隧道窑课程设计说明书

成都理工大学窑炉设计说明书题目：设计一条年产卫生陶瓷10万大件的隧道窑学号：200802040315姓名：赵礼学院：材料科学与工程学院班级：08级材料(三)班指导教师：叶巧明刘菁目录一、前言·····················································································二、设计任务与原始资料·······································································三、烧成制度的确定···········································································四、窑体主要尺寸的确定·······································································五、工作系统的安排···········································································六、窑体材料以及厚度的确定···································································七、燃料燃烧计算·············································································八、加热带热平衡计算·········································································九、冷却带热平衡计算·········································································十、烧嘴的选用级燃烧室的计算·································································十一、烟道和管道计算，阻力计算和风机选型······················································十二、后记···················································································十三、参考文献···············································································一、前言随着经济不断发展，人民生活水平的不断提高，陶瓷工业在人民生产、生活中都占有重要的地位。陶瓷的发展与窑炉的改革密切相关，一定结构特点的窑炉烧出一定品质的陶瓷。因此正确选择烧成窑炉是获得性能良好制品的关键。陶瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉,比如隧道窑。隧道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而隧道窑中空、裸烧的方式使窑内传热速率与传热效率大，又保证了快烧的实现；而快烧又保证了产量，降低了能耗。所以，隧道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用。烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序。烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉的窑型决定。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。二、设计任务与原始资料1、课程设计题目设计一条年产卫生陶瓷10万大件的隧道窑2、课程设计原始资料（1）、年产量：10万大件/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。3、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，设计图二张（隧道窑剖面图及隧道窑工作系统图）；（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“成都理工大学学生专为资料袋”。三、烧成制度的确定1、温度制度的确定根据制品的化学组成、形状、尺寸、线收缩率及其他一些性能要求，制订烧成制度如下：20~~970℃，9h；预热带970~~1280℃，4h；烧成带1280℃，保温1h；保温阶段1280~~80℃，14h；冷却带烧成周期:28小时2、窑型选择卫生瓷是大件产品，采用普通窑车隧道窑。由于考虑到燃料为城市煤气，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，所以采用明焰露袭的形式(制品不袭匣钵)，既能保证产品质量，有增加了产量，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9件／车，干制品的平均质量为每件10Kg，则每车装载量为90Kg/车。=100000×28÷340÷24÷（0.9×9÷1.5）=63.5m窑内容车数：n=63.5/1.5=42.3辆取42辆则窑车有效长度为：42×1.5=63m2、窑体各带长度的确定预热带长Ly=（预热时间/总烧成时间）×总长=9/28×63=20.25m烧成带长Ls=（烧成时间/总烧成时间）×总长=5/28×63=11.25m冷却带长Lv=（冷却时间/总烧成时间）×总长=14/28×63=31.5m设进车室2m，出车室2m，则窑总长为63十2十2＝67m。窑内宽B根据窑车和制品的尺寸取800mm。窑内侧墙高(窑车挂9z面至拱脚)根据制品最大尺寸(并留有空隙)定为500mm。拱心角口取60。，则拱高J＝0．136B＝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厚耐火粕土板及耐火粘土砖柱组成)。见图1—44剖面6—6。侧墙总高为(轨面至拱脚)H＝500十300十40十660＝1500mm窑内容车数42辆推车时间：28×60/42=40min/车小时推车数：60/40=1.5车/h五、工作系统的安排在预热带2—10号车位设9对排烟口，每车位一对。烟气通过各徘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后管道至徘烟帆，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。在1号、3号、6号车位有三运气幕。其中1号车位气幕为封闭气幕，窑顶和侧培皆开孔，气体喷出方向与窑内气流成90。声。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14／15号一2l／22号车位设7对携烧室，不等距分布，两测相对排列。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，各烧最前压力基本相同。冷却带在24—28号车位处，有7m长的间壁急冷段，由侧路上的小孔直接吸人车间冷空气，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。这里只作为计算例题，实际上该段应采用直接风急冷或直接、间接相结合，将丙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30—38号车位设9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：3号车位处用金届管道由热风机拍送干燥。窑后4：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14—34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号车他处由排姻机排走。烧成带前后，即13号、24号车位处，设两对事故处理口。全窑天铭交沈道。六、窑体材料以及厚度的确定根据上述原则，确定窑体的材料及厚度如表1—7。材料及厚度确定忘可进行材料的蘸算。计算方法同田(1--1)、(1--2)，逐段逐层的计算。确定全窑的材料消耗量。七、燃料燃烧计算1、燃烧所需空气量该窑用天然气，其热值QD=36000KJ/Bm3;理论空气量：Voa=0.264QD/1000+0.02=9.524Bm3/Bm3;实际空气量:取空气过剩系数α=1.29Va=αVoa=1.29×26.56=12.286Bm3/Bm3;2、燃烧产生烟气量理论烟气量：Vo=0.26QD/1000+1.02=0.26*36000/1000+1.02=10.38Nm3/Nm3)实际烟气量V=Vo+（α-1）Voa=10.38+（1.29-1）*9.524=13.14(Nm3/Nm3)3、燃烧温度理论燃烧温度tth=(Qnet+CfTf+VaCaTa)/VC=（36000+3.12×20+12.286*1.3×20）/13.14.4c=1688.3oC(1730-1688.3)/1688.3×100%=2.55%所以合理取高温系数η=0.80则实际温度为:Tp=0.80*1688.3=1350.6oC比烧成温度1280oC高70.6oC，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(表1—8)。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。陶瓷工业隧道窑的单位质量产品热耗和窑炉结构及操作条件各因亲之间的关系，可参下图1—8：八、加热带热平衡计算1、预热带及烧成带的热平衡计算（1）热平衡计算基准及范围在此以1小时作为计算基准，而以0℃作为基准温度。计算燃烧消耗量时，热平衡的计算范围为预热带和烧成带，不包括冷却带。7.1.2热平衡框图QfQaQa`↓↓↓Q2→→QgQ1→→Q8↓↓↓↓↓Q3Q4Q5Q6Q7其中Q1---制品带入的显热Q2---棚板及支柱带入的显热Qf---燃料带入化学热及显热Qa---助燃空气带入显热Qa’---漏入空气带入显热Q3---产品带出显热Q4---棚板及支柱带出显热Q5---窑墙、窑顶散失之热Q6---窑车积散之热Q7---物化反应耗热Q8---其他热损失Qg---废气带走显热2、热收入项目：（1）制品带入显热Q用公式计算每小时入窑干制品：G1=90×1.5=135(Kg/h)入窑制品含2%自由水，每小时入窑的湿制品为：G1’=135/（1-0.02）=137.76(Kg/h)入窑制品的比热随各地原料成分及分配方的不同而变化，一般在0.84~1.26KJ/kg*C范围。现取平均比热c’=0.92KJ/kg.℃入窑制品温度t1’=20℃则Q1=G1’·c’·t1’=137.76*0.92*20=2535（Kg/h)（2）垫板及支柱带入显热Q2:此窑制品不装匣体，亦不用棚板，为避免火焰冲击制品，窑车上有耐火粘土