年产3万吨镁砖隧道窑毕业设计计算说明书.doc
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年产3万吨镁砖隧道窑毕业设计计算说明书.doc
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1设计总说明
隧道窑的优点是操作连续、生产能力大、燃料消耗低、使用寿命较长、机械化、自动化程度较高、劳动条件较好、烧成制度易于控制及产品质量较高。
隧道窑有大小两种窑型,后者截面温差较小,调节灵活,成品率较高,设备重量较轻,制造方便。
隧道窑前设有干燥器不仅可以简化工艺、减少砖坯搬运的破损及减轻扬尘,且为全盘机械化、自动化创造条件。
目前,我国耐火材料和陶瓷工业所用隧道窑种类较多,且大多数是我国自行设计建造的,已经累积了较为丰富的经验。
但在自动控制,节约能源等方面仍然有很多工作窑做。
本文详细介绍了165米年产30000吨超高温镁质耐火材料标准砖隧道窑的总体设计过程。
主要包括设计技术数据,材质的选择,结构特点,压力平衡设计,燃料燃烧计算,热平衡和风机的选择。
该窑的主要特点是高温调节灵活,在不缺氧的条件下烧成温度是1600℃,燃料消耗量为395Kg/h,节约了大量的燃料,成品率为95%,全窑的自动化水平较高,实现自动控制,劳动条件较好,劳动效率较高。
关键词:
超高温,隧道窑,设计,镁质
Thetotaldesignedtoshowthat
Tunnelkilnhastheadvantageofcontinuousoperation,largeproductioncapacity,lowfuelconsumption,longservicelife,highdegreeofmechanization,automation,goodworkingconditions,firingsystemiseasytocontrolandhighproductquality。
Tunnelkilnwhichhastwokindsofsize,type,andthelattersectiontemperaturedifferenceissmall,flexibleadjustment,highyield,thedeviceislightinweightandeasyfabrication。
Beforethetunnelkilnwithdriercannotonlysimplifyprocesses,reduceadobehandlingdamageandreducethedust,andtocreateconditionsforsystemmechanization,automation
Thisarticleintroducedthe165metersannualoutputof30000tonsofultrahightemperaturestandardbricktunnelkilnofmagnesiarefractoryoveralldesignprocess.Maintechnicaldataincludingdesign,materialselection,structuralcharacteristics,pressurebalancedesign,fuelcombustioncalculation,heatbalanceandtheselectionoffan
Themaincharacteristicsofthekilnishightemperatureadjustmentflexible,undertheconditionofnothypoxiasinteringtemperatureis1600℃,andthefuelconsumptionof395kg/h,savealotoffuel,theyieldwas95%,thekilnofhighautomationlevel,toachieveautomaticcontrol,andbetterworkingconditions,highlaborefficiency
Keywords:
Ultrahightemperature,tunnelkiln,,design,,magnesia
目录
1设计总说明 1
2原始资料的收集 6
3镁砖的生产工艺 7
3.1原料的要求 7
3.2颗粒组成及配料 7
4温度、压力和气氛制度的确定 8
4.1温度制度 8
4.2压力制度 8
4.3气氛制度 9
5隧道窑总体设计 9
5.1隧道窑内容纳窑车数的确定 9
5.2每辆窑车装砖量的确定 9
5.3窑车尺寸的确定 9
5.4窑长的确定 9
5.5窑的截面积尺寸的确定 10
5.5.2窑宽度的确定 10
5.6窑各带的划分及长度的确定 10
5.7有效容积的计算和装窑密度的计算 11
5.8窑车数量的确定 11
6隧道窑各带结构的确定 11
6.1预热带烟道和气幕配置 11
6.1.1.预热带烟道以及排废气孔数量的确定 11
6.1.2隧道窑预热带气幕装置 12
6.1.3窑内横向循环 13
6.2烧嘴的确定 13
6.3热风抽出系统 13
6.4冷风鼓入系统 13
6.5窑底压力平衡装置 14
6.6窑门的设置 14
7窑墙、窑顶和窑车衬砖设计 14
7.1砌筑材料的选择 14
7.2窑车衬砖厚底的决定 15
7.3窑车装砖 15
7.4镁质制品隧道窑各带窑墙、窑顶材质及厚度,毫米 16
7.4.1窑墙设计 16
7.4.2预热带窑墙尺寸的确定 16
7.4.3烧成带窑墙尺寸的确定 16
7.4.4冷却带窑墙尺寸的确定 16
7.4.5窑顶设计 16
7.4.7烧成带窑顶尺寸的确定 17
7.4.8冷却带窑顶尺寸的确定 17
7.5窑车的选择 17
7.6膨胀缝 18
8隧道窑附属构件的设计 18
8.1轨道接头形式 18
8.2轨道膨胀缝 18
8.3封砂槽和漏砂槽 19
8.4曲折密封 19
9燃料燃烧计算 19
9.1燃料消耗和燃烧温度的计算 19
9.1.1空气量和烟气量的计算 19
9.1.2燃烧温度的计算 20
10热平衡计算 20
10.1热量收入项 20
10.1.1燃料燃烧的化学热量; 20
10.1.2燃料带入的物理量 20
10.1.3助燃空气带入的物理量 21
10.1.4在预热带吸入空气带入的物理热; 21
10.1.5入窑胚体带入的物理热:
21
10.1.6窑车衬砖带入的物理量 21
10.1.7窑车金属带入的物理热; 22
10.2热量支出项 22
10.2.1蒸发和加热水分的热量:
22
10.2.2出烧成制品带走的热量:
22
10.2.4胚体化学反应耗热量 23
10.2.5排出废气带走的热量:
23
10.2.6窑墙窑顶散热损失 23
10.2.7窑车底面的散热损失 24
10.2.8 燃料因机械不完全燃烧损失的热量:
24
10.2.9燃料消耗量的计算 24
11风机的选择和计算 25
11.1冷却带送风机 25
11.2预热带排烟机 25
11.3一次空气和冷却带抽热空气用风机 26
参考文献 27
致谢 28
2原始资料的收集
(1)生产任务:
年产量为30000吨/年
(2)产品规格:
镁质耐火材料标准砖
(3)工作日:
350天/年
(4)成品率:
95%
(5)燃料类型:
重油
(6)最高烧成温度:
1600℃
(7)胚体入窑温度:
≤2%
(8)当地气象条件:
年平均气温20℃,大气压平均值101325Pa,相对温度75%。
窑内风速0m/s
3镁砖的生产工艺
3.1原料的要求
我国制造镁砖的主要原料是普通烧结镁砂
3.2颗粒组成及配料
颗粒组成应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。
临界粒度根据镁砂烧结程度和砖的外观尺寸及单重而定,可选择4㎜、3㎜、2.5毫米、2㎜。
结合采用亚硫酸纸浆废液(密度为1.2~1.25g/㎝3)或者MgCl2水溶液。
①混炼
在轮辗机或混砂机中进行,加料顺序:
颗粒料→纸浆废液→细粉,全部混合时间不低于10min.由于限制原料的CaO量,并提高了镁砂的烧结程度,一般都取消了困料工序。
②成型
烧结镁砂是瘠性物料,且胚体水分含量少,一般不会出现气体被压缩而产生的过压废品,因此,可采用高压成型,使胚体密度达2.95g/cm3以上。
这有利于改善制品的性能。
③干燥
胚体的干燥过程中,所发生的物理化学变化包括水分的蒸发和镁砂的水花两个过程。
干燥介质的入口温度一般控制在100~120℃,废气出口温度一般控制在10~60℃。
④烧成
镁砖的烧成可以在倒焰窑和隧道窑中进行。
它们的荷重软化温度低,同时在结合剂失去作用后胚体强度较低,所以,砖垛不宜太高,一般在0.8m左右。
由于物料在煅烧过程中所发生的物理化学变化在原料煅烧过程中已基本完成,制品的主要矿物组成可以认为与烧结镁石基本相同,只是反应接近平衡的程度和矿物成分分布的均匀性有所提高。
其烧成制度的制定主要从烧成过程物理水的排除,水解产物的分解和胚体在不同温度下的结合强度几方面考虑。
200℃以下,主要是水分的排除,升温速度不宜太快;400~600℃水化产物的分解,结合水析出,升温速度要适当降低;600~1000℃结合剂失去结合作用,而液相尚未生成,胚体主要靠颗粒间的摩擦力来维持,强度降低,升温速度不宜太快;1200~1500℃液相开始形成,并形成陶瓷结合,升温速度可适当提高;1500以上至最终烧成温度,陶瓷结合比较完整,胚体强度较大,升温速度可加快。
烧成最终温度下的保持时间视制品而定。
为了防止FeO-MgO固溶体,使氧化铁生成MF。
这样既能促使制品烧结,又不显著降低耐火性能,故一般采用弱氧化气氛烧成。
冷却时,在液相凝固前砖胚具有缓冲应力的能力,冷却速度可以提高,单液相凝固后,砖胚的塑性已经消失,为了避免裂纹的产生,冷却速度不宜太快。
但800℃以下可采用快冷。
4温度、压力和气氛制度的确定
4.1温度制度
隧道窑温度制度的稳定对产品质量起着重要的作用,因而应具有完整的温度制度控制系统。
而窑温度制度的稳定主要是保持烧成带的温度稳定。
烧成带的温度与燃料的发热值、供给量、空气和燃料量的比例,一次和二次空气量的比例及温度,推车时间间隔,窑车装砖量和装砖图等因素有关。
在理想情况下,上述所有因素应保持稳定。
为了使窑内温度制度稳定,目前设计一般可按以下项目进行控制:
1)根据烧成带的温度调节燃料供给量。
2)根据燃料的消耗量调节一次空气的供给量。
3)根据预热带与烧成带相接处得负压要求调节废气排出量。
4)根据冷却带与烧成带相接处的正压要求调节冷却鼓风量及抽出热空气量。
5)窑各带应设若干温度测量点。
6)其他温度测量项目:
①废气温度。
②抽出热风温度。
③重油温度。
图1本设计的各带安排
车位
温度
带
1~5
100~400℃
预热带
6~13
400~600℃
预热带
14~25
600~1200℃
预热带
25~35
1200~1600℃
烧成带
35~48
800~1400℃
冷却带
48~55
100~800℃
冷却带
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