【文章內(nèi)容簡介】 83。2710 參考文獻28 前言 《熱工過程及設備》作為一門熱工以及材料專業(yè)的專業(yè)課程，目的是對學生學習《熱工過程及設備》課程后，引導學生總結﹑歸納理論知識，在此基礎上推陳出新，根據(jù)當前的社會和科學環(huán)境，不斷創(chuàng)新，最大可能的從環(huán)境保護和能源節(jié)約方面考慮，設計出符合社會需要的新時代窯爐，為創(chuàng)建社會主義和諧社會貢獻自己的智力支持。通過課程設計輥道窯，綜合運用和鞏固所學知識，學會將理論知識與生產(chǎn)實踐相結合，去研究解決實際中的工程技術問題，本設計的任務主要是培養(yǎng)學生設計與繪圖的基本技能，初步掌握窯爐設計的程序﹑過程和內(nèi)容；進一步了解窯爐設備的基本結構；掌握窯爐設備的工作原理，工程制圖方法和編制設計說明書的方法。輥道窯屬于連續(xù)性窯爐，傳動方式有斜齒輪傳動及鏈條傳動兩種形式，一般以剛玉瓷輥作為傳動輥子運載產(chǎn)品。按加熱方式可分為火焰加熱輥道窯爐和電加熱輥道窯爐兩類?？筛鶕?jù)要求通氣氛。輥道窯是當代陶瓷工業(yè)的先進窯爐，是近幾十年來發(fā)展起來的新型快燒連續(xù)式工業(yè)窯爐，目前已廣泛用于釉面磚﹑墻地磚﹑拋光磚﹑彩釉磚等建筑陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中。而輥道窯在短短的幾十年中發(fā)展如此迅速，說明它具有旺盛的生命力，它代表了陶瓷工業(yè)窯爐的發(fā)展方向，這是因為輥道窯具備其他陶瓷工業(yè)窯爐無法比擬的優(yōu)點。本設計書在寫作過程中得到老師和同學的指導，在此表示深深地謝意。編寫時，本人雖然想設計一個實用、廉價的建陶工業(yè)輥道窯，內(nèi)容上盡量想符合工程上的需要，但由于本人水平所限，設計書中一定有不少缺點和不足之處，誠摯地希望老師批評指正。設計任務及原始資料一、設計任務年產(chǎn)140萬平米?；u二甲醚輥道窯設計；二、原始數(shù)據(jù)（一）玻化磚1．坯料組成（%）：　　SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2O2．產(chǎn)品規(guī)格：60060011mm，；3．入窯水分：%4．產(chǎn)品合格率：97%5．燒成周期：53分鐘（全氧化氣氛）6．最高燒成溫度：1170℃（溫度曲線自定）（二）燃料二甲醚：Qnet= MJ/Kg。（三）夏天最高氣溫：37℃窯體主要尺寸的確定 窯內(nèi)寬的確定產(chǎn)品的尺寸為60060011mm，設制品的收縮率為10%。由坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸/（1燒成收縮）,得坯體尺寸為：667667mm兩側坯體與窯墻之間的距離取150mm，設內(nèi)寬B=，計算寬度方向坯體排列的塊數(shù)為：n=（23001502）/667=，確定并排3塊。 最后，確定窯內(nèi)寬 B=6673+1502=2301mm，取2300mm。 窯長及各帶長度的確定 窯體長度的確定窯容量=（年產(chǎn)量燒成周期）247。[年工作日24產(chǎn)品合格率（1收縮率）]=（140000053）247。（3402497%60）=(㎡/窯)裝窯密度=每米排數(shù)每排片數(shù)每片磚面積 =（1000247。667）3（）=(㎡/每米窯長)窯長=窯爐每小時進入生坯247。裝窯密度=247。=(m)利用裝配式，由若干節(jié)聯(lián)接而成，設計每節(jié)長度為2100mm，節(jié)間聯(lián)接長度為8mm總長度為2108mm，窯的節(jié)數(shù)=247。=，取整為51節(jié)。所以算出窯長為L=512100=107100m= 窯體各帶長度的確定表32 各段溫度的劃分、升溫速率與窯節(jié)數(shù)分布溫度/℃時間/min升溫速率/℃min長度比例/%長度/節(jié)預熱帶20~20016506315200~5004500~6003600~950105燒成帶950~11708111170303冷卻帶急冷帶1170~700825緩冷帶700~5009快冷帶500~808累計5351窯體各帶長度的確定 :%，節(jié)數(shù)=51%＝，取15節(jié)，長度＝152110＝31500mm；%，節(jié)數(shù)=5123%＝，取11節(jié)， 長度＝112110＝23100mm；%，節(jié)數(shù)=51%＝，取25節(jié)，長度＝252110＝52750mm。 窯內(nèi)高的確定內(nèi)高為窯道內(nèi)整個空間的高度，等于輥上高（輥道中心線至窯頂?shù)木嚯x）與輥下高（輥道中心線至窯底或隔煙板的距離）之和。輥上高應大于制品高度，考慮到?；u的高度小，又是單層焙燒，只要保證氣流順暢即可。從理論上來說對焙燒建筑瓷磚的輥道窯輥下高最好應大于磚對角線長度，但由于該制品較大，若按此計算會造成內(nèi)高太大，既增大了窯墻散熱，又不利于窯內(nèi)傳熱。由于制品從輥上掉下，一般都發(fā)生了破損，尺寸都比整磚小了，故據(jù)各地輥道窯實際狀況來看取輥下高400mm。表11 窯內(nèi)高度表115節(jié)1626節(jié)2751節(jié)輥上高（mm）300360300輥下高（mm）400400400內(nèi)總高（mm）700760700 燒成制度的確定 燒成溫度曲線: 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) 在預熱待第3節(jié)設置排煙口2對，每個排煙口尺寸長為400mm，寬為440mm。在每段排煙處的窯頂、窯底各設3個排煙口直通窯體外，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?？偀煿茉O于窯頂，上有總閘。利用煙氣抽力，引導窯內(nèi)氣體流動。 燃燒系統(tǒng) 因所設計的為明焰輥道窯，且使用二甲醚作燃料，氣體燃料容易充分燃燒，常采用小流量多少嘴系統(tǒng)，輥道上下方及對側均交錯布置燒嘴，這樣便于窯溫度制度的調(diào)節(jié)，還有利于窯內(nèi)熱氣流的強烈擾動與循環(huán)，改善了窯內(nèi)端面溫度均勻性，由于幾何壓頭的作用，熱氣體有自然上升趨勢，故一般下部燒嘴安排比上部多。在燒成帶，輥子上下各設一層燒嘴，同一層燒嘴兩側交錯布置，同一側燒嘴上下交錯布置。燒嘴的對側是觀察孔，以便更好的觀察火焰的燃燒情況，便于操作控制。燒嘴的設置：本設計在預熱帶前部即燒成帶前就開始設置燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，達到目的?？紤]到在低溫段設置燒嘴不宜太多。因此，在第1115節(jié)每節(jié)設置1對燒嘴，只設置于輥下。在第1626節(jié)的輥下交錯設置3對燒嘴，輥上下燒嘴及對側燒嘴均互相錯開排列。并在每燒嘴的對側設置一觀察孔。因此，本設計總共有76個燒嘴。 冷卻系統(tǒng) 制品在冷卻帶有晶體成長，轉化的過程，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，達到節(jié)能的目的。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且具有塑性，此時可以進行急冷，最好的辦法是直接吹風冷卻。輥道窯急冷段應用最廣的是直接風冷是在輥上下設置橫窯斷面的冷風噴管。每根噴管上均勻地開有圓形出風口，對著制品上下均勻地噴冷風，達到急冷的效果。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80～120mm。本設計也采用此種結構，在27—34節(jié)進行急冷，每節(jié)三對急冷風管，輥上3根，輥下3根，管內(nèi)徑φ80mm。緩冷通風系統(tǒng)： 制品冷卻到700~400℃范圍時，是產(chǎn)生冷裂的危險區(qū)，應嚴格控制該冷卻降溫速率。為達到緩冷目的，一般采用熱風冷卻制品的辦法。大多數(shù)輥道窯在該處設有2～5處抽風口，使從急冷段與窯尾段過來的熱風流經(jīng)制品，讓制品慢速均勻地冷卻。 本設計也采用抽熱風的方法，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。在342節(jié)設置抽熱風口，每節(jié)設有2對冷風吸入口，抽熱風口只置于窯頂、窯底，每處設置4個小抽熱風口。在每根支管上設置一個控制閥，支管經(jīng)匯總后與分管連接。間接冷卻不另設風機抽熱，直接與風管連接，利用抽熱風管管內(nèi)的抽力將冷卻管另一端的冷空氣吸入，冷卻管壁，達到間接降低窯內(nèi)溫度?？炖渫L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。，在管尾45～51節(jié)處設置冷風噴管，輥上下各布有30根冷風噴管，快冷段的冷風噴管較急冷段的稍粗，直徑約為80mm，每根管上有60個直徑10mm小孔，對著制品吹冷。 傳動系統(tǒng) 輥道窯對輥子材料要求十分嚴格，它要求制輥子材料熱脹系數(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。 常用輥子有金屬輥和陶瓷輥兩種。為節(jié)約費用，不同的溫度區(qū)段一般選用不同材質(zhì)的輥子。本設計在選用如下：中溫段（40℃～400℃和400℃～80℃）瓷棒高溫段（400～1180℃和1180～400℃）碳化硅輥棒輥子直徑與長度的確定： 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。，窯墻厚度300～350mm，選擇直徑為60mm的輥棒，而輥子長度則取2700mm。 輥距H=（1/3～1/5）L=～ （L——制品長度，mm） 輥距選180mm，每節(jié)輥子數(shù)=2100247。180=，取12根 棍子總數(shù)=1251=612根 窯體附屬結構 事故處理孔事故處理孔設在輥下，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。設置的事故處理孔尺寸為：400120mm，即b=400mm，δ=120mm，B=2100mm，同一側兩事故處理孔中心距應小于或等于（m）。所以采取隔兩節(jié)設計一個事故處理孔。兩側墻事故處理孔采取交錯布置的形式。 對于事故處理孔在不處理事故時，要用塞孔磚進行密封，孔磚與窯墻間隙用耐火纖維堵塞。密封時為了防止熱氣體外溢，冷風漏入等對燒成制度產(chǎn)生影響。 測溫孔及觀察孔 測溫孔 為嚴密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度制度，及時調(diào)整燒嘴開度，一般在窯道頂及火道側墻留設若干處測溫孔以安裝熱電偶。測溫孔間距一般為3~5米，高溫段布密些，低溫段布稀些，在燒成曲線的關鍵點，如氧化末段、晶體轉化點、釉始溶點、成瓷段、急冷結束等都應設測溫孔。 在每個燒嘴的對側窯墻設置Φ80mm的觀察孔，以便燒嘴的燃燒狀況。未用時，用與觀察孔配套的孔塞塞住，以免熱風逸處或冷風漏入。