据（如下表）。

表中列出隧道窑焙烧各种陶瓷产品的单位热耗。

将每小时的产量乘以表中数据，即为该窑每小时财的热耗.

隧道窑单位产品热耗

产品名称

单位热耗

产品名称

单位热耗

瓷器

4600~26000J/kg产