日产23000件花瓶隧道窑的设计.docx
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日产23000件花瓶隧道窑的设计
景德镇陶瓷学院
《窑炉课程设计》说明书
题目:
日产23000件花瓶隧道窑的设计
学号:
姓名:
院(系):
专业:
指导教师:
二○一○年○七月○二日
1﹑前言
隧道窑是烧结砖瓦行业中使用最多的工业窑炉之一,陶瓷产品也是其中最重要的产品。
他比传统的轮窑机械化程度高,生产效率高和劳动强度低,因而被广泛应用于生产中。
一座隧道窑能否正常运行,直接关系到生产的任务是否完成及经济收入。
隧道窑有多种分类方法,按照火焰是否进入隧道窑来分,可分为明焰隧道窑,隔焰隧道窑,法隔焰隧道窑三种。
明焰隧道窑的特点是火焰直接进入隧道,隔焰隧道窑的特点主要是在火焰和制品间有隔焰板,火焰加热隔焰板,隔焰板再将热辐射给制品。
半隔焰窑的特点是隔焰板上开有孔口,让部分燃烧产物与制品接触,或只有烧成带隔焰,顶热带明焰。
隧道窑作为一种热工设备,对设计的基本要求是满足生产工艺的要求,产品质量优,产量高,能耗低便于操作。
本次窑炉设计的主要内容包括:
窑体主要尺寸的计算、烧成制度的确定、工作系统的确定、燃料燃烧计算、窑体材料及厚度的确定、热平衡计算、通风阻力的计算及烧嘴的设计应用等。
因此设计好隧道窑是一项比较困难的任务,这就需要我们认真的去完成每一项的计算与画图。
只有这样我才能在理论上达到精确并且运用到实际当中去,完成建造任务。
2、设计任务
2.1.日产20000件花瓶隧道窑设计;(单号)
20000件/6000平米
23000件/8000平米
28000件/10000平米
30000件/12000平米
天然气
1
3
5
7
焦炉煤气
9
11
13
15
液化气
17
19
21
23
发生炉煤气
25
27
29
31
重油
33
35
37
39
重油裂化气
41
43
45
如:
(1)班5号的设计题目为:
日产28000件花瓶天然气隧道窑设计;
(1)班6号的设计题目为:
日产10000平米玻化砖天然气辊道窑设计:
;
(2)班同学的设计题目按类似顺序确定。
一、原始数据
(一)笔筒
1、坯体组成(%)
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
Fe2O3
K2O
Na2O
I.L
73.2
17.15
0.35
0.45
1.0
1.2
1.75
4.9
2、产品尺寸:
Φ200*160产品质量2.8公斤/件;
3、入窑水分:
〈1%
4、产品合格率:
95%
5、烧成制度:
烧成周期:
15小时,最高烧成温度:
1210℃(温度曲线自定)
6、窑具:
SiC棚板、SiC支柱,尺寸自定
(二)玻化砖
1.坯料组成(%):
SiO2
Al2O3
CaO
MgO
Fe2O3
K2O
Na2O
I.L
68.35
16.27
2.30
2.65
0.85
2.20
2.15
4.85
2.产品规格:
800×800×10mm,单重3.2公斤/块;
3.入窑水分:
<1%
4.产品合格率:
95%
5.烧成周期:
40分钟(全氧化气氛)
6.最高烧成温度:
1180℃(温度曲线自定)
(三)燃料
天然气
CO
H2
CH4
C2H4
H2S
CO2
N2
O2
Qnet(MJ/Nm3)
0.2
0.2
95.6
3.5
0.3
0.1
0.1
0
41.58
焦炉煤气
CO
H2
CH4
CmHn
H2S
CO2
N2
O2
Qnet(MJ/Nm3)
6.8
57.0
22.3
2.9
0.2
2.3
7.7
0.8
17.52
液化气
H2
CH4
C2H6
C2H4
C3H8
C3H6
C4H10
C4H8
C5H12
C5H10
Qnet(MJ/Nm3)
10
6
5
16
15
15
2
8
10
13
110
发生炉煤气
CO
H2
CH4
CO2
N2
Qnet(MJ/Nm3)
30.6
13.2
4.0
3.4
48.8
6.753
重油
Cdaf
Hdaf
Odaf+Ndaf
Sdaf
Qnet(MJ/Nm3)
86
12
1
1
41.58
重油裂化气
CO2
C3H6
C2H4
O2
CO
H2
C2H6
CH4
N2
Qnet(MJ/Nm3)
4.3
8.0
22.6
1.2
5.9
17.8
1.8
32.7
5.7
39.685
(四)夏天最高气温:
37℃
3﹑窑体主要尺寸的确定
3.1窑内宽的确定
装车方法的确定:
在窑车上放置棚板,由于产品单一,为了便于装车和便于控制和测量温度及气氛,采用顺序多层次装车方案:
沿长度方向上装3列棚板,沿宽度方向上装4排棚板。
放置5层。
窑车的尺寸确定:
沿车的长度方向装3列棚板,每个棚板的间距为60mm。
沿车的宽度方向装4行棚板,每个棚板的间距为40mm。
棚板规格为:
800*800*25mm。
支柱规格为:
50*50*185mm
窑车尺寸为:
Le=800*4+40*3=3320mmBc=800*3+60*2=2520mm取窑车窑墙间距为75mm。
窑内宽:
B=800*3+60*2+75*2=2670mm。
3.2窑内高的确定
取制品与窑顶间间距为100m。
窑内高:
H=5*(185+25)+100=1150mm。
取车台面高为400mm,窑车上设300mm高速通道。
窑高:
400+300+H=1850mm。
为改善窑内传热,使制品在烧成带受热均匀。
烧成带窑内宽加宽330mm所以取窑内宽为3000mm。
要内侧墙高根据制品尺寸定位1500mm,拱高定位为1300mm,拱心角为60°,则拱高位:
0.134*1300=227.5mm取230mm,轨面窑车底到窑车面高为:
300mm。
3.3窑体长度的确定
全窑制品数:
G==15131件。
依据棚板规格,每块棚板装9件制品,制品间间距100mm
每车制品数:
Gc=9*3*4*5=540件。
装窑密度:
ρ=540/3.32=162.65
窑内存车数:
Nc=15131/540=28.02辆,取28辆。
窑的有效长度:
L=28*3.32=92.96m,实际长度取93m
预热带:
Ly=93=24.8米,实际取25米。
烧成带:
LS=93=18.6米,实际取19米。
冷却带:
LL=93-25-19=49米。
每车用时:
=32.14min。
设室内1/4的窑车数为备用车,则共需窑车数为28+7=35辆。
4烧成制度的确定(主要指温度制度)
4.1制定温度曲线
4.2窑体材料及厚度的确定
根据各带的温度对窑墙、窑顶的要求,考虑砖型及外观,以及经济等因素,窑体材料的选择和参数列于下表:
5工作系统的初步确定
5.1燃烧系统
在烧成带12-16号车位设5对烧嘴,均匀分布且呈交叉设置。
助燃空气不事先预热,由助燃风机直接抽取车间的室内空气。
5.2排烟系统
在预热带2-10号车位设9对排烟口,每车位一对交叉排列,烟气通过排烟孔到窑墙内的水平烟道,由3、6、9号车位的垂直烟道经窑顶的金属管道至排烟机,然后由铁皮烟囱排出至大气。
排烟机与铁皮烟囱皆设于预热带窑顶的平台上。
在冷却带的第17-24车位处设有21米长的间壁急冷段,由间壁上的7对小孔直接吸取车间冷空气。
同时,在同一段的窑顶有一段15米长的急冷风口,将排出去的热空气经窑顶上的金属管道送往预热带坐气幕。
自26-28号车位设有3对热风抽出口,每车位对应一对。
5.3冷却系统
冷确带5.39米长的急冷带,在19号车位设置急冷气幕,从窑顶和侧墙喷入冷空气。
并且在20号和21号车位设置风机从窑顶和侧墙喷入冷空气。
缓热带长11.5米。
从22号至26号车位设置5对热风抽出口,每车位一对热空气从金属管道又热风机抽送干燥,再作为气幕用气体。
快冷带在窑尾28号由冷风机自瑶顶和侧墙集中鼓入冷却空气对制品直接冷却
车下由10号至23号位置,每两个车位设置一个冷却出风口由车下冷风机鼓风冷却并在5号车位排出。
5.4传动系统
由窑车连续性传动原理:
由于螺旋杆上的活塞在油压的作用下连续不断的向前推进。
推动窑车在窑内移动。
5.5窑体附属结构
5.5.1事故处理孔
事故处理孔应与窑底面平齐。
以便于清除出落在窑底上的碎片。
事故处理孔的尺寸为:
宽400mm,高900mm。
分别设在13和20号车位上。
5.5.2测温测压孔及观察孔
在烧成曲线的关键处设置测温孔,低温段布稀点,高温处密点。
以便于更好的了解窑内各段的温度情况。
观察孔是为了观察烧嘴的情况。
5.5.3膨胀缝
窑体受热会膨胀,产生很大的热应力,为避免窑体开裂,挤坏,必须留设膨胀缝。
分别在4,8,11,14,16,18,21,24,26号车位设置20mm的膨胀缝。
5.5.4窑道档板和挡火墙
窑道上的档板和挡火墙可以起到窑内气体的上下和水平导流、调整升温曲线、蓄热辐射及截流作用。
档板负责对窑内上半窑道的控制,采用耐高温硬质陶瓷纤维板制成,可以通过在窑顶外部调整位置的高低。
挡火墙负责对窑内下半窑道的控制,采用耐火砖砌筑,高低位置相对固定。
窑道档板和挡火墙设置在同一横截面上。
全窑共设置5对闸板和挡火墙结构,分别设置在9-10节、13-14节、23-24节、28-29节。
5.6钢架结构
遂道窑钢架结构起着加固窑体作用,而钢架本身又是传动系统的机身。
本设计采用金属框架装配式钢架结构,立柱用2.5t×75×50mm方钢、上横梁用2.3t×50×50mm方钢、下梁用2.5t×100×50mm方钢。
在一节窑体钢架中,每侧共有立柱3根,两头每个立柱上开有攻M12螺栓节间联接的6个孔。
下横梁每节共3根,焊在底侧梁上,下横梁上焊有50×50mm的等边角钢作底架,以便在其上搁置底板。
上下侧板可用2~3mm钢板冲压制成,吊顶梁采用50×50×5mm的等边角钢。
6燃料燃烧计算
6.1空气量
6.1.1理论空气量:
V
V=[0.5CO+0.5H2+2CH4+(m+)CmHn+1.5H2S-O2]*
=[0.5*6.8+0.5*57+2*22.3+(m+)*2.9+1.50.2-0.8]*
因为组分CmHn的化学式不明确,所以采用经验数据进行计算。
据Qnet=17.52MJ/Nm3>12.56MJ/Nm3,
所以:
V=0.26*-0.25=4.3Nm3
6.1.2实际空气量Va
设空气过剩量系数为r=1.25
Va=r*V=5.38(Nm3/Nm3)
6.2烟气量
6.2.1理论烟气量Vo
Vo=0.272*+0.25=5.0Nm3
6.2.2实际烟气量V
又α===1.25
V=Vo+(1.25-1)V=6.075MJ/Nm3
6.3燃烧温度
6.3.1燃料的成分及热值
焦炉煤气
CO
H2
CH4
CO2
N2
O2
CmHn
H2S
Qnet(MJ/Nm3)
热值
6.8
57.0
22.3
2
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