隧道窑课程设计说明书Word格式文档下载.docx
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在烧成过程中,温度控制是最重要的关键。
没有合理的烧成控制,产品质量和产量都会很低。
要想得到稳定的产品质量和提高产量,首先要有符合产品的烧成制度。
然后必须维持一定的窑内压力。
最后,必须要维持适当的气氛。
二、设计任务与原始资料
1课程设计题目
设计一条年产卫生陶瓷5万大件的隧道窑
2课程设计原始资料
1)、年产量:
5万大件/年;
2)、产品名称及规格:
洗手盆,800*500*300,质量20Kg/件;
3)、年工作日:
350天/年;
4)、成品率:
90%;
5)、燃料种类:
城市煤气,热值QD=15500KJ/Bm3;
6)、制品入窑水分:
2.0%;
7)、烧成曲线:
20~~970C,8h;
970
~~1280C,3h;
1280
C,保温1.5h;
~~80C,12.5h;
最高烧成温度
1300C,烧成周期25h。
3课程设计要求
采用合理窑型,对窑体尺寸进行计算,确定窑炉工作系统,选择窑体材料并确定其厚度,对燃料燃烧、窑炉热平衡及排烟系统进行计算,确定燃料消耗量依据上述计算,绘出窑炉详细结构图。
三、烧成制度的确定
1、温度制度的确定
根据制品的化学组成、形状、尺寸、线收缩率及其他一些性能要求,制订烧
成制度如下:
20~~970C,8h;
预热带
970~~1280C,3h;
烧成带
1300C,保温1.5h;
保温阶段
1300~~80C,12.5h;
冷却带
烧成周期:
25小时
2、窑型选择
卫生瓷是大件产品,采用普通窑车隧道窑。
由于考虑到燃料为城市煤气,经过净化处理,不会污染制品。
若再从窑的结构上加以考虑,避免火焰直接冲剧制品,所以采用明焰露袭的形式(制品不袭匣
钵),既能保证产品质量,有增加了产量,降低了燃料消耗,改善了工人的操作条件,并降低了窑的造价,是合理的。
四、窑体主要尺寸的确定
1、窑主要尺寸的确定。
为使装车方便,并使窑内温度均匀,快速烧成,采用单层装车的办法,即
窑车上只放一层制品。
根据几种装车方法确定:
窑车长乂宽=1500X870mm平均每车装制品8件/车,干制品的平均质量为每件20Kg,则每车装载量为160Kg/车。
=50000X25+350+24+(0.9X8-1.5)
=31.00m
窑内容车数:
n=31.00/1.5=20.67辆取20辆
则窑车有效长度为:
20X1.5=30m
2、窑体各带长度的确定
预热带长Ly=(预热时间/总烧成时间)X总长=8/25X30=9.6m
烧成带长Ls=(烧成时间/总烧成时间)X总长=(3+1.5)/25X30=5.4m冷却带长Lv=(冷却时间/总烧成时间)X总长=12.5/25X30=15m设进车室2m出车室2m则窑总长为30十2十2=34m
窑内宽B根据窑车和制品的尺寸取800mm窑内侧墙高(窑车装载面至拱脚)根
据制品最大尺寸(并留有空隙)定为500mm拱心角a取60°
贝U拱高f=0.134B
=0.134X800=107mm
轨面至窑车衬砖面高660mm为避免火焰直接冲击制品,窑车上设300mr高之
通道(由40m厚耐火粘土板及耐火粘土砖柱组成)。
侧墙总高为(轨面至拱脚)H=500十300十40十660=1500mm
窑内容车数20辆
推车时间:
25X60/20=75min/车
五、工作系统的确定
在预热带2—6号车位设9对排烟口,每车位一对。
烟气通过各徘烟口到窑墙内的水平烟道,由4号车位的垂直烟道经窑顶金后管道至徘烟帆,然后由铁皮烟囱排至大气。
排烟机及铁皮烟囱皆设于预热带窑顶的平台。
在1号、3号、5号车位有三运气幕。
其中1号车位气幕为封闭气幕,窑顶和侧培皆开孔,气体喷出方向与窑内气流成90。
声。
3号和5号车位为扰动气幕,气体由窑顶喷出,方向与窑内气流成150。
角。
用作气幕的气体从冷却带的间接冷却部位抽出。
在烧成带7号一10号车位设4对携烧室,不等距分布,两测相对排列。
助燃空气不预热,由助燃风机直接抽车间冷空气,并采用环形供风方式,各烧最前压力基本相同。
冷却带在11—14号车位处,有4m长的间壁急冷段,由侧路上的小孔直接吸人车间冷空气,冷却气体流动方向与窑车前进方向相同(顺流)。
从换热观点,逆流冷却效率高,但砖砌体易漏风,逆流漏进的冷风和700°
C左右的产品接触,易急冷至更低温度,达到SiO2晶形转化温度而使产品开裂。
所以要采用顺流。
该处窑顶自12—14号车位有4m长的二层拱间接冷却,冷空气亦由窑顶孔洞处自车间吸入。
由间壁、二层拱抽出来的热空气经窑顶上金属管道送往预热带作气幕。
这里只作为计算例题,实际上该段应采用直接风急冷或直接、间接相结合,将丙层拱抽来的热气再喷入窑内作急冷,可防止大件产品炸裂。
自15—18号车位设4对热风抽出口,每车位一对。
热空气经过窑墙内的水平热风通道,于:
3号车位处用金届管道由热风机拍送干燥。
窑后4:
号车位处,
由冷却风机自窑顶和侧墙集中鼓入冷却空气。
车下自7—17号车位,每隔3mi设一个冷却风进风口,由车下冷却风机分散鼓风冷却,并于5号车他处由排姻机排走。
烧成带前后,即6号、12号车位处,设两对事故处理口
六、窑体材料以及厚度的确定
根据上述原则,确定窑体的材料及厚度如表1—7。
材料及厚度确定后可进行
{出莘或)
七、燃料燃烧计算
1、燃烧所需空气量
该窑用城市煤气,其热值QD=15500KJ/Bm3;
理论空气量:
V(a=0.26QD/1000-0.25=3.73;
实际空气量:
取空气过剩系数a=1.29
乜=0/>
1.29X3,73=4.82Bm3/Bm3;
2、燃烧产生烟气量
理论烟气量:
Vo=0.272QD/1000+0.25=0.272*15500/1000+0.25=4.45Bm3/Bm3)实际烟气量
V=V+(al)Va=4.45+(1.29-1.00)*3.73=5.53(Bm3/Bmi)
3、实际燃烧温度
理论燃烧温度tth=(Qd+CfTf+VaCaTa)/VC
=(15500+1.55X20+4.82X1.3X20)/5.53X1.64
=1720oC
(1730-1720)/1720X100%=0.6%<
5所%以合理
取咼温系数n=0.80
则实际温度为:
Tp=0.80*1720=1376oC
比烧成温度1280°
C高90°
C,认为合理
八、加热带热平衡计算
1、预热带及烧成带的热平衡计算
1)热平衡计算基准及范围
在此以1小时作为计算基准,而以0C作为基准温度。
计算燃烧消耗量时,热平衡的计算范围为预热带和烧成带,不包括冷却带。
7.1.2热平衡示意图
JJJ
Q7
(1)制品带入显热Q用公式计算
每小时入窑干制品:
Gi=160Kg/车X0.80车/h=128(Kg/h)
入窑制品含2%自由水,每小时入窑的湿制品为:
G1'
=128/(1-0.02)=130.6(Kg/h)
入窑制品的比热随各地原料成分及分配方的不同而变化,一般在
0.84~1.26KJ/kg°
C范围。
现取平均比热c'
=0.92KJ/kg.C
入窑制品温度t1'
=20C
则Qi=Gi'
・c・t;
=130.6*0.92*20=2403(KJ/h)
(2)垫板及支柱带入显热Q2:
此窑制品不装匣体,亦不用棚板,为避免火焰冲击制品,窑车上有耐火粘土热垫板及支柱组成的火焰通道。
垫板与支柱窑吸热,根据器体积、密度可求得每车质量为i58.iKg。
G2=i58.i*0.8=i26(Kg/h)
C2=0.845(KJ/kg.C)
根据公式可得:
Q2=i26*0.845*20=2i29.4(Kg/h)
(3)燃料带入化学热及显热Qf:
3
QD=i5500KJ/Bm3;
入窑天然气温度,t=20C
查手册,此温度下的煤气平均比热为;
Cf=1.37kJ/Bm3°
C
根据公式可得:
Qf=x(QD+tf•Cf)=x(15500+1.37*20)=15530x(Kg/h)
(4)空气带入显热Qa
全部助燃空气作为一次空气。
燃料所需空气量有1-10求得。
3Va=4.82xBm3/h
助燃空气温度ta=20C
查手册,在20C时空气的平均比热为;
Ca=1.30(kJ/kgC)
根据公式可得
Qa=Va*Ca*ta=4.82x*1.30*20=125xkJ/h
(5)从预热带不严密处漏漏入空气带入显热Qa'
取预热带烟气中的空气过剩系数a=2.5,由利1-10中已求出理论空气量
33
V=3.73Bm3/Bm3;
烧成带燃料燃烧时的空气过剩系数af=1.29
Va'
=x(2.5-1.29)*3.73=4.52xBm3/h
查手册,Ca'
=1.30kJ/kg「C根据公式可得;
Qa=va*ca*ta=4.52x*1.3*20=117xkJ/h
(6)气幕空气带入显热Qm;
作气幕用的气体由冷却带时间接冷却出抽来,其带入之显热
由冷却带热平衡计算为;
Qm=216000kJ/h
3、热支出项目:
(1)产品带出显热Q3
出产品带出质量G3=128Kg
出烧成带产品温度t3=1280C
查手册,得产品平均比热;
C3=1.20kJ/kgC
Q3=128*1.20*1280=196608kJ/h
2)垫板支柱带走显热Q4
垫板、支柱质量:
G4=126kg/h
出烧成带垫板、支柱温度,t4=1280°
查手册,次时粘土垫板、支柱的平均比热为:
C4=1.178
kJ/kg.C
根据公式得:
Q4=G4*C4*t4=126*1.178*1280=189987kJ/h
(3)烟气带走显热Qg;
烟气中包括燃烧生成的烟气,预热带不严密处漏入之空气外,
尚有用于气幕的空气。
用于气幕之空气体积由冷却带计算为;
Vm=1552Bm3/h
oo
离窑烟气体积;
Vg=[Vg+(ag-1)Va]x+Vm离窑烟气温度
一般为200〜300C,现取tg=250C
查手册,此时烟气的平均比热为;
Cg=1.44kJ/mc根据公式得:
Qg={[Vg+(ag
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