【文章內(nèi)容簡介】 設(shè)計在窯尾將抽熱風收集用于干燥，節(jié)能減排，倡導潔凈生產(chǎn)，優(yōu)化工作環(huán)境。 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 2 設(shè)計任務(wù)書及原始資料 2 2 設(shè)計任務(wù)書及原始資料 （一）設(shè)計任務(wù) 題目：日產(chǎn) 萬 m2拋光磚輥道窯設(shè)計 （二）原始數(shù)據(jù) 坯料組成： SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 K2O Na2O 產(chǎn)品規(guī)格： 600 600 10mm 入窯水分： 1% 產(chǎn)品合 格率： 95% 5．產(chǎn)品收縮率： 9% 燒成周期： 40min 最高燒成溫度： 1230℃ 年工作日： 330 天 /年 燃料：天然氣（低位熱值≤ 34673KJ/m3） 其它參數(shù)：室溫 20℃ ,夏天最高溫度 40℃ 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 窯體主要尺寸的確定 3 3 窯體主要尺寸的確定 內(nèi)寬的確定 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。根據(jù)金德鍵的研究結(jié)果表明，增加輥道窯的有效內(nèi)寬，可以提高產(chǎn)量、降低能耗。 考慮到初次設(shè)計輥道窯，故在確定窯的內(nèi)寬的時候，以一些現(xiàn)有的先進窯爐的技術(shù)參數(shù)作為參照，以保證本次設(shè) 計的實用性和先進性。確定窯寬時，一方面要考慮輥子長度、窯墻厚度，另一方面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，制品的收縮率為 9%，則 為計算窯內(nèi)寬方便取為 660mm，兩側(cè)坯體與窯墻之間的距離取 260mm，暫定窯內(nèi)寬B=2020mm，則可排磚數(shù)：（ 2020260 2） /660=，取 3 塊并排。最后確定窯內(nèi)寬 B＝ 660 3+260 2=2500mm 窯體長度的確定 窯體長度的初步確定 窯容量 窯）（燒成合格率 ）燒成周期（）日產(chǎn)量（ /( % )24 / 22 mhamN Y ? ?? 窯/ 5 401 2 0 0 0 2m??? ?? 密度為： g＝每米排數(shù)每排片數(shù)每片磚面積（ m2/米窯長） ＝（ 1000247。 ） 3 ＝ %91 6001 ????? 燒成收縮產(chǎn)品尺寸坯體尺寸材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 窯體主要尺寸的確定 4 窯長 L＝ Ny/g＝ 窯體有效長度的計算 利用裝配方式，由若干節(jié)聯(lián)結(jié)而成，設(shè)計單元模數(shù)：每節(jié)長度為 2100mm，因此，窯的節(jié)數(shù)為： ＝ 節(jié)，取 103 節(jié) 實際窯的有效長度為： L＝ 103 2100＝ 216300mm 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 燒成制度的確定及各帶劃分 5 4 燒成制度的確定及各帶劃分 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、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，要綜合上述原則進行制定。 溫度制度 ?燒成周期： 40min ?燒成曲線 ? 根據(jù)燒成曲線中溫度的劃分，確定各帶節(jié)數(shù)、長度及單元節(jié)分配并填入下表： 預熱帶： L/40 t1/2100= （節(jié)） 取 34 節(jié) 長度 =2100 34=71400（ mm） 占總長 34/103=33% 燒成帶： L/40 t2/2100= （節(jié)） 取 29 節(jié) 長度 =2100 29=60900（ mm） 占總長 29/103=28% 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 燒成制度的確定及各帶劃分 6 冷卻帶： L/40 t3/2100= （節(jié)） 取 40節(jié) 長度 =2100 40=84000（ mm） 占總長 40/55=39% ④各溫度帶的劃分： 名稱 單元節(jié) 溫度（ /℃） 時間（ /min） 升溫速率（ /℃ min1） 排煙帶 118 20400 7 預熱帶 1927 400700 預熱帶 2834 7001000 燒成帶 3554 10001150 燒成帶 5563 11501230 急冷帶 6469 1230700 緩冷帶 7084 700400 尾冷帶 8592 400200 尾冷帶 93103 20080 總計 103 40 氣氛制度 保持全窯氧化氣氛。 壓力制度 預熱帶－ 40～ 25Pa,燒成帶＜ 8 Pa。 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 4 燒成制度的確定及各帶劃分 7 窯內(nèi)高度的確定 輥道窯的內(nèi)高被輥子分隔成輥上高和輥下高兩部分。內(nèi)高是制品在窯內(nèi)傳熱和燒成的空間，內(nèi)高必須合理，既能有利于產(chǎn)品換熱滿足煙氣有足夠的流動空間，又必須滿足一定的燒成空間和冷卻空間，所以，內(nèi)高的確定有一定的原則：考慮到所用燃料為天然氣，燃料中所含有的 N2量比較大，單位燃料所需要的空氣量也比較大，煙氣量也比較大，為了有利于熱量的傳遞，保證有足夠的燒成空間和冷卻空間，所以把窯內(nèi)尺寸稍稍加大了一些。 各節(jié)窯內(nèi)高度如下： 窯前段(第 1 節(jié)～第 18節(jié) ) 預熱帶、燒成帶、急冷帶、緩冷帶（ 第 19 節(jié) ～ 84節(jié)） 快冷帶 (第85 節(jié)～第103節(jié) ) 輥上高（ mm） 470 532 470 輥下高（ mm） 456 456 456 內(nèi)總高（ mm） 926 988 926 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 工作系統(tǒng)的確定 8 5 工作系統(tǒng)的確定 輥道窯的工作系統(tǒng)確定包括排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等。 排煙系統(tǒng) 由于本設(shè)計的輥道窯較長，總長為 米，因此共設(shè)了七處排煙，分別設(shè)在窯前第一節(jié)、第二節(jié)、第四節(jié)、第七節(jié)、第十節(jié)、和第十二節(jié)。每節(jié)排煙口的設(shè)置為在窯頂和窯底分別設(shè)有 5個直徑為 150 的排煙支管，第一、二節(jié)的排煙支 管伸入窯內(nèi)且開口向著煙氣的流動方向；煙氣從各排煙口進入排煙支管，然后通過每節(jié)的排煙支管進入上下排煙分管，最后通過直徑為 800 的總排煙管由排煙風機排出室外。 燃燒系統(tǒng) 燒嘴的設(shè)置 選用的燃料是天然氣，為均勻窯溫強化窯內(nèi)對流換熱和利于燒成帶溫度的調(diào)節(jié)，本設(shè)計選用燒嘴芯為材料的燒嘴，保證燃燒充分。并從 23 節(jié)到 34節(jié)開始布置燒嘴，每節(jié)輥下布置兩對燒嘴，從 35節(jié)開始到燒成帶 62節(jié)結(jié)束，輥上輥下分別設(shè)置兩對燒嘴，并在輥上輥下每個燒嘴的對側(cè)窯墻上設(shè)置一個觀火孔。 天然氣、助燃空氣輸送裝置 氣燒輥道窯的天然氣總管一般設(shè)置在窯頂上方，天然氣由總管經(jīng)過支管流向燒嘴，助燃空氣總管經(jīng)過兩支支管分別從 35 節(jié)、 53 節(jié)流入，先通過鋼架結(jié)構(gòu)的空心管再由軟管通向燒嘴。 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 ，余熱風可供干燥或作助燃風用，達到節(jié)能目的。 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 工作系統(tǒng)的確定 9 急冷帶通風系統(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)置橫穿窯斷面的冷風噴管。每根噴管上均勻地開有圓形式出風口，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耐熱鋼制成，管徑為 40～ 100mm。 本設(shè)計也采用此種結(jié)構(gòu)，用 6 節(jié)窯長進行急冷，每節(jié)輥上、下一共分布 39 根直徑為 128mm 的急冷風管（急冷的前半節(jié)不設(shè)置急冷風管），交錯排列橫穿過窯內(nèi)，窯內(nèi)部分的管子開圓孔若干。 抽熱風口的設(shè)置 制品冷卻到 700～ 500℃范圍時，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 3～ 8 處抽熱風口，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)計一方面采用抽急冷帶過來的熱風的方法來調(diào)節(jié)溫度，另一方面，由緩冷風機從窯外抽空氣通過緩冷風管，來緩和降溫速率。風罩抽走這一帶的空氣。并且從 71 節(jié)開始到 84 節(jié)中每節(jié)設(shè)置一對間壁管和 6 對支管。 快冷通風系統(tǒng) 在終冷帶第一區(qū)，配置支管小孔直接冷卻系統(tǒng)，在輥面上、下室內(nèi)空氣并在窯內(nèi)形成空氣回路來冷卻，由與高壓小流 量冷卻形成，所以冷卻后的熱空氣溫度比較高，可回收做余熱利用。在終冷二區(qū)，用低壓大流量軸流風機強制冷卻，將磚坯溫度進一步降低，一般直接排入大氣。 傳動系統(tǒng)的選擇 傳動系統(tǒng)的選擇 該窯傳動采用傳統(tǒng) 的 45 度斜齒傳動，齒輪常浸于油槽中，使傳動系統(tǒng)處于良好的潤滑狀態(tài)中，從而最大限度地保證傳動的平衡性。在燒成帶采用差速齒輪傳動材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 工作系統(tǒng)的確定 10 方案，有效地減少輥棒高溫蠕變傾向，增強輥棒的自凈能力。傳動電機采用擺線針輪電機 40 臺，全窯傳動電機用十三臺變頻器來進行獨立調(diào)速，使該窯爐能夠最大限度地適應(yīng)不同產(chǎn)品，燒成周期具有很大 的調(diào)節(jié)范圍。 輥子材質(zhì)的選擇 輥道窯對輥子材質(zhì)要求十分嚴格，它要求制輥材料熱脹系數(shù)小而均勻，高溫抗氧化性能好，荷重軟化溫度高，蠕變性小，熱穩(wěn)定性和高溫耐久性好，硬度大，抗污能力強，本設(shè)計選用陶瓷棍棒。 輥子直徑的確定 輥子的直徑大，則強度大，但直徑過大，會影響窯內(nèi)輻射換熱和對流換熱。對于用托輥磨擦式聯(lián)接的輥子來說，輥子的直徑大些，有阻于增加輥子之間的摩擦力。因此，輥子的直徑可根據(jù)制品的重量和輥子的聯(lián)接方式來決定。如制品較重或輥子的聯(lián)接方式是托輥摩擦式，輥子應(yīng)選擇直徑大一些的，故選用直徑為 60mm 的輥棒。 輥距的確定 模數(shù)為 2100 的部分每節(jié)布置 28根的輥子，其它的每節(jié)布置 26 根的輥子。 低溫區(qū)： 2100/28=75 高溫區(qū)： 2100/26= 所以低溫區(qū)的輥距為 75mm,高溫區(qū)的輥距為 . 輥子的總數(shù)為 N=48 28+66 26=3060 根 輥子的轉(zhuǎn)速的選擇 n=KL/π d t L窯長， mm t 燒成周期 min d 輥子直徑 mm 材料科學與工程學院畢業(yè)論文（設(shè)計） 5 工作系統(tǒng)的確定 11 K考慮到制品的滑動系數(shù) ,一般取 K = 那么， n=（ 210000 ） /（ 60 40） =29r/min 輥道窯采取分段傳動時，各段速度略有不同，為防止制品在運行過程時起摞、壘磚，自窯頭向窯尾方向各段轉(zhuǎn)速依次加快，但由于各段間轉(zhuǎn)速差別不大（后一段僅比前一段快 ），在傳動設(shè)計時通常采用變頻電機或變頻調(diào)速器。因此，進行傳動比計算是，輥子轉(zhuǎn)速取其平均值 傳動過程 電機→減速器→主動鏈輪→滾子鏈→從動鏈輪→傳動軸→主動螺旋齒輪→從動螺旋齒輪→棍棒傳動軸→輥子。 窯體附屬結(jié)構(gòu) （ 1）事故處理孔 事故處理孔設(shè)在輥下，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。高箱事故處理孔和低箱事故處理孔尺寸： 370mm 198mm 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大蓋板