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1、卫生陶瓷梭式窑综述23m31300烧成卫生陶瓷制品梭式窑设计 班级：材料0903 姓名： 指导老师：徐长海摘要梭式窑是20世纪60年代发展起来的新型间歇式窑炉,具有烧成制度易于改变、温度均匀、能耗低等优点,越来越受到青睐。梭式窑的运行状态是影响产品质量和生产效率的重要因素,因此开展这方面的理论与实验研究具有重要的意义和价值。在满足产品质量和生产能力，尽可能的提高烧成质量，缩小窑内的温差，温度、气氛容易调节；实现快速烧成，缩短烧成周期，提高生产效率，节约燃料，降低成本；改善劳动条件，减轻劳动强度；利于余热利用。梭式窑采用气体燃料有许多优点，如燃烧过程(包括温度、气氛、火焰、长度等)容易控制；易于

2、实现自动调节；气体燃料本身可以预热，即用低发热量的煤气也可以获取较高的燃烧温度，以适应产品烧成的工艺要求，或利用余热加热煤气，节约燃料。另外，气体燃料机械杂质少，能适应某些净化要求严格的工业窑炉使用，以实现明焰裸烧。本文主要介绍了梭式窑煤气燃料燃料的计算、窑体的主要尺寸计算、梭式窑其主体的设计。关键词：卫生陶瓷，设计，燃气，计算 23m3shuttle kiln design Class:0903class material Name: Wang Wenhui Teacher: Xu ChanghaiAbstractShuttle kiln is nineteen sixties develo

3、ped intermittent kiln, having a firing system easy to change, temperature uniformity, low energy consumption, more and more favored. Shuttle kiln operation state is influencing the product quality and the production efficiency are important factors, therefore, to carry out the theoretical and experi

4、mental research has important significance and value.To meet the product quality and production capacity, as far as possible to improve the firing quality, reduce the temperature difference inside the kiln, temperature, atmosphere is easy to adjust; to achieve rapid firing, shortening the firing cyc

5、le, improve production efficiency, saving fuel, reducing costs; improve working conditions, reduce labor intensity; for waste heat utilization. Shuttle type kiln by fuel gas has many advantages, such as the combustion process ( including temperature, atmosphere, flame, length) is easy to control; an

6、d is easy to realize automatic control; fuel gas itself can be preheated, which uses low calorific value gas can obtain higher combustion temperature, in order to adapt products sintering process requirements, or utilization of waste heat of heating gas, fuel saving. In addition, the fuel gas mechan

7、ical impurities less, can adapt to some purification demanding industrial furnaces, in order to achieve flame bare firing. This paper mainly introduces the shuttle kiln gas fuel calculation, kiln, shuttle kiln main dimension calculation of its main body design.Key words: sanitary ceramics , design,

8、gas, calculation前言31.设计要求32.窑炉主要尺寸设计33.窑炉砌筑体43.1砌筑体材质的选择43.1.1窑墙53.1.2窑顶53.2砌筑体尺寸的确定53.2.1窑墙尺寸的计算53.2.1窑墙尺寸的计算53.2.2窑顶尺寸的计算63.3膨胀缝64.燃烧计算及燃烧设备的选择74.1燃料燃烧计算74.2实际燃烧温度温度84.3烧嘴的数量、选型以及布置9主要参考文献10前言梭式窑（Shuttle kiln,也称：往复窑，或称：台车式窑）是从传统的倒焰窑演变而来，故而属于“间歇式”或“半连续式”窑型。自80年代来，我国引进不少梭式窑，也在借鉴的基础上，自行研制开发不少梭式窑，梭式窑在

9、我国投入使用以来，因其具有升、降温速度快、操作灵活方便，便于维修等特点，近年来在冶金、化工、陶瓷、无机材料等领域得到广泛使用。为了掌握梭式窑的特点和结构点，增强工程设计能力，提高设计计算和理论分析能力而设计一个30m3烧成卫生陶瓷制品梭式窑。1.设计要求1.窑炉种类：卫生陶瓷梭式窑2.窑内有效容积：23m33.最高烧成温度：13004.燃料种类及组成：净化煤气煤气组成：成分CO2COH2CH4C2H4H2SN2含量（%）4.529141.80.20.350.25.成品率：95%6.装窑密度：1.2吨/立方米7.窑容积系数：0.98.空气过系数=1.19.当地气象条件：夏季平均温度27，年平均大

10、气压力96000Pa2.窑炉主要尺寸设计窑体的主要尺寸主要依据被煅烧制品的产量要求，产品性能、烧嘴喷射能力、温度分布均匀性等各方面因素综合确定。(1)梭式窑内高为窑车台面至窑顶的空间高度。根据材料所能允许的堆垛高度来确定窑的内高。如镁砖由于其荷重软化温度和他的烧成温度接近，砖跺高度不宜太高，姑其窑内高通常在1米左右；而硅砖由于其荷重软化温度高，其窑内高通常在1.92.1米；现有粘土砖和高铝砖窑内高分别为1.51.9米和1.11.5米。砖跺上下所允许的温差也是考虑窑内高时应注意的影响因素之一。窑高增加，上下温差加大，容易造成烧成质量不均匀。本梭式窑的内高设计为1626mm。(2)梭式窑的内宽为窑

11、内两侧窑墙之间的距离。窑的内宽与窑的产量和允许的温差有关。产量随窑宽的增加而增大，太宽则中心温度偏低。现代梭式窑多采用扁宽型断面设计，窑的宽高比一般为2，其中B为窑的内宽，H为窑的内高。所以本梭式窑的内宽设计为3248mm。(3)拱中心角的选择。梭式窑的窑顶有拱顶和吊顶两种类型。耐火材料梭式窑，烧成温度高，多为拱顶窑。拱顶采用楔形砖砌筑，拱中心角的选择很重要，拱中心角太小，拱砖受力太大，在使用过程中还会产生下沉现象；反之若拱中心角大，拱半径小，当受热时，拱砖膨胀，拱会被挤起而产生开裂现象，同时拱过高，拱顶制品之间孔隙加大，增加上下温差。拱中心角一半在60180之间，其中60的拱中心角采用较多。

12、本梭式窑的拱中心角采用60，其半径为3248mm，矢高为403mm。(4)梭式窑的横截面积F=4.154m2，梭式窑的总长度L=5.537m3.窑炉砌筑体3.1砌筑体材质的选择选择砌筑体材质时充分考虑了砌筑体所处的工作条件，其中包括：(1)工作温度：该窑炉因用于烧制卫生陶瓷，最高烧成温度为1300。(2)温度应力：承受温度应力较大的部位，选择稳定性好的材料。(3)承重荷载：承受荷重大的部位选择了强度大的砖。轻质砖和硅藻土砖没用于砌筑承重拱顶或拱角砖，也没用于砌筑同钢结构立柱相接触的窑墙。在温度下承重还考虑了材料的荷重软化点。(4)化学侵蚀：不同种类的耐火制品砌筑接触时，考虑了它们之间的反应；对

13、于整个窑体来说，还要防止由于局部砌体过早损坏而导致停产。红砖、硅藻土砖、粘土砖、高炉矿渣的最高使用温度、体积密度及相应的导热系数分别为:红砖硅藻土砖粘土砖高炉矿渣最高使用温度（）60090013001400700体积密度（Kg/m3）19002300700导热系数W/(m)0.71.20.198+0.26810-3t0.698+0.6410-3t0.623.1.1窑墙窑墙要有一定强度才能承受荷重、支持窑顶；要耐高温；要能保温，以维持窑内煅烧温度，减少散热损失，降低环境温度。所以本梭式窑的窑墙由内向外分别采用了红砖、硅藻土砖、粘土砖砌筑。3.1.2窑顶窑顶除要有一定强度、耐热、保温性能好坏，还要

14、不漏气、重量轻，推力小等要求。所以本梭式窑的窑顶采用的粘土砖、硅藻土砖砌筑，用锅炉矿渣填充，窑顶表面平铺一层红砖以便行走。3.2砌筑体尺寸的确定根据公式q= (t内t外)来确定各种材料的厚度。由此公式可以堆出：（-）3.2.1窑墙尺寸的计算对于本窑炉，窑内最高温度为1300，保温层的温度为780，窑墙的外表面温度取100120，空气温度取20。q1=13504.1843600=1569J/m2s粘土砖:=0.698+0.64103(1300780)2=1.401=/q1 (t内t外)=1.401569(1300780)=0.463m查表后取464mm;硅藻土砖：=0.198+0.268103(

15、780300)2=0.362=/q1(t内t外)=0.361569(780300)=0.110m查表后取116mm;红砖：=0.73=/q1(t内t外)=0.71569(300160)=0.062m查表后取63mm。3.2.2窑顶尺寸的计算窑顶：q2=16004.1843600=1860 J/m2s粘土砖： 4=/q2(t内t外)=1.41860(1300850)=0.338m查表后取340mm;硅藻土砖： 5=/q2(t内t外)=0.351860(850500)=0.066m查表后取68mm;高炉矿渣： 6=/q2(t内t外)=0.621860(350160)=0.063m取68mm3.3膨

16、胀缝几种常用的耐火材料每米砌体的膨胀缝按下列尺寸留设。耐火粘土砖和轻质粘土砖砌体56mm/m硅砖砌体 12mm/m镁砖砌体 1012mm/m高铝砖砌体 68mm/m由于上述所用的材料的工作温度都大于80，都应设膨胀缝，且膨胀缝的位置应避开受力部位和骨架，关应按间距2米左右均布。窑墙膨胀缝的内层与外层之间留成锯齿形，上下层之间留成锁口形式以保证密封。窑顶膨胀缝，单层拱顶留直缝，为保证密封应在拱顶压一层砖；多层拱顶膨胀缝应错开，最上一层应拱顶也应压一层砖保证密封。如下图： 4.燃烧计算及燃烧设备的选择4.1燃料燃烧计算设窑炉使用的煤气组成干基如下表：成分CO2COH2CH4C2H4H2SN2含量（

17、%）4.529141.80.20.350.2其中含水率为4%，=1.1时。基准：1Nm3湿煤气 xu1=xd（1H2O）换算成湿煤气组成：xu=xd=0.96xd 换算后的煤气组成如下表：成分CO2COH2CH4C2H4H2SN2H2O含量（%）4.3227.8413.441.730.190. 948.194.0(1) 1Nm3煤气燃烧所需要的空气量理论空气量为：V=(+0.01732+0.00193+0.0029)=1.195 Nm3 / Nm3 实际空气量为：Va=Va0 =1.11.195=1.315 Nm3 / Nm3(2) 1Nm3煤气燃烧理论生成烟气量为：V0=(0.043+0.2

18、784+13.44+30.0173+40.0019+20.0029+0.4819+0.04)+ V=1.99(Nm3 /kg)1Nm3煤气燃烧实际生成烟气量为：V= V0 +(1)V=0.0195+(1.11)1.195=2.07 Nm3 / Nm3烟气组分：=100%=16.556%=100%=10.4203%=0.4819V =0.4819+1.315=68.88%=(1) V 100%=5.7729%=100%=0.140096% 4.2实际燃烧温度温度气体燃料的发热量:Qnet=12600C0+10800H2+35800CH4+59000C2H4+63700C2H6+80600C3H6

19、+91200C3H8+118700C4H10+146000C5H12+23200H2S(KJ/Nm3)Qnet=12627.84+10813.44+3581.73+5900.19+2320.29=5758 KJ/Nm3燃烧所需空气量：Va=1.315 Nm3/ Nm3煤气实际烟气量：V=2.07 Nm3/ Nm3煤气发生燃烧时煤气温度tg与空气温度ta均为20，其中空气在020的平均比热容为1.296 KJ/Nm3理论燃烧温度：tth= 即2.07ctth=5818.5设tth=1700,查表知发生煤气燃烧产物的平均比容物C=1.67。则Q=2.071.671700=5876.75818.5设

20、tth=1600，C=1.65则Q=2.071.671600=5464.85818.5此时，tth的值必在tth与tth之间，可用内插法以求tth值，即：=tth=1686实际燃烧温度tp=tth设取高温系数=0.76（陶瓷倒焰窑）tp=0.761686=1281.64.3烧嘴的数量、选型以及布置选用高温调速喷嘴，配合外设燃烧室，构成喷燃器。两对喷燃器布置在窑墙两侧，在同一水平面上交错布置。 外设燃烧室是为了保证煤气喷燃仅应所必须的时间及空间，使燃料能够充分燃烧。为了便于点火，在燃烧室一侧的墙上留一个直径是60毫米的点火孔。在点火结束后，用一磨制的轻质耐火砖塞将点火孔堵严。为了提高喷嘴空气雾化

21、效果，因而要用全部助燃空气的大部份作雾化介质。适当提高一次空气和油的温度是保证雾化质量的有效措施。主要参考文献1章明铁.基于LABVIEW的梭式窑燃烧监控技术研究：硕士学位论文，景德镇：景德镇陶瓷学院，2009年2徐德龙，谢峻林.材料科学与工程.武汉：武汉理工大学出版社，20083姜洪舟.无机非金属材料热工设备.武汉：武汉理工大学出版社，20054朱庆霞,胡国林,唐奇,陈功备,蒋方乐.液化气梭式窑燃耗的计算机仿真研究.陶瓷学报，2005年5潘小勇，陈正军，王哲，胡国林.卫生瓷梭式窑CAD系统设计与开发.陶瓷学报，2009年6张全;赵杰;蔡军林;刘新元.梭式窑燃烧室结构优化研究工业加热，2007年