【文章內(nèi)容簡介】 83。2710 參考文獻28 前言 《熱工過程及設(shè)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(xué)生學(xué)習(xí)《熱工過程及設(shè)備》課程后，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)﹑歸納理論知識，在此基礎(chǔ)上推陳出新，根據(jù)當(dāng)前的社會和科學(xué)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(shè)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(shè)計輥道窯，綜合運用和鞏固所學(xué)知識，學(xué)會將理論知識與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，去研究解決實際中的工程技術(shù)問題，本設(shè)計的任務(wù)主要是培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計與繪圖的基本技能，初步掌握窯爐設(shè)計的程序﹑過程和內(nèi)容；進一步了解窯爐設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)；掌握窯爐設(shè)備的工作原理，工程制圖方法和編制設(shè)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(dāng)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(shè)計書在寫作過程中得到老師和同學(xué)的指導(dǎo)，在此表示深深地謝意。編寫時，本人雖然想設(shè)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(shè)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(shè)計任務(wù)及原始資料一、設(shè)計任務(wù)年產(chǎn)140萬平米玻化磚二甲醚輥道窯設(shè)計；二、原始數(shù)據(jù)（一）?；u1．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(shè)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(cè)坯體與窯墻之間的距離取150mm，設(shè)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(shè)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(yù)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(yīng)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(yīng)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(yù)熱待第3節(jié)設(shè)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(shè)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(shè)于窯頂，上有總閘。利用煙氣抽力，引導(dǎo)窯內(nèi)氣體流動。 燃燒系統(tǒng) 因所設(shè)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(cè)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(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。燒嘴的對側(cè)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(shè)置：本設(shè)計在預(yù)熱帶前部即燒成帶前就開始設(shè)置燒嘴，有利于快速升溫和溫度調(diào)節(jié)，縮短燒成周期，達到目的?？紤]到在低溫段設(shè)置燒嘴不宜太多。因此，在第1115節(jié)每節(jié)設(shè)置1對燒嘴，只設(shè)置于輥下。在第1626節(jié)的輥下交錯設(shè)置3對燒嘴，輥上下燒嘴及對側(cè)燒嘴均互相錯開排列。并在每燒嘴的對側(cè)設(shè)置一觀察孔。因此，本設(shè)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(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，達到節(jié)能的目的。急冷通風(fēng)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(fēng)冷卻。輥道窯急冷段應(yīng)用最廣的是直接風(fēng)冷是在輥上下設(shè)置橫窯斷面的冷風(fēng)噴管。每根噴管上均勻地開有圓形出風(fēng)口，對著制品上下均勻地噴冷風(fēng)，達到急冷的效果。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80～120mm。本設(shè)計也采用此種結(jié)構(gòu)，在27—34節(jié)進行急冷，每節(jié)三對急冷風(fēng)管，輥上3根，輥下3根，管內(nèi)徑φ80mm。緩冷通風(fēng)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(yīng)嚴(yán)格控制該冷卻降溫速率。為達到緩冷目的，一般采用熱風(fēng)冷卻制品的辦法。大多數(shù)輥道窯在該處設(shè)有2～5處抽風(fēng)口，使從急冷段與窯尾段過來的熱風(fēng)流經(jīng)制品，讓制品慢速均勻地冷卻。 本設(shè)計也采用抽熱風(fēng)的方法，抽走來至急冷帶和快冷帶的熱風(fēng)，這樣可緩和降溫速率，達到抽走急冷段的熱風(fēng)。在342節(jié)設(shè)置抽熱風(fēng)口，每節(jié)設(shè)有2對冷風(fēng)吸入口，抽熱風(fēng)口只置于窯頂、窯底，每處設(shè)置4個小抽熱風(fēng)口。在每根支管上設(shè)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(shè)風(fēng)機抽熱，直接與風(fēng)管連接，利用抽熱風(fēng)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(fēng)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(shè)置冷風(fēng)噴管，輥上下各布有30根冷風(fēng)噴管，快冷段的冷風(fēng)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(yán)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(shè)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(jié)構(gòu) 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。設(shè)置的事故處理孔尺寸為：400120mm，即b=400mm，δ=120mm，B=2100mm，同一側(cè)兩事故處理孔中心距應(yīng)小于或等于（m）。所以采取隔兩節(jié)設(shè)計一個事故處理孔。兩側(cè)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(fēng)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(yán)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(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3~5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、晶體轉(zhuǎn)化點、釉始溶點、成瓷段、急冷結(jié)束等都應(yīng)設(shè)測溫孔。 在每個燒嘴的對側(cè)窯墻設(shè)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(fēng)逸處或冷風(fēng)漏入。