完整版年产3万吨镁砖隧道窑毕业论文设计计算说明书.docx

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完整版年产3万吨镁砖隧道窑毕业论文设计计算说明书

1设计总说明

隧道窑的优点是操作连续、生产能力大、燃料消耗低、使用寿命较长、机械化、自动化程度较高、劳动条件较好、烧成制度易于控制及产品质量较高。

隧道窑有大小两种窑型，后者截面温差较小，调节灵活，成品率较高，设备重量较轻，制造方便。

隧道窑前设有干燥器不仅可以简化工艺、减少砖坯搬运的破损及减轻扬尘，且为全盘机械化、自动化创造条件。

目前，我国耐火材料和陶瓷工业所用隧道窑种类较多，且大多数是我国自行设计建造的，已经累积了较为丰富的经验。

但在自动控制，节约能源等方面仍然有很多工作窑做。

本文详细介绍了165米年产30000吨超高温镁质耐火材料标准砖隧道窑的总体设计过程。

主要包括设计技术数据，材质的选择，结构特点，压力平衡设计，燃料燃烧计算，热平衡和风机的选择。

该窑的主要特点是高温调节灵活，在不缺氧的条件下烧成温度是1600℃，燃料消耗量为395Kg,largeproductioncapacity,lowfuelconsumption,longservicelife,,automation,goodworkingconditions,firingsystemiseasytocontrolandwhichtemperaturedifferenceissmall,flexibleadjustment,weightandeasyfabrication。

Beforethetunnelkilnwithdriercannotonlysimplifyprocesses,reduceadobe,automation

Thisarticleintroducedthe165metersannualoutputof30000tonsofultraofmagnesiarefractoryoveralldesignprocess.Maintechnicaldataincludingdesign,materialselection,structuralcharacteristics,pressurebalancedesign,fuelcombustioncalculation,offan

Themaincharacteristicsofthekilnisofnotof395kgoflevel,toachieveautomaticcontrol,andbetterworkingconditions,,，design,，magnesia

目录

1设计总说明1

2原始资料的收集6

3镁砖的生产工艺7

3.1原料的要求7

3.2颗粒组成及配料7

4温度、压力和气氛制度的确定8

4.1温度制度8

4.2压力制度8

4.3气氛制度9

5隧道窑总体设计9

5.1隧道窑内容纳窑车数的确定9

5.2每辆窑车装砖量的确定9

5.3窑车尺寸的确定9

5.4窑长的确定9

5.5窑的截面积尺寸的确定10

5.5.2窑宽度的确定10

5.6窑各带的划分及长度的确定10

5.7有效容积的计算和装窑密度的计算11

5.8窑车数量的确定11

6隧道窑各带结构的确定11

6.1预热带烟道和气幕配置11

6.1.1.预热带烟道以及排废气孔数量的确定11

6.1.2隧道窑预热带气幕装置12

6.1.3窑内横向循环13

6.2烧嘴的确定13

6.3热风抽出系统13

6.4冷风鼓入系统13

6.5窑底压力平衡装置14

6.6窑门的设置14

7窑墙、窑顶和窑车衬砖设计14

7.1砌筑材料的选择14

7.2窑车衬砖厚底的决定15

7.3窑车装砖15

7.4镁质制品隧道窑各带窑墙、窑顶材质及厚度，毫米16

7.4.1窑墙设计16

7.4.2预热带窑墙尺寸的确定16

7.4.3烧成带窑墙尺寸的确定16

7.4.4冷却带窑墙尺寸的确定16

7.4.5窑顶设计16

7.4.7烧成带窑顶尺寸的确定17

7.4.8冷却带窑顶尺寸的确定17

7.5窑车的选择17

7.6膨胀缝18

8隧道窑附属构件的设计18

8.1轨道接头形式18

8.2轨道膨胀缝18

8.3封砂槽和漏砂槽19

8.4曲折密封19

9燃料燃烧计算19

9.1燃料消耗和燃烧温度的计算19

9.1.1空气量和烟气量的计算19

9.1.2燃烧温度的计算20

10热平衡计算20

10.1热量收入项20

10.1.1燃料燃烧的化学热量；20

10.1.2燃料带入的物理量20

10.1.3助燃空气带入的物理量21

10.1.4在预热带吸入空气带入的物理热；21

10.1.5入窑胚体带入的物理热：

21

10.1.6窑车衬砖带入的物理量21

10.1.7窑车金属带入的物理热；22

10.2热量支出项22

10.2.1蒸发和加热水分的热量：

22

10.2.2出烧成制品带走的热量：

22

10.2.4胚体化学反应耗热量23

10.2.5排出废气带走的热量：

23

10.2.6窑墙窑顶散热损失23

10.2.7窑车底面的散热损失24

10.2.8燃料因机械不完全燃烧损失的热量：

24

10.2.9燃料消耗量的计算24

11风机的选择和计算25

11.1冷却带送风机25

11.2预热带排烟机25

11.3一次空气和冷却带抽热空气用风机26

参考文献27

致谢28

2原始资料的收集

（1）生产任务：

年产量为30000吨年

（2）产品规格：

镁质耐火材料标准砖

（3）工作日：

350天年

（4）成品率：

95%

（5）燃料类型：

重油

（6）最高烧成温度：

1600℃

（7）胚体入窑温度：

≤2%

（8）当地气象条件：

年平均气温20℃，大气压平均值101325Pa,相对温度75%。

窑内风速0ms

3镁砖的生产工艺

3.1原料的要求

我国制造镁砖的主要原料是普通烧结镁砂

3.2颗粒组成及配料

颗粒组成应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。

临界粒度根据镁砂烧结程度和砖的外观尺寸及单重而定，可选择4㎜、3㎜、2.5毫米、2㎜。

结合采用亚硫酸纸浆废液（密度为1.2~1.25g㎝3）或者MgCl2水溶液。

1混炼

在轮辗机或混砂机中进行，加料顺序：

颗粒料→纸浆废液→细粉，全部混合时间不低于10min.由于限制原料的CaO量，并提高了镁砂的烧结程度，一般都取消了困料工序。

2成型

烧结镁砂是瘠性物料，且胚体水分含量少，一般不会出现气体被压缩而产生的过压废品，因此，可采用高压成型，使胚体密度达2.95gcm3以上。

这有利于改善制品的性能。

3干燥

胚体的干燥过程中，所发生的物理化学变化包括水分的蒸发和镁砂的水花两个过程。

干燥介质的入口温度一般控制在100~120℃，废气出口温度一般控制在10~60℃。

4烧成

镁砖的烧成可以在倒焰窑和隧道窑中进行。

它们的荷重软化温度低，同时在结合剂失去作用后胚体强度较低，所以，砖垛不宜太高，一般在0.8m左右。

由于物料在煅烧过程中所发生的物理化学变化在原料煅烧过程中已基本完成，制品的主要矿物组成可以认为与烧结镁石基本相同，只是反应接近平衡的程度和矿物成分分布的均匀性有所提高。

其烧成制度的制定主要从烧成过程物理水的排除，水解产物的分解和胚体在不同温度下的结合强度几方面考虑。

200℃以下，主要是水分的排除，升温速度不宜太快；400~600℃水化产物的分解，结合水析出，升温速度要适当降低；600~1000℃结合剂失去结合作用，而液相尚未生成，胚体主要靠颗粒间的摩擦力来维持，强度降低，升温速度不宜太快；1200~1500℃液相开始形成，并形成陶瓷结合，升温速度可适当提高；1500以上至最终烧成温度，陶瓷结合比较完整，胚体强度较大，升温速度可加快。

烧成最终温度下的保持时间视制品而定。

为了防止FeO-MgO固溶体，使氧化铁生成MF。

这样既能促使制品烧结，又不显著降低耐火性能，故一般采用弱氧化气氛烧成。

冷却时，在液相凝固前砖胚具有缓冲应力的能力，冷却速度可以提高，单液相凝固后，砖胚的塑性已经消失，为了避免裂纹的产生，冷却速度不宜太快。

但800℃以下可采用快冷。

4温度、压力和气氛制度的确定

4.1温度制度

隧道窑温度制度的稳定对产品质量起着重要的作用，因而应具有完整的温度制度控制系统。

而窑温度制度的稳定主要是保持烧成带的温度稳定。

烧成带的温度与燃料的发热值、供给量、空气和燃料量的比例，一次和二次空气量的比例及温度，推车时间间隔，窑车装砖量和装砖图等因素有关。

在理想情况下，上述所有因素应保持稳定。

为了使窑内温度制度稳定，目前设计一般可按以下项目进行控制：

1）根据烧成带的温度调节燃料供给量。

2）根据燃料的消耗量调节一次空气的供给量。

3）根据预热带与烧成带相接处得负压要求调节废气排出量。

4）根据冷却带与烧成带相接处的正压要求调节冷却鼓风量及抽出热空气量。

5）窑各带应设若干温度测量点。

6）其他温度测量项目：

①废气温度。

②抽出热风温度。

③重油温度。

图1本设计的各带安排

车位

温度

带

1~5

100~400℃

预热带

6~13

400~600℃

预热带

14~25

600~1200℃

预热带

25～35

1200~1600℃

烧成带

35~48

800~1400℃

冷却带

48～55

100~800℃

冷却带

4.2压力制度

隧道窑内压力制度的合理确定有助于烧成温度的稳定，燃料消耗量的减少，砖垛截面烧成的均匀，漏气减少及改善工厂操作条件等。

为了控制窑内压力制度设计上设有零压区。

烧成带一般采取微正压操作，以避免因负压操作吸入冷空气而破坏了烧成。

因而零压区一般设于预热带与烧成带相接处或邻近烧成带附近，使烧成带处于微正压区。

零压区的具体位置，常随着窑的操作制度变化而变化。

一般可根据烧成工艺要求，推车时间间隔，烧成带的长短以及高温点车位多少等来确定。

4.3气氛制度

烧成气氛对制品的烧成、制品的性质有很大关系，直接影响到烧成时，一系列的物理化学变化。

为了防止FeO-MgO固溶体，使氧化铁生成MF。

这样既能促使制品烧结，又不显著降低耐火性能，故一般采用弱氧化气氛烧成。

5隧道窑总体设计

5.1隧道窑内容纳窑车数的确定

N=τ△τ（5-1）

式中τ—烧成时间，时；

Δτ—推车时间间隔，分。

N=100×60÷110=55（辆）

5.2每辆窑车装砖量的确定

G=jgη24×60Δτ（5-2）

式中G—窑的产量，吨年；

J—窑年的工作日数，日；

g—窑车平均装砖量，吨量；

η—成品率，%。

G=30000×110÷（24×60）×350×95%=6.89（吨）

查热工课程设计参考资料汇编得取7吨辆

5.3窑车尺寸的确定

选择窑车的长度l,对于窑底的严密性有重要意义。

要车越长，要车的接头越少，故窑车的长度不宜太短，一般可取1.5～3.0米。

根据装砖量，查阅各厂的窑车尺寸可得；窑车为长3.0米，宽3.1米。

5.4窑长的确定

L=XL（5-3）

式中L—隧道窑的长度，m；

N—窑内容纳的窑车数量，n；

l—窑车的长度，mn。

L=55×3.0=165（m）

5.5窑的截面积尺寸的确定

窑的截面尺寸的确定，取决于产量的要求、截面温度均匀性及制品的温度荷重性能等因素。

窑的截面增大，生产能力将相应增加，对厂房及窑的投资影响不大。

但截面尺寸过分增加，将造成截面各部分温度不均匀，呈现窑两侧过烧和底部欠烧等现象，以致要延长烧成时间，才能保证处于低温部位制品的烧成。

因此，只有在窑截面温度均匀及制品的装砖允许高度得到保证的前提下，才允许增大窑的截面尺寸

5.5.1窑高度的确定

窑高度的确定应考虑保证制品在烧成温度下不致变形以及保证截面垂直方向的温度均匀等因素。

由于镁质制品的荷重软化温度与烧成温度相近，故窑的高度一般只能在1.1～1.2m左右。

本设计窑高度取1.1m。

5.5.2窑宽度的确定

确定窑的宽度应考虑到保证截面水平方向的温度均匀。

较宽的窑在燃烧消耗、产量等方面优于宽度较小的窑。

实践证明窑的宽度不超过3.2米时，仍然可保证制品均匀烧成。

本设计宽度取3.2m。

故窑的规格为：

165m×3.2m×1.1m

5.6窑各带的划分及长度的确定

隧道窑按热工制度（温度、压力、气氛制度）。

隧道窑划分预热带21个，烧成带19个，冷却带15个。

各带长度可按下式确定

L1=τ1×Lτ（5-4）

L2=τ2×Lτ（5-5）

L3=τ3×Lτ（5-6）

式中L1、L2、L3—分别为预热带、烧成带、冷却带，m；

τ1、τ2、τ3—分别为预热带，烧成及冷却时间，.Optimizationoffuelandairuseinatunnelkilntoproducecoaladmixedbricks.AppliedThermalEngineering.2006,26:

1556-1563.

（14）ZhangZhongqi.Investigationonproductionandmarketsofsilicabricksinchina.ChinasRefractories.2003,12:

18-22.

致谢

本次毕业设计是对大学四年所学课程的一次综合应用，是对将来从事工作的总演练，在设计过程中对各种知识进行复习总结，融会贯通，找到知识新的突破点，对原有的设计作适当的改进。

经过3个月的努力，在马林老师的指导下，终于完成。

由于时间仓促，不合理之处请各位予以指正，同时再次对马林老师表示深深的感谢。