【正文】 本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 1 年產(chǎn) 60 萬件中高檔次衛(wèi)生潔具隧道窯設(shè)計 摘 要 關(guān)鍵詞：隧道窯、節(jié)能。 本次設(shè)計的是年產(chǎn) 60 萬件中高檔次衛(wèi)生潔具隧道窯設(shè)計，窯體總長 98米，窯內(nèi)寬 米，內(nèi)高 米。 窯頂采用 T型吊頂（排煙段）與 輕型耐火磚夾耐熱鋼板組合吊頂磚的 結(jié)構(gòu)，為了降低全窯的熱損失減小單位產(chǎn)品熱耗，全窯均采用輕質(zhì)耐火材料以及現(xiàn)在窯爐設(shè)計中經(jīng)常用的毯、氈、巖棉等保溫材料。該窯的設(shè)計在排煙帶以及預(yù)燒帶布滿了攪拌風(fēng)管，使該高檔衛(wèi)生潔具的斷面溫度誤差在 2176。 C 以內(nèi)。由于采用的燃料天然氣是清潔燃料，所以采用高速調(diào)溫?zé)靵韽?qiáng)化窯內(nèi)傳熱， 同時高速燒嘴可進(jìn)一步調(diào)節(jié)使窯內(nèi)溫度均勻提高成品率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。 為有效利用煙氣熱，在窯爐前段采用分散排煙的方式，另外在緩冷段采用抽熱空氣與間接冷卻的方式來冷卻制品，對熱煙氣也可加以利用。 對全窯的控制采用計算機(jī)自動控制來實現(xiàn)，既提高了產(chǎn)品的成品率又降低的工作人員的工作強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本。 本設(shè)計特點：在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時降低單位產(chǎn)品熱耗，實現(xiàn)陶瓷行業(yè)上的“綠色、環(huán)保、節(jié)能”。 本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 2 衛(wèi)生潔具坯料組成 : 坯體成分 SiO2 AL2O3 CaO MgO FeO K2O Na2O TiO2 灼失 百分含量 入窯水分： 入窯水分為 % 線收縮率： 線收縮率為 10% 產(chǎn)品合格率 ： 產(chǎn)品合格率為 96% 燒成周期： 燒成周期 14～ 18小時，根據(jù)工藝可調(diào)。本設(shè)計計算以燒成周期 16小時計算 最高燒成溫度： 最高燒成溫度為 1230℃ 氣氛制度： 全氧化氣氛 制品： 高檔次衛(wèi)生潔具 燃料： 天然氣 燃料組成 CH4 C2H6 H2S CO2 N2 其它 百分含量 % % % % % % 年工作日： 年工作日 330天 /年 本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 3 注 :進(jìn)窯前坯體的尺寸 由于 該種高檔衛(wèi)生瓷是標(biāo)準(zhǔn)潔具，因此 產(chǎn)品種類 的尺寸取標(biāo)準(zhǔn)件為： 500mm（ L） 400mm(W)400mm(H)左右 棚板和立柱的選用 根據(jù)原始數(shù)據(jù)，采用裸燒方式即可滿足要求，選用棚板的材料是堇青石 莫來石，立柱的采用的是碳 化硅空心方立柱，其體積密度為 。 棚板尺寸： 38075038mm（根據(jù)市場標(biāo)準(zhǔn)） 立柱高： 450mm左右 裝車方法及窯車車面尺寸： 圖 1. 實體瑪法 本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 4 圖 裝車方法 根據(jù)廠方設(shè)計的規(guī)格要求，在窯車的長度方向上設(shè) 2 塊棚板，寬度方向設(shè) 7塊棚板。在窯車的高度方向裝 2 層。棚板間的間隙在長度方向上為 20 mm，在寬度方向上為 10mm。 由此確定窯車車面尺寸為： 1550mm（ L） 2890(W)mm。 窯車 窯內(nèi)容車數(shù) 63 輛 (98/=)，窯外預(yù)留了 42 輛 ， 窯車總計 105 輛； 則 ： 推車時間： 1660/63=；推車速度： 60/= 車 /小時。 窯車架高 320mm，窯車襯面用三層 65mm的輕質(zhì)高鋁磚，最上面鋪 1層 70mm耐火纖維毯。 窯車總高為： 320+65 3 =515mm 在車面與棚板間留火道，其高度約為 225mm。 確定窯截面的尺寸 根據(jù)窯車和制品的 尺寸，窯內(nèi)寬（預(yù)、冷） B 取 3050（ 2910+70 2） mm，為改善傳熱，燒成帶加寬 100mm，則燒成帶內(nèi)寬為 3050+100=3150mm。 本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 5 窯車車面上至窯墻高設(shè)計： 由窯車棚板面至窯頂設(shè)計尺寸： 根據(jù)衛(wèi)浴的尺寸規(guī)格，要求內(nèi)部裝載高度 1m 左右，衛(wèi)浴上層至窯墻頂大約留 150mm傳熱空間。由上面知： 車面與棚板間留火道，其高度約為 225mm，因此設(shè)計： 預(yù)熱帶： 1350mm 燒成帶 、急冷 帶： 1420mm 緩冷帶、快冷帶： 1350mm 各帶長的確定 由廠方提供設(shè)計數(shù)據(jù)：在幾個階段的升溫范圍大 概為： 分區(qū) 排煙帶 預(yù) 燒 帶 燒成帶 急冷帶 緩冷帶 快冷帶 升溫范圍 20～ 600 600 ～1200 1200 ～1230 1230 ～800 800～ 400 400～ 80 根據(jù)上述升溫范圍以及燒成曲線知： 排煙帶長 =16m； 預(yù)燒帶長 =24m； 燒成帶長 =18m；過渡節(jié) =2m；急冷帶長 =8m 間接緩冷 =16m；快冷帶 =14m 分區(qū) 長度（ m） 節(jié)數(shù) (節(jié) ) 排煙帶長 16 1～ 8 預(yù) 燒 帶長 24 9～ 20 燒成帶長 18 21～ 29 過渡節(jié) 2 30 急冷帶長 8 31～ 34 間接緩冷 16 35～ 42 快冷帶 14 43～ 49 全窯高 窯全高（軌面至窯頂）：預(yù)熱帶、緩冷帶與快冷帶為 1350+515+225=2090mm；本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 6 燒成帶與急冷帶為 1420+515+225=2160mm。 年產(chǎn)量估算 每輛窯車平均運(yùn)載量計為 24 件 ,則 : 年產(chǎn)量為： (24Χ 63Χ 24Χ 330Χ 96%Χ 104)/16= 萬件。 該衛(wèi)生潔具隧道窯的燒成制度取決于坯釉料的組成和性質(zhì)、潔具的造型、大小和厚度以及窯爐結(jié)構(gòu)、裝窯瑪坯的方法、燃料種類等等因素。而燒成 制度主要包括溫度曲線、壓力曲線和氣氛控制。根據(jù)不同產(chǎn)品的要求，確定溫度曲線、氣氛性質(zhì)，壓力曲線是實現(xiàn)溫度和氣氛性質(zhì)的主要控制條件，三者相互關(guān)聯(lián)，相輔相承。只要窯內(nèi)溫度均勻，各階段都可以加快。但氧化、還原和燒結(jié)卻要按照反應(yīng)所需要時間來控制。在制定合理的燒成制度時，還要考慮窯的結(jié)構(gòu)究竟升溫和降溫速度多少才能使窯內(nèi)溫度均勻，以保證整個橫截面上的制品燒熱，要綜合上述原則進(jìn)行制定。 （ 1）溫度制度： ○1燒成周期 :16h 燒成曲線：根據(jù)興中信窯爐公司設(shè)計的經(jīng)驗，隧道窯的燒成曲線由于燒成周 期比較長，我們可以從窯的長度上來反應(yīng)燒成的升溫速率。大體升溫曲線如下圖：（清晰圖見 CAD 圖紙） 本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 7 （ 2）氣氛制度：全窯燒氧化焰 （ 3）壓力制度：預(yù)熱帶 40～ 25 Pa ，燒成帶微正壓 0Pa15 Pa 4 .工作系統(tǒng)的確定 排煙 與通風(fēng) 系統(tǒng)： 為了更好的利用煙氣的熱量能，采用準(zhǔn)分散排煙的方式。 在排煙帶第 1～ 8節(jié)箱體位 近窯車臺面的窯墻上 設(shè) 15 對排煙口， 可以迫使熱煙氣自上而下流動，克服由于幾何壓頭的作用而使熱氣體上升的傾向 。 在第一節(jié)的窯頭處采用窯頂直接排煙，匯總到排煙總管由排煙機(jī)抽出，一 部分送干燥房，其余從煙囪排入大氣。 排煙與通風(fēng)系統(tǒng)包括由攪拌風(fēng)機(jī)、排煙風(fēng)機(jī)、助燃風(fēng)機(jī)、車下冷風(fēng)機(jī)、急冷風(fēng)機(jī)、抽熱風(fēng)機(jī)、快冷風(fēng)機(jī)等 11 臺風(fēng)機(jī)控制。 其中排煙、抽熱根據(jù)窯壓（取零本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 8 壓點附近的位置）來控制，助燃通過主管檢測壓力來控制，急冷通過急冷后段窯內(nèi)溫度來控制。 該座隧道窯 所有風(fēng)機(jī)通過一臺總編程控制器（ PLC）來控制，實現(xiàn)風(fēng)機(jī)之間、風(fēng)機(jī)與燃?xì)庵鞴茈姶徘袛嚅y之間、與燒咀前電磁閥之間、與自動點火電源之間等均能實現(xiàn)安全連鎖。這樣不但充分保障了窯爐運(yùn)行的安全性，而且有效的避免了人為因素所造成的損失。 氣幕 與攪拌風(fēng) 的設(shè)定 考慮到該窯是燒氧化焰的，以及根據(jù)衛(wèi)浴的工藝要求：從排煙段起要求衛(wèi)浴產(chǎn)品的升溫比較均勻， 因此全排煙段及預(yù)熱的前半部分全部設(shè)攪拌氣幕管。 除了在 1 號車位窯頭設(shè)封閉氣幕和燒成帶與冷卻帶之間的急冷氣幕外，從第 2 節(jié)起至第 7 節(jié)每節(jié)設(shè)置兩支氣幕管。第 8 節(jié)至 15 節(jié)每節(jié)設(shè)置一支攪拌風(fēng)支管。封閉氣幕和攪拌風(fēng)的氣源都為窯內(nèi)抽熱煙氣。 燃燒系統(tǒng) 燒嘴的設(shè)置： 選用的燃料是天然氣，為均勻窯內(nèi)斷面溫度均勻，本設(shè)計選用燒嘴芯（廠方提供）為材料的燒嘴，保證燃燒充分。排煙段從 7 節(jié)后半部分到第 10 節(jié)布置下排燒嘴每個箱體 一對（兩側(cè)交錯排列），從第 11 節(jié)到第 21 節(jié)每節(jié)輥下布置 3 只燒嘴，交錯排列，從 22 節(jié)開始到燒成帶 27 節(jié)，每節(jié)分別設(shè)置 6 只燒嘴，上 2下 4 兩側(cè)交錯排列，第 2 29 節(jié)是保溫節(jié)，每節(jié)設(shè)置 7只燒嘴，上 3下四交錯排列。并在每個燒嘴的對側(cè)窯墻上設(shè)置一個觀火孔。（具體布置見主圖）燒嘴總數(shù)為： 90 只。 助燃空氣來自抽熱風(fēng)管。 天然氣輸送裝置： 燃?xì)夤艿谰鶠闊o縫鋼管制作而成。閥門為密封良好的的優(yōu)質(zhì)球閥，燃?xì)饨?jīng)過總管、過濾、穩(wěn)壓、支管等到燒嘴。為保證供氣系統(tǒng)的安全，在供氣主管上配置有手柄球閥、壓力表、過濾器、調(diào)壓閥、 電磁閥、上下線壓力開關(guān)、溢流放散期等，進(jìn)口和出口各有一塊壓力表現(xiàn)場顯示進(jìn)出口管路壓力。壓力開關(guān)分別控制燃?xì)鈮毫ψ罡呦藓妥畹拖?。示意圖如下所示：本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 9 冷卻系統(tǒng) 急冷段 制品在冷卻帶有晶體成長、轉(zhuǎn)化的過程，并且冷卻出窯，是整個燒成過程最后的一個環(huán)節(jié)。從熱交換的角度來看，冷卻帶實質(zhì)上是一個余熱回收設(shè)備，它利用制品在冷卻過程中所放出的熱量來加熱空氣 ，余熱風(fēng)可供干燥或作助燃風(fēng)用，達(dá)到節(jié)能目的。 急冷帶通風(fēng)系統(tǒng) 從燒成最高溫度至 800℃以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，此時可以進(jìn)行急冷，最好的 辦法是直接吹風(fēng)冷卻。隧道窯目前急冷是從兩側(cè)打入冷風(fēng)直接冷卻。 本設(shè)計也采用此種結(jié)構(gòu)，用 4 節(jié)窯長進(jìn)行急冷，每節(jié)上下分布 4 對 DN50 急冷風(fēng)管 緩冷段 緩冷采用間壁冷卻的形式，在 36到 41 六節(jié)設(shè)置中空墻為間壁冷卻。 快冷段 此隧道窯快冷從 43 到 48 節(jié)上每節(jié)設(shè)置 4對冷風(fēng)管噴入； 49節(jié)接 噴冷風(fēng) 管中冷風(fēng) 進(jìn)行最后快冷。 。 本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 10 溫度壓力控制系統(tǒng)： 該窯共設(shè) 25點溫度測點、 7點壓力測點，其中 3 點壓力測點和 14點溫度控制點參與控制。 溫度測點 K分度 9點， S 分度 16點（急冷段前的測溫點均安裝 在窯墻兩側(cè)）。K分度分別為窯頭預(yù)熱段 3點、窯尾冷卻段 6點。 S分度 16 點分別為燃?xì)饪刂平M15 點，急冷 1 點。急冷與緩冷之間安裝的熱電偶僅顯示不參與控制。另外排煙總管、抽熱總管各一支雙金屬溫度計以保護(hù)風(fēng)機(jī)不致因溫度過高而受到損害。 7點壓力測點分別為排煙段壓力，零點壓力、高溫段壓力、急冷段壓力、緩冷段壓力，另外還設(shè)有助燃風(fēng)主管壓力和燃?xì)鈮毫Χ€點。其中零壓點、助燃風(fēng)壓力和燃?xì)鈮毫⑴c共 3 點壓力點參與控制 ,其余壓力點采用斜管微壓計現(xiàn)場顯示。 ： 根據(jù)在興中 信窯爐 公司 的實習(xí)經(jīng)驗，為了砌筑方便的外形整齊，窯墻厚度變化不宜太多；材料的厚度應(yīng)為磚長或磚寬的整數(shù)倍；墻高則為磚厚的整數(shù)倍，盡量少砍磚；厚度應(yīng)保證強(qiáng)度和耐火度。 窯體材料要用耐火材料和隔熱材料。耐火材料必須具有一定的強(qiáng)度和耐火性能以便保證燒到高溫，窯體不會出現(xiàn)故障。隔熱材料的積散熱要小，材質(zhì)要輕，隔熱性能要好，節(jié)約燃料。 窯體材料的選用及校核計算 傳統(tǒng)的窯體砌筑材料大多為粘土磚或高鋁質(zhì)耐火磚或保溫磚，這些材料的特點是密度 大、強(qiáng)度低、保溫性能差，用這些材料砌筑的窯墻厚，窯體散熱損失大。 在選擇的時候 ， 從長期使用溫度、耐壓強(qiáng)度和熱震穩(wěn)定性這三個方面來考慮，尤其是耐火材料的長期使用溫度。一般設(shè)計人員都是根據(jù)分類溫度來選擇材料的，最高使用溫度即分類溫度，它是指連續(xù)保溫 24 小時其重?zé)€變化不大于 2％本科生設(shè)計說明書 98m年產(chǎn) 60萬件衛(wèi)生潔具燃?xì)馑淼栏G 11 的實驗溫度，但這個溫度與工作溫度是有差別的，不能作為隔熱耐火磚的工作溫