隧道窑说明书

09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书1目录1设计任务书及原始资料511景德镇陶瓷学院毕业设计（论文）任务书512原始数据62主要尺寸的确定821棚板和立柱的选用822装车方法及窑车车面尺寸823窑长及各带长93工作系统的确定104窑体材料的确定1141窑墙1142窑顶125燃烧计算1451燃烧所需空气量1452燃烧产生烟气量1453燃烧温度156物料平衡计算167热平衡计算1771预料带、烧成带热平衡计算1772冷却带热平衡计算219工程材料概算3110后记3311参考文献341设计任务书及原始资料11景德镇陶瓷学院毕业设计（论文）任务书院（系）热能动力工程09年1月8日09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书2专业热能与动力工程班级热工05学生姓名郑小涛指导教师周露亮题目年产10万件陶瓷缸液化石油气隧道窑设计主要研究内容和设计技术参数1、产品名称及规格陶瓷缸，规格580800产品质量为66KG2、产量10万件/年；3、年工作日330天；4、燃料液化石油气；5、烧成合格率90；6、坯体入窑水分05；7、烧成周期19小时；全氧化气氛8、烧成温度1300，9、坯料组成SIO2AL2O3CAOMGOFEOK2ONA2OTIO2灼失65720040320230343120204948基本要求（含成果要求）1、认真思考，独立完成；2、编写详细设计说明书，含设计计算、材料概算等并要求应用计算机计算、处理和分析。说明书采用学院规定的统一格式，一律用A4纸打印；3、绘制窑炉设计部分图纸；4、全部AUTOCAD制作的图纸，要求视图关系正确、尺寸标注完整，图纸中阿拉伯数字和汉字的书写等必须符合相关国标；工作进度计划1、第14周毕业实习，收集相关资料；2、第56周查找资料，确定方案；3、第78周进行初步设计计算；4、第910周详细计算并设计草图；5、第1114周完成全部图纸；6、第15周编制设计说明书；7、第16周整理全部材料，准备答辩。09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书312原始数据121入窑水分05122线收缩率10123产品合格率90124烧成周期19小时125最高烧成温度1300126气氛制度全氧化气氛127制品陶瓷缸128燃料液化石油气QDW22000KCAL/NM3129年工作日330天/年1210气象资料夏季气压749MMHG夏季最高温度36冬季最低温度71211烧成工艺确定见图11烧成温度曲线201050684小时预热带10501300564小时烧成时烧成带1300700304小时冷却带700500076小时冷却带50080152小时冷却图11烧成温度曲线烧成曲线201050130013007005008002004006008001000120014000684124813681672174819烧成时间/H烧成温度/09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书42主要尺寸的确定21进窑坯体的尺寸产品规格580800线收缩率10进窑坯体的直径产品直径（1烧成收缩率）580/（110）6444MM进窑坯体的高度H产品高度（1烧成收缩率）800/（110）8889MM进窑坯体的规格64448889MM22棚板和立柱的选用由于考虑到采用的燃料为液化石油气，进过净化处理不会污染制品；烧制的产品为陶瓷缸，采用裸烧方式即可满足要求。选用棚板的材料是堇青石莫来石，立柱的采用的是碳化硅空心方立柱，其体积密度为20G/CM3。棚板尺寸64060050MM立柱高597MM23装车方法及窑车车面尺寸231装车方法为了装车方便，并使窑内温度均匀，快速烧成，采用单层装车的办法，即窑车只放一层制品。在窑的长度方向上设3块棚板，宽度方向设3块棚板。棚板间的间隙在长度方向上为30MM，在宽度方向上为30MM。根据装车方法确定窑车车面尺寸为19902020MM。232窑车窑内容车数30辆，则09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书5推车时间1960/3038MIN/车；推车速度60/3816车/小时。窑车架高233MM，窑车衬面用四层65MM的轻质高铝砖，灰缝3MM最上面铺2层70MM耐火纤维毯。窑车总高为233684505MM。233确定窑截面的尺寸根据窑车和制品的尺寸，窑内宽（预、冷）B取2160MM，为改善传热，烧成带加宽140MM，则烧成带内宽为21601402300MM。窑内侧墙高（窑车装在面至拱脚）根据制品最大尺寸（并保留空隙）定为1182MM。拱心角A取30，则拱高008B0082300183MM。为了避免火焰直接冲击制品，在车面与棚板间留火道，其高度为200MM高的火道。234窑车车面上窑墙高设计由窑车棚板面至窑顶设计尺寸预热带1140MM烧成带1365MM冷却带1135MM24窑长及各带长241窑长的确定每车装载制品数为9件。窑长LM窑长）装窑密度（件成品率）烧成时间（日）（年）年工作日（日年）生产任务（件M/HH24/85902/9143窑内容车数N598/202296辆，取30辆。则窑车有效长为30202606M，最终确定窑长为60M全窑不设进车和出车室，所以总车数303060辆。242各带长度的确定根据烧成曲线预热带长（预热时间总长）/总烧成时间216M烧成带长（烧成时间总长）/总烧成时间216M冷却带长（冷却时间总长）/总烧成时间168M243全窑高窑全高（轨面至窑顶）预热带、冷却带为11405292002302142313MM；烧成带为15415295122182800MM。09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书63工作系统的确定31排烟系统为了更好的利用烟气的热量能，采用准分散排烟的方式。在预热带18节设7对排烟口，烟气由各排烟口经窑墙内水平烟道进入窑内垂直烟管，经各个排烟分管汇总到排烟总管由排烟机抽出，一部分送干燥房，其余从烟囱排入大气。32气幕的设定1号车位窑头设封闭气幕。考虑到烟气温度不是很高，故窑顶采用三根风管，中间一根风管抽出烟气，两边的打入冷风，出风与进车方向成45度角；窑二侧墙内竖插管道，管壁开孔与进车方向成45度角。封闭气幕的风源为外界空气。在16节搭18节设急冷气幕，冷风由窑墙两边的急冷风支管经19对急冷风口打入，气体喷出方向与窑内气体流动方向成90，窑尾设置一道窑尾快冷风气幕，同时也作为窑尾封闭气幕，窑顶采用钢板风盒。33燃烧系统在预热带至烧成带的715节相错布置对26烧嘴；在第7节后端至第九节窑车的车台面下每800MM布置一支烧嘴；在第10接车台面下每600MM布置一支烧嘴；在11至15节窑车车台面及窑墙上部每600MM布置一支烧嘴，每节4对烧嘴。助燃风全部为缓冷带抽出的热风。34冷却系统341急冷段为了缩短烧成时间，提高制品质量，坯体在700以前应该急冷。采用直接急冷方式，在窑墙的两侧上下设置19对喷风嘴，上9个下10个，急冷风支管直径D48MM，直接向窑内喷入冷风。342缓冷段缓冷采用间壁冷却的形式，在19后段至22节前段设置中空墙为间壁冷却。间壁才用25MM耐热不锈钢板。并设置12对抽热口。343快冷段在22节后段至24前段分上下两排设置16对快冷喷风口，气源为外界空气。并在09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书7顶部设置抽热口，由抽热风机送至干燥室和坯房。35观火孔在每个烧嘴对面设置一个观火孔，直径为40MM以方便观察火焰的效果和烧嘴的工作情况。36其它结构在预热带第6节末端设置一对漏沙槽，为了利于处理窑炉出现的事故，故全窑在15节末端设置一对事故处理口。测温孔全窑共设置16个测温口，在第2、4、6、8、10、18、20、24各放置一支K型热电偶，12、13、15节窑体上下个放置1支R型热电偶10节也放置一支R型。09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书84窑体材料的确定41确定窑体的材料及厚度。以下各层材料及厚度汇总如下表表41各层材料及厚度汇总表MM16节1925节窑体位置材质最高使用温度导热系数厚度内衬聚轻高铝砖145004150MM保温1050保温毯105000440MM79节内衬聚轻高铝砖145004230MM保温1260保温毯12600120MM保温1050保温毯105000420MM1018节内衬JM26莫来石砖1400033230MM保温1260保温毯12600120MM保温1050保温毯105000420MM内衬珍珠岩100005280MM窑顶保温1050保温毯105000420MM窑体位置16节内衬聚轻高铝砖145004230MM保温1050纤维毡105001540MM保温1050纤维毡105001550MM保温1050纤维毡105001570MM79节内衬聚轻高铝砖145004230MM内衬漂珠砖167003065MM窑墙保温1260保温毯12600125MM09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书9保温1260保温板12600120MM保温1050纤维毡105001550MM1016节内衬JM26莫来石砖1400033230MM内衬聚轻高铝砖145004115MM保温1260保温毯12600125MM保温1050保温毯105000425MM保温1050纤维毡105001550MM1718节内衬JM26莫来石砖1400033230MM保温1260保温毯12600120MM保温1260保温板12600150MM保温1050纤维毡105001555MM1925节内衬聚轻高铝砖145004230MM保温1050纤维毡105001550MM保温1050纤维毡105001585MM42校验选材的合理性选取烧成带最高问的为例进行校验计算依据选择材料校核计算，首先确定所用的材料是否符合允许的最高温度。各材料的使用温度都低于耐火度，都可以使用。陶瓷窑炉的散热包括以下三个传热过程高温流体与平壁内表面之间的对流传热和辐射传热；平壁内部的导热；平壁外表面与低温流体之间的对流传热和辐射传热。由于在这种情况下的综合传热计算很难准确获得高温流体的温度以及高温流体与平壁内表面的对流辐射传热系数。因此，在实际的窑炉的计算中，例如窑炉壁散热损09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书10失计算中，通常采用下列公式进行计算对流辐射换热系数计算公式AWTA0254564/1004/100/TA（51）3T3TAT3T窑墙计算中AW取256，窑顶计算中AW取326，窑底计算中AW取21最大热流量QTA14（8020）840W/M2（53T2）导热公式Q/1/12/2（51T33）09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书115燃烧计算51燃烧所需空气量该窑采用的燃料为液化石油气，查工业窑炉手册11液化石油气低发热量,在本设计中取平均热值QDW22000KCAL/NM3即QDW920003901/QMJM低KJ/NM3理论需氧量理论空气量OAV31212902461486486A3/M因为是气体燃料，取空气过剩系数A11则实际空气量VAAVA01124612707NM3/NM352燃烧产生烟气量521理论烟气量理论烟气量392104526741868OGQVA3/M522实际烟气量VGVG0（A1）VA02647111024612893NM3/NM353燃烧温度531计算理论燃烧温度（QDWVACATACFTF）/（VC）HT查表在T1900时的烟气比热为C167KJ/NM3，在室温20时空气比热为CA130KJ/NM3，液化石油气的比热为CF30KJ/NM3，代入公式得T920003707130203020/（28093167）1920相对误差为（19201900）/19200525，认为合理。取高温系数N08，则实际燃烧温度为0819201536，比烧成温度高出236以上，认为合理。09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书126物料平衡计算61每小时烧成干制品的质量GM60016960KG/H每小时进16车，每车装载制品600KG62每小时入窑干坯的质量G1GM9601008KG/HIL0841063每小时欲烧成湿制品的质量G2G110081018KG/H64每小时蒸发的自由水质量GWG2G11018100810KG/H65每小时从精坯中产生的CO2质量651每小时从精坯中引入的CAO和MGO质量计算GCOG1CAO1008032323KG/HAGG1MGO1008023232KG/HMGO652产生的CO2质量GCOGCOG509KG/H2AOCMGOCO266每小时从精坯中排除结构水的质量GIPGIPG1ILGCO1008489554329KG/H267窑具的质量GB每车有16个支柱，12个横梁，9块棚板。共重约200KGGB20016320KG/H09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书137热平衡计算71预料带、烧成带热平衡计算计算基准基准温度0时间基准1小时热平衡示意图如下。图71预热带烧成带热平衡框图711热收入项目7111制品带入显热Q1每小时入窑湿制品质量G01008/10011018/H入窑制品温度T140此时制品的比热C1092KJ/（）则Q1G0C1T1101809240374624（KJ/H）7112棚板、立柱带入显热Q2每小时入窑棚板、立柱质量GB320KG/H入窑棚板、立柱温度T140，则此时棚板、立柱的比热C10851KJ/（KG）则Q2GBC2T2320085140108928（KJ/H）7113燃料带入的化学显热QFQD92000KJ/NM3入窑液化石油气温度TF20,此时液化石油气平均比热CF30KJ/NM3则QFXQDCFTFX92000302092060X（KJ/H）09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书147114助燃空气带入显热QA全部助燃空气作为一次空气，燃料燃烧所需空气量已求得VA2707XNM3/NM3助燃空气温度TA200,此时空气平均比热CA130KJ/NM3则QAVACATA2707（KJ/H）7115从预热带不严密处漏入空气带入显热QB取预热带烟气中的空气过剩系数AG25，已求出理论空气量VA02461NM3/NM3烧成带燃料燃烧时空气过剩系数AF11。VA/X（AGAF）VA0X2511246134454X（NM3/H）漏入空气温度为TA/20此时CA/130KJ/NM3则QA/VA/CA/TA/34454X1302089580X（KJ/H）7116气幕带入显热QM气幕包括封闭气幕和搅拌气幕，封闭气幕只设在窑头，不计其带入显热。不设搅拌气幕QM0（KJ/H）712热支出7121产品带出显热Q3出烧成带产品质量G3960KG出烧成带产品温度T31300查手册11，此时产品平均比热C3120KJ/KG则Q3G3C3T396013001201497600（KJ/H）7122棚板、立柱带出显热Q4棚板、立柱质量G4320KG/H出烧成带棚板、立柱温度T41300此时棚板、立柱的平均比热C40840000264T08400002641300118KJ/KG09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书15则Q4G4C4T432011681300490880（KJ/H）7123烟气带走显热QG烟气中包括燃烧生成的烟气，预热带不严密处漏入空气外，还有用于气幕的空气。用于气幕的空气的体积VM0NM3/H离窑烟气体积VGVG0（AG1）VA0XVM烟气温度为250此时烟气比热CG144KJ/NM3则QGVGCGTG28932512461X01442502281824X（KJ/H）7124窑顶、窑墙散热Q5根据各段材料不同,并考虑温度范围不能太大,将预热带和烧成带分成三段计算窑墙平均高度（23102800）/22565MM窑顶平均宽度（29403200）/23070MM20600长144米,平均温度310,外壁温度80Q11367W/M20T3180542Q210900W/M10324T31802572QA136730714410925614421407958（KJ/H）600900长72米,平均温度750Q338286W/M1032T75082142Q432763W/M103524T7508362052112QB3828630772327632567222054049（KJ/H）9001300长144米，平均温度110009景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书16Q549756W/M103524T108232024542Q641975W/M103524T0132012QC497563071444197525614425294346（KJ/H）Q5QAQBQC1407958205404952943468756353（KJ/H）7125窑车积蓄和散失之热Q6取经验数据，占热收入的20。7126物化反应耗热Q7自由水的质量GW10KG/H烟气离窑的温度TG250。制品中AL2O3含量为225则可得Q7QWQR10（2490193250）4329210002255017953（KJ/H）7127其他热损失Q8取经验数据，占热收入的5。7128列出热平衡方程由热平衡方程热收入热支出，有Q1Q2QFQAQBQMQ3Q4QGQ5Q6Q7Q8解得X3988NM3/H单位燃耗3988/96000415（标准立方米/千克瓷）单位热耗0041592000382183千焦/千克瓷7129预热带、烧成带热平衡表预热带、烧成带热平衡表如表71所示。表71预热带、烧成带热平衡表09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书1772冷却带热平衡计算计算基准基准温度0时间基准1小时热平衡示意图72图72冷却带热平衡框图721热收入项目7211制品带入显热Q3此项热量即为预热、烧成带产品带出显热Q31497600（KJ/H）7212棚板、立柱带入显热Q4热收入热支出项目KJ/H（）项目KJ/H（）坯体带入显热374624093产品带走显料化学显热36713529096烟气带走显热90999142250助燃空气显热2806834695窑墙、窑顶带走显热875635216漏入空气显热357245089物化反应耗热501795124棚板、立柱带入显热108928027棚板、立柱带出显热4908801213气幕显热00窑车积、散热80722321996其它热损失2018058499总计40361159100总计4045243410009景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书18此项热量即为预热、烧成带棚板、立柱带出显热Q4490880（KJ/H）7213窑车带入显热Q9预热带、烧成带窑车散失之热占积、散热的5，而95的积热进入冷却带。则Q9095Q6807223209576686204（KJ/H）7214急冷风与窑尾风带入显热Q10设窑尾风风量为VX,一般急冷风量为窑尾风量的（1/21/4），本设计取急冷风是窑尾风的1/2，则急冷风与窑尾风的总风量为15VX。空气的温度TA20,此时空气的平均比热CA130KJ/NM3）则Q10VACATA15VX1302039VX（KJ/H）722热支出项目7221产品带出显热Q11出窑产品质量G11960出窑产品温度T1180，产品比热C110896KJ/KGQ11G11C11T11960800896688128（KJ/H）7222棚板、立柱带出显热Q12出窑棚板、立柱质量G12320KG/H出窑棚板、立柱温度T1280，棚板、立柱比热C120861KJ/（KG）Q12G12C12T12320086180220416（KJ/H）7223窑车带走和车下散失之热Q13此项热量占窑车带入显热的55。Q13055Q90557668620442177412（KJ/H）7224窑顶、窑墙散热Q14根据各处的材料，并考虑温度范围不能太大，将窑墙分两段计算其向外散热1300800长48米,平均温度1050Q147317W/M103524T105823202442Q255114W/M10324T053101209景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书19QA4731730748551142564822047245KJ/H80080长168米,平均温度440Q31962W/M210T48052Q416967W/M0312T08512QB19623071681696725616822471354（KJ/H）Q15QAQB20472452471354451860（KJ/H）7225从窑道内抽出热空气带走显热Q16假设抽出热空气平均温度TA300，查得CA132KJ/NM3），该窑不用冷却带热空气做二次空气，冷却带鼓入风量全部用于气幕，体积为VA15VXNM3。漏出空气忽略不记则Q16VACATA15VX300132594VX（KJ/H）7226它热损失Q17按占冷却带热收入总量的10计算。7227热平衡方程式列出热平衡方程式热收入热支出，即Q3Q4Q9Q10Q11Q12Q13Q14Q16Q1709026467776145210715532968139VX129167367025763043132510046777594VX得VX34389NM3/H所以窑尾风量34389NM3/H急冷风量17195NM3/H抽送热空气风量51584NM3/H7228冷却带热平衡表冷却带热平衡表如表72所示。09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书20表72冷却带热平衡表热收入热支出项目KJ/H项目KJ/H产品带入显品带出显热688128238棚板、立柱带入显热4908801699棚板、立柱带出显热220416076窑车带入显热7668622654窑体散热42177411460急冷、窑尾风带入显热1341171464窑车带走和向车下散失显热451860156抽热风带走显热204270667070其它散热288945910合计28894591100合计288940710083烧嘴的选用由于全窑共有52个烧嘴，且每小时燃料的消耗量为3988M3，考虑每个烧嘴的燃09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书21烧能力和烧嘴燃烧的稳定性，取安全系数15，所以每个烧嘴的燃烧能力为398815/52115NM3/H则每个烧嘴的热负荷为11592000105800KJ/H查工业炉设计手册P192，选用低压涡流式液化石油气烧嘴，其燃烧能力V10NM3/H。9工程材料概算确定了窑墙的材料及厚度，决定了窑的结构后，可进行窑体所需材料的概算。通过材料概算可以预备资金，预购材料，使窑炉工作不致盲目。VLBH91聚轻高铝砖（23015097MM）在16节及1925节窑顶砌有厚度150MM，所以砌有聚轻高铝砖的窑顶体积为01529413241376M31V09景德镇陶瓷学院热能工程系毕业设计说明书22共需聚轻高铝砖1376/（015002300097）4112块。在79节窑顶砌有厚度230MM聚轻高铝砖，所以砌有聚轻高铝砖窑顶体积为023294324487M32V共需聚轻高铝砖487/（015002300097）1456块在19及1925两侧窑墙砌有厚度230MM聚轻高铝砖，所以砌有聚轻高铝砖窑抢体积为023134216242367M33V共需聚轻高铝砖2367/（015002300097）7073块总共需聚轻高铝砖41121456707312641块92JM26刚玉砖（23097155/156MM）所砌长度为924216M，所以3023164VM共需JM26刚玉砖1143/（015502300097）330