年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明书毕业设计

1、年产32万吨辊道窑设计湖南科技大学无机非金属材料工程专业高温设备课程设计年产32万吨耐酸砖辊道窑设计说明书姓名 苗 瑛 瑛学号 1106060129指导老师肖 秋 国设计时间 2014年05月26日 至 2014年06月08日目录设计任务书4矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。1、 原始资料收集5 聞創沟燴鐺險爱氇谴净。2、 窑体主要尺寸的确定 5 残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。2.1进窑砖坯尺寸5酽锕极額閉镇桧猪訣锥。2.2内宽的确定与排砖方法 5彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。2.3内高的确定6謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。2.4烧成制度的确定6厦礴恳蹒骈時盡继價骚。2.5窑长及各带长的确定 7茕桢广鳓鯡选块网羈泪。3、 窑体材

2、料的确定 8 鹅娅尽損鹌惨歷茏鴛賴。3.1窑体材料确定原贝y8籟丛妈羥为贍债蛏练淨。3.2整个窑炉的材料表 8預頌圣鉉儐歲龈讶骅籴。4、 燃料及燃烧计算9 渗釤呛俨匀谔鱉调硯錦。4.1所取燃气组成9铙誅卧泻噦圣骋贶頂廡。4.2烟气量计算 10擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。4.3烟气组成及密度计算 10贓熱俣阃歲匱阊邺镓騷。4.4燃烧温度计算10坛搏乡囂忏蒌鍥铃氈淚。4.5燃料需求量计算10蜡變黲癟報伥铉锚鈰赘。5、热平衡计算11買鯛鴯譖昙膚遙闫撷凄。5.1预热带及烧成带热平衡计算 11綾镝鯛駕櫬鹕踪韦辚糴。5.2冷却带平衡计算15驅踬髏彦浃绥譎饴憂锦。6传动系统18猫虿驢绘燈鮒诛髅貺庑。6.1辊棒的选

3、择 18锹籁饗迳琐筆襖鸥娅薔。6.2传动装置18構氽頑黉碩饨荠龈话骛。6.3辊距的确定 18輒峄陽檉簖疖網儂號泶。6.4 辊棒的联接形式 19尧侧閆繭絳闕绚勵蜆贅。6.5传动过程19识饒鎂錕缢灩筧嚌俨淒。7窑体附属结构 19凍鈹鋨劳臘错痫婦胫籴。7.1事故处理孔 19恥諤銪灭萦欢煬鞏鹜錦。7.2观察孔与测温口 19鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。7.3膨胀缝20硕癘鄴颃诌攆檸攜驤蔹。7.4下挡墙和上档板 20阌擻輳嬪諫迁择植秘騖。7.5钢架结构20氬嚕躑竄贸恳彈濾颔澩。7.6测压孔20釷鹆資贏車贖孙滅獅赘。11设计任务书设计任务：年产32万吨耐酸砖辊道窑设计给定资料数据：一、耐酸砖及备选原料化学成分(w

4、t%):烧失量SiO2Al 2O3Fe2O3CaOMgOK2ONazO吸附水耐酸砖0.4469.822.40.490.820.122.700.941明砂土13.12-3.244.69+3.234.010.990.400.243.410.944马迹泥13.7640.4233.620.310.400.080.420.824东湖泥6.9672.8016.470.401.280.201.080.404长石063.26+3.221.19-3.20.480.130.1313.211.22二、产品规格:200 )200X10()，密度：2.4g cm3三、年工作日：300天四、燃料：焦炉煤气燃气组成单位：v

5、olH2CH4COC2H4O2N2CO2H2O合计4660202468230.30.74102.4322.4100能耗范围：16.0016.40kg标煤/m2陶瓷板或290310kg标煤/吨陶瓷材料五、坯入窑含水量：w 1%六、 最高烧成温度：1220C七、烧成合格率：90%八、燃料：焦炉煤气，热值16000kJ/m3。九、烧成制度：（1）温度制度：烧成周期48分钟（2）气氛制度：全氧化气氛（3）压力制度：预热带负压操作-40-24Pa,烧成带微正压v 8Pa冷却带正压1原始资料收集随着经济不断发展，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

6、相关，一定结构特点的窑炉烧出一定品怂阐譜鯪迳導嘯畫長凉。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，比如辊道窑。 辊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；而辊道窑中 空、裸烧的方式使窑内传热速率与传热效率大，又保证了快烧实现；而快烧又保证了产 量，降低了能耗。产品单位能耗一般在20003400 KJ/Kg，而传统隧道窑则高达4400 9000 KJ/Kg。所以，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国谚辞調担鈧谄动禪泻類。已得到越来越广泛的应用。烧成在陶瓷生产中是非常重

7、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。然后嘰觐詿缧铴嗫偽純铪锩。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。我设计的窑炉是连续式窑炉，窑炉总长 32820mm,内宽2170mm，燃料采用焦炉煤 气，窑体趋向轻型化，燃料清洁化，烧成质量好，年产 320000平方米，全窑采用新型 耐火材料，改善了窑炉的保温性。 熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。2、窑内主要尺寸确定2.1进窑砖坯尺寸产品规格：200X

8、200X 10 mm产品宽度200mm,考虑烧成收缩为10%,则：坯体尺寸二产品尺寸十（1-烧成收缩）=200-（ 1-10%） =222.22mm2.2内宽的确定与排砖方法由于现在的辊棒等材料性能的提高，且辊道窑大多采用吊顶结构，所以此次设计成 宽体辊道窑。再根据产量，所用的燃料（焦炉煤气）等因素，所以暂定窑内宽B =2000mm 而坯体离窑墙内壁一般有100200 mm间隙，取140 mm。根据了解，横向的坯体是紧 贴在一起，并没有留间隙。 鶼渍螻偉阅劍鲰腎邏蘞。所以内宽等于砖坯尺寸X每排片数+砖坯离窑内壁的间距。则可排砖数为：n=（2000-2 X 140）- 222.22=7.74片,

9、故确定并排8片，则窑内宽B=222.22X 8+140X 2=2057.76 mm最后定窑内宽为2060mm。2.3内高的确定辊道窑的内高被辊子分隔成辊上高和辊下高两部分。对于辊上高的设置，要考虑以 下四个方面：损坏的坯体能否顺利从辊棒之间掉下去，烧嘴的设置也要有一定的高度， 气体与坯体之间的换热强度，气流通畅与燃烧空间。而对于辊下高的设置而言，主要是 损坏的坯体能否顺利从辊棒之间掉下去即保证处理事故的方便。从传热角度来讲，烧成 带以辐射为主，所以气体厚度要大点，内高稍高些。而预热带以对流换热为主，所以内 高比烧成带低，使得横截面减小，流速加快，提高对流换热强度。辊上高应大于制品高 度，但对大

10、件瓷品，则辊上高应比辊半径，垫板厚度，以及最大制品高度之和稍大。滚 下高则主要时保证处理事故的方便，从理论上讲对焙烧建筑瓷砖的辊道窑下高最好应大 于砖对角线的长度，但对于大制品按此计算会造成内高太大，即增大了窑墙散热，也不 利于窑内传热，由于制品从辊上掉下，一般都发生了破损大件尤其如此，尺寸都比都比 整砖小了，故根据各地辊道窑实际情况来看辊下高只要大于或等于制品长边就足够。再 纣忧蔣氳頑莶驅藥悯骛。结合其他三方面，内高的设置如下（单位：mm）：窑前带、预热带烧成带冷却带辊上咼400600600辊卜咼400400400内总高80010001000（单位mm）2.4烧成制度的确定（1）温度制度：考

11、虑到入窑水分比较低，可以快速升温而不会使坯体炸裂烧成周期：48 min各温度段的划分与升温速率如下：温度2时间/min升温速率/ C-mi n-1长度比例/%窑前、预热带20500163045烧成带50012501262.518.3保温带12503012冷却带12501001767.636.7累计48100此次采用装配式，由若干节联结而成。由于制品的尺寸是 200X 200X10伽，且辊 棒在高温的时候会有一些变形。考虑这些因素，设计棍棒中心间距为100伽。设计每节20根棍棒，即每节长2000伽，节与节联接的长度为 8 mm。濫驂膽閉驟羥闈詔寢賻。则节数=32000/(2000+8)=15.9

12、4节，取 16 节。因而窑长度为：L=2008*16-8=32120m.2.5.2各带长的确定对于冷却带各段的设置：刚刚进入急冷阶段时，坯体仍处于熔融的塑性状态，不容 易产生应力，可以急冷而不开裂，因为高温下的应力大部分被液相的弹性和流动性所偿。 该阶段要控制好温度。据烧成曲线中温度的划分，各段长度：銚銻縵哜鳗鸿锓謎諏涼。窑前、预热带：32120*45%=14454mm取7节长度=14056 mm烧成带：32120*18.3%=5877.96 mm取 2 节长度=4016mm保温带：32120*12%=3854.4mm取 2 节长度=4016mm冷却带：32120*36.7%=11788.04

13、mm取 5 节长度=10040mm2.5.3辊道窑窑头、窑尾工作台长度窑头工作台是制品进窑烧成的必经之路，也是使制品整齐有序进窑的停留之处。窑 头工作台不宜太长，只要能满足要求即可，根据经验取值为3.3米。窑尾工作台是烧成后的产品从窑内出来，再经人工检验产品的部位。由于出窑产品温度一般高达80C,所 以窑尾的工作台不宜太短，目的是使制品有足够的时间冷却，根据经验取值为4.4米。，挤貼綬电麥结鈺贖哓类。2.5.4窑体总长度的确定窑体总长度=32120+ 3300+ 4400= 39820 mm3窑体材料确定整个窑体由金属支架支撑。窑体材料要用耐火材料和隔热材料。3.1 窑体材料确定原则耐火材料必

14、须具有一定的强度和耐火性能以便保证烧到高温窑体不会出现故障。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。窑体材料厚度的确定原贝U： 赔荊紳谘侖驟辽輩袜錈。(1) 、为了砌筑方便的外形整齐，窑墙厚度变化不要太多。(2) 、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。(3) 、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。3.2整个窑炉的材料表窑体材料的选择名称材质使用温度导热系数厚度1 7 节，1216 节窑顶耐火层轻

15、质粘土砖11500.35230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000.1390窑墙耐火层轻质粘土砖11500.35230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000.13130窑底耐火层轻质粘土砖11500.35130隔热层硅藻土砖1000以下0.1+0.000228t195811 节窑顶耐火层轻质高粘砖14000.45230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000.13130窑墙耐火层轻质高粘砖14000.45230隔热层硅酸铝耐火纤维束10000.13130窑底耐火层轻质高粘砖14000.45230隔热层硅藻土砖1000以下0.1+0.000228t1954燃料及燃烧计算A、根据热工过程与设备相关资料查得，焦炉煤气

16、热量在1547016720( kj/m3).在本设计中取热值16000kj/m3,主要成分氢气、甲烷。塤礙籟馐决穩賽釙冊庫。B、焦炉煤气作为燃料有如下几个特点：（1）炼焦副产物，其中含有较多的氢和碳氢化合物，其热值较高（2）由于氢的燃烧速度比较快，故燃烧产生的火焰短，火力集中。4.1所取燃气组成：H2CH4COC2H4O2N2CO2H2O合计572172.50.572.82.2100理论空气量计算:33Lo=4.762(1/2H2+2CH4+1/2CO+3C2H4-02)/100=3.88m /m取空气过剩系数1.15，实际空气量：La=aL0=4.46m3/m34.2烟气量计算理论烟气量计算

17、：3V0=(CO+H2+3CH4+4C2H4+CO2+H2O+N2)/100+0.79L0=4.56m /m 煤气裊樣祕廬廂颤谚鍘芈蔺。实际烟气量计算：33Va=V0+(a-1 )L0=5.14m /m4.3烟气组成及密度计算：烟气组成：CO2%=(CO+CH 4+2C2H4+CO2)/(100*V a)*100%=6.95%H2O%=(H 2+2CH4+2C2H4+H2O)/(100*V a)*100%=20.66%N2%=(N 2/100+0.79La)/Va*100%=69.91%O2%=0.21(a-1)L0/Va*100%=2.38%标态烟气密度：P =(44CO+18HO+28Z3

18、2Q)/(22.4*100)=1.21kg/m34.4燃烧温度计算理论燃烧温度：t= (Q DW+ VCt 0+Cftf)/ V aC低位热值：CDw=10806*0.57+12648*0.07+35960*0.21+59813*0.025=16091KJ/m3 仓嫗盤紲嘱珑詁鍬齊年产32万吨辊道窑设计驁。现设t=1900C，查表，在2000C时烟气比热为 C=1.654KJ/m2(b+c) =2b( 1+B)/ S =2X 360( 1+2008)/360=4018 伽，其中各个符号如下图，经过计算，取 L=4016mm同时考虑到实际情况，结合一些先 进窑炉的经验，具体布置如下：在低温段：2

19、0500E之前，以及冷却带第1215节每 2节设一辊上事故处理口，辊上事故处理口一共设置3个。全窑每2节之间设置一辊下事故处理口，从进窑的第 2节开始布置。麸肃鹏镟轿騍镣缚縟糶。为了避免热气体外溢，必须对事故处理口进行密封。在里面用耐火材料制作的塞砖， 再用棉塞紧。7.2 观察孔与测温口每个烧嘴的对侧窑墙设置直径30mnil勺观察孔，上窑墙观察孔的里面要向下打个斜 角，以便可以观察窑内砖的走势情况及其它燃烧情况，当遇到了事故处理口时就不设置 观察口。納畴鳗吶員E禎銣腻鰲锬。测温口根据上面热电偶的设置而设置。7.3 膨胀缝窑体受热会膨胀，产生很大的热应力，为避免砌体开裂、挤坏，必须重视窑体膨胀

20、的留设，窑墙、窑顶等砌体都要留设，一般每隔 2m左右留设2040mn膨胀缝，内填陶 棉或石棉。風撵鲔貓铁频钙蓟纠庙。本设计为了砌窑的方便，除了高温区外每隔一节留设30伽的膨胀缝，高温区则应多留一道膨胀缝。而宽度方向上也要留膨胀缝，这没有具体的规定，留多少道膨胀缝则 根据砌筑的方便与厂家的要求来定。还有膨胀缝也应该错缝设置。灭暧骇諗鋅猎輛觏馊藹。7.4 下挡墙和上档板由于辊道窑属中空窑，工作通道空间大，气流阻力小，难以调节窑内压力制度及温度制度。因此，通常在辊道窑工作通道的某些部位，辊下筑挡墙，辊上插挡板，缩小该 外工作通道面积，以增加气流阻力，便于压力与温度制度的调节。铹鸝饷飾镡閌赀诨癱骝。一般来说，下挡墙与上档板的设置应该根据各个段的要求来定。如在烧成带与冷却 带之间设置挡墙、挡板是为避免烧成带的烟气倒流，又避免了压力波动时急冷风窜流向 烧成带而降低高温区温度。预热带设置挡墙、挡板可以增加烟气在高温区的滞