日產(chǎn)12000平方米玻化磚油燒輥道窯設(shè)計(jì)

摘要關(guān)鍵詞：輥道窯、節(jié)能本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)對(duì)所設(shè)計(jì)的日產(chǎn)12000平方米窯頂采用耐熱鋼穿輕型吊頂磚的吊頂結(jié)構(gòu)，為了降低全窯的熱損失減小單位產(chǎn)品熱耗，全窯均采用輕質(zhì)耐火材料。燃料用0#柴油，采用高速調(diào)溫?zé)鞂?duì)制品進(jìn)行裸燒來(lái)強(qiáng)化窯爐內(nèi)部傳熱，同時(shí)對(duì)高速燒嘴可進(jìn)一步調(diào)節(jié)使窯內(nèi)溫度均勻提高成品率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。為有效利用煙氣熱，在窯爐前段采用集中排煙的方式，另外在緩冷段采用抽熱空氣的方式來(lái)冷卻制品，對(duì)熱煙氣也可加以利用。對(duì)全窯的控制采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，既提高了產(chǎn)品的成品率又降低的工作人員的工作強(qiáng)度，降低了生產(chǎn)成本。本設(shè)計(jì)特點(diǎn)：在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)降低單位產(chǎn)品熱耗，實(shí)現(xiàn)陶瓷行業(yè)上的“綠色、環(huán)保、節(jié)能”。AbstractKeyword:Therollerkiln,energyconservationThisdesignisdaylyproduces12,000squaremeterwoodgrainbrickrollerkiln.Thecrownusesthehigh-temperaturesteeltoputonthelightsuspendedceilingbrickthesuspendedceilingstructure,inordertoreducetheentirekilntheheatlosetoreducetheunitproducttoconsumehotly,theentirekilnusesthelightqualityfire-proofmaterial.Becausethefuelusesthe0#dieseloilisthecleanfuelusesthehighvelocitymodulationwarmburnernozzletocarryonthebarefevertotheproducttostrengthenthekilnstoveinteriorheattransfer,simultaneouslymayfurtheradjusttothehighspeedburnernozzlemakesinthekilnthetemperaturetoenhancetherateoffinishedproductsevenly,thusachievestheenergyconservationthegoal.Ishotfortheeffectiveusehaze,thesectionselectsthemethodinfrontofthekilnstovewhichthedisperserdischargesfume,moreoverusesintheslowcoldsectionpullsoutthehotairthewaytocooltheproduct,alsomayperformtothehothazetouse.Usesthecomputerautomaticcontroltotheentirekilncontroltorealize,bothenhancedstaff'sworkingstrengthwhichtheproductrateoffinishedproductsandreduces,reducedtheproductioncost.Thisdesigncharacteristic:Whileimprovestheproductqualitytoreducetheunitproducttoconsumehotly,realizesintheceramicprofession“thegreen,theenvironmentalprotection,theenergyconservation”目錄前言 7任務(wù)書(shū) 81 窯體主要尺寸的確定 91.1 進(jìn)窯磚坯尺寸 91.2 內(nèi)寬的確定與排磚方法 91.3 內(nèi)高的確定 91.4 燒成制度的確定 101.5 窯長(zhǎng)及各帶長(zhǎng)的確定 101.5.1 窯長(zhǎng)的確定 111.5.2 各帶長(zhǎng)的確定 111.5.3 輥道窯窯頭、窯尾工作臺(tái)長(zhǎng)度 121.5.4 窯體總長(zhǎng)度的確定 132 工作系統(tǒng)的確定 142.1 排煙系統(tǒng) 142.2 燃燒系統(tǒng) 142.2.1 燒嘴的設(shè)置 142.2.2 助燃系統(tǒng) 142.2.3 0#柴油輸送系統(tǒng) 152.3 冷卻系統(tǒng) 152.3.1 急冷通風(fēng)系統(tǒng) 152.3.2 緩冷通風(fēng)系統(tǒng) 152.3.3 快冷通風(fēng)系統(tǒng) 162.4 溫度控制系統(tǒng) 162.4.1 熱電偶的設(shè)置 162.4.2 溫度儀表選型 162.5 傳動(dòng)系統(tǒng) 172.5.1 輥棒的選擇 172.5.2 傳動(dòng)裝置 172.5.3 輥距的確定 182.5.4 輥棒的聯(lián)接形式 182.5.5 傳動(dòng)過(guò)程 182.6 窯體附屬結(jié)構(gòu) 182.6.1 事故處理孔 182.6.2 觀察孔與測(cè)溫口 192.6.3 膨脹縫 192.6.4 下?lián)鯄蜕蠙n板 202.6.5 鋼架結(jié)構(gòu) 202.6.6 測(cè)壓孔 203 窯體材料確定 213.1 窯體材料確定原則 213.2 整個(gè)窯爐的材料表 234 燃料及燃燒計(jì)算 244.1 理論空氣量計(jì)算： 244.2 煙氣量計(jì)算 244.3 燃燒溫度計(jì)算 245 物料平衡計(jì)算 266 熱平衡計(jì)算 276.1 熱平衡示意圖 276.2 熱收入項(xiàng)目 286.2.1 坯體帶入顯熱 286.2.2 燃料帶入化學(xué)熱及顯熱 286.2.3 助燃空氣帶入顯熱 286.2.4 預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱 296.3 熱支出項(xiàng)目 296.3.1 熱制品帶出顯熱 296.3.2 窯體散失熱 296.3.3 物化反應(yīng)耗熱 336.3.4 煙氣帶走顯熱 336.3.5 其他熱損失 346.4 列熱平衡方程并求解 346.5 列熱平衡表 356.6 熱平衡示意圖 356.7 熱收入 366.7.1 制品帶入的顯熱 366.7.2 冷卻風(fēng)帶入顯熱 366.8 熱支出 366.8.1 制品帶出顯熱 366.8.2 熱風(fēng)抽出時(shí)帶走的顯熱 376.8.3 窯體散失熱量 376.8.4 由窯體不嚴(yán)密處漏出空氣帶走顯熱 396.9 列熱平衡方程 396.10 列熱平衡表 407管道尺寸以及阻力計(jì)算和風(fēng)機(jī)選型 417.1 抽煙風(fēng)機(jī)的管道尺寸、阻力計(jì)算 417.1.1 管道尺寸 417.1.2 阻力計(jì)算 427.1.3 風(fēng)機(jī)的選型 437.2 其他系統(tǒng)管路尺寸確定、風(fēng)機(jī)的選型 447.2.1 0#柴油輸送管徑的計(jì)算 447.2.2 助燃風(fēng)管計(jì)算 447.2.3 霧化風(fēng)管計(jì)算457.2.4 冷卻帶風(fēng)管計(jì)算 467.2.5 風(fēng)機(jī)選型 498工程材料概算 518.1 窯體材料概算 518.2 鋼材的概算52前言隨著經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，陶瓷工業(yè)在人民生產(chǎn)、生活中都占有重要地位。陶瓷的發(fā)展與窯爐的改革密切相關(guān)，一定結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的窯爐燒出一定品質(zhì)的陶瓷。因此正確選擇燒成窯爐是獲得性能良好制品的關(guān)鍵。陶瓷窯爐可分為兩種:一種是間歇式窯爐,比如梭式窯;另一種是連續(xù)式窯爐,比如輥道窯。輥道窯由于窯內(nèi)溫度場(chǎng)均勻，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量，也為快燒提供了條件；而輥道窯中空、裸燒的方式使窯內(nèi)傳熱速率與傳熱效率大，又保證了快燒的實(shí)現(xiàn)；而快燒又保證了產(chǎn)量，降低了能耗。產(chǎn)品單位能耗一般在2000～3500KJ/Kg，而傳統(tǒng)隧道窯則高達(dá)5500～9000KJ/Kg。所以，輥道窯是當(dāng)前陶瓷工業(yè)中優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低消耗的先進(jìn)窯型，在我國(guó)已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。燒成在陶瓷生產(chǎn)中是非常重要的一道工序。燒成過(guò)程嚴(yán)重影響著產(chǎn)品的質(zhì)量，在燒成過(guò)程中，溫度控制是最重要的關(guān)鍵。沒(méi)有合理的燒成控制，產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量都會(huì)很低。要想得到穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量和提高產(chǎn)量，首先要有符合產(chǎn)品的燒成制度。然后必須維持一定的窯內(nèi)壓力。最后，必須要維持適當(dāng)?shù)臍夥铡Ｎ以O(shè)計(jì)的輥道窯是連續(xù)式窯。窯爐總長(zhǎng)160米，內(nèi)寬3.0米，燒成溫度是1180攝氏度。燃料采用0#柴油。我設(shè)計(jì)的輥道窯，窯體趨向輕型化，燃料清潔化，燒成質(zhì)量好，產(chǎn)量高，日景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)院（系）材料科學(xué)與工程學(xué)院2009年12月4日專業(yè)熱能與動(dòng)力工程班級(jí)06熱工(2)班學(xué)生姓名林敏指導(dǎo)教師朱慶霞題目日產(chǎn)12000M主要研究?jī)?nèi)容和設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)：一、玻化磚1、組成（%）SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L68.3516.272.302.650.852.22.154.85規(guī)格：400*400*8mm,單重3公斤/塊；水分：〈1%產(chǎn)品合格率：95%燒成周期：40分鐘（全氧化氣氛）最高燒成溫度：1180℃二、燃料0#柴油：Qnet=40176KJ/Kg基本要求（含成果要求）：通過(guò)設(shè)計(jì)計(jì)算確定窯體材料及厚度、主要結(jié)構(gòu)尺寸、管路系統(tǒng)等；確定工作系統(tǒng)安排，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，并打印輸出；繪出設(shè)計(jì)圖紙一套，應(yīng)包括：主體結(jié)構(gòu)圖、管路系統(tǒng)圖、鋼架結(jié)構(gòu)圖、砌筑圖、異型磚圖及其它必需的附件圖。設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中應(yīng)有英文摘要，圖紙中至少應(yīng)有一張CAD繪圖；相關(guān)文獻(xiàn)綜述翻譯。工作進(jìn)度計(jì)劃：第四周：查閱、收集與設(shè)計(jì)有關(guān)的文獻(xiàn)資料；第五～七周：進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，編寫(xiě)說(shuō)明書(shū)初稿；第八～十二周：繪制窯體結(jié)構(gòu)圖，砌筑圖等；第十三周～十六周：繪制鋼架結(jié)構(gòu)、管路系統(tǒng)圖、異型磚及附件圖；第十七周：圖紙上墨，說(shuō)明書(shū)整理；第十八周：準(zhǔn)備答辯。1窯體主要尺寸的確定進(jìn)窯磚坯尺寸產(chǎn)品規(guī)格：400×400×8產(chǎn)品寬度400mm，考慮燒成收縮為10坯體尺寸=產(chǎn)品尺寸÷（1-燒成收縮）=400÷（1-10%）mm內(nèi)寬的確定與排磚方法由于現(xiàn)在的輥棒等材料性能的提高，且輥道窯大多采用吊頂結(jié)構(gòu)，所以此次設(shè)計(jì)成寬體輥道窯。再根據(jù)產(chǎn)量，所用的燃料等因素，所以暫定窯內(nèi)寬B=3000mm。而坯體離窯墻內(nèi)壁一般有100～200mm間隙，取168mm。根據(jù)了解，橫向的坯體是緊貼在一起，并沒(méi)有留間隙。所以內(nèi)寬等于磚坯尺寸則可排磚數(shù)為：片故確定并排6片，則窯內(nèi)寬B=444×6+168×2=3000㎜最后定窯內(nèi)寬為3000mm內(nèi)高的確定輥道窯的內(nèi)高被輥?zhàn)臃指舫奢伾细吆洼佅赂邇刹糠帧?duì)于輥上高的設(shè)置，要考慮以下四個(gè)方面：損壞的坯體能否順利從輥棒之間掉下去，燒嘴的設(shè)置也要有一定的高度，氣體與坯體之間的換熱強(qiáng)度，氣流通暢與燃燒空間。而對(duì)于輥下高的設(shè)置而言，主要是損壞的坯體能否順利從輥棒之間掉下去即保證處理事故的方便。從傳熱角度來(lái)講，燒成帶以輻射為主，所以氣體厚度要大點(diǎn)，內(nèi)高稍高些。而預(yù)熱帶以對(duì)流換熱為主，所以內(nèi)高比燒成帶低，使得橫截面減小，流速加快，提高對(duì)流換熱強(qiáng)度。再結(jié)合其它三方面，內(nèi)高的設(shè)置如下（單位mm）：溫度較低處：預(yù)熱升溫段20～900℃冷卻降溫段700～80℃溫度較高處：燒成升溫段900～1180急冷降溫段1180～700℃表1-1內(nèi)高各帶劃分位置預(yù)熱升溫段、冷卻降溫段燒成升溫段急冷降溫段輥上高350450450輥下高350350350內(nèi)總高700800800（單位mm）燒成制度的確定溫度制度：考慮到入窯水分比較低，可以快速升溫而不會(huì)使坯體炸裂。燒成周期:40min表1-2各溫度段的劃分與升溫速率名稱溫度/℃時(shí)間/min升溫速率/℃·min-1長(zhǎng)度比例/%窯前段20～25054612.5預(yù)熱帶250～9001446.435燒成帶900～11806.543.116.7冷卻帶1180～8014.5-75.935.8累計(jì)40100氣氛制度：全窯氧化氣氛（3）壓力制度：預(yù)熱帶-40～-25Pa，燒成帶<8Pa窯長(zhǎng)及各帶長(zhǎng)的確定現(xiàn)在窯爐已經(jīng)向?qū)掦w化、自動(dòng)化、輕型化發(fā)展，已經(jīng)有長(zhǎng)300多米的寬體窯。其主要原因是現(xiàn)在的輥棒的質(zhì)量的提高，還有各種材料的飛速發(fā)展。窯長(zhǎng)的確定同一列磚磚距取44mm裝窯密度所以窯長(zhǎng)m此次采用裝配式，由若干節(jié)聯(lián)結(jié)而成。由于制品的尺寸是400×400×8㎜，且輥棒在高溫的時(shí)候會(huì)有一些變形?？紤]這些因素，設(shè)計(jì)棍棒中心間距為100㎜。設(shè)計(jì)每節(jié)20根棍棒，即每節(jié)長(zhǎng)2000㎜，節(jié)與節(jié)聯(lián)接的長(zhǎng)度為8㎜。則節(jié)數(shù)（節(jié)）取節(jié)數(shù)為80節(jié)。因而窯長(zhǎng)度為：mm各帶長(zhǎng)的確定對(duì)于冷卻帶各段的設(shè)置：剛剛進(jìn)入急冷階段時(shí)，坯體仍處于熔融的塑性狀態(tài)，不容易產(chǎn)生應(yīng)力，可以急冷而不開(kāi)裂，因?yàn)楦邷叵碌膽?yīng)力大部分被液相的彈性和流動(dòng)性所補(bǔ)償。該階段要設(shè)置好急冷的控制溫度。過(guò)低，產(chǎn)生風(fēng)裂；過(guò)高，給緩冷造成壓力，甚至也會(huì)產(chǎn)生風(fēng)裂。而緩冷段主要是提供石英晶型轉(zhuǎn)變的場(chǎng)所，故緩冷區(qū)要足夠長(zhǎng)，使降溫過(guò)程平穩(wěn)緩慢，安全度過(guò)石英晶型轉(zhuǎn)換期。所以三段的時(shí)間分配分別為3，6.5，5分鐘。據(jù)燒成曲線中溫度的劃分，各段長(zhǎng)度：窯前段：mm取10節(jié)長(zhǎng)度=mm預(yù)熱帶：mm取28節(jié)長(zhǎng)度=mm燒成帶：mm取13節(jié)長(zhǎng)度=mm冷卻帶：mm取29節(jié)長(zhǎng)度=mm急冷段：取6節(jié)長(zhǎng)度=mm緩冷段：取13節(jié)長(zhǎng)度=mm快冷段：取10節(jié)長(zhǎng)度=mm表1-3窯爐各帶劃分溫度段（℃）時(shí)間（min）升溫速率（℃/min）節(jié)數(shù)窯前段20～25054610預(yù)熱帶250～9001446.428燒成帶900～118047081180～11802.5——5急冷段1180～7003-1606緩冷段700～4006.5-46.213快冷段400～805-6410輥道窯窯頭、窯尾工作臺(tái)長(zhǎng)度窯頭工作臺(tái)是制品進(jìn)窯燒成的必經(jīng)之路，也是使制品整齊有序進(jìn)窯的停留之處。窯頭工作臺(tái)不宜太長(zhǎng)，只要能滿足要求即可，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為3.3米。窯尾工作臺(tái)是燒成后的產(chǎn)品從窯內(nèi)出來(lái)，再經(jīng)人工檢驗(yàn)產(chǎn)品的部位。由于出窯產(chǎn)品溫度一般高達(dá)80℃，所以窯尾的工作臺(tái)不宜太短，目的是使制品有足夠的時(shí)間冷卻，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值為窯體總長(zhǎng)度的確定窯體總長(zhǎng)度＝160632＋3300＋5400＝169332mm工作系統(tǒng)的確定輥道窯的工作系統(tǒng)包括排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等，下面是各系統(tǒng)的初步安排。排煙系統(tǒng)排煙風(fēng)機(jī)及其管路主要作用是將預(yù)熱帶、燒成帶中產(chǎn)品排放的廢氣及燃燒產(chǎn)生的廢氣排出窯外。為提高熱效率，此次設(shè)計(jì)采用窯頭相對(duì)集中排煙方式排煙，在窯前段第1、3、5、7、9節(jié)設(shè)置抽煙口。每節(jié)在窯頂、窯底分別設(shè)置3個(gè)排煙口進(jìn)行排煙，在各出煙口分別用圓管引出，匯總到上下排煙分管，最后匯總到窯頂?shù)呐艧熆偣苤?。設(shè)置一排煙分機(jī)，同時(shí)留一個(gè)風(fēng)機(jī)備用。在總煙道上設(shè)置總風(fēng)閘，防止煙氣溫度過(guò)高損壞風(fēng)機(jī)，另在煙道上還設(shè)計(jì)了一過(guò)濾網(wǎng)。燃燒系統(tǒng)為了利于燒成帶溫度的調(diào)節(jié)，同時(shí)由于所用燃料為高熱值輕污染的0#柴油燃料，因此本設(shè)計(jì)采用北京神霧熱能技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的WDH-TACT2型柴油高速燃燒器。燒嘴的設(shè)置本設(shè)計(jì)在600℃就開(kāi)始設(shè)置高速調(diào)溫?zé)?，即預(yù)熱帶第31節(jié)開(kāi)始布置。由于本窯所用燃料為高熱值氣體燃料，考慮在低溫段燒嘴不宜太多。因此在預(yù)熱帶后段（31—38節(jié)）輥下設(shè)置2對(duì)燒嘴，在（39—51助燃系統(tǒng)助燃系統(tǒng)包括助燃風(fēng)機(jī)和助燃管道。助燃管道要求用不銹鋼制作，防止落臟，并且底部助燃分管分布在窯墻內(nèi)以提高助燃風(fēng)溫度，其中助燃分管的長(zhǎng)度根據(jù)燒嘴布置位置來(lái)定。所以底下的助燃分管從第31節(jié)到第51節(jié)，上部的助燃分管從第39節(jié)到第51節(jié)。0#柴油輸送裝置本設(shè)計(jì)屬于燒柴油的明焰輥道窯，其燃料由工作油罐供油，工作油罐的設(shè)置考慮到檢修時(shí)連續(xù)供油的需要，所以設(shè)置了并行的兩個(gè)油罐。柴油由KCB-18.3-2型齒輪油泵，通過(guò)管徑為200mm的鍍鋅無(wú)縫鋼管，閥門(mén)，油壓表與流量計(jì)接向輸油總管，然后再送至各個(gè)燒嘴；助燃空氣，霧化風(fēng)由風(fēng)機(jī)通過(guò)管道，閥門(mén)送至各個(gè)燒嘴。冷卻系統(tǒng)制品在冷卻帶有晶體成長(zhǎng)、轉(zhuǎn)化的過(guò)程，并且冷卻出窯，是整個(gè)燒成過(guò)程最后的一個(gè)環(huán)節(jié)。從熱交換的角度看，冷卻帶實(shí)質(zhì)上是一個(gè)余熱回收設(shè)備，它利用制品在冷卻過(guò)程中所放出的熱量來(lái)加熱空氣，余熱風(fēng)可供干燥或者作助燃風(fēng)用，達(dá)到節(jié)能的目的。急冷通風(fēng)系統(tǒng)急冷風(fēng)機(jī)及其管路主要作用是直接打入冷風(fēng)入窯冷卻產(chǎn)品，從1000多度冷卻到600~700度（對(duì)產(chǎn)品而言），并形成一道急冷氣幕，防止燒成帶煙氣倒流。剛剛進(jìn)入急冷階段時(shí)，坯體仍處于熔融的塑性狀態(tài)，不容易產(chǎn)生應(yīng)力，可以急冷而不開(kāi)裂。該階段要設(shè)置好急冷的控制溫度。過(guò)低，產(chǎn)生風(fēng)裂；過(guò)高，給緩冷造成壓力，甚至也會(huì)產(chǎn)生風(fēng)裂。急冷風(fēng)分管要求用不銹鋼制作，入窯噴管也要求用不銹鋼制作并且是耐熱鋼制作，輥棒上下都設(shè)置有急冷噴管，以保證產(chǎn)品均勻冷卻。每根噴管上均勻地開(kāi)有圓形式出風(fēng)口，對(duì)著制品上下均勻地噴冷風(fēng)，達(dá)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。本設(shè)計(jì)就是采用這種結(jié)構(gòu)，急冷段采用5.5節(jié)窯長(zhǎng)進(jìn)行急冷（52—57節(jié)），每節(jié)輥上下分別設(shè)置6對(duì)Φ90急冷風(fēng)管（急冷前半節(jié)不設(shè)置急冷風(fēng)管），共66根急冷風(fēng)管，交錯(cuò)排列橫穿窯內(nèi)，管置于窯內(nèi)部分開(kāi)圓孔若干。緩冷通風(fēng)系統(tǒng)該階段主要是提供石英晶型轉(zhuǎn)變的場(chǎng)所，故緩冷區(qū)要足夠長(zhǎng)，使降溫過(guò)程平穩(wěn)緩慢，安全度過(guò)石英晶型轉(zhuǎn)換期。為了使降溫過(guò)程平穩(wěn)緩慢，一般采用熱風(fēng)冷卻制品的辦法。大多數(shù)輥道窯在該段設(shè)有多處抽熱風(fēng)口，使從急冷段與窯尾快冷段過(guò)來(lái)的熱風(fēng)流經(jīng)制品，讓制品慢慢均勻冷卻下來(lái)。本設(shè)計(jì)采用抽熱風(fēng)的方法，在58~70節(jié)，每節(jié)窯頂設(shè)置2處抽熱風(fēng)口，每處抽熱風(fēng)口開(kāi)2個(gè)抽熱風(fēng)孔，共26個(gè)抽熱風(fēng)口52個(gè)抽熱風(fēng)孔，抽走來(lái)自急冷帶和窯尾快冷帶的熱風(fēng)，在緩冷總管處設(shè)置閘板，控制緩冷風(fēng)量。另一方面，由緩冷風(fēng)機(jī)從窯外抽空氣通過(guò)緩冷風(fēng)管，來(lái)緩和降溫速率?？炖渫L(fēng)系統(tǒng)制品冷卻到400℃以后可以進(jìn)行快速冷卻。但由于制品溫度較低，使傳熱動(dòng)力溫差小，即使允許快冷也不易達(dá)到。而此段冷卻也是很重要的，如達(dá)不到快冷目的出窯產(chǎn)品溫度大于80℃本設(shè)計(jì)采用冷風(fēng)管進(jìn)行快冷，在71~80節(jié)每節(jié)輥上下設(shè)置6對(duì)Φ90的快冷風(fēng)管。溫度控制系統(tǒng)熱電偶的設(shè)置熱電偶的設(shè)置應(yīng)當(dāng)適合。在關(guān)鍵點(diǎn)一定要設(shè)置熱電偶，還有像在高溫區(qū)要注意上下溫差，所以上下應(yīng)當(dāng)都要設(shè)置。本設(shè)計(jì)在：20～250℃之間，即第1～10250～900℃之間，即第11～38900～1180℃之間，即第39～急冷段第52～57節(jié)，每節(jié)窯頂中部插入一根S型熱電偶。緩冷段第58～70節(jié)，每節(jié)窯頂和窯底中部插入一根K型熱電偶?？炖涠蔚?1～80節(jié)，每節(jié)窯頂中部插入一根K型熱電偶。溫度儀表選型低溫區(qū)：K型熱電偶高溫區(qū)：S型熱電偶熱電偶通過(guò)補(bǔ)償導(dǎo)線與微機(jī)相連。傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)包括輥棒及傳動(dòng)裝置。輥道窯的傳動(dòng)系統(tǒng)由電機(jī)、減速設(shè)備和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所組成。輥棒的選擇輥棒的材質(zhì)有兩種：一是金屬質(zhì)，也就是我們所說(shuō)的鋼棒；一是陶瓷質(zhì)，也就是我們所說(shuō)的瓷棒，瓷棒又分為高溫棒、中溫棒和低溫棒。根據(jù)使用溫度選用不同的輥棒，鋼棒一般用在窯頭、窯尾。對(duì)輥棒一般有以下要求：好的抗熱震性能、好的高溫抗氧化性能、高的荷重軟化溫度、小的蠕變性(高溫體積穩(wěn)定性)和好的去污性。國(guó)產(chǎn)瓷棒中比較好的有金剛、海登皇格、三英等。本設(shè)計(jì)對(duì)于輥棒的選擇如下：在低溫段第1—10節(jié)與第71—80節(jié)采用Φ80×4500mm無(wú)縫鋼管棍子；在中溫段第11—38節(jié)與第58—70節(jié)采用Φ80×4500mm莫來(lái)石輥棒；而高溫段第39—57與節(jié)采用Φ80傳動(dòng)裝置目前窯爐的傳動(dòng)方式有鏈傳動(dòng)、摩擦傳動(dòng)、螺旋齒輪傳動(dòng)、圓錐齒輪傳動(dòng)和直齒輪傳動(dòng)。鏈傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，早期的輥道窯大多采用鏈傳動(dòng)，但鏈傳動(dòng)不夠平穩(wěn)，鏈條較長(zhǎng)時(shí)易發(fā)生爬行現(xiàn)象。摩擦傳動(dòng)比較平穩(wěn)，但可靠性稍差。齒輪傳動(dòng)具有明顯的可靠性和平穩(wěn)性，不過(guò)，由于齒與齒之間為點(diǎn)接觸，容易磨損，對(duì)安裝和潤(rùn)滑要求較高。用的較多的是螺旋齒輪傳動(dòng)。電機(jī)帶動(dòng)傳動(dòng)裝置也有兩種形式：一是長(zhǎng)軸傳動(dòng)，其特點(diǎn)是一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)一根與窯長(zhǎng)差不多的長(zhǎng)軸，通過(guò)二級(jí)減速將動(dòng)力分配若干組，長(zhǎng)軸上裝有離合器。一是多電機(jī)傳動(dòng)，特點(diǎn)是將窯分成若干組，幾個(gè)模數(shù)段為一組，每組由一臺(tái)電機(jī)傳動(dòng)，采用變頻調(diào)速，所有電機(jī)可同時(shí)運(yùn)行，每臺(tái)亦可單獨(dú)運(yùn)行，我們現(xiàn)在使用的就是多電機(jī)傳動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用螺旋齒輪傳動(dòng)與多電機(jī)傳動(dòng)，并且使用差速傳動(dòng)（對(duì)裸燒產(chǎn)品還對(duì)調(diào)整變形有好處）。差速傳動(dòng)就是相鄰輥棒速度有微小差異，通過(guò)配置不同尺數(shù)的齒輪比來(lái)實(shí)現(xiàn)，一般使用15：22和17：25。除了第1—10節(jié)采用一個(gè)電機(jī)，其余都是兩節(jié)使用一個(gè)電機(jī)。其中電機(jī)為0.75KW，速比為1：59。輥距的確定輥距即相鄰兩根輥?zhàn)拥闹行木?，確定輥距主要依據(jù)是制品長(zhǎng)度、輥?zhàn)又睆揭约爸破吩谳伒郎弦苿?dòng)的平穩(wěn)性?？紤]到制品長(zhǎng)度較大，因此根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得：mm同時(shí)考慮到每節(jié)窯長(zhǎng)2008mm，確定最后的輥距為100.4mm，每節(jié)裝20根輥棒。輥?zhàn)涌倲?shù)為根輥棒的聯(lián)接形式主動(dòng)端采用彈簧夾緊式，而從動(dòng)端使用的是托輪摩擦式連接，這種聯(lián)接方式對(duì)更換輥?zhàn)臃浅７奖恪Ｍ休喣Σ潦竭B接是將輥棒自由的放在間距相等的托輪上，利用輥?zhàn)拥哪Σ亮?dòng)輥?zhàn)愚D(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)過(guò)程電機(jī)→減速器→主動(dòng)鏈輪→滾子鏈→從動(dòng)鏈輪→主動(dòng)螺旋齒輪→從動(dòng)螺旋齒輪→輥棒傳動(dòng)軸→輥?zhàn)?。窯體附屬結(jié)構(gòu)事故處理孔本設(shè)計(jì)將事故處理設(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。為加強(qiáng)窯體密封，應(yīng)盡量少設(shè)置事故處理口，而為了便于處理事故，兩側(cè)墻事故處理一般采用交錯(cuò)布置形式，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(yīng)大于事故處理孔對(duì)角線延長(zhǎng)線與對(duì)側(cè)內(nèi)壁交點(diǎn)連線。經(jīng)過(guò)計(jì)算，取事故處理孔尺寸為：輥下處理孔230×115mm。根據(jù)同側(cè)事故處理孔距離L≥2（b+c）=2b（1+B）/δ=2×230（1+3000）/360=3835㎜，其中各個(gè)符號(hào)如下圖，經(jīng)過(guò)計(jì)算，取L=4016mm。同時(shí)考慮到實(shí)際情況，全窯每節(jié)之間交錯(cuò)設(shè)置一輥下事故處理口，從進(jìn)窯的第1節(jié)開(kāi)始布置。為了避免熱氣體外溢，必須對(duì)事故處理口進(jìn)行密封。在里面用耐火材料制作的塞磚，再用棉塞緊。觀察孔與測(cè)溫口每個(gè)燒嘴的對(duì)側(cè)窯墻設(shè)置直徑40mm測(cè)溫口根據(jù)上面熱電偶的設(shè)置而設(shè)置。膨脹縫窯體受熱會(huì)膨脹，產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力，為避免砌體開(kāi)裂、擠壞，必須重視窯體膨脹的留設(shè)，窯墻、窯頂?shù)绕鲶w都要留設(shè)，一般每隔2m左右留設(shè)20~40mm膨脹縫，內(nèi)填陶瓷棉或石棉。本設(shè)計(jì)為了砌窯的方便，除了高溫區(qū)外每隔一節(jié)留設(shè)30㎜的膨脹縫，高溫區(qū)則應(yīng)多留一道膨脹縫。而寬度方向上也要留膨脹縫，這沒(méi)有具體的規(guī)定，留多少道膨脹縫則根據(jù)砌筑的方便與廠家的要求來(lái)定。還有膨脹縫也應(yīng)該錯(cuò)縫設(shè)置。下?lián)鯄蜕蠙n板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。因此，通常在輥道窯工作通道的某些部位，輥下筑擋墻，輥上插擋板，縮小該外工作通道面積，便于壓力與溫度制度的調(diào)節(jié)。一般來(lái)說(shuō)，下?lián)鯄εc上檔板的設(shè)置應(yīng)該根據(jù)各個(gè)段的要求來(lái)定。如在燒成帶與冷卻帶之間設(shè)置擋墻、擋板是為避免燒成帶的煙氣倒流，又避免了壓力波動(dòng)時(shí)急冷風(fēng)竄流向燒成帶而降低高溫區(qū)溫度。預(yù)熱帶設(shè)置擋墻、擋板可以增加煙氣在高溫區(qū)的滯留時(shí)間，提高煙氣利用率，從而提高熱利用率。還用為了更好的控制溫度，還在中高溫設(shè)置幾個(gè)上檔板與下?lián)鯄?。故本設(shè)計(jì)在燒成帶兩端即39節(jié)和51節(jié)設(shè)上下?lián)醢鍝鯄Y(jié)構(gòu)，有利于該段溫度的控制和調(diào)節(jié)，同時(shí)起到阻擋急冷空氣進(jìn)入的作用。同時(shí)在排煙第1節(jié)，預(yù)熱帶第11、31節(jié)同樣也設(shè)置上下?lián)醢鍝鯄Φ慕Y(jié)構(gòu)，起到阻擋氣流，減小上下溫差的作用。鋼架結(jié)構(gòu)鋼架結(jié)構(gòu)每一節(jié)都設(shè)有17根60×60×4mm的方鋼，吊頂選用60×5mm的等邊角鋼，下橫梁焊有60×5mm的等邊角鋼，而燒嘴的固定用50×5的等邊鋼。窯體外殼采用2—4mm鋼板沖壓而成。測(cè)壓孔本設(shè)計(jì)不設(shè)置測(cè)壓口。窯體材料確定整個(gè)窯體由金屬支架支撐。窯體材料要用耐火材料和隔熱材料。3.1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(qiáng)度和保溫性能好三個(gè)基本條件，選用的材料要保證材料長(zhǎng)期允許使用工作溫度大于實(shí)際使用的最高溫度。特別是，由于輥?zhàn)右┻^(guò)窯墻，為了提高輥?zhàn)娱L(zhǎng)度的有效利用率，對(duì)窯墻厚度有更嚴(yán)格的控制。換言之，為了增加輥道窯窯內(nèi)有效寬度，就應(yīng)盡量減薄窯墻，同時(shí)考慮到材料的價(jià)格問(wèn)題在達(dá)到要求之內(nèi)盡量選用價(jià)廉的材料以減少投資。窯體材料厚度的確定原則：①為了砌筑方便和外形整齊，窯墻厚度變化不要太多；②各層材料的厚度應(yīng)為磚長(zhǎng)或磚寬的整倍數(shù)，墻高則為磚厚的整倍數(shù)，盡量少砍磚；③要保證散熱量小—窯墻外壁最高溫度應(yīng)不大于80℃④兩側(cè)窯墻厚度與窯內(nèi)寬之和應(yīng)小于所選用的輥?zhàn)娱L(zhǎng)度。各段窯體材料及厚度選用校核及計(jì)算依據(jù)：選擇材料校核計(jì)算，首先確定所用的材料是否符合允許的最高溫度。各材料的使用溫度都低于耐火度，都可以使用。陶瓷窯爐的散熱包括以下三個(gè)傳熱過(guò)程：1）高溫流體與平壁內(nèi)表面之間的對(duì)流傳熱和輻射傳熱；2)平壁內(nèi)部的導(dǎo)熱；3)平壁外表面與低溫流體之間的對(duì)流傳熱和輻射傳熱。由于在這種情況下的綜合傳熱計(jì)算很難準(zhǔn)確獲得高溫流體的溫度以及高溫流體與平壁內(nèi)表面的對(duì)流輻射傳熱系數(shù)。因此，在實(shí)際的窯爐的計(jì)算中，例如窯爐壁散熱損失計(jì)算中，通常采用下列公式進(jìn)行計(jì)算：對(duì)流輻射換熱系數(shù)計(jì)算公式：α=Aw(t3-ta)0.25+4.56[t34/100-ta4/100]/(t3-ta)（3-1）窯墻計(jì)算中Aw取2.56，窯頂計(jì)算中Aw取3.26，窯底計(jì)算中Aw取2.1.最大熱流量：q=α(t3-ta)=14×（80-20）=840W/m2（3-2）導(dǎo)熱公式：q=(t1-t3)/(δ1/λ1+δ2/λ2)（3-3）窯體材料的選用與厚度校核由于計(jì)算各帶的方法是相類似的，所以現(xiàn)只以燒成帶為例說(shuō)明，其他段方法一致。設(shè)計(jì)方案：參照廣東佛山石灣某一陶瓷工廠窯爐選材進(jìn)行設(shè)計(jì)，從窯墻內(nèi)側(cè)向外依次取定窯墻分層數(shù)代號(hào)分別為，，……用莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚，厚度為230mm，1000℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為0.45用硅酸鋁耐火纖維束，厚度為130mm，1000℃時(shí)導(dǎo)熱系數(shù)為已知條件：使用溫度—1180℃，最高使用溫度—1300℃取外壁最高溫度t3=80℃，環(huán)境溫度取ta=20所以，最大熱流量據(jù)導(dǎo)熱公式有：因?yàn)閝>,故選材符合現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需要。同理可以確定校核窯的其他各帶的窯體材料，如下表所示：3.2整個(gè)窯爐的材料表表3-1窯體材料的選擇名稱材質(zhì)使用溫度導(dǎo)熱系數(shù)厚度1—10節(jié)，57—80節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.35230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.1390窯墻耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.35230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯底耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.35130隔熱層硅藻土磚1000以下0.11+0.000228t19511—38節(jié)窯頂耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.080+0.00026t230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯墻耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.080+0.00026t230隔熱層硅酸鋁耐火纖磚維束10000.13130窯底耐火層輕質(zhì)高鋁磚11500.080+0.00026t130隔熱層硅藻土磚1000以下0.11+0.000145t19539—57節(jié)窯頂耐火層高溫莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚14000.45230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯墻耐火層高溫莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚14000.45230隔熱層硅酸鋁耐火纖維束10000.13130窯底耐火層高溫莫來(lái)石輕質(zhì)高鋁磚14000.45230隔熱層硅藻土磚1000以下0.11+0.000145t195燃料及燃燒計(jì)算A、根據(jù)《熱工手冊(cè)》相關(guān)資料得，0#柴油低發(fā)熱量，各元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)C%=87.5%，H%=11%，O%=0.5%，N%=0.5%，S%=0.5%?？諝饬坑?jì)算：根據(jù)《熱工手冊(cè)》計(jì)算液體燃料理論空氣量經(jīng)驗(yàn)公式可得，理論空氣量=10.0取空氣過(guò)剩系數(shù)1.1，實(shí)際空氣量：煙氣量計(jì)算根據(jù)《熱工手冊(cè)》計(jì)算公式可得，理論煙氣量實(shí)際煙氣量：V=V0+Va0(a-1)=10.9+10.0×(1.1-1)=11.9（m3/Kg）燃燒產(chǎn)物各成分含量計(jì)算：VCO=0.224=0.224=1.63,VCO%==15.33%VSO=0.224=0.0035,VSO%==0.033%VHO=1.28,VHO%==12.04%VN=7.42,VN%==69.8%VO=0.2965,VO%=2.797%4.3理論燃燒溫度的計(jì)算設(shè)空氣溫度℃，空氣比熱為Ca＝1.30KJ/M3℃發(fā)生0#柴油比熱為：Cf=1.38KJ/M3現(xiàn)設(shè)t＝2000℃查表得C＝1.67KJ/Mt＝（40176+11.0×1.3×20+1.38×20）/（11.9×1.67）=2037（2037-2000）/2000=1.85%＜5%，所以所設(shè)基本合理。取高溫系數(shù)η=0.75則實(shí)際燃燒溫度Tp=0.75×2037=1527℃，比需要的溫度高出347物料平衡計(jì)算每小時(shí)燒成制品質(zhì)量每小時(shí)生成干坯的質(zhì)量每小時(shí)生成濕坯的質(zhì)量（含水量0.8%）每小時(shí)蒸發(fā)自由水的質(zhì)量每小時(shí)從精坯中產(chǎn)生的CO2每小時(shí)從精坯中分解出來(lái)的結(jié)構(gòu)水熱平衡計(jì)算熱平衡計(jì)算包括預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡計(jì)算和冷卻帶熱平衡計(jì)算。預(yù)熱帶熱平衡計(jì)算的目的在于求出燃料消耗熱量，冷卻帶熱平衡計(jì)算目的在于計(jì)算出冷空氣鼓入量和熱風(fēng)抽出量。另外，通過(guò)熱平衡計(jì)算可以看出窯爐的工作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等各方面是否合理，哪項(xiàng)消耗最大，能否采取改進(jìn)措施。預(yù)熱帶、燒成帶熱平衡示意圖坯體帶入顯熱：燃料帶入化學(xué)熱及顯熱：助燃空氣帶入顯熱：預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱：（）熱制品帶出顯熱：窯體散失熱：物化反應(yīng)耗熱：其他熱損失：煙氣帶走顯熱：熱收入項(xiàng)目坯體帶入顯熱eq\o\ac(○,1)入窯干制品質(zhì)量燒成灼減4.85%，取每平方米產(chǎn)品的質(zhì)量為eq\o\ac(○,2)入窯制品含自由水1%濕基制品質(zhì)量制品入窯第2節(jié)末時(shí)溫度，入窯制品比熱∴…………………燃料帶入化學(xué)熱及顯熱0#柴油低熱值40176霧化后入窯柴油的溫度，20時(shí)柴油比熱容設(shè)柴油消耗量為∴………………助燃空氣帶入顯熱助燃空氣溫度20℃時(shí)，空氣比熱容∴………預(yù)熱帶漏入空氣帶入顯熱取預(yù)熱帶空氣過(guò)剩系數(shù)漏入空氣溫度，空氣比熱容漏入空氣總量為∴……………熱支出項(xiàng)目熱制品帶出顯熱燒成產(chǎn)品質(zhì)量：（Kg/h）制品燒成溫度℃制品平均比熱容，查手冊(cè)………6.3.2窯體散失熱根據(jù)材料應(yīng)用不同，將計(jì)算窯段分成三部分：6.3.2.1第1—10節(jié)20—250℃。窯外壁表面平均溫度40℃，環(huán)境溫度取20℃eq\o\ac(○,1)窯墻散熱單位熱流密度：窯墻散熱面積m2二側(cè)窯墻共散熱：………………eq\o\ac(○,2)窯頂散熱：?jiǎn)挝粺崃髅芏龋焊G頂散熱面積：m2窯頂散熱量：…………………eq\o\ac(○,3)窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積m2窯底散熱量：…………………所以低溫段窯體總散熱量：11—38節(jié)：250~900℃。壁平窯外均溫度取60℃，環(huán)境溫度20℃eq\o\ac(○,1)窯墻散熱窯墻散熱面積m2二側(cè)窯墻共散熱：…………………eq\o\ac(○,2)窯頂散熱：?jiǎn)挝粺崃髅芏龋焊G頂散熱面積m2窯頂散熱量：…………………eq\o\ac(○,3)窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積m2窯底散熱量：…………………中溫段總散熱量：高溫段39—51節(jié)：900~1180℃散熱。窯外壁平均溫度取80℃，環(huán)境溫度eq\o\ac(○,1)窯墻散熱單位熱流密度：窯墻散熱面積m2二側(cè)窯墻共散熱：…………………eq\o\ac(○,2)窯頂散熱：?jiǎn)挝粺崃髅芏龋焊G頂散熱面積m2………eq\o\ac(○,3)窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積m2窯底散熱量：………高溫帶總散熱量：預(yù)熱帶、燒成帶窯體總散熱量……………物化反應(yīng)耗熱eq\o\ac(○,1)自由水蒸發(fā)吸熱自由水質(zhì)量煙氣離窯溫度∴②燒成坯體物化反應(yīng)耗熱用反應(yīng)熱近似代替坯體物化反應(yīng)熱入窯干制品質(zhì)量kg/h含量=16.27%………所以………煙氣帶走顯熱離窯煙氣總量離窯煙氣過(guò)剩系數(shù)，取離窯煙氣溫度一般為，現(xiàn)取查手冊(cè)，此時(shí)煙氣的平均比熱為∴其他熱損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)占熱收入的5%……………列熱平衡方程并求解解得每小時(shí)燒成制品質(zhì)量為：每公斤產(chǎn)品熱耗：目前?；u的產(chǎn)品熱耗在之間，所以設(shè)計(jì)該窯爐熱耗合理！列熱平衡表表6-1預(yù)熱帶燒成帶熱平衡表熱收入熱支出項(xiàng)目%項(xiàng)目%坯體帶入顯熱234652910.1產(chǎn)品帶出顯熱1339141957.4燃料化學(xué)熱及顯熱2072093588.8窯體散失熱12401435.3助燃空氣顯熱1474040.6物化反應(yīng)熱379209716.3漏入空氣顯熱1206040.5煙氣帶走顯熱374360816.0其他熱損失11666805.0總計(jì)23335472100.0總計(jì)23334947100.0熱平衡分析:由表可以看出熱支出項(xiàng)中，產(chǎn)品帶走顯熱，物化反應(yīng)耗熱兩項(xiàng)不可能減少。而其他三項(xiàng)則可采用適當(dāng)措施節(jié)省能耗。對(duì)于煙氣出窯溫度適當(dāng)控制在較低溫度下。在資金允許的情況下，要減少窯體散熱則可采用更新型耐火材料，隔熱材料，以達(dá)到節(jié)能減排的目的。冷卻帶熱平衡示意圖制品帶入的顯熱冷卻風(fēng)帶入顯熱熱風(fēng)抽出帶走顯熱窯體散熱其他熱損失制品帶出顯熱熱收入6.7.1制品帶入的顯熱制品出窯溫度t=1查表可知該溫度下制品的平均比熱為C=1.15KJ/(kg℃)每小時(shí)燒成制品質(zhì)量kg/h所以………冷卻風(fēng)帶入顯熱設(shè)定鼓入冷風(fēng)量為。鼓入冷風(fēng)的溫度：=20℃查表得：20℃時(shí)空氣的比熱為=1.30?！唷瓱嶂С鲋破穾С鲲@熱出窯時(shí)制品的質(zhì)量：kg/h計(jì)算時(shí)以窯尾快冷結(jié)束為出窯口，此時(shí)的溫度為此時(shí)陶瓷制品的比熱為∴………………熱風(fēng)抽出時(shí)帶走的顯熱由熱風(fēng)抽出量應(yīng)等于冷風(fēng)鼓入量，遵循平衡原則。故抽出熱風(fēng)量應(yīng)為取熱風(fēng)抽出的溫度為：℃，查表此時(shí)的比熱為：則窯體散失熱量急冷帶（52—57節(jié)）1180～700℃段散熱eq\o\ac(○,1)窯墻散熱內(nèi)壁平均溫度℃設(shè)窯墻外壁平均溫度，單位熱流密度：窯墻散熱面積m2二側(cè)窯墻共散熱：………………eq\o\ac(○,2)窯頂散熱：?jiǎn)挝粺崃髅芏龋焊G頂散熱面積：m2窯頂散熱量：…………………eq\o\ac(○,3)窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積m2窯底散熱量：……急冷帶散熱總量：…………緩冷帶、快冷帶（57—80節(jié)）：700～80℃，取內(nèi)壁平均溫度390℃。窯外壁平均溫度取50eq\o\ac(○,1)窯墻散熱單位熱流密度：窯墻散熱面積m2二側(cè)窯墻共散熱：…………………eq\o\ac(○,2)窯頂散熱：?jiǎn)挝粺崃髅芏龋焊G頂散熱面積m2窯頂散熱量：…………………eq\o\ac(○,3)窯底散熱單位熱流密度：窯底散熱面積m2…………………此段總散熱量：………冷卻帶窯體總散熱………由窯體不嚴(yán)密處漏出空氣帶走顯熱冷卻帶從窯體不嚴(yán)密處漏出空氣量通常為窯尾鼓入風(fēng)量的5%。即0.05。設(shè)定漏出空氣的平均溫度℃此時(shí)空氣的比熱容為∴……………列熱平衡方程解得即每小時(shí)鼓入冷風(fēng)量為25120列熱平衡表表6-2冷卻帶熱平衡表熱收入熱支出序號(hào)項(xiàng)目熱量（KJ/h）比例%序號(hào)項(xiàng)目熱量（KJ/h）比例%1制品帶入熱1139141994.61制品帶出熱7073675.92空氣帶入熱6531205.42窯體散熱7213206.03抽熱風(fēng)帶走熱994752082.64其他熱損失6681925.5總計(jì)12044539100總計(jì)12044399100由表可看出，熱風(fēng)抽出帶走的熱量占很大的比例，因此應(yīng)充分利用此熱量，一般用來(lái)干燥坯體和作助燃風(fēng)作用。本窯設(shè)計(jì)抽熱風(fēng)用于坯體的干燥以及送去造粒塔進(jìn)行吹熱風(fēng)造粒。管道尺寸以及阻力計(jì)算和風(fēng)機(jī)選型7.1抽煙風(fēng)機(jī)的管道尺寸、阻力計(jì)算7.1.1管道尺寸排煙系統(tǒng)需排煙氣量：煙氣抽出時(shí)實(shí)際體積為：煙氣在金屬管中流速ω，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取10m/sV=Vg·（273+250）/273=5.72（m3/s）7.1.1.1總煙管尺寸煙氣在金屬管中流速，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)取ω=10m/s，內(nèi)徑d總=（4V/πω）0.5=[4×5.72/（3.14×10）]0.5=0.所以，總管內(nèi)徑取值：900mm,長(zhǎng)度取22m7.1.1.2分煙管尺寸煙氣在分管的流速為：ω=10m/s，流量=5.72/10=0.572（m3/s）內(nèi)徑d支=（4v/πω）0.5=[4×0.572/（3.14×10）]0.5=0.27m考慮到調(diào)節(jié)的方便取值為：300mm，長(zhǎng)度取87.1.1.3支煙管尺寸煙氣在支管的流速為：ω=10m/s，流量=5.72/30=0.19（m3/s）內(nèi)徑d支=（4v/πω）0.5=[4×0.19/（3.14×10）]0.5=0.156考慮到調(diào)節(jié)的方便取值為：200mm，長(zhǎng)度取0.77.1.2阻力計(jì)算7.1.2.1料垛阻力hi根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每米窯長(zhǎng)料垛阻力為0.5Pa，最末一對(duì)抽煙口在第9節(jié)，零壓面位于窯的37～38節(jié)交界處，所以：所以：hi=（28+0.5）×2×0.5=28.5Pa7.1.2.2位壓阻力hg煙氣從窯爐至風(fēng)機(jī)，高度升高H=1.9m，此時(shí)幾何壓頭為煙氣流動(dòng)的動(dòng)力，即負(fù)壓阻力，煙氣溫度hg=-H（ρa(bǔ)-ρg）·g=-1.9×[1.29×273/（273+250）-1.30×273/（273+250）]×9.8=-18.6Pa7.1.2.3局部阻力he局部阻力ζ可由查表得：煙氣從窯爐進(jìn)入支管：ζ=1；支煙管進(jìn)入分煙管：ζ=1.5；并90°轉(zhuǎn)彎：ζ=1.5；分管90°急轉(zhuǎn)彎：ζ=1.5；分管進(jìn)入90°圓弧轉(zhuǎn)彎：ζ=0.35；分管進(jìn)入總管：ζ=1.5；并90°急轉(zhuǎn)彎：ζ=1.5為簡(jiǎn)化計(jì)算，煙氣流速均按10m/s計(jì)，煙氣溫度按250℃計(jì)，雖在流動(dòng)過(guò)程中煙氣會(huì)有溫降，但此he=（1+1.5+1.5+1.5+0.35+1.5+1.5）×100/2×1.3×273/（273+250）=300.3Pa7.1.2.4摩擦阻力摩擦阻力系數(shù)：金屬管道取ζ=0.03，hf=ζ（L支/D支+L分/D分+L總/D總）×ω2ρ/2=0.03×(0.7/0.2+8/0.3+22.0/0.9)×100/2×273/（273+250）=42.8Pa7.1.2.5風(fēng)機(jī)應(yīng)克服總阻力=hi+hg+he+hf=353Pa7.1.3風(fēng)機(jī)的選型為保證正常工作，取風(fēng)機(jī)抽力余量0.5，所以選型應(yīng)具備風(fēng)壓：H=（1+0.5）×353=529.5Pa流量取儲(chǔ)備系數(shù)為1.5，風(fēng)機(jī)排出煙氣平均溫度250℃Q=1.5××（273+250）/273=30894（m3/h）7.2其他系統(tǒng)管路尺寸確定、風(fēng)機(jī)的選型0#柴油輸送管徑的計(jì)算通往燒嘴的柴油支管內(nèi)徑計(jì)算窯體共安裝了136個(gè)燒嘴，柴油支管總共有136根，根據(jù)燒嘴的安裝尺寸，油支管的內(nèi)徑取值為20mm，并且此時(shí)能滿足柴油的流量為515.4Kg/h的要求窯頂窯底窯側(cè)的分管尺寸柴油分管分組控制，共分7組14根。內(nèi)徑d分=2×(136×π×100/14×π）0.5=35所以，分管內(nèi)徑取值：40mm0#柴油總管內(nèi)徑的計(jì)算總管選用一根管子，考慮到日后油改天然氣轉(zhuǎn)產(chǎn)的需要，那么總管的內(nèi)徑為：d總=2×(136×π×100/π）0.5=233mm所以，總管內(nèi)徑取值：25助燃風(fēng)管計(jì)算助燃風(fēng)量Vα=515.4×11.0=5669.4m實(shí)際助燃風(fēng)量V=5669.4×（273+20）/273=6084.7m助燃風(fēng)總管內(nèi)徑的確定助燃?xì)庠诳偣苤械牧魉贋椋害?10m/s，助燃風(fēng)管總管選用一根管子，那么總管的內(nèi)徑為：d總=2×（v/3600πω）0.5=2×[6084.7/（3600×3.14×10）]0.5=0.464所以，總管內(nèi)徑取值：47助燃風(fēng)分管內(nèi)徑的確定窯在左邊和右邊各1根分管，n=2，流速均?。害?10m/s，mm所以分管內(nèi)徑取350窯頂窯底內(nèi)的方管內(nèi)徑的確定取ω=9m/s，此分管采用方管，埋入窯墻內(nèi)部，共四根。則：方形管截面積F=V/（4×3600ω）=6084.7/（4×3600×9）=0.047所以方管邊長(zhǎng)：L=m取方管邊長(zhǎng)2助燃風(fēng)管通往燒嘴的管路管徑共136根燒嘴，取流速為ω=6m/s，m取支管直徑：60霧化風(fēng)管計(jì)算霧化風(fēng)量Vα=515.4×0.5=257.7m3實(shí)際霧化風(fēng)量V=257.7×（273+20）/273=276.6m霧化風(fēng)總管內(nèi)徑的確定霧化風(fēng)在總管中的流速為：ω=10m/s，霧化風(fēng)管總管選用一根管子，那么總管的內(nèi)徑為：d總=2×（v/3600πω）0.5=2×[276.6/（3600×3.14×10）]0.5=0.所以，總管內(nèi)徑取值：1霧化風(fēng)分管內(nèi)徑的確定窯頂、窯底各14根分管，n=14，流速均?。害?10m/s，mm所以分管內(nèi)徑取3霧化風(fēng)管通往燒嘴的管路管徑共136根燒嘴，取流速為ω=6m/s，m取支管直徑：15冷卻帶風(fēng)管計(jì)算冷卻帶鼓入冷風(fēng)總量為25120表7-1冷卻帶風(fēng)量發(fā)布項(xiàng)目所占比例鼓入冷風(fēng)量急冷帶33.3%8373緩冷帶—100%—25120快冷帶66.7%16747緩冷總管（抽風(fēng)管）緩冷風(fēng)量V=25120，取ω=8m/s緩冷總管：取緩冷總管內(nèi)徑：1緩冷分管：n=26取緩冷分管內(nèi)徑：240緩冷支管：共設(shè)置了（52個(gè)抽風(fēng)口，52根抽風(fēng)支管）取緩冷支管內(nèi)徑：200mm急冷風(fēng)管內(nèi)徑的確定急冷總管內(nèi)徑急冷風(fēng)量V=8373，取ω=10m/s急冷風(fēng)方管尺寸：60急冷分管內(nèi)徑取ω=9m/s，上下共2根管，n=2L急冷風(fēng)方管尺寸：4急冷支管內(nèi)徑取ω=8m/s，共66根，n=66急冷支管內(nèi)徑：90快冷管徑確定快冷總管內(nèi)徑確定V=16747，取ω=10m/s總管內(nèi)徑：8快冷分管內(nèi)徑確定取ω=9m/s，n=2分管內(nèi)徑：60快冷支管內(nèi)徑確定取ω=8m/s，n=120支管內(nèi)徑：90mm風(fēng)機(jī)選型助燃風(fēng)機(jī)選型助燃風(fēng)機(jī)的風(fēng)量：V=6084.7急冷風(fēng)機(jī)選型急冷風(fēng)機(jī)的風(fēng)量：V=8373抽熱風(fēng)機(jī)選型抽熱風(fēng)機(jī)的風(fēng)量：V=25120快冷風(fēng)機(jī)選型快冷風(fēng)機(jī)的風(fēng)量：V=16747各系統(tǒng)管道尺寸、風(fēng)機(jī)型號(hào)規(guī)格見(jiàn)表7-2表7-2窯主體系統(tǒng)管道尺寸、風(fēng)機(jī)型號(hào)規(guī)格項(xiàng)目抽煙助燃急冷抽熱風(fēng)快冷管道尺寸/mm總管9004706001050800分管300350450240600支管200220(方管)9020090風(fēng)機(jī)代號(hào)抽煙風(fēng)機(jī)A助燃風(fēng)機(jī)B急冷風(fēng)機(jī)C抽熱風(fēng)機(jī)D快冷風(fēng)機(jī)E風(fēng)機(jī)名稱鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓離心風(fēng)機(jī)高壓離心風(fēng)機(jī)鍋爐引風(fēng)機(jī)高壓離心風(fēng)機(jī)風(fēng)機(jī)型號(hào)Y9-35型4-72-11型4-72-11型Y9-35型4-72-11型全風(fēng)壓1230~13501700~25801920~27802120~2340800~1160風(fēng)量/30894608583732512016747電機(jī)型號(hào)Y200L-8Y132S2-2Y112M-4Y225M2-Y160L-4功率/kw157.543015轉(zhuǎn)速/730290014509602240霧化風(fēng)機(jī)選型這里選用的是L3020WD-1型羅茨風(fēng)機(jī)，其特點(diǎn)是壓力選擇范圍大，流量變動(dòng)較小，由于考慮到霧化風(fēng)機(jī)噪聲大，以及振動(dòng)得比其為厲害，所以本設(shè)計(jì)單獨(dú)設(shè)計(jì)了一個(gè)霧化風(fēng)機(jī)防，具體位置放在窯下。具體性能參數(shù)如下所示：表7-3霧化風(fēng)機(jī)型號(hào)規(guī)格轉(zhuǎn)速/全壓/Pa風(fēng)量/電動(dòng)機(jī)型號(hào)9604903029160Y180L-6工程材料概算8.1窯體材料概算8.1.1輕質(zhì)高鋁每塊輕質(zhì)高鋁磚的體積~第10節(jié)，第11節(jié)~第38節(jié)，第58節(jié)~第80節(jié)：取多余的磚的數(shù)量占總量的3.5%本窯共需輕質(zhì)高鋁磚的數(shù)量為：塊8.1.2高溫輕質(zhì)莫來(lái)石每塊高溫輕質(zhì)莫來(lái)石高鋁磚的體積第39~57節(jié)高溫輕質(zhì)莫來(lái)石高鋁磚的體積:取多余的磚的數(shù)量占總量的3.5%本窯共需高溫輕質(zhì)莫來(lái)石高鋁磚的塊數(shù)為:塊8.1.3每塊硅藻土磚的體積第1~80節(jié)硅藻土磚的體積：取多余的磚的數(shù)量占總量的3.5%本窯共需硅藻土磚的塊數(shù)為:塊8.1.4~第10節(jié)，第58~80節(jié)共33節(jié)，每節(jié)的硅酸鋁棉板的面積為：第11節(jié)~第38節(jié)共28節(jié)，每節(jié)的硅酸鋁棉板的面積為:第39節(jié)~第57節(jié)共19節(jié)，每節(jié)的硅酸鋁棉板的面積為:本窯共需硅酸鋁棉板的面積為：鋼材的概算鋼材的概算以窯的一節(jié)用鋼材量為基準(zhǔn)方鋼的概算方鋼使用60×4mm的鋼材，側(cè)橫梁用鋼長(zhǎng)度上下橫梁用鋼長(zhǎng)度鋼板的概算在窯的底部鋪設(shè)3mm的鋼板，其用量角鋼的概算角鋼都使用56×56×5等邊角鋼。底部角鋼用量吊頂所用角鋼為兩根并排在燒成帶用角鋼固定燒嘴，其用量合計(jì)8.4×10.5=88.2m全窯所用鋼材量方鋼:鋼板：7.47×80=597.6角鋼:后記隨著大四學(xué)習(xí)生活接近尾聲，我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)也在如火如荼地進(jìn)行。通過(guò)幾個(gè)月的努力，畢業(yè)設(shè)計(jì)也初見(jiàn)雛形。使自己更好地深入了解自己所學(xué)的專業(yè)。通過(guò)老師的指導(dǎo)、同學(xué)的幫助、自身的努力，現(xiàn)在回過(guò)頭去看看自己輥道窯的設(shè)計(jì)過(guò)程可以說(shuō)是感觸頗多、收獲頗豐。在此次設(shè)計(jì)以前，自己通過(guò)對(duì)課本知識(shí)的掌握對(duì)輥道窯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及輥道窯的設(shè)計(jì)過(guò)程有了一個(gè)感性的認(rèn)識(shí)，在整個(gè)繪圖的過(guò)程中，自己在不斷的修改、完善，通過(guò)這些，我不但更深入地了解了輥道窯設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，更是提高了自身的繪圖能力，綜合素質(zhì)大大提高不少。當(dāng)然，自己的設(shè)計(jì)也避免不了一些這樣或那樣的問(wèn)題，通過(guò)老師的指導(dǎo)，與同學(xué)之間的討論，雖然已經(jīng)減少了許多，但還是談不上完善。一些問(wèn)題也留待到以后的工作當(dāng)中進(jìn)行檢驗(yàn)與解決。在本次設(shè)計(jì)中，十分感謝老師對(duì)自己的設(shè)計(jì)提出問(wèn)題，并幫助自己進(jìn)行修改以求完善，也感謝那些在設(shè)計(jì)過(guò)程中給自己提出意見(jiàn)的同學(xué)。四年的大學(xué)生活即將結(jié)束，馬上就要踏上社會(huì)這個(gè)檢驗(yàn)自己能力的大舞臺(tái)了，迎接自己的將是一個(gè)新的挑戰(zhàn)，相信通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)，一定會(huì)給工作崗位上的自己確定一個(gè)明確的方向，為自己的將來(lái)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。參考資料[1]胡國(guó)林《建陶工業(yè)輥道窯》.中國(guó)建材工業(yè)出版社.1998.6[2]胡國(guó)林陳功備《窯爐砌筑與安裝》.武漢理工大學(xué)出版社.2005.5[3]楊世銘陶文銓《傳熱學(xué)》第三版.高等教育出版社.1998[4]孫晉淘《陶瓷工業(yè)熱工設(shè)備》.武漢理工大學(xué)出版社.1989.10[5]蔡增基龍?zhí)煊濉读黧w力學(xué)泵與風(fēng)機(jī)》.中國(guó)建筑工業(yè)出版社.1999.12[6]陳帆《現(xiàn)代陶瓷工業(yè)技術(shù)設(shè)備》.中國(guó)建材工業(yè)出版社.1995.5[7]續(xù)魁昌《風(fēng)機(jī)手冊(cè)》.北京機(jī)械工業(yè)出版社.1995.5[8]王秉銓《工業(yè)爐設(shè)計(jì)手冊(cè)》.北京機(jī)械工業(yè)出版社.1996.8[9]姜正侯《燃?xì)夤こ碳夹g(shù)手冊(cè)》.同濟(jì)大學(xué)出版社.1993.5附：文獻(xiàn)調(diào)研報(bào)告RaisetherollerwaythepathofefficiencywithhotkilnInthelastfewyears,thelocalporcelainandceramicsprofessionrollerwaythedevelopmentofthekilncomparequicklyandparticularly.Beconstructingtheporcelainandceramicsprofessionapplicationextensive.Theporcelainandceramicsprofessionisanindustrytoconsumeabigdoorofability,aimingatcurrentlyenergygraduallynervouscondition,howraisethekilnstoveburnofthehotutilizationseemtobecountformuch.Theunderneathraisestherollerwaythepathofefficiencywithhotkilntomakeoneoverview.AdoptionsuitablefuelThekilnstoveadoptionwhatfuelburn,relatetototheoperationandtheproductqualitynotonly,alsoinfluencetotheeconomyenergytodeclinedirectlylowcost,thereforehavetobeverycarefulforfuelofchoose.Fuelofhoteconomytheanalysisexpress,burningcoalvariousindexsignswitheconomictechniquesallratherboiledoilorburninggaseousfuel.Thekilnstovethehotefficiencycomebutspeech,burntocokeahotefficiencyofcoalgastallest,isaheavyoilsecondly,beaproducergasagain,lowestisacoal.Atthekilnstovedesignup,shouldadoptthecoalgasoroiltomakefuelpossibly.Butsayforthemediumsmallscaledfactoryhouse,ifmustadoptcoaltomakefuel,theburnablewayofthesobestimprovementcoalwithraisethekilnstoveahotefficiency.Itsmethodhastwo:Oneiswhetthecoalmillpowder,sprayamouthtospraywiththehighpressuresuchasthecombustioninthekiln;Twoisusethewatercoalsyrup,sprayintothecombustioninthekiln.Thesetwokindsofmethodallcanraiseahotefficiencyofburnthecoal,buthavetoresolveapureashprobleminsidethegoodkiln.Inrecentyears,themediumsouthkilnstovethedesigngraduateschooldesignedadoublethatboilswaterthecoalsyruplayerrollerwaykiln,andhavealreadyusedinthemountainwestJincityimplementingoodshape.2.LowerairexcesscoefficientasfaraspossibleStrictlyburnablemanagement,lowertheairexcesscoefficient,isanimportantpaththatraisesthekilnstoveahotefficiency.Currentlytheporcelainandceramicsindustrialkilnstoveinthesmokespirittakeofthecaloriessharetotalheattoconsumeof1/3orso,itstakingtoshowhotbigreasonistheburnabletimespacespiritexcesscoefficientbig.Becauseourcountrytheporcelainandceramicskilnstoveoperationmostlywithexperiencecontrol,burnhourexistrevivificationfierytoover-emphasize,oxidizethesteadyoperationtendencythatthefieryleadsoxygen,socertanlywillresultinfuelofwaste.Lowertheairexcesscoefficient,canreducetoleavethekilnsmoketolerance,significantlowertoprepareatropicalzonetotaketopress,reducethekilnstovetoleakairquantity,lowerthekilnstovetopreparethetropicalzonetopandbottomdifferenceintemperature,speedtoproductofburnspeed,inthemeantimecanalsolowerthechimneyheight,orloweranelectricityoflineupthesmokebreezemachinetoconsume,endattainanexaltationthekilnstovethepurposeofthehotutilization.Improvethekilnstovestructure,strengthenthekilnbodytoseparateahotheatpreservationThetraditionalrollerwaythekilnalladoptsthestructureformthattheheavyqualityfire-brickaddsthelightqualityheatpreservationbrick,thekilnwallkilncrestteachthick,thesurfaceofthekilnbodyaccumulatestocomparegreatly,thekilnstovespreadsheatoutwardlymore.Inordertoraisetherollerwaythehotefficiencyofthekiln,whiledesigningtochooseamaterial,shouldbepossiblylighttoturn,choosetousehighandstronglightqualitymaterialasthekilnstoveaninnerpaddirectly,gatherlightballbrickandoxidizealuminumtogathertheballbrickorgluesoiltogatherlightballbricketc.suchasthehighaluminum.Thesematerial,thespecificweightissmallandtransmitsheatcoefficientlow,strengthhighandhotstabilitygood,veryinkeepingwithBetherollerwaythefire-proofmaterialofthekiln;Theoutsidelayerseparatesahotheatpreservationlayertochoosetousetheporcelainandceramicsfibercotton,canreducethinwallthicknessconsumedly,theincrementkilnbodyheatpreservation,lowerthekilnbodysurfacetemperature,reducethekilnstovetospreadoutwardlyhotdeclinebyattaininganeconomytoconsume,exaltationthekilnstovethepurposeofhotefficiency.StrengthenwasteheatexploitationThesmokespiritandcoolingtakewasteheattohavethekilnstoveheattoconsumeacomparisonverygreatly,therecoveryofthispartofthermalenergies,forthekilnstovetheeconomyenergyconspicuousverymuch.Thesmokespiritcanmakeuseofdirectlytopasstochangeahotempressperhapstomakeuseofagain.Thispartofthermalenergiescanusedtolivingadryetcofadobe.Cooling'stakingwasteheatafterdrawoutcanconductandactionscombustion-supportingairwithraisecombustion-supportingairtemperature,reducethedepletionofthefuelthus,exaltationthekilnstoveofhotefficiency.5.RaisethequalityoftheporcelainrollerIncreasetherollerwaythewidthandlengthofthekiln,canraisethevalidareaofthekilnstove,raisethekilnstoveayield,lowercanconsume.Butthekilnstovewidenandhavetoresolvetherollersontotransformaproblem,theexaltationrollersonstraightandevendegree,isburnwithdecreaseproducttoruntobepartialtophenomenon.Theproblemthatusuallyresolvestotransformbe,choosetousetheAL2O3contentshighhighaluminumporcelainrollera