辊道窑窑炉设计Word格式文档下载.docx

1、4产品合格率：95%5烧成周期：60 分钟（全氧化气氛）6最高烧成温度：1180（温度曲线自定）（二）燃料天然气CO H2 CH4 C2H4 H2S CO2 N2 O2 Qnet（MJ/Nm3）0.2 0.2 95.6 3.5 0.3 0.1 0.1 0 41.58（三）夏天最高气温：373 窑体主要尺寸的确定3.1 窑内宽的确定产品的尺寸为 40010mm，设制品的收缩率为 8%。由于坯体尺寸=产品尺寸/（1-烧成收缩）,得坯体尺寸为：435435mm两侧坯体与窑墙之间的距离取 100mm，设内宽 B=2810mm，取产品长边平行于辊棒，计算宽度方向坯体排列的块数为：n=（2810-1002

2、）/435=6，确定并排 6 块。确定窑内宽 B=4356+1002=2729mm，取 2810mm。3.2 窑体长度的确定3.2.1 窑体长度的确定窑容量=（日产量烧成周期）（24产品合格率）=（1000060/60）95%）=438.6（/窑）装窑密度=每米排数每排片数每片砖面积=（1000435）6（0.4*0.4）=2.2 （/每米窑长）有效窑长=窑容量装窑密度=438.62.2=200（m）取单节长度为 2500mm,节间联接长度 8mm。窑的节数=2002.508=79.7 节,取节数为 80 节所以算出窑长为 L=250080=200m3.2.2 窑体各带长度的确定预热带占全窑总

3、长的 30%，节数=8030.%24 节，长度242.560m；烧成带占全窑总长的 25%，节数=8025%20 节，长度202.550m；冷却带占全窑总长的 45%，节数=8045%36 节，长度362.590m。3.3 窑内高的确定表 31： 窑内高度表1-24 节25-56 节57-80 节辊上高（mm）290360辊下高（mm）390460内总高（mm）6808204 烧成制度的确定（1） 温度制度： 烧成周期：60min 各带划分：（2）气氛制度：全窑氧化气氛。（3）烧成温度曲线大致如下：1200 11801000 950800 700600 500400200图 41：烧成温度曲线

4、5 工作系统的确定5.1 排烟系统采用集中排烟方式，排烟口设在第 1，3，6 节，每节上下各 5 对直径为 200mm 的圆形排烟口直通窑体外，排烟口设在距每节窑头 600mm 处。下排烟口上方设置支柱和挡板以防止碎坯落入下排烟口。排烟出口处设置排烟阀，然后经水平分管进入总烟管。总烟管设于窑顶，上有总闸。利用烟气抽力，引导窑内气体流动。5.2 燃烧系统5.2.1 烧嘴的设置本设计在预热带后部即烧成带前就开始设置烧嘴，有利于快速升温和温度调节，缩短烧成周期，达到目的。考虑到在低温段设置烧嘴不宜太多。因此，在在第724节，每节辊下交错设置2对烧嘴，在2444节，每节设置4对烧嘴，上下对侧均交错布置

5、。每个烧嘴对侧设置一个火焰观察孔，因此，本设计总共有136对烧嘴。5.2.2 天然气输送装置在天然气总管前设一个连锁保险器，保证助燃风机事故、停电、天然气压力过低时能迅速自动切断天然气，确保安全。天然气总管设一放散管。天然气支管和分管分别从分管和总管侧方引出防止冷凝水淤积在管道内。辊上或辊下每 4 个燃烧系统组成一个控制单元。5.3 冷却系统5.3.1 急冷通风系统从烧成最高温度至少800以前，制品中由于液相的存在而且具有塑性，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是直接风冷是在辊上下设置横窑断面的冷风喷管。每根喷管上均匀地开有圆形或狭缝式出风口，对着制品上下均匀地

6、喷冷风，达到急冷的效果。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6080mm。本设计也采用直接吹风冷却，在第4550节每节设置12根 80急冷风管,上下管布置在同一断面并横穿过窑内, 每根风管的窑内部分均匀开90个 10圆孔.5.3.2 缓冷通风系统在第57-66节的每节辊上安装12根 60间壁换热管做间接冷却，换热管一端敞开做吸风口，另一端接抽热风管，通向余热风机。在66-72节窑的顶部设置7个圆形抽热风口，直径为250mm。缓冷换热和抽热共用一台风机。5.3.3 快冷通风系统窑尾采用直接吹冷风冷却产品。在窑炉最后2节两侧安装轴流风扇，每节窑顶、窑底各设4台轴流风扇，上下对制

7、品强制冷却。在第78节设一矩形抽冷风口，尺寸为1050500 mm。5.4 传动系统5.4.1 辊子材质的选择辊道窑对辊子材料要求十分严格，它要求制辊子材料热胀系数小而均匀，高温抗氧化性能好，荷重软化温度高，蠕变性小，热稳定性和高温耐久性好，硬度大，抗污能力强。常用辊子有金属辊和陶瓷辊两种。为节约费用，不同的温度区段一般选用不同材质的辊子。本设计在选用如下：表 51：辊子的选材低温段（25020）无缝钢管辊棒中温段（200500和 50080） 瓷棒高温段（5001180和 1180500） 碳化硅辊棒5.4.2 辊子直径与长度的确定辊子的直径大，则强度大；但直径过大，会影响窑内辐射换热和对流

8、换热。因中试窑比较短，辐射换热和对流换热空间有限，本设计辊子的直径要小些，故选用直径为 30mm 的辊棒，而长度则取2550mm。5.4.3 辊距的确定为了保证无论何时制品在转动过程中都有 3 根辊棒，所以应取问产品的 1/4 以下，即辊距不大于 400/4=100mm，因此，本设计确定辊距为 50m，每节窑为 2508/50=50 根。5.4.4 传动系统的选择考虑到产品的质量问题， 辊道窑的传动系统由电机、链传动和齿轮传动结构所组成。为避免停电对正常运行的辊道窑造成的危害，辊道窑一般都设在滞后装置，通常是设一台以电瓶为动力的直流电机。停电时，立即驱动直流电机，使辊子停电后仍能正常运行一段时

9、间，避免被压弯或压断，以便在这段时间内，启动备用电源。5.4.5 传动过程电机主动链轮滚子链从动链轮主动斜齿轮从动螺旋齿轮主轴主轴上的斜齿轮被动斜齿轮辊棒传动装置辊子5.4.6 传动过程联接方式依据以上原则，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式。5.5 窑体附属结构5.5.1 事故处理孔事故处理孔设在辊下，且事故处理孔下面与窑底面平齐，以便于清除出落在窑底上的砖坯碎片。为了能清除窑内任何位置上的事故而不造成“死角”，两相邻事故处理孔间距不应大于事故处理孔对角线延长线与对侧内壁交点连线。图 51：事故处理孔的布置 两事故处理孔中心距 L 应小于或等于 6.63m又因为每节长度只有 2.

10、5m，所以，可以每节设置一个事故处理孔，本设计在每节设置一个事故处理孔，尺寸为：130mm，两侧墙事故处理孔采取交错布置的形式。当事故处理孔在不处理事故时，要用塞孔砖进行密封，孔砖与窑墙间隙用耐火纤维堵塞密封，防止热气体外溢或冷风漏入等现象对烧成制度产生影响。5.5.2 测温测压孔及观察孔为严密监视及控制窑内温度制度，及时调节烧嘴开度，在窑道顶及窑侧墙中央留设若干处测温孔，以安装热电偶。本设计在 1、6、63、65 节及 7-70 节的偶数节设置直径为40mm 测温孔，辊上设在窑顶，辊下设在窑侧墙，两侧墙的测温孔交错布置。压力制度中零压面的位置控制特别重要，一般控制在预热带和烧成带交接面附近。

11、若零压过多移向预热带，则烧成带正压过大，有大量热气体逸出窑外，不但损失热量，而且恶化操作条件；若零压过多移向烧成带，则预热带负压大，易漏入大量冷风，造成气体分层，上下温差过大，延长了烧成周期，消耗了燃料。本设计以观察孔代替测压孔。在每个烧嘴的对侧窑墙设置60mm 的观察孔，以便烧嘴的燃烧状况。未用时，用与观察孔配套的孔塞塞住，以免热风逸处或冷风漏入。5.5.3 膨胀缝窑体受热会膨胀，产生很大的热应力，因此在窑墙、窑顶及窑底砌体间要留设膨胀缝以避免砌体的开裂或挤坏。本设计窑体采用装配式，每节窑体留设 2 处宽度为 10mm 的膨胀缝，内填陶瓷棉。各层砖的膨胀缝要错缝留设。5.5.4 挡墙窑道上的

12、档板和挡火墙可以起到窑内气体的上下和水平导流、调整升温曲线、蓄热辐射及截流作用。档板负责对窑内上半窑道的控制,采用耐高温硬质陶瓷纤维板制成,可以通过在窑顶外部调整位置的高低。挡火墙负责对窑内下半窑道的控制,采用耐火砖砌筑,高低位置相对固定。窑道档板和挡火墙设置在同一横截面上。全窑共设置 3 对闸板和挡火墙结构，分别在 24-25 节、44-45 节、58-59节，节之间设置。5.6 窑体加固钢架结构形式辊道窑钢架结构起着加固窑体作用，而钢架本身又是传动系统的机身。本设计采用金属框架装配式钢架结构，立柱用 2.5t7550mm 方钢、上横梁用 2.3t5050mm 方钢、下梁用 2.5t1005

13、0mm 方钢。在一节窑体钢架中，每侧共有立柱 3 根，两头每个立柱上开有攻 M12 螺栓节间联接的6 个孔。下横梁每节共 3 根，焊在底侧梁上，下横梁上焊有 5050mm 的等边角钢作底架，以便在其上搁置底板。上下侧板可用 23mm 钢板冲压制成，吊顶梁采用 505mm 的等边角钢。6 燃料燃烧计算6.1 空气量6.1.1 理论空气量的计算燃料为天然气，本设计燃料低发热量 Qnet=41580KJ/Nm3,其成分组成如表 22 所示:根据气体燃料的化学组成，计算其理论空气量：6.1.2 实际空气量的计算由于在氧化气氛下烧成，根据经验取空气系数为a 1.3，6.2 烟气量6.2.1 理论烟气量的

14、计算按照燃料的化学成分计算理论烟气量：6.2.2 实际烟气量的计算6.3 燃烧温度设空气温度天然气比热为：现设tht 1600，燃烧产物温度（41580+1.581.320+14.2720）/（12.86741.76）1538.4 求得温度与假设温度相对误差:（1600-1538.4）/1600100%=3.8%5%，所以假设合理。取高温系数h0.8，则实际燃烧温度pt 0.851538.41300，比需要的温度高，这符合要求有利于快速烧成，保证产品达到烧熟的目的。7 窑体材料及厚度的确定1、窑体材料确定原则窑体材料要用耐火材料和隔热材料。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

15、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。2、窑体材料厚度的确定原则 为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。 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。 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，使用寿命长等因素表 71：窑体材料和厚度表（1）1-24 、57-80 节名称材质使用温度（）导热系数W（m）8 热平衡计算热平衡计算包括预热带、烧成带热平衡计算和冷却带热平衡计算。预热带和烧成带的热平衡计算目

16、的在于求出每小时的燃料消耗量；冷却带的热平衡计算的目的在于计算冷空气鼓入量和热风抽出量。8.1 预热带及烧成带热平衡计算8.1.1 热平衡计算基准及范围时间基准：1h； 温度基准：0 （KJ/h ）8.1.4.4 窑体散热损失3Q将计算分为 2 部分,即第 624 节: 500-950,取平均值 725；第 2444 节：950-1180取平均值为 1065。 第 624 节:窑外壁表面平均温度 40，窑内壁平均温度 725a. 窑顶耐火层莫来石轻质高铝砖16000.310+0.17610-3t230窑顶 隔热层k. 窑底底 隔热层硅藻土砖窑底散热面积:A底94.2 m2则 Q底qA底3409

17、4.23.6115300.8 （kJ/h） 快冷段窑体的散热量（6070 节）此段温度范围为 500-80,所以窑内壁平均温度为 290,窑外壁温度取为 40.l. 窑顶则 Q顶qA顶1673.656633（kJ/h）m. 窑墙窑顶散热面积:则 Q墙2qA墙214731.23.633022 （kJ/h）n. 窑底则 Q底qA底1203.640694.4 （kJ/h）则冷却带窑体总散热量为:Q9=241829+131363+165322+133613+74736+115300.8+56633+33022+4069.4=992216.2 （kJ/h）8.2.4.4 其它热损失 Q10其它热损失为总

18、收入的 5%,则:V ）=557974.5+1.3Vx8.2.5 列出热平衡方程热收入=热支出解得xV = 17293m3/h即每小时鼓入风量为 4477 m3/h.8.2.6 冷却带热平衡表表 82 冷却带热平衡表产品带入显热1115949096.84产品带出显热5604154.83冷却风带入显热4496253.16抽热风带走显热952858372.1窑体散热992216.217.07其它散热580450.5.00总热量11609115总散热11609016.79 烧嘴的选用每小时燃料消耗量为 ： x=600（m3/h）考虑到烧嘴的燃烧能力和烧嘴燃烧的稳定性取安全系数 1.5本设计一共设置了

19、 136 对（272 个）烧嘴。烧嘴的热负荷：3.3141580=137581（kJ/h）所以本设计采用北京神雾公司的 WDH-TCC2 型烧嘴。该烧嘴技术性能如表 91所以该烧嘴符合本设计要求。烧嘴砖耐火材料选用：莫来石轻质高铝砖，最高是用温度1420，密度1.2g/310 管道计算、阻力计算10.1 计算抽风机的管道尺寸（1）管道尺寸排烟系统需排除烟气量：=1.76+（2.0-1）14.271540.7=38695m3/h烟气在金属管中流速为w，根据经验数据取w=10m/s烟气抽出时实际体积V = 总烟管尺寸内径=1.77 m总管内径取直径为1770mm，长度6m。 分烟管尺寸分管流量=3

20、0/3=10 m=1.13 m分管内径取1130mm ，长度为4m 支管尺寸支管流量V =30/6=5 m3/s=0.8 m支管内径取800mm ，顶部支管长定为2.2m，两侧支管长定为0.45m10.2 阻力计算10.2.1 料垛阻力ih根据经验每米窑长料垛阻力为 0.5Pa，因为该窑第 1 3 6 节有抽烟口，零压面位于窑的第 7 节10.2.2 位压阻力g h烟气从窑炉至风机，高度升高 H=2.5m，此时几何压头为烟气流动的动力，即负压阻力，烟气温度 250，10.2.3 局部阻力eh局部阻力可由查表得：烟气从窑炉进入支管：=1；支烟管进入分烟管：=1.5；并 90转弯：分管 90急转弯：分管进入 90圆弧转弯：=0.35；分管进入总管：=1.5为简化计算，烟气流速均按 10m/s 计，烟气温度按 500计，虽在流动过程中烟气会有温降，但此时流速会略小，且取定的截面积均比理论计算的偏大，故按此值算出饿局部阻力只会偏大，能满足