年产780万件汤盘的天然气隧道窑窑炉课程设计说明.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流年产780万件汤盘的天然气隧道窑窑炉课程设计说明.精品文档.景德镇陶瓷学院窑炉课程设计说明书题目: 年产780万件汤盘天然气隧道窑设计 学 号: 2011xxxxxx 姓 名: xxx 院 (系): 材料学院 专 业: 无机非金属材料科学与工程 指导教师: xxxxxx 二一四年十月二十四日1、前言.12、设计任务书(由教师给定).23、窑体主要尺寸的确定.33.1、窑内宽的确定.33.2、窑体长度的确定.43.3、窑内高的确定.54、烧成制度的确定.65、工作系统的确定.75.1、排烟系统.75.2、燃烧系统.75.3、冷却系统.75.4、
2、传动系统.75.5、窑体附属结构.85.5.1、事故处理孔.85.5.2、测温测压孔及观察孔.95.5.3、膨胀缝.95.5.4、挡墙.95.6、窑体加固钢架结构形式.96、燃料燃烧计算.106.1、空气量.106.2、烟气量.106.3、燃烧温度.107、窑体材料及厚度的确定.128、热平衡计算.148.1、预热带及烧成带热平衡计算.148.1.1、热平衡计算基准及范围.148.1.2、热平衡框图.148.1.3、热收入项目.158.1.4、热支出项目.168.1.5、列出热平衡方程式.218.1.6、列出预热带烧成带热平衡表.228.2、冷却带热平衡.238.2.1热平衡计算基准及范围.2
3、38.2.2热平衡框图.238.2.3热收入项目.238.2.4热支出项目.248.2.5列出热平衡方程式.268.2.6列出预热带烧成带热平衡表.279、烧嘴的选用.289.1、每个烧嘴所需的燃烧能力.289.2、每个烧嘴所需的油(气)压.289.3、烧嘴的选用.2810、参考文献.291前言陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一,对陶瓷产品的产量、质量以及成本起着关键性的作用。它把原料的化学能转变成热能或直接把电能转变成热能,以满足制品焙烧时所需要的温度,在期间完成一系列的物理化学变化,赋予制品各种宝贵的特性。因此,在选择窑炉时,为了满足陶瓷制品的工艺要求,应充分了解窑炉类型及其
4、优缺点,考察一些与已投入生产的陶瓷厂,然后结合本厂实际情况和必要的技术论证,方可定之。判断一个窑炉好坏的标准,通常由以下几个方面来评价:满足被烧成制品的热工制度要求,能够焙烧出符合质量要求的陶瓷制品。烧窑操作要灵活,方便,适应性强,能够满足市场多变的要求。经济性要高。包括热效率要高,单位产品的综合能源消耗要少,炉龄要长。容易实现机械化,自动化操作,劳动生产率高。劳动条件好,劳动强度小,环境污染小。以上几点,其中能否满足所烧制品的热工制度要求,是衡量陶瓷窑炉性能好坏的重要技术指标。实际生产中,往往是力求使制品被烧使窑内温差尽量减少,它是提高产品合格率的关键所在。隧道窑是耐火材料、陶瓷和建筑材料工
5、业中最常见的连续式烧成设备。其主体为一条类似铁路隧道的长通道。通道两侧用耐火材料和保温材料砌成窑墙,上面为由耐火材料和保温材料砌筑的窑顶,下部为由沿窑内轨道移动的窑车构成的窑底。隧道窑的最大特点是产量高,正常运转时烧成条件稳定,并且在窑外装车,劳动条件好,操作易于实现自动化,机械化.隧道要的另一 特点是它逆流传热,能利用烟气来预热坯体,使废气排出的温度只在200C左右,又能利用产品冷却放热来加热空气使出炉产品的温度仅在80C左右,且为连续性窑,窑墙,窑顶温度不变,不积热,所以它的耗热很低,特别适合大批量生产陶瓷,耐火材料制品,具有广阔的应用前景.2 设计任务书通过对专业知识的学习,本学期第4-
6、6周为窑炉课程设计。本文设计产品为直径9英寸、质量0.4kg的汤盘的隧道窑,年产量为780万件,以天然气为燃料进行烧成,最高烧成温度是1318,烧成周期为19h,年工作日时间为330天,入窑水分为3%,产品合格率为95%,夏季室外温度为40。2.1原始数据产品规格:9英寸(直径228.6mm),0.4kg/块9英寸汤盘坯料组成(%)SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2O+Na2OI.L69.2019.960.870.490.883.125.48烧成周期:19小时气氛:常温-1050 氧化气氛 1050-1200 还原气氛 1200-1318 中性气氛入窑水分 :3%产品合格率:95%工
7、作日:300天夏季最高气温:40 oC最高烧成温度:1320oC燃料天然气COH2CH4C2H4H2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)0.20.295.63.50.30.10.1041.583 窑体主要尺寸的确定3.1 窑内宽的确定3.1.1窑车棚板和支柱的选用为减少窑内热量损失,提高热利用率,根据原始数据所给的清洁燃料液化气,直接用明焰裸烧,并结合装载制品10汤盘的重量大小,选定全耐火纤维不承重型结构窑车:棚板、支柱均为碳化硅材料,以降低蓄散热损失,考虑到全窑最高烧成温度为13180C,选用碳化硅材料选用 50%,体积密度 2.2g/cm3,最高使用温度 14000C,导热系数计算式
8、5.23+1.2810-3t 。棚板规格:长宽高: 48048010(mm)棚板质量=4804801010-62.2=5.07 kg 支柱规格:长宽高: 5050100(mm)支柱质量=505010010-62.2=0.55kg3.1.2窑车尺寸的确定汤盘的规格直径228.640mm,400g。制品码装方法 每块棚板装四个汤盘,棚板左右间距10mm,距窑车边缘15mm, 每层中,横6竖4摆放,每层用24块棚板,35个支柱。如图: 图3.1装码方式窑车尺寸棚板间距10mm ,棚板边缘与窑车台面间距15mm, 故窑车的尺寸宽 = 6棚板规格480 + 间距105 + 2边缘距离15 = 2930m
9、m长 = 4棚板规格480 + 间距103 + 2边缘距离15 = 1950mm3.1.3 窑内宽的确定隧道窑内宽是指窑内两侧墙间的距离,包括制品有效装载宽度与制品和两边窑墙的间距。窑车与窑墙的间隙尺寸一般为2530mm,本设计中取用30mm,则预热带与冷却带窑内宽:B1=2930+302=2990mm3.2 窑体长度的确定3.2.1窑长尺寸窑车每层装载制品数为464=96件,共8层,故每车装载制品数为968=768件,装窑密度g=每车装载件数/车长=768/1.95m=393.84件/m55.02mG生产任务,件/年; L窑长,m;烧成时间,h ; K成品率,%; D年工作日,日/年; g装
10、窑密度,件/每米车长窑内容车数:n=55.02/1.95=28.2辆,取整数28辆,此时窑长=29 1.95m=56.55m。该窑采用钢架结构,全窑不设进车和出车室,故全窑长取56.55m,分为29个标准节,每节长2000mm,所以窑炉全长5800mm。3.2.2 全窑各带长的确定 有烧成时间可知,各个段时间为6、5、8小时,据此预热带9节,烧成带7节,冷却带12节各段长度及所占比例预热带 9节 92 = 18m,占总长18/56 = 32.1%烧成带 7节 72 = 14m,占总长 16/56 = 25.0%冷却带12节 122= 24m,占总长 24/56 = 42.9%各个温度段对应长度
11、下表表3.1温度段对应长度温度(0C)烧成阶段长度(m)节数20300预热带10m15300600预热带6m6109501318烧成带14m11171318800冷却带(急冷带)8m1821800400冷却带(缓冷带)42223400200冷却带(快冷带)6242620080冷却带(尾冷带)427283.3 窑内高的确定为避免烧嘴喷出的高速火焰直接冲刷到局部制品上,影响火焰流动,造成较大温差,窑车台面与垫板间、上部制品与窑顶内表面之间都设有火焰通道,其高度(大于或等于烧嘴砖尺寸):棚板下部通道取230mm,上部火焰通道取240mm。因此,窑内高初定为:火焰通道470 + 制品码装高度480mm
12、 + 窑车台面距棚板200=1150mm。通用砖厚取65mm,需要1150/65=17.6块,取18块,故砖高=mm,灰缝=mm,内高=1170+36=1206mm此处确定预热带和缓冷段、快冷段的内高1206mm,烧成带和急冷段加两块通用砖652+22=134mm,故烧成带和急冷段的内高1206+134=1340mm4 烧成制度的确定4.1 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:表3-1 温度制度 温度(0C)时间(h)烧成阶段烧成气氛升(降)温速率(0C/h)20-3002.0预热带 氧化气氛140300-6002.0预热带150600-
13、10502.5预热带1801050-12001.5烧成带还原气氛1001200-13202.0烧成带中性气氛601320-13201.0烧成带(高火保温)01320-8002.0冷却带(急冷带)260800-4004.0冷却带(缓冷带)100400-802.0冷却带(快冷带)1604.2 烧成曲线图 图3-2烧成温度曲线5 工作系统的确定5.1 排烟系统上述已算得预热带共22节,其中19节为排烟段,第一节前半节两侧墙及窑顶设置一道封闭气幕,气慕风由冷却带抽来的热空气提供。后半节上部和下部各设1对排烟口(尺寸由第十一部分算得180100mm,为砌筑的方便高度取367=201mm,排烟量可通过过桥
14、转来控制),目的是使窑头气流压力自平衡,以减少窑外冷空气进入窑体。第二节到第七节每节在窑车台面棚板通道处各设2对排烟口,位置正对。 另外,为方便调节预热带温度,尽量减少上下温差,在第913节上部设置喷风管,每节设3根(尺寸67),一侧2根另一侧1根,反复交替,两侧墙的喷风管成交错布置,这样有利于调节该段温度制度,也能有效搅拌预热带断面气流,达到减小预热带上下温差的目的。在第1422节下部设置高速调温烧嘴(即上风下嘴结构),同时烧嘴的正对面是观火孔(尺寸67),每节设3只高速调温烧嘴,同一侧上下对应位置上设2根喷风管和2只烧嘴,对侧上下对应位置设1根喷风管和1只烧嘴,高速调温烧嘴喷出的热烟气与喷
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