萍乡学院《窑炉课程设计》说明书题目：窑炉设计7000m2 液化气辊道窑院（系）：材料与化工学工程系专业：学号：姓名：指导老师：肖素萍二〇一三年月日前言隧道窑是耐火材料、陶瓷和建筑材料工业中最常见的连续式烧成设备。

其主体为一条类似铁路隧道的长通道。

通道两侧用耐火材料和保温材料砌成窑墙，上面为由耐火材料和保温材料砌筑的窑顶，下部为由沿窑内轨道移动的窑车构成的窑底。

隧道窑的最大特点是产量高,正常运转时烧成条件稳定,并且在窑外装车,劳动条件好,操作易于实现自动化,机械化.隧道要的另一特点是它逆流传热,能利用烟气来预热坯体,使废气排出的温度只在200°C左右,又能利用产品冷却放热来加热空气使出炉产品的温度仅在80°C左右,且为连续性窑,窑墙,窑顶温度不变,不积热,所以它的耗热很低,特别适合大批量生产陶瓷,耐火材料制品,具有广阔的应用前景.本设计为年产10万件高为：0.7m，长为：1.7m，宽为：0.8m的浴缸的隧道窑。

窑炉总长为190m，烧成周期为40小时，最高烧成温度为1320℃，采用的是0#柴油。

目录一原始资料的收集 (4)二烧成制度的确定 (5)三窑体主要尺寸的计算 (6)四工作系统的确定 (7)五窑体材料及厚度的选择 (9)六燃料燃烧计算 (11)七物料平衡计算 (13)八热平衡计算 (13)九冷却带的热平衡计算 (18)十管道尺寸、阻力计算 (21)十一工程材料概算 (26)十二后记 (29)一、原始资料的收集由设计任务书得到：1、年产量：10万件2、产品规格：高：0.7m 长：1.7m 宽：0.8m3、年工作日：330天4、燃料：0#柴油，Q=41800KJ/Nm3net5、入窑水分：1.7％6、产品合格率：98％7、烧成周期：40小时8、最高烧成温度：1320℃9、坯料组成（％）：10、燃料组成成分：二、烧成制度的确定2.1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，制订温度制度如下：（烧成周期=40小时）2.2 烧成温度曲线三、窑体主要尺寸的计算3.1 窑车棚板和支柱的选用为减少窑内热量损失，提高热利用率，并结合装载制品浴缸的重量大小，选定全耐火纤维不承重型结构窑车：棚板、支柱均为碳化硅材料，以降低蓄散热损失，考虑到全窑最高烧成温度为13200C，故碳化硅材料选用SiC 50%，体积密度 2.2g/cm3，最高使用温度 14000C，导热系数计算式 5.23-1.28×10-3t）。

3.2 窑长和窑宽尺寸的确定3.2.1浴缸规格170cmX80cmX170cm，35kg。

3.2.2平盘码放方法采用窑车上设置2层码放，每块棚板放置一个浴缸坯体。

3.2.3 窑车尺寸确定车长=2m 车宽=1m 车高=1.8m，分两层在窑车的中部填充硅酸铝纤维折叠棉块上铺1层含锆纤维毡。

3.2.4 窑内宽、内高、全高、全宽的确定①内宽：隧道窑内宽是指窑内两侧墙间的距离，包括制品有效装载宽度与制品和两边窑墙的间距。

窑车与窑墙的间隙尺寸一般为25~30mm，本设计中取用30mm，B1=1000mm+10×2=1200mm=1.2m由于使用的是非清洁燃料柴油，所以烧成带两侧均设置燃烧室，为了改善传热，则烧成带内宽定为=1200mm+40mm=1240mmB2②内高：由于具体的高度确定还跟选择的耐火砖尺寸厚度的整数倍有关，通常耐火砖厚度取45mm。

窑内高=700(每层高）×2+100架底和架高离窑的距离）×2+45（架层中间）+200+155=2000mm=2m③全窑高(轨面至窑顶外表面）：在内高的基础上加上窑车高，预热带、烧成带为2000mm+200+300=2500mm。

④ 全窑宽（两侧外墙之间的距离，没有包括钢架）：根据窑墙所选的材料（具体选材在第六部分窑体材料及厚度的选择中）预热带、冷却带单侧窑墙厚度为405mm ，全窑宽=455×2+1240=2150mm 。

3.2.5 窑长的尺寸确定47.18936.1298.0403302410000024=⨯⨯⨯⨯=⋅=g K D GL yτG —生产任务，件/年； L —窑长，m ；τ—烧成时间，h ； K —成品率，%；D —年工作日，日/年； g —装窑密度，件/每米车长。

窑内容车数：735.94247.189==n该窑采用钢架结构，全窑不设进车和出车室，故全窑长取190m 。

全窑分为95个标准节，每节长为 2m 。

3.2.6 全窑各带长的确定根据烧成曲线，各带烧成时间与烧成周期的比值，预热带取30节，烧成带取30节，冷却带取35节，则各带长及所占比例为： 预热带长=2×30=60m 占总长的31.6% 烧成带长= 2×30=60m 占总长的31.6% 冷却带长=2×35=70m 占总长的36.8% 四、工作系统的确定 4.1 排烟系统其中1~11节为排烟段，第一节前半节两侧墙及窑顶设置一道封闭气幕，气慕风由冷却带抽来的热空气提供。

后半节上部和下部各设1对排烟口（尺寸由第十一部分算得180×100mm ，为砌筑的方便高度取3×67=201mm ，排烟量可通过过桥转来控制），目的是使窑头气流压力自平衡，以减少窑外冷空气进入窑体。

第二节到第四节每节在窑车台面棚板通道处各设2对排烟口，位置正对。

烟气经过窑墙内水平烟道，由垂直烟道经窑顶金属管道到排烟机。

然后由铁皮烟囱排至大气。

排烟囱及铁皮烟囱皆设于预热带窑顶的平台上。

4.2 燃烧系统在烧成带33节到51节设23对燃烧室，每节一对，不等距分布，前疏后密，一排布置，两侧相错排列。

4.3 冷却系统冷却带按照烧成工艺分成三段：第55—65节为急冷段。

该段采用喷入急冷风直接冷却方式，除急冷首节只在后半节设冷风喷管（尺寸 67）（上设5个，下设5 个）外，其余每节上部设9个冷风喷管，下部设9个冷风喷管，上下喷管交错设置。

第66—80节为缓冷段。

本设计中采用直接热风冷却的方法，为了能使急冷段和快冷段来的热风对制品进行充分缓冷，设计中66节不设抽热风口，80节不设喷风管。

其余10节各设1对相错的抽热风口，共5对。

第81—95节为快冷段。

第83—93节上下部各设3对冷风喷管，在95节前半部上下部各设置3个，通过喷管鼓入冷风直接对窑内的制品进行冷却，以保证制品的出窑温度低于80℃。

4.4 传动系统由于窑车连续性传动，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前进，推动窑车在窑内移动。

4.5 窑体的附属结构4.5.1 事故处理孔事故处理孔下面应与窑底面平齐，以便于清除出落在窑底上的碎片。

事故处理孔尺寸为：宽345mm，高115mm，分别设在30号车位和52车位。

4.5.2 测温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，以便于更好地了解窑内各段的温度情况。

观察孔是为了观察烧嘴的情况。

4.5.3 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，必须重视窑体膨胀缝的留设。

本设计在窑节之间留20毫米膨胀缝，内填陶瓷棉。

五、窑体材料及厚度的选择5.1 窑体窑体由窑墙主体、窑顶和钢架组成窑体材料由外部钢架结构（包括窑体加固系统和外观装饰墙板）和内部耐火隔热材料衬体组成。

砌筑部分，均采用轻质耐火隔热材料。

窑墙、窑顶和窑车衬体围成的空间形成窑炉隧道，制品在其中完成烧成过程。

5.2 钢架每一钢架长度为2米，含钢架膨胀缝。

全窑共60个钢架结构，其高度、宽度随窑长方向会有所改变。

钢架主要由轻质方钢管、等边角钢等构成，采用焊接工艺，并在焊接处除去焊渣、焊珠，并打磨光滑。

窑墙直接砌筑在钢板上，钢架承担着窑墙和窑顶及附属设备的全部重量。

5.3 窑墙窑墙采用轻质耐火隔热材料。

常用材质如下：石棉板、轻质粘土砖、硅藻土砖、普通硅酸耐火纤维板、含铬耐火纤维毡、轻质高铝砖、矿渣棉等耐火材料。

窑墙砌筑在钢架结构上。

每隔2米留设20mm左右的热膨胀缝，用含锆散棉填实。

窑墙最外面用10mm厚的石棉板（为方便画图，画图时没有考虑灰缝的长度）。

5.4 窑顶窑顶是由吊顶板或吊顶砖和角钢或细钢筋等组成的平顶结构。

角钢直接焊接在窑顶钢架上，细钢筋则是做成钩状挂在窑顶钢架上。

吊顶板或吊顶砖与角钢或细钢筋紧固。

这样，窑顶的重量也由钢架承担。

在窑顶上，铺厚度适宜的保温棉和耐火棉，窑体材料的轻质化，可大大减少窑体蓄热。

5.5 测温、测压孔温度控制: 为了严密监视及控制窑内温度和压力制度，及时调节烧嘴的开度，一般在窑道顶及侧墙留设测温孔安装热电偶。

本设计中分别布置于1、5、11、15、17、23、25、29、31、35、37、41、43、47、53、57、62、65、67、73、79、84、标准节窑顶中部各设置一处测温孔,共22支。

因此在烧成曲线的关键点，如窑头、氧化末段、晶型转化点、成瓷段、急冷结束等都有留设。

压力控制主要靠调节烟气、空气等流量来实现。

布置压力计于2、7、11、19、24、31、38、41、44、55、60、75车位中部,共12支。

为方便画图，图纸中没有表示出。

曲封、砂封和车封窑墙与窑车之间、窑车与窑车之间做成曲折封闭。

曲封面贴一层高温耐火棉。

窑车之间要承受推力，所以在窑车接头的槽钢内填充散棉，以防止上下漏气。

砂封是利用窑车两侧的厚度约6~8mm的钢制裙板，窑车在窑内运动时，裙板插入窑两侧的内装有直径为1~3mm砂子的砂封槽内，隔断窑车上下空间。

砂封槽用厚度3mm左右的钢板制作而成，且留有膨胀缝。

在预热带头部缓冷段头部的窑墙上各设置一对加砂斗。

5.7 窑体材料及厚度的选择窑体材料及厚度的确定原则：一是要考虑该处窑内温度对窑体的要求，即所选用的材料长期使用温度必须大于其所处位置的最高温度；二是尽可能使窑体散热损失要小；三是要考虑到砖型及外形整齐。

根据上述原则，确定窑体的材料及厚度如下：窑体材料及其厚度。

六、燃料燃烧计算6.1 助燃空气量的计算较为精确地求出燃料燃烧所需的空气量、生产烟气量及烟气组成。

1m 3液化石油气燃烧的理论空气需要量L 0为：V a 0=｛[1/（1.429*0.21）]*（8/3Car+8Har+Sar-Oar ）｝*1/100=｛[1/（1.429*0.21）]*（8/3*85.98+8*12.59+0.14-0.84）｝*1/100=10.97Bm3/kg取空气过剩系数为α=1.2，则实际需要空气量为：Va=1.2*10.97=13.16Bm3/kg 6.2 烟气量的计算CO2=（Car/12）*0.224=1.60496 H2O^=Har/2+Mar/18=7.259 SO2=Sar/32=0.004375 NO2=0.39/28=0.01392烟气量根据《燃烧学》知识用公式计算得，理论燃烧产物生产量V 0为: V 0=CO2+H2O+SO2+NO2+ V a 0*0.79=11.70Bm3/kg而实际烟气量为Vg=11.70+（n-1）Va=14.44.Bm3/kg 6.3 燃烧温度的计算理论燃烧温度计算公式：gg aa a r r d th c V L t c t c Q t ++=式中c r 、c a 、c g —燃料、空气及烟气的比热容，℃）⋅3/(Nm kJ ；L a —一定空气消耗系数(α)下的单位燃料空气消耗量，33/Nm Nm ，a L =αL 0； V g —一定空气消耗系数下单位燃料燃烧生成的烟气量，33/Nm Nm ； t r 、t a —燃料及空气的预热温度，℃。