【正文】 厚度 mm 270 165 134 材料性能 表 410 名稱 規(guī)格 材質(zhì) 熱導(dǎo)率 備注 高鋁聚輕球ρ 272*250*154 聚輕球 熱導(dǎo)率溫度 1000℃ 漂珠粘土磚 230*114*65 熱導(dǎo)率溫度 1000℃ 硅藻土磚 230*114*65 使用 T900℃ 普通硅酸鋁纖維毯 230*114*65 ?? 標(biāo)準(zhǔn)型 RT 硅酸鋁纖維氈 600*400*50 ?? 快冷區(qū) 表 411 終冷一區(qū) : 低箱 起始箱 : 64 終止箱 70 層號(hào) 頂部 /R 側(cè)墻 /S 底部 /B 材料 厚度 材料 厚度 材料 厚度 1 硅酸鋁纖維氈 50 漂珠粘土磚 115 漂珠粘土磚 67 2 硅酸鋁纖 維 毯 50 硅酸鋁纖維氈 50 漂珠粘土磚 67 總厚度 mm 100 165 134 終冷二區(qū) (空箱 ): 低箱 起始箱 : 68 終止箱 70 層號(hào) 頂部 /R 側(cè)墻 /S 底部 /B 材料 厚度 材料 厚度 材料 厚度 1 配軸流風(fēng)機(jī) 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 19 材料性能 表 412 名稱 規(guī)格 材質(zhì) 熱導(dǎo)率 備注 漂珠粘土磚 230*114*65 普通硅酸鋁纖維毯 230*114*65 ?? 標(biāo)準(zhǔn)型 RT 硅酸鋁纖維氈 600*400*50 ?? 巖棉板 1100*600*50 ?? + 溫度范圍 50～ 300 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20 第五篇 燃料及燃燒計(jì)算 本設(shè)計(jì)采用的燃料為水煤氣， 水煤氣對(duì)應(yīng)成分的濕成分的換算 查工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)，查 318 表可知，水煤氣的一般組成： 水煤氣組成 表 51 煤氣 名稱 干煤氣 體積成分（ %） 22CO H S? 2O mnCH CO 2H 4CH 2N 水煤氣 10～ 20 ～ ～ 1 22～ 32 42～ 50 6～ 9 2～ 5 水 煤氣密 度： ～ （ kg/ Nm179。 C)， 則理論燃燒溫度為： 1 0 5 0 0 1 . 4 2 * 2 0 1 . 3 0 * 2 0 * 2 . 1 9 8t 1 9 5 3 . 23 . 1 5 1 * 1 . 7 2d r r k k kliayQ c t c t LVc?? ??? ? ? ℃， 誤差 1 9 5 3 .2 1 9 0 0 * 1 0 0 % 2 .8 % 5 %1900 ? ??， 所以，假設(shè)合理，取高溫系數(shù) η =，則實(shí)際燒成溫度為： ℃* ??? lir tt ? 比設(shè)計(jì)燒成溫度 1250℃高出 ℃，有利于快速燒成，保證產(chǎn)品燒熟，基本符合要求。 設(shè)計(jì)方案： 參照科達(dá)機(jī)電出口至巴西窯爐選材進(jìn)行設(shè)計(jì)， 從窯墻內(nèi)側(cè)向外依次取定窯墻 分層數(shù)代號(hào)分別為 1S ， 2S ， 3S ， 4S ?? 1S 用 JM26 磚， 厚度為 114mm， 1000℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為 ?? ， 2S 用 JM23 磚，厚度為 114mm， 1000℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為 ?? ， 3S 用 1260 陶瓷纖維板厚度為 50mm， 1000℃ 時(shí) 導(dǎo)熱系數(shù) 3 ? ? ， 4S 用 硅 酸 鋁 纖維 氈 ，厚 度 未 知， 取 用密 度 為 3130 /kg m? ? ，熱導(dǎo)率為624 0 .0 5 4 0 .2 7 2 * 1 0 t? ??? 現(xiàn)在求取硅酸鋁纖維氈厚度 4? ， 已知條件： 使用溫度 — 1250℃， 最高使用溫度 — 1300℃ （除輥棒外的窯體結(jié)構(gòu)） ， ； 取外壁最高溫度 t3=80℃，環(huán)境溫度取 ta=20℃。特別是，由于輥?zhàn)右┻^窯墻，為了提高輥?zhàn)娱L(zhǎng)度的有效利用率，對(duì)窯墻厚度有更嚴(yán)格的控制。故本設(shè)計(jì)在第 2 32 節(jié)每節(jié)的窯側(cè)墻觀察孔位置布置了測(cè)壓孔。排煙、助燃風(fēng)機(jī)設(shè)報(bào)警開關(guān)，通過壓力開關(guān)與窯爐的燃燒系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)鎖。窯體膨脹縫應(yīng)在窯體的每一節(jié)的中間，保證節(jié)間氣密性，所以本設(shè)計(jì)的窯體膨脹縫（ 10mm）設(shè)置在每節(jié)的中部。事故處理孔大小尺寸通常寬 240～ 450mm，高 65～ 135mm。而此段冷卻也很重要，如達(dá)不到快冷目的出窯產(chǎn)品溫度大于 80℃時(shí)，制品即使在窯內(nèi)沒有開裂，也會(huì)因出窯溫度過高而出窯后炸裂，故要加強(qiáng)該段的冷風(fēng)冷卻。本設(shè)計(jì)也采用此種結(jié)構(gòu)，用 7 節(jié)窯長(zhǎng)進(jìn)行急冷，每節(jié)輥上下 均 分布 6 對(duì)φ50 急冷風(fēng)管（急冷的前半節(jié)不設(shè)置急冷風(fēng)管），交錯(cuò)排列橫穿過窯內(nèi)，窯內(nèi)部分的管子開圓孔若干。 燃燒系統(tǒng)分為若干個(gè)主調(diào)節(jié)單元，每個(gè)單元又分為輥上信道溫度調(diào)節(jié)和輥下信道溫度調(diào)節(jié)，各單元所用燃?xì)夥謩e從窯上煤氣總管道引出，經(jīng)單元手動(dòng)球閥和由電動(dòng)執(zhí)行器帶動(dòng)的蝶閥后送至本調(diào)節(jié)單元的各燒嘴。但是，由于缺乏對(duì)預(yù)熱帶溫度的調(diào)整手段，有時(shí)就難以保證制品按需要的燒成曲線升溫。 窯內(nèi)高度的確定 該窯爐各帶 內(nèi)高值如下 ： 棍上棍下內(nèi)空間高度 表 21 1～ 15 節(jié) 16～ 49 50～ 70 輥上高 395 417 395 棍下高 395 417 417 內(nèi)高 790 834 812 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 9 第三篇 工作系統(tǒng)的確定 輥道窯的工作系統(tǒng)包括排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷 卻系統(tǒng)等。坯體尺寸 =產(chǎn)品尺寸 /（ 1燒成收縮） =800/（ 110%） = ㎜ . 本設(shè)計(jì)在寬度方向上坯體排列 3 塊 , 兩側(cè)坯體與窯墻之間的距離取 100㎜。在制定合理的燒成制度時(shí)，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(gè)截面上的制品燒熟，要綜合上述原則進(jìn)行制定。 ⑥急冷階段（ 1250～ 700℃） 冷卻速度主要取決于坯體的厚度以及坯內(nèi)液相的凝固速度。在這一階段要把制品中的硫化亞鐵氧化成氧化鐵，并放出二氧化硫；碳酸鹽分解放出二氧化碳；有機(jī)物中的碳氧化，生成二氧化碳。其中高嶺土 AL2O3 ①加熱蒸發(fā)期（室溫～ 200℃） 在預(yù)熱帶室溫～ 200℃階段排除殘余水分。而滑石質(zhì)瓷坯料組成以滑石 粘土 長(zhǎng)石三組分為主，則參考 MgOAL2O3 SiO2三元系統(tǒng)平衡相圖。℃） 產(chǎn)品比熱： 一般為 KJ/（ m3 燃料用 水煤氣 ， 采用高速調(diào)溫?zé)鞂?duì)制品進(jìn)行裸燒來強(qiáng)化窯爐內(nèi)部傳熱，同時(shí)對(duì)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。 窯頂采用耐熱鋼穿輕型吊頂磚的吊頂結(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。） 其它參數(shù)：室溫 20℃，夏天最高溫度 40℃； 空氣比熱： KJ/（ m3 確定燒成制度的根據(jù) ①坯體在加熱過程中性狀變 化的考察 主要參考三元系統(tǒng)平衡相圖，如長(zhǎng)石質(zhì)瓷坯料的組成以長(zhǎng)石 石英 粘土三組分為主，可參考 K2OAL2O3SiO2 三元系統(tǒng)平衡相圖。 制定燒成制度 溫度曲線的四大特性指標(biāo)是燒成各階段的升溫速度、最高燒成溫度、保溫時(shí)間以及冷卻速度。 排除結(jié)構(gòu)水階段（ 200～ 500℃） 結(jié)構(gòu)水指粘土礦物中的結(jié)晶水和層間水。 ③氧化階段（ 600～ 1050℃） 從窯爐結(jié)構(gòu)來說，自 900℃左右的氧化爐起就已進(jìn)入燒成帶。實(shí)際上，由于上一過程中的升溫速度比較緩慢，所以無須高火 保溫，因反應(yīng)在高火中進(jìn)行得比較完善，可省去。但燒結(jié)還要按照反應(yīng)所需時(shí)間來控制。 根據(jù)產(chǎn)品、所用的燃料、窯內(nèi)傳熱等因素，粗略確定內(nèi)寬的尺寸，設(shè)計(jì)為 B米，成品的尺寸為 800 800 12 mm，制品的收縮率 ψ 為 10%。 預(yù)熱帶： %=，取 27 節(jié)； 燒成帶： %=，取 15 節(jié)； 冷卻帶： %=，取 28 節(jié)。 預(yù)熱帶噴風(fēng)系統(tǒng) 明焰輥道窯多采用完全的集中排煙方式，無疑大大提高了熱利用率。本系統(tǒng)中煤氣主管處壓力為 104 － 104 ，經(jīng)穩(wěn)壓后壓力穩(wěn)定在 104 。由于急冷段溫度高，橫穿入窯的冷風(fēng)管須用耐熱鋼制成，管徑為40～ 100mm。由于制品溫度較低，使傳熱動(dòng)力溫差小，景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 11 即使允許快冷也不易于達(dá)到。 事故處理孔一般設(shè)在輥下，且事故處理孔下孔面與窯底平齊，以便清除出落在窯底上的磚坯碎片。 膨脹縫 窯體受熱膨脹產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，為避免窯體開裂、擠壞，必須重視窯體的膨脹縫的留設(shè)，孔磚間也應(yīng)留設(shè)。窯爐的進(jìn)磚或出磚情況通過專門設(shè)置的攝像機(jī)和監(jiān)視器來監(jiān)控。有大量熱氣體逸出窯外，不但損失熱量，而且惡化操作條件；若零壓過少移向燒成帶，則預(yù)熱帶負(fù)壓大，易漏入大量冷風(fēng)，造成氣體分層，上下溫差過大，延長(zhǎng)了燒成周期，消耗了燃料。 第四章 窯體材料及厚度的確定 窯體材料的確定原則 輥道窯窯墻與所有工業(yè)窯爐的窯墻一樣，必須具備耐高溫、具有一定強(qiáng)度和保溫性能好三個(gè)基本條件，選用的材料要保證材料長(zhǎng)期允許使用工作溫度大于實(shí)際使用的最高溫度。因此，在實(shí)際的窯爐的計(jì)算中，例如窯爐壁散熱損失計(jì)算中，通常采用下列公式進(jìn)行計(jì)算： 對(duì)流輻射換熱系數(shù)計(jì)算公式： α =Aw(t3ta)+ [t34/100ta4/100]/(t3ta) （ 41） 窯墻計(jì)算中 Aw取 ，窯頂計(jì)算中 Aw取 ，窯底計(jì)算中 Aw取 . 最大熱流量： q=α (t3ta)=14（ 8020） =840 W/m2 （ 42） 景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 14 導(dǎo)熱公式： q=(t1t3)/(δ 1/λ 1+δ 2/λ 2) （ 43） 窯體材料的選用與厚度校核 由于計(jì)算各帶的方法是相類似的，所以現(xiàn)只以燒成 帶 為例說明，其他段方法一致。 C) ， 水煤氣煤氣 Cf=(m3176。） 煙氣密度： ～ （ kg/ Nm179。 各段窯體材料及厚度選用校核 計(jì)算依據(jù) 選擇材料校核計(jì)算，首先確定所用的材料是否符合允許的最高溫度。在一節(jié)窯體鋼架中，每側(cè)共有立柱 3 根，兩段的立柱上揩油供 M8螺栓節(jié)間聯(lián)接的 4 個(gè)小孔。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)產(chǎn)品品種會(huì)發(fā)生變化，故可能需要調(diào)節(jié)擋墻擋板的高度，所以在布置的擋墻擋板為活動(dòng)的，以便于操作人員進(jìn)行調(diào)節(jié)。除高溫區(qū)外一般是按燒嘴控制區(qū) 23節(jié)設(shè)置 一景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 12 側(cè)溫孔，并且設(shè)在燒嘴對(duì)側(cè)窯墻上。為了能清除窯內(nèi)任何位置上的事故而不造成“死角”，兩相鄰事故處理孔間距不應(yīng)大于事故處理孔對(duì)角線延長(zhǎng)線與對(duì)側(cè)內(nèi)壁交點(diǎn)。在快冷一區(qū) 第 6467 節(jié)窯爐 每節(jié) 設(shè)置 6對(duì) 12 根 快冷風(fēng)管，同時(shí)在該段的 64 節(jié)上方設(shè)有一工作平臺(tái)，其上布置兩臺(tái)快冷風(fēng)機(jī)（一臺(tái)備用）。大多數(shù)輥道窯在該段設(shè)置 3～ 6處抽熱風(fēng)口，使從急冷段與窯尾快冷段過來的熱風(fēng)流經(jīng)制品，讓制品慢速均勻地冷卻。從熱交換的角度來看，冷卻帶實(shí)質(zhì)上是一個(gè)余熱回收設(shè)備，它利用制品在冷卻過程中放出的熱量來加熱空氣，余熱風(fēng)可供干燥或助燃風(fēng)用，達(dá)到節(jié)能的目的。 燃燒系統(tǒng) 燒嘴與觀火孔的設(shè)置 為有利于燃燒帶的溫度調(diào)節(jié)，采用 WDHTCC4型 燃?xì)飧咚?燒嘴。本設(shè)計(jì)也采用集中排煙的方案。 窯長(zhǎng)的確定 窯容量及平面利用率 窯容量： 24* *Ny MN kT???? （ 11） 式中 Mn年產(chǎn)量 (米 2/年 )； τ 產(chǎn)品的燒成周期 (小時(shí) )； k產(chǎn)品合格率； T年工作日； 則有： 4 2602 2 0 * 1 0 * ( )60 3 2 1 . 6 4 ( /2 4 * 9 5 % * 3 0 0yNm?? 窯 ） 裝窯密度 g= 每米排數(shù)每排片數(shù)每片磚面積 =（ 1000/） 3 =（㎡ /米窯長(zhǎng)） （ 12） 則窯長(zhǎng) ： L / 3 2 1 . 6 4 / 2 . 1 6 1 4 8 . 9 ( )yN g m? ? ? 窯體有效長(zhǎng)度的計(jì)算 利用裝配方式，由若干節(jié)聯(lián)結(jié)而成，設(shè)計(jì)每節(jié)長(zhǎng)度為 2124mm，節(jié)與節(jié)之間聯(lián)結(jié)長(zhǎng)度景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院 熱能與動(dòng)力工程畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 8 為 6mm，總長(zhǎng)度為 2130mm，因此，窯的節(jié)數(shù)為： ，設(shè)計(jì)節(jié)數(shù)為 70節(jié)，因而窯長(zhǎng)為 2130 70=149100mm。 壓力制度：預(yù)熱帶－ 40～ 25Pa,燒成帶＜ 8 Pa。 ⑦緩冷階段（ 700～ 400℃） 緩冷階段的溫度取決于瓷胎中玻璃相的轉(zhuǎn)化溫度，液相中的 AL2O3和 SiO2含量越高，轉(zhuǎn)化溫度也越高，一般在 800～ 830℃。 ④?；纱善冢?950 或 1050～ 1250℃） 在該期內(nèi)坯體瓷化，釉層?；?，收縮比較大。 石英