康鳳萍梭式窯設(shè)計說明書

課程設(shè)計（論文）用紙第4頁12m3燒成氧化鋁梭式窯設(shè)計計算說明書專業(yè)班級：材料0804班姓名學(xué)號：康鳳萍34號指導(dǎo)老師：張穎摘要梭式窯是從傳統(tǒng)的倒焰窯演變而來的，故而屬于“間歇式”或“半連續(xù)式”窯型。由于梭式窯對所生產(chǎn)制品的適應(yīng)性較強，能夠非常方便的改變其燒成曲線等，在燒制小批量、高質(zhì)量、高科技、高附加值的陶瓷產(chǎn)品以及實驗室規(guī)?；蛟囼炓?guī)模陶瓷新產(chǎn)品的小試、中試等方面仍有一定的優(yōu)勢。本次設(shè)計的12m3燒成氧化鋁陶瓷梭式窯，最高燒成溫度為1750℃，內(nèi)高1.1米，內(nèi)寬2.204米，采用60度的拱中心角，窯體總長度為。4.2米。窯墻由三種耐火材料組成，從內(nèi)到外分別為剛玉磚，泡沫氧化鋁磚，紅磚，厚度分別為348mm、232mm、348mm。窯頂從內(nèi)到外分別為剛玉磚、泡沫氧化鋁磚、高爐渣，厚度分別為348mm、232mm、51mm。選用2個長為2.1米的窯車，設(shè)置2對先進的高速調(diào)溫?zé)?，高速調(diào)溫?zé)觳贾迷诎敫G車位處，在窯的高度方向上，高速燒嘴往往是設(shè)置在梭式窯的偏上部，這樣的布置有利于窯內(nèi)氣體形成強烈的循環(huán)，窯門在窯體的一端設(shè)置，窯車在一端進，也在同一端出。關(guān)鍵詞：梭式窯窯墻窯頂燒嘴燃燒設(shè)計要求：1每窯要求生產(chǎn)成品：5—150噸/窯2成品率：95%3裝窯密度：1.2噸/立方米4窯容積系數(shù)：0.95最高燒成溫度：1750℃6燃燒的種類：重油7空氣過剩系數(shù)：α=1.18燃燒消耗量：160Kg／h9當(dāng)?shù)貧庀髼l件：夏季平均溫度27°c，目錄1窯體結(jié)構(gòu)及主要尺寸的設(shè)計計算 31.1梭式窯內(nèi)高的確定 31.2梭式窯內(nèi)寬的確定 31.3拱中心角的選擇 31.4梭式窯總長度的確定 32窯體砌筑體的設(shè)計 42.1砌筑體材質(zhì)的選擇 42.1.1窯墻 42.1.2窯頂 52.1.3窯車 52.2砌筑體尺寸的確定 62.2.1窯墻尺寸的確定 62.2.2窯頂尺寸的確定 62.3膨脹縫 72.4磚數(shù)砌量的確定 72.5加砂管 73燃料燃燒計算及燃料設(shè)備的選擇 83.1燃燒計算 83.2燒嘴的選型及布置設(shè)計計算 94小結(jié) 10參考文獻 11料，保溫隔熱材料及外表面維護結(jié)構(gòu)的材料、最高使用溫度及相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)分別為：剛玉磚（98%的氧化鋁），最高使用溫度1700~1800℃，導(dǎo)熱系數(shù)2.90-0.58×10﹣3t；泡沫氧化鋁磚，最高使用溫度1500℃，導(dǎo)熱系數(shù)~0.25紅磚，最高使用溫度600℃，導(dǎo)熱系數(shù)0.7~1.2。2.1.2窯頂窯頂除要有一定的強度、耐熱、保溫性能的好壞，還要不漏氣、質(zhì)量輕，堆力小等要求。為了防止粉料在拱頂膨脹時掉到膨脹縫內(nèi)，停窯時拱磚不能復(fù)原，以及不使窯頂密封，其上抹上一層50mm厚的耐火泥。窯頂上可鋪上一層磚以便人行走。窯頂有三種材料組成，從內(nèi)到外分別為剛玉磚、泡沫氧化鋁磚、高爐渣。溫降分別為1750℃、1500℃、600℃、120℃。由附錄7及附錄8表中查到12M31750℃燒成氧化鋁陶瓷梭式窯承受溫度的耐火材料，保溫隔熱材料及外表面維護結(jié)構(gòu)的材料、最高使用溫度及相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)分別為：剛玉磚（98%的氧化鋁），最高使用溫度1700~1800℃，導(dǎo)熱系數(shù)2.90-0.58×10﹣3t；泡沫氧化鋁磚，最高使用溫度1500℃，導(dǎo)熱系數(shù)~0.2550mm厚的耐火泥；高爐礦渣，最高使用溫度600℃，導(dǎo)熱系數(shù)0.093+0.291×10﹣3t一層紅磚（63mm）。2.1.3窯車梭式窯的窯車運行軌道是由窯內(nèi)軌道、窯外托車軌道、窯外停車軌道和裝車軌道等組成。這次設(shè)計的梭式窯采用輕質(zhì)窯車，另外由于梭式窯窯車的裝載量也較輕，所以梭式窯的窯車軌道一般是采用輕軌。其上部是用耐火材料砌筑的車臺面，下部是金屬車架，窯車的臺面在梭式窯內(nèi)構(gòu)成密封的窯底，窯車的裙板插入窯體兩側(cè)的砂封槽中，使窯車的上、下之間不漏氣。選用長為2.1米的窯車，數(shù)量2個。窯內(nèi)有效容積：12m3。2.2砌筑體尺寸的確定計算窯墻厚度所用公式是屬于穩(wěn)定導(dǎo)熱公式，用該公式計算的窯墻厚度對于連續(xù)式窯是適用的，而對于間歇式窯窯墻，則存在一定的誤差。所以在設(shè)計中假定屬于穩(wěn)定導(dǎo)熱。砌筑體的長、寬、高尺寸都應(yīng)該考慮磚行。計算時并包括灰縫在內(nèi)。耐火磚灰縫一般為2—3mm。標(biāo)準(zhǔn)耐火磚尺寸為230×113×65毫米。耐火磚墻高度砌磚尺寸取68的倍數(shù)；耐火磚墻水平砌磚尺寸取116的倍數(shù)，其值可由《熱工設(shè)計指導(dǎo)書》附錄5表格中查出。窯頂厚度也可用同樣的方法計算，常用的標(biāo)準(zhǔn)拱中心角為60°和90°，拱厚為230~300毫米。吊拱頂厚230~300毫米，吊平頂厚200~250毫米。根據(jù)公式q=λ×(t內(nèi)－t外)/δ來確定各種材料的厚度。2.2.1窯墻尺寸的確定查《熱工設(shè)計指導(dǎo)書》附錄3可知，墻外表面溫度為120℃，周圍空氣溫度為20℃時，q=1350kcal/m2·h=1569w/m2剛玉磚：λ1=2.9―0.58×10-3t=2.9―0.58×10-3×1625=1.958w/m·℃δ1=λ1×(t內(nèi)－t外)/q=1.958×250/1569=318mm查附錄5，化整δ1=348mm泡沫氧化鋁磚：λ2=0.25w/m·℃δ2=λ2×(t內(nèi)－t外)/q=0.25×900/1569=143mm查附錄5，化整δ2=232mm紅磚：λ3：0.7～1.2，取λ3=0.8w/m·℃δ3=λ3×(t內(nèi)－t外)/q=0.75×480/1569=245mm查附錄5，化整δ3=348mm2.2.2窯頂尺寸的確定查《熱工設(shè)計指導(dǎo)書》附錄4可知，墻外表面溫度為120℃，周圍空氣溫度為20℃時，q′=1600kcal/m2·h=1859.6w/m2剛玉磚：λ4=2.9―0.58×10-3t=2.9―0.58×10-3×1625=1.958w/m·℃δ4=λ4×(t內(nèi)－t外)/q′=1.958×250/1859.6=263mm查附錄5，化整δ4=348mm泡沫氧化鋁磚：λ5=0.25w/m·℃δ5=λ5×(t內(nèi)－t外)/q′=0.25×900/1859.6=129mm查附錄5，化整δ5=232mm高爐礦渣：λ6=0.093+0.291×10-3t=0.093+0.291×10-3×360=0,198w/m·℃δ6=λ6×(t內(nèi)－t外)/q′=0.198×480/1859.6=51mm2.3膨脹縫窯體砌筑必須留有膨脹縫，尺寸在砌筑體長度中不必另加。幾種常用的耐火材料每米砌體的膨脹縫按下列尺寸留設(shè)：耐火粘土磚和輕質(zhì)粘土磚砌體5~6mm/m硅磚砌體12mm/m鎂磚砌體10~12mm/m高鋁磚砌體6~8mm/m工作溫度低于800℃的Ⅲ類粘土磚砌體，紅磚，硅藻土磚砌體可以不留，當(dāng)過長時可以留設(shè)。膨脹縫的位置應(yīng)避開受力部位和骨架，并應(yīng)按間距2米左右均勻布置。窯墻膨脹縫形式，內(nèi)外層之間留成鋸齒形，上下層之間留成鎖口式，以保證密封。拱頂膨脹縫形式，單層拱頂留直縫，為了保證嚴(yán)密在拱頂上應(yīng)壓一層磚。多層拱各層膨脹縫應(yīng)錯開，最上一層拱的膨脹縫也要蓋一層磚。硅磚拱頂除長向留置膨脹縫以外，拱磚之間每隔3~5磚夾2~3毫米油氈紙。2.4磚數(shù)砌量的確定當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的耐火砌筑時，每m3的用磚量為：T-3(230)砌體550塊/米3紅磚砌體，紅磚(240)550塊/米3拱頂用磚當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)拱時，其每環(huán)用磚品種及數(shù)量可由附錄查出。當(dāng)拱頂采用錯砌時，首尾兩環(huán)應(yīng)盡量避免砍磚，可用相應(yīng)的1寬標(biāo)準(zhǔn)磚找平。2.5加砂管加砂管用于向砂封槽加砂。加砂管設(shè)計時應(yīng)注意：（1）其斜度為45°，較易出砂；（2）加砂管出口上沿，應(yīng)做成和砂槽沿口平。高了，砂子易外溢，甚至影響窯車同行發(fā)生事故。低了，不易出砂。而加砂管出口下沿離砂封槽底，應(yīng)有一定距離，否則不易出砂。如砂封槽矮，加砂管出口下沿和砂槽底做平也可以。3燃料燃燒計算及燃料設(shè)備的選擇3.1燃燒計算已知該窯爐使用重油為燃料，其組成如下：組分CONSHW含量（%）85.50.500.511.52.0空氣過剩系數(shù)α=1.1，重油溫度與空氣溫度均為20℃，其中空氣在0～20℃的平均比熱容為1.296KJ/Nm3·℃，計算1Nm3重油燃燒所需要的空氣量及生成煙氣量，燃料生成的煙氣組分以及實際燃燒溫度的計算。)【解】基準(zhǔn)：1Nm3重油1）理論空氣量為Va0=(C+H+S－O)×22.4×=(×0.855+×0.115+×0.005－×0.005)×22.4×=10.67Nm3/Nm3煤氣實際空氣量為Va=αVa0=1.1×10.67=11.74Nm3/Nm3煤氣2）理論煙氣量為V0=V0=（++++)×22.4+×Va0=（0.07125+0.0575+0.011+0.000156)×22.4+8.43=11.342Nm3/Nm3實際煙氣量為V=V0+（α－1）Va0=11.342+（1.1－1）×10.67=12.409Nm3/Nm3煤氣3）煙氣組成為：CO2、H2O、SO2、N2、O2CO2%=×100%=12.86H2O%=×100%=10.58SO2%=×100%=0.028N2%==74.74O2%=（α－1）Va0×21%/V=1.8064）實際燃燒溫度的計算：查《材料工程基礎(chǔ)》表6.15知，0～20℃時凈化煤氣的平均比熱容為1.32KJ/Nm3·℃，即Cf=1.32kJ/Nm3·℃Qnet=32793C+98320H-9100(O-S)-2450W=39295.815kJ/Nm3·℃tth=(Qnet+Cftf+VaCata)/VC==即12.409C·tth=39635.335設(shè)tth′=1800℃，查表知平均比熱容C′=1.65Q′=12.409×1.65×1800=36854.73設(shè)=2000℃，查表知平均比熱容=1.67=12.409×1.67×2000=41446.06此時，值必定在與之間，可用“內(nèi)插法”以求值即=，=1921.123取0.8實際燃燒溫度tp=tth=1536.90℃設(shè)計中要求最高燒成溫度為1750℃，實際計算得出的最高燃燒溫度為1536.90℃，比設(shè)計中的最高燒成溫度低，可以通過預(yù)熱空氣溫度來達到提高實際燒成溫度的目標(biāo)。3.2燒嘴的選型及布置設(shè)計計算現(xiàn)代的梭式窯基本上采用先進的高速調(diào)溫?zé)?，或者更新型、?jié)能的脈沖（高速調(diào)溫）燒嘴。這次設(shè)計的梭式窯采用性能優(yōu)良的高速調(diào)溫?zé)?。高速調(diào)溫?zé)鞂贌o焰燒嘴，它是指燃氣和空氣在燒嘴內(nèi)“完全”進行燃燒，再與二次空氣（調(diào)溫空氣）混合來調(diào)節(jié)所噴出的氣體溫度。使用高速調(diào)溫?zé)?，燃燒效率高，燃燒室的體積小，燃燒室的容積能力強度非常高，最高可達2.1×108W/m3，且窯內(nèi)溫度均勻，這樣有利于消除窯內(nèi)的過熱部位，減小窯體的蓄熱損失和散熱損失。同時在窯內(nèi)，溫度均勻氣流的強烈循環(huán)與攪拌作用又強化了煙氣對制品的傳熱，這樣既可以實現(xiàn)安全快速的加熱，又可以降低煙氣排除的溫度，使窯爐的燃料消耗量下降。調(diào)溫方便，而且高溫?zé)煔飧咚賴姵?，噴出的速度通常?0m/s以上，高達200～300m/s。高速調(diào)溫?zé)觳贾迷诎敫G車位處，此次設(shè)計的梭式窯有三個窯車，因此高速調(diào)溫?zé)煊腥龑?。在窯的高度方向上，高速燒嘴往往是設(shè)置在梭式窯的偏上部，這樣的布置有利于窯內(nèi)氣體形成強烈的循環(huán)。4小結(jié)為期三周的課程設(shè)計，我們經(jīng)歷了設(shè)計計算、繪制梭式窯剖面圖、撰寫設(shè)計計算說明書這三個階段。轉(zhuǎn)眼間，課設(shè)就結(jié)束了，但是在這三周的時間里我覺得受益匪淺，不僅僅學(xué)習(xí)到了梭式窯的相關(guān)知識、設(shè)計方法，而且還深深感受到了老師們敬業(yè)的工作態(tài)度，在這炎炎烈日，他們每天都不辭辛苦的早早來到課設(shè)教室進行指導(dǎo)，耐心的解答我們的疑問，這種精神很值得我們學(xué)習(xí)。此外，通過這一次的鍛煉，我現(xiàn)在已經(jīng)熟悉了整個梭式窯的設(shè)計以及在實際生產(chǎn)中所需要注意的一些問題，相信無論是在以后的工作還是學(xué)習(xí)中，我都能從此次課設(shè)中受益。設(shè)計計算說明