【正文】 ）文文獻。） 其它參數(shù)：室溫 20℃，夏天最高溫度 40℃； 空氣比熱： KJ/（ m3 ℃） 燒成制度的確定 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。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。但氧化、還原和燒結(jié)卻要按照反應所需要時間來控制。 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，如長石質(zhì)瓷坯料的組成以長石 石英 粘土三組分為主，可參考 K2OAL2O3SiO2 三元系統(tǒng)平衡相圖。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 4 ②坯體的形狀、厚度與含水量對燒成制度的影響 薄壁小件制品的入窯水分易于控制，一般采取短周期快速燒成。但對于輥道窯來說，由于截面寬而小，溫差很小，所以可以快速升溫來縮短燒成周期。 ④燒成法 坯體燒成法直接影響到燒成制度的制定。 制定燒成制度 溫度曲線的四大特性指標是燒成各階段的升溫速度、最高燒成溫度、保溫時間以及冷卻速度。在此階段如果制品入窯水分過高，則不宜升溫過快，以免引起制品不均勻收縮，產(chǎn)生變形和開裂。但也不宜太快，以免引起燒成缺陷。升溫速度主要取決于原料的純度和坯體的厚度，并受氣流速度和氣氛的影響。 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。 2SiO2 石英晶型轉(zhuǎn)化 階段（ 500～ 600℃） 石英晶型轉(zhuǎn)化，由 β－ SiO2體積膨脹 %，如果控制不當，這是一個危險階段。目前生產(chǎn)中出現(xiàn)石英晶型轉(zhuǎn)化而使制品開裂的現(xiàn)象，原因是窯內(nèi)溫度不均勻而引起。 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入燒成帶。這些 反應都要在釉面?；郧巴瓿?，以便生成的氣體排除干凈，否則會產(chǎn)生缺陷。 ④?；纱善冢?950 或 1050～ 1250℃） 在該期內(nèi)坯體瓷化，釉層?；?，收縮比較大。因此，升溫速率取決于窯爐結(jié)構(gòu)、裝窯密度、坯體的收縮變化及燒結(jié)范圍。實際上，由于上一過程中的升溫速度比較緩慢，所以無須高火 保溫，因反應在高火中進行得比較完善，可省去。冷卻初期瓷胎中的玻璃相還處于塑性狀態(tài)，急冷所引起的熱應力大部分被液相的塑性和流動性所補償，不會產(chǎn)生被破壞作用。 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℃。 ⑧快冷階段（ 400～ 80℃） 此階段熱應力變小，可加快冷卻速度。但燒結(jié)還要按照反應所需時間來控制。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 6 溫度的劃分與升溫速率表 12 名稱 溫度（ /℃） 時間（ /min） 升溫速率（ /℃ 壓力制度：預熱帶－ 40～ 25Pa,燒成帶＜ 8 Pa。在最初的輥道窯中，明焰輥道窯的內(nèi)寬一般為 ~ 米。 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，設計為 B米，成品的尺寸為 800 800 12 mm，制品的收縮率 ψ 為 10%。窯內(nèi)寬B=150 2+ 3= ㎜。 窯長的確定 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 )； 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） （ 12） 則窯長 ： L / 3 2 1 . 6 4 / 2 . 1 6 1 4 8 . 9 ( )yN g m? ? ? 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，設計每節(jié)長度為 2124mm，節(jié)與節(jié)之間聯(lián)結(jié)長度景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 8 為 6mm，總長度為 2130mm，因此，窯的節(jié)數(shù)為： ，設計節(jié)數(shù)為 70節(jié)，因而窯長為 2130 70=149100mm。（根據(jù)經(jīng)驗取得，窯尾工作臺長度長一點是因為產(chǎn)品出窯溫度為 80℃，要工作人員方便撿取產(chǎn)品，故使制品出窯后的冷卻時間能夠稍微長一點。 預熱帶： %=，取 27 節(jié)； 燒成帶： %=，取 15 節(jié)； 冷卻帶： %=，取 28 節(jié)。 排煙系統(tǒng) 明焰輥道窯的燃燒火焰直接進入窯道內(nèi)的輥道上下空間，對制品直接進行加熱。本設計也采用集中排煙的方案。在各排煙口分別設置圓管引出，匯總到窯頂、窯底的排煙分管中，最后連接到總管進行集中排煙。 預熱帶噴風系統(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。為克服這一缺陷，本設計在預熱帶棍上設置噴風口，從 1015 節(jié)每節(jié)布置三對噴風口，共 36 個，其風可來自冷卻帶抽出的熱風。 燃燒系統(tǒng) 燒嘴與觀火孔的設置 為有利于燃燒帶的溫度調(diào)節(jié)，采用 WDHTCC4型 燃氣高速 燒嘴?？紤]到在低溫帶設置燒嘴不宜太多，所以在預熱帶的尾段（ 1227節(jié)）只在輥下設置燒嘴，每節(jié)一對；在第 2835節(jié)輥上、輥下設置燒嘴，每節(jié)設置 2 對，并在輥上下方各個燃燒器對側(cè)窯墻分別設置一個火焰觀察孔；在 36～ 42 節(jié)輥上下每節(jié)設 4對燒嘴，對稱布置；全窯燒嘴共 120 個。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 。在每控制單元設置一電磁閥，有斷電保護功能，防止斷電后煤氣泄入窯內(nèi)。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放出的熱量來加熱空氣，余熱風可供干燥或助燃風用，達到節(jié)能的目的。輥道窯急冷段應用最廣的直接風冷是在輥上下設置橫穿窯斷面的冷風噴管。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。 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)，應嚴格控制該段冷卻降溫速率。大多數(shù)輥道窯在該段設置 3～ 6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。 在緩冷帶的中部設有一個平臺，上面布置兩臺抽熱風機（一臺備用）。由于制品溫度較低，使傳熱動力溫差小，景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 11 即使允許快冷也不易于達到。一般都采用冷風管進行快冷。在快冷一區(qū) 第 6467 節(jié)窯爐 每節(jié) 設置 6對 12 根 快冷風管，同時在該段的 64 節(jié)上方設有一工作平臺，其上布置兩臺快冷風機（一臺備用）。 窯體附屬結(jié)構(gòu) 事故處理孔 建陶工業(yè)輥道窯多用來燒制墻地磚、瓷質(zhì)磚等片狀制品，一般將磚坯直接放在輥子上，常會發(fā)生斷磚（坯）現(xiàn)象。 事故處理孔一般設在輥下，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。同時，為加強窯體密封，應盡量少設置事故處理孔，而為了便于處理事故又希望多設置，要很好解決這一矛盾，必須合理布置事故處理孔。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大于事故處理孔對角線延長線與對側(cè)內(nèi)壁交點。對于事故處理孔要進行密封，內(nèi)部擋火材料做成大蓋板，間隙填入陶瓷棉，最外部的鋼板密封前段還需要用一定的保溫材料。 膨脹縫 窯體受熱膨脹產(chǎn)生很大的熱應力，為避免窯體開裂、擠壞，必須重視窯體的膨脹縫的留設，孔磚間也應留設。 測溫孔 為了嚴密監(jiān)視及控制窯內(nèi)溫度和壓力制度，及時調(diào)節(jié)燒嘴的開度，一般在窯道頂及火道側(cè)墻留設測溫孔及安裝熱電偶。除高溫區(qū)外一般是按燒嘴控制區(qū) 23節(jié)設置 一景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 12 側(cè)溫孔，并且設在燒嘴對側(cè)窯墻上。 在燒成帶 2842 節(jié)用 S 型熱電偶，其他均用 K型。窯爐的進磚或出磚情況通過專門設置的攝像機和監(jiān)視器來監(jiān)控。 這樣，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)束等都有留設 擋火板、擋火墻的設置 由于輥道窯屬中空窯，工作通道空間大，氣流阻力小，難以調(diào)節(jié)窯內(nèi)壓力制度及溫度制度。在實際生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)產(chǎn)品品種會發(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的，以便于操作人員進行調(diào)節(jié)。 測壓孔 壓力制度中零壓面的位置控制特重要，一般控制在預熱帶和燒成帶的交界面附近。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，則預熱帶負壓大，易漏入大量冷風，造成氣體分層，上下溫差過大，延長了燒成周期，消耗了燃料。 鋼架結(jié)構(gòu) 輥道窯鋼架結(jié)構(gòu)起著加固窯體作用，而鋼架本身又是傳動系統(tǒng)的機身。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 個小孔。上下側(cè)板可用 2～ 3mm 鋼板沖壓制成，吊頂景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 13 梁采用 50 32 4的角鋼。 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、具有一定強度和保溫性能好三個基本條件，選用的材料要保證材料長期允許使用工作溫度大于實際使用的最高溫度。換言之，為了增加輥道窯窯內(nèi)有效寬度，就應盡量減薄窯墻，同時考慮到材料的價格問題在達到要求之內(nèi)盡量選用價廉的材料以減少投資 。 各段窯體材料及厚度選用校核 計算依據(jù) 選擇材料校核計算，首先確定所用的材料是否符合允許的最高溫度。 陶瓷窯爐的散熱包括以下三個傳熱過程： 1） 高溫流體與平壁內(nèi)表面之間的對流傳熱和輻射傳熱； 2)平壁內(nèi)部的導熱； 3)平壁外表面與低溫流體之間的對流傳熱和輻射傳熱。因此，在實際的窯爐的計算中，例如窯爐壁散熱損失計算中，通常采用下列公式進行計算： 對流輻射換熱系數(shù)計算公式： α =Aw(t3ta)+ [t34/100ta4/100]/(t3ta) （ 41） 窯墻計算中 Aw取 ，窯頂計算中 Aw取 ，窯底計算中 Aw取 . 最大熱流量： q=α (t3ta)=14（ 8020） =840 W/m2 （ 42） 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 14 導熱公式： 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。 α = Aw(t3ta)+ [t34/100ta4/100]/(t3ta)=14 W/( m2 ℃ )， 所以，最大熱流量 q=α (t3ta)=14（ 8020） =840 W/m2 據(jù)導熱公式有：1 4 43121 2 31250 8400 . 1 1 4 0 . 1 1 4 0 . 0 50 . 3 5 0 . 2 4 0 . 2 0t t tq ???? ? ???? ? ????? 求解可得： 4 ? ℃ 此時硅酸鋁纖維氈的熱導率 624 0 .0 5 4 0 .2 7 2 * 1 0 0 .0 9t? ?? ? ? 據(jù)導熱公式有454443 7 6 .4 8 0 8400 .0 9ttq ???? ?? ? ?，求解可得 4 ? ? ，取厚度為 50mm。） 煙氣密度： ～ （ kg/ Nm179。） 空氣量的計算 理論空氣需要量 取 水 煤 氣的 低 位 發(fā)熱 量 310500 /dQ kJ m? ， 查 《 筑爐 工 程手 冊 》 當煤 氣312540 /dwQ kJ m? 時，理論空氣需要量為 0 75 * 4180qwQL ? ， 則單位理論空氣消耗量為 330 0. 87 5 * 2. 19 8 ( / )4180qwQL m m?? 實際空氣需要量 查《筑爐工程手冊》和《工業(yè)爐設計手冊》，取空氣消耗系數(shù)為 ? ，則實際空氣需要量為 ： 330 1 . 1 5 * 2 . 1 9 8 2 . 5 2 8 ( / )nL a L m m? ? ? 煙氣量計算 查《 筑爐工程手冊 》可知 ， 實際煙氣量為： 3300 . 7 2 5 * 1 . 0 ( 1 ) 3 . 1 5 1 ( m / )4180 dwa QV a L m? ? ? ? ? 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計說明書 21 燃燒溫度的確定 假設 t=1900℃，查《燃料與燃燒》 42頁表 52知水煤氣燃燒產(chǎn)物比熱 Cf=(m3176。 C) ， 水煤氣煤氣 Cf=(m3176。 景德鎮(zhèn)陶瓷學院 熱能與動力工程畢業(yè)設計