【文章內(nèi)容簡介】 于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 7 第 7~8 周 完成 設(shè)計計算 第 9~14 周 完成 設(shè)計繪圖 第 15 周 編寫 設(shè)計 說明書。 2 燒成制度的確定 溫度 制度的確定 窯爐的燒成制度取決于坯釉料的組成和性質(zhì)、坯體的造型、大小和厚度以及窯爐結(jié)構(gòu)、裝窯的方法、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，要綜合上述原則進行制 對于輥道窯而言 ,窯內(nèi)容易保證均勻 ,因此可以快速升溫與冷卻 .現(xiàn)對各階段所需時間進行分析 :入窯水分 %,升溫速度達 150～ 200℃ /h 便會使制品開裂 .對于輥道窯來說 ,快速升溫階段不是石英轉(zhuǎn)化的危險階段 ,但是在此階段一系列的氧化分解反應(yīng)需要足夠的時間 .氧化反應(yīng)速度一般隨溫 度的升高而加快 .在最高燒成溫度下保溫一定的時間 .急速冷卻階段是產(chǎn)品處于塑性階段 ,故可以較快地冷卻制品 ,但是急冷后期 (也即700～ 400℃時 )降溫速率應(yīng)減慢 (因為制品在此溫度段時 ,已基本硬化 ,若冷卻過快 ,由于膨脹收縮的原因 ,易使制品炸裂 ),400℃以后隨著制品強度的增加 ,可以快速冷卻 .現(xiàn)在具體列表如表 1 所示 : 氣氛制度 根據(jù)要求全窯為氧化氣氛燒成 壓力制度 預(yù)熱帶為 (40)～ (25)Pa,燒成帶 8 Pa 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 8 位置 溫度 ℃ 變溫速率 （℃ min1） 時間（ min） 預(yù)熱帶 20250 3 250600 3 600900 燒成帶 9001100 6 11001200 1200 0 3 冷卻帶 1200700 3 700400 400200 20080 48 表 1燒成制度 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 9 5 10 15 20 25 30 35 40 452020040060080010001200℃min燒成溫度曲線圖 3 窯體主要尺寸確定 窯內(nèi)寬的確定 窯內(nèi)寬 為窯道內(nèi)兩側(cè)墻間的距離，隨著輥子材料質(zhì)量的提高，生產(chǎn)技術(shù)的進步，輥道窯的內(nèi)寬有進一步加寬的趨勢。增加輥道窯的有效內(nèi)寬可以提高產(chǎn)量、降低能耗。 在確定窯的內(nèi)寬的時候，一方面要考慮輥子長度、窯墻厚度、還要考慮水平方向溫度的均勻性等因素。根據(jù)產(chǎn)量，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)計為 B 米，成品的尺寸為 600 600mm，制品的燒成 縮 和磨邊倒角的總損耗取 10%。 坯體尺寸 =產(chǎn)品尺寸 /（ 1燒成收縮） =600/（ 110%） =667mm 兩側(cè)坯體與窯強之間的距離取 100200mm， 假 設(shè) B=，根據(jù)所定內(nèi)寬 B，計算寬度方向坯體排列的塊數(shù)為 ： 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 10 n=（ 2500160 2） /667=，確定并排 3塊 667 3=2020 mm,有效寬為 2100 mm 考慮到輥子長度的有效利用，取 窯內(nèi)寬 B=2100+175 2=2450 mm。 但是為了利于煙氣排除窯外、壓力控制和溫度制度的實現(xiàn)，加速預(yù)熱帶的升溫和冷卻帶的降溫速度，本設(shè)計采用加寬預(yù)熱帶和燒成帶的內(nèi)寬，取 2600mm。 窯體長度的確定 裝窯密度 K=（ 1000247。 667） 3 = ㎡ /m 窯長 窯長的確定 L= 604514000 ?? ?? = m 單節(jié)長度的確定 輥距的確定原則： 1/51/3 的制品長度，但是考慮到該窯爐比較長且產(chǎn)量比較大，且根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)驗 600 600 的磚輥距一般取 85mm，本設(shè)計采用 85mm 的輥距。同時單元節(jié)長度一般為 2 m 左右，本設(shè)計預(yù)熱帶前部和冷卻帶部分采用 27 根棍棒，所以單節(jié)長度為 2295mm；預(yù)熱帶后部和燒成帶采用 22根棍棒，所以單元節(jié)長度為 1870mm，之所以采用 1870mm 的單元 節(jié)長度是為了 提高燒嘴密度，加速攪拌促進溫度均勻分部，以達到設(shè)定的溫度曲線。 各帶長度的確定 預(yù)熱帶 長 ： 247。 45 ＝ 其中 20250℃和 250 到 600℃單元節(jié)長度為 2295mm， 600900℃單元節(jié)長度為1870mm，所以 20250℃取 8節(jié)， 250600℃取 8節(jié)， 600900℃取 18 節(jié)。 燒成帶 長 ： 247。 45 ＝ 所有溫度段采用 單元節(jié)長度為 1870mm，取 54 節(jié)。 冷卻帶 長 ： 247。 45 ＝ 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 11 所有溫度段采用 2295mm，取 46 節(jié)。 所以燒成制度和溫度曲線對應(yīng)的單元節(jié)的位置如下表所示： 表 2 溫度曲線對應(yīng)單元節(jié)數(shù)列表： 位置 節(jié)數(shù) 溫度 ℃ 變溫速率 （℃ min1） 時間（ min） 預(yù)熱帶 18 20250 3 916 250600 3 1734 600900 燒成帶 3555 9001100 6 5680 11001200 8190 1200 0 3 冷卻帶 9198 1200700 136 99120 700400 121129 400200 130136 20080 輥上高、輥下高的確定 現(xiàn)代 輥道窯 輥上高、輥下高的確定原則是保證能夠處理廢品和為磚尺寸的整倍數(shù)。 本設(shè)計采用的輥下高均為 6＝ 399mm，再加上孔磚的一半高度 60mm 和一層陶瓷纖維紙的厚度 1mm，總高為 460mm。 輥上高的確定： 116 節(jié) ： 61＋ 5＋ ＝ 420 mm，該段拱頂高度為 348mm。 1798 節(jié)： 61＋ ＋ 4＋ ＝ 420 mm，該段拱頂高度為 328mm。 99136 節(jié)： 6＋ 61＝ 460 mm。 輥上高、輥下高分部表： 位置 /節(jié) 輥上高 /mm 輥下高 /mm 總高 /mm 116 420 460 880 1798 420 460 880 99136 460 460 920 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 12 4 工作系統(tǒng)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，下 面是各系統(tǒng)的安排及位置情況： 排煙系統(tǒng) 明焰輥道窯可分別從窯頂和窯底設(shè)排煙口，本設(shè)計采用準集中排煙法排煙。在第 1 13 節(jié)設(shè)置頂抽和底抽。在各煙口分別用圓管引出，匯總到窯頂、窯底的排煙支管中，最后連接到總管進行集中排煙。在 79 節(jié)窯頂設(shè)置放排煙風機的平臺，并排布置一級排煙風機和二級排煙風機，左右各一臺，其中一臺備用。 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 13 燒成系統(tǒng) 本設(shè)計的為明焰輥道窯，且使用水煤氣作燃料，所以采用全部噴入窯道內(nèi)燃燒的方式，僅通過燒嘴磚的燃燒道中空部分燃燒，而不另設(shè)燃燒室，并在輥子上下各設(shè) 一層燒嘴，同一層燒嘴兩側(cè)交錯布置，同一側(cè)燒嘴上下交錯布置。 燒嘴的設(shè)置 本設(shè)計在 600℃ 18 節(jié)就開始設(shè)置燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，達到快燒的目的?？紤]到在低溫段設(shè)置燒嘴不宜太多。因此，在 1829 節(jié)每節(jié)的后半節(jié)輥上設(shè)置 1 對燒嘴；在 1829節(jié)的輥下設(shè)置兩隊對燒嘴；在 3086 節(jié)每節(jié)的輥上設(shè)置兩對燒嘴； 8790 節(jié)的后半節(jié)設(shè)置一對燒嘴；在 3090節(jié)每節(jié)的輥上輥下均設(shè)置兩對燒嘴；輥上輥下燒嘴及對側(cè)燒嘴均互相錯開排列；總共 552 支燒嘴。在每個燒嘴對側(cè)窯墻分別設(shè)置一個火焰觀察 孔，但如遇到事故處理孔，則取消觀察孔。 煤氣輸送裝置 煤氣由煤氣站經(jīng)升壓風機升壓，通過管道、閥門、總管煤氣處理系統(tǒng)，送至各節(jié)燒嘴，每四支燒嘴共一根供氣支管。助燃空氣由風機通過助燃主管道、支管和閥門送至燒嘴。 冷卻系統(tǒng) 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煤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，余熱風可供干燥或作助燃風用，達到節(jié)能目的。 急冷通風系統(tǒng) 從燒成最高溫度至 700℃以前，制 品中由于液相的存在而具有塑性，此時可以進行急冷，最好的辦法是直接吹風冷卻。輥道窯急冷段應(yīng)用最廣的直接風冷是在輥上下設(shè)置橫 窯斷面的冷風噴管。每根噴管上均勻地開有圓形或狹縫式出風口，對著制品上下均勻地噴冷風，達到急冷效果。由于急冷段溫度高，橫穿入窯的冷風管須用 304不銹耐熱鋼制成，管徑為 76mm。本設(shè)計也采用此種結(jié)構(gòu)， 其中 9 92節(jié)為過度區(qū)，在 9398 節(jié)窯長進行急冷，每節(jié)輥上輥下均勻分布 8支急冷風管，風管采用交錯排列布置。前三節(jié)急冷管開口比后面的三節(jié)急冷管開口少。 緩冷通風系統(tǒng) 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 14 制品冷卻到 700400℃范圍時，由于有晶型轉(zhuǎn)換，會有比較大的體積變壞，是產(chǎn)生冷裂的危險區(qū)，應(yīng)嚴格控制該段冷卻降溫速率。為達到緩冷目的，一般采用熱風冷卻制品的辦法。大多數(shù)輥道窯在該段設(shè)有抽熱風口，使從急冷段與窯尾快冷段過來的熱風流經(jīng)制品，讓制品慢速均勻地冷卻。本設(shè)計設(shè)置一節(jié)過度，第 99 節(jié)；在 100114 布置換熱管和抽熱風的方法，抽走來至急冷帶和快冷帶的熱風，這樣可緩和降溫速率，達到抽走急冷段的熱風。換熱管布置在輥上，每節(jié)布置 8 根； 115120 節(jié)為過渡節(jié)，只在輥上開設(shè)抽熱風口。 快冷通風系統(tǒng) 制品冷卻到 400℃以后可以進 行快速冷卻。介由于制品溫度較低，使傳熱動力溫差小，即使允許快冷也不易達到。而此段冷卻也很重要，如達不到快冷目的出窯產(chǎn)品溫度大于 80℃時，制品即使在窯內(nèi)沒有開裂，也會因出窯溫度過高而出窯后炸裂，故要加強該段的吹風冷卻。一般都采用快冷風管和軸流風機進行快冷。其冷卻效果好，并便于該段溫度的調(diào)節(jié)。本設(shè)計快冷段前部的 121123 節(jié)上下各相錯布置三根直徑為 89mm 的快冷管，在 124128 節(jié)輥上輥下各均勻交錯布置 6 根直徑為 89mm 的快冷管；其中 129節(jié)為過渡箱， 130 箱為了利于窯爐的壓力控制采用空箱結(jié)構(gòu)；在 131136節(jié)每節(jié)輥上輥下各布置 2 臺軸流風機直接鼓冷風進行冷卻制品，共 24 臺。 窯體附屬結(jié)構(gòu)的布置 事故處理 孔 本設(shè)計將事故處理孔設(shè)在輥下，輥上只在 99 和 100 節(jié)設(shè)置，且事故處理孔下面與窯底面平齊，以便于清除出落在窯底上的磚坯碎片。為加強窯體密封，應(yīng)盡量少設(shè)置事故處理，而為了便于處理事故，兩側(cè)墻事故處理一般采用交錯布置形式，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)大于事故處理孔對角線延長線與對側(cè)內(nèi)壁交點連線?？紤]到砌筑應(yīng)該比求出值稍大一點，故取事故處理孔長度為： 330mm 。對于事故處理孔在不處理事故時，要進行密封，內(nèi)部堵塞耐火材料做成的事故孔塞磚，外部采用和窯墻同等材質(zhì)的保溫纖維之類的棉類制品制成棉塞。塞于事故孔塞磚的外部起密封作用。密封是為了防止熱氣體外溢，冷風漏入等引起的熱損失對燒成制度產(chǎn)生影響。 測溫孔、測壓孔、觀火孔、膨脹縫和擋板擋墻 材料科學(xué)于工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計 日產(chǎn) 萬㎡拋光磚氣燒輥道窯設(shè)計 15 測溫孔： 為嚴密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度制度，及時調(diào)節(jié)燒嘴開度，一般在窯道頂及火道側(cè)墻留設(shè)若干處測溫孔以安裝熱電偶。測溫孔間距一般為 35 米，高溫段布密些，低溫段布稀些，在燒成曲線的關(guān)鍵點，如氧化末段、 晶型轉(zhuǎn)化點、釉始熔點、成瓷段、急冷結(jié)束等都應(yīng)設(shè)測溫孔。本設(shè)計共在 測壓孔： 壓力制度中零壓面的位置控制特重要，一