山东大学窑炉设计说明书题目：设计一条年产卫生瓷5 万大件的隧道窑学号：姓名：学院：材料科学与工程学院班级：指导教师：、前言随着经济不断发展，人民生活水平的不断提高，陶瓷工业在人民生产、生活中都占有重要的地位。

陶瓷的发展与窑炉的改革密切相关，一定结构特点的窑炉烧出一定品质的陶瓷。

因此正确选择烧成窑炉是获得性能良好制品的关键。

陶瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉, 比如隧道窑。

隧道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而隧道窑中空、裸烧的方式使窑内传热速率与传热效率大，又保证了快烧的实现；而快烧又保证了产量，降低了能耗。

所以，隧道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用。

烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序。

烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉的窑型决定。

在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。

没有合理的烧成控制，产品质量和产量都会很低。

要想得到稳定的产品质量和提高产量，首先要有符合产品的烧成制度。

然后必须维持一定的窑内压力。

最后，必须要维持适当的气氛。

二、设计任务与原始资料1 课程设计题目设计一条年产卫生陶瓷5 万大件的隧道窑2课程设计原始资料1）、年产量：5 万大件/ 年；2）、产品名称及规格：洗手盆，800*500*300, 质量20Kg/ 件;3）、年工作日：350 天/ 年;4）、成品率：90%；5）、燃料种类：城市煤气，热值Q D=15500KJ/Bm3;6）、制品入窑水分：2.0%；7）、烧成曲线：20~~ 970 C, 8h ;970 ~~1280C, 3h ；C, 保温1.5h ；1280~~ 80C, 12.5h ；1280最高烧成温度1300C，烧成周期25h。

3 课程设计要求采用合理窑型,对窑体尺寸进行计算,确定窑炉工作系统,选择窑体材料并确定其厚度, 对燃料燃烧、窑炉热平衡及排烟系统进行计算, 确定燃料消耗量依据上述计算,绘出窑炉详细结构图。

三、烧成制度的确定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,制订烧成制度如下：20~~970C, 8h ;预热带970 ~~1280C, 3h ;烧成带1300 C, 保温1.5h ;保温阶段1300 ~~ 80C, 12.5h ;冷却带烧成周期:25小时2、窑型选择卫生瓷是大件产品,采用普通窑车隧道窑。

由于考虑到燃料为城市煤气, 经过净化处理, 不会污染制品。

若再从窑的结构上加以考虑,避免火焰直接冲剧制品,所以采用明焰露袭的形式（制品不袭匣钵）,既能保证产品质量,有增加了产量,降低了燃料消耗,改善了工人的操作条件,并降低了窑的造价,是合理的。

四、窑体主要尺寸的确定1 、窑主要尺寸的确定。

为使装车方便,并使窑内温度均匀,快速烧成,采用单层装车的办法,即窑车上只放一层制品。

根据几种装车方法确定：窑车长乂宽= 1500X 870mm平均每车装制品8件/车，干制品的平均质量为每件20Kg,则每车装载量为160Kg/ 车。

8-KL-^xKseidf/niet j'=50000X 25 + 350 + 24+（0.9 X 8- 1.5 ）=31.00 m窑内容车数：n=31.00/1.5=20.67辆取20辆则窑车有效长度为：20 X 1.5=30m2、窑体各带长度的确定预热带长Ly=（预热时间/总烧成时间）X总长=8/25 X 30=9.6m烧成带长Ls=（烧成时间/总烧成时间）X总长=（3+1.5）/25 X 30=5.4m 冷却带长Lv=（冷却时间/总烧成时间）X总长=12.5/25 X 30=15m 设进车室2m出车室2m则窑总长为30十2十2 = 34m窑内宽B根据窑车和制品的尺寸取800mm窑内侧墙高（窑车装载面至拱脚）根据制品最大尺寸（并留有空隙）定为500mm拱心角a取60°,贝U拱高f = 0. 134B =0.134 X 800= 107mm轨面至窑车衬砖面高660mm为避免火焰直接冲击制品，窑车上设300mr高之通道（由40m厚耐火粘土板及耐火粘土砖柱组成）。

侧墙总高为（轨面至拱脚）H= 500十300十40十660= 1500mm窑内容车数20辆推车时间：25 X 60/20=75min/ 车小时推车数：60/75=0.80 车/h五、工作系统的确定在预热带2—6号车位设9对排烟口，每车位一对。

烟气通过各徘烟口到窑墙内的水平烟道，由4号车位的垂直烟道经窑顶金后管道至徘烟帆，然后由铁皮烟囱排至大气。

排烟机及铁皮烟囱皆设于预热带窑顶的平台。

在1号、3号、5号车位有三运气幕。

其中1号车位气幕为封闭气幕，窑顶和侧培皆开孔，气体喷出方向与窑内气流成90。

声。

3号和5号车位为扰动气幕，气体由窑顶喷出，方向与窑内气流成150。

角。

用作气幕的气体从冷却带的间接冷却部位抽出。

在烧成带7号一10号车位设4对携烧室，不等距分布，两测相对排列。

助燃空气不预热，由助燃风机直接抽车间冷空气，并采用环形供风方式，各烧最前压力基本相同。

冷却带在11 —14号车位处，有4m长的间壁急冷段，由侧路上的小孔直接吸人车间冷空气，冷却气体流动方向与窑车前进方向相同（顺流）。

从换热观点，逆流冷却效率高，但砖砌体易漏风，逆流漏进的冷风和700 °C左右的产品接触，易急冷至更低温度，达到SiO2晶形转化温度而使产品开裂。

所以要采用顺流。

该处窑顶自12—14号车位有4m长的二层拱间接冷却，冷空气亦由窑顶孔洞处自车间吸入。

由间壁、二层拱抽出来的热空气经窑顶上金属管道送往预热带作气幕。

这里只作为计算例题，实际上该段应采用直接风急冷或直接、间接相结合，将丙层拱抽来的热气再喷入窑内作急冷，可防止大件产品炸裂。

自15—18号车位设4对热风抽出口，每车位一对。

热空气经过窑墙内的水平热风通道，于：3号车位处用金届管道由热风机拍送干燥。

窑后4：号车位处，由冷却风机自窑顶和侧墙集中鼓入冷却空气。

车下自7—17号车位，每隔3mi设一个冷却风进风口，由车下冷却风机分散鼓风冷却，并于5号车他处由排姻机排走。

烧成带前后，即6号、12号车位处，设两对事故处理口六、窑体材料以及厚度的确定根据上述原则，确定窑体的材料及厚度如表 1— 7。

材料及厚度确定后可进行｛出莘或)七、燃料燃烧计算1、燃烧所需空气量该窑用城市煤气，其热值Q D =15500KJ/Bm 3;理论空气量： V (a =0.26Q D /1000-0.25=3.73;实际空气量：取空气过剩系数a =1.29乜=0/>1.29 X 3,73=4.82Bm 3/Bm 3;材料的概算。

计算方法同例(1--1) 料消耗量。

(1--2)，逐段逐层的计算。

确定全窑的材co£实左玉,« (m) $ tF W *r im)trn)；耳 *5代黠宣訐诈魅十徒:土詈 nff °叫D 極Ig 宜萨怎圧姬饗Hit 樽站丄 I .57D~l?£&'3；&0(绘辂把J-1190MSB3.23&〔壬幸壯胃口〉ISW-TiO 7ID-J3041-3S.5O.J33 D.3J O fl. jflC <$ r C.Ji tn0. 345Q.MO EQC-J13a. iut.230.H1 q G 1：30.230<3K> C -MF<0K)c. mc. 113说畫兰5f 亠屯宙」「imhii.Ud0.230o.tto&,11S 0.715a.&oo0.2^0 <L ±30O.0751O.l^Gu,n ；5： a isoS7i !0.120O?J 0.fl.075： Q.J3Cr ILMa .MIn .a»30-C53D.OS1 6的0-2300.4汕匿皮更HJ3371C.12V750—•品社空誥口*2、燃烧产生烟气量理论烟气量：V o=0.272Q D/1000+0.25=0.272*15500/1000+0.25=4.45Bm 3/Bm3) 实际烟气量V= V+ (a l ) Va=4.45+ (1.29-1.00 ) *3.73=5.53 (Bm 3/Bm i)3、实际燃烧温度理论燃烧温度t th=(Q d+C f T f+V a C a T a)/VC=(15500+1.55 X 20+4.82 X 1.3 X 20) /5.53 X 1.64=1720o C(1730-1720)/1720 X 100%=0.6%<5所%以合理取咼温系数n =0.80则实际温度为:Tp=0.80*1720=1376 o C比烧成温度1280°C高90°C,认为合理八、加热带热平衡计算1 、预热带及烧成带的热平衡计算1 ）热平衡计算基准及范围在此以1小时作为计算基准，而以0C 作为基准温度。

计算燃烧消耗量时，热 平衡的计算范围为预热带和烧成带，不包括冷却带。

7.1.2热平衡示意图(1)制品带入显热Q 用公式计算每小时入窑干制品:G i = 160Kg/车 X 0.80 车/h=128(Kg/h)入窑制品含2%自由水，每小时入窑的湿制品为:Q 7其中Q---制品带入的显热2—棚板及支柱带入的显热 Q---燃料带入化学热及显热a-助燃空气带入显热Q '---漏入空气带入显热 3---产品带出显热Q---棚板及支柱带出显热 5—窑墙、窑顶散失之热 Q---窑车积散之热物化反应耗热Q---其他热损失g---废气带走显热2、 热收入项目:—Q Q ——QJ J JQ2—G1'=128/ （1-0.02 ）=130.6 （Kg/h）入窑制品的比热随各地原料成分及分配方的不同而变化，一般在0.84~1.26KJ/kg°C 范围。

现取平均比热c' =0.92 KJ/kg. C入窑制品温度t1'= 20C则Q i=G i'・c・t；=130.6*0.92*20=2403( KJ/h)( 2)垫板及支柱带入显热Q2:此窑制品不装匣体，亦不用棚板，为避免火焰冲击制品，窑车上有耐火粘土热垫板及支柱组成的火焰通道。

垫板与支柱窑吸热，根据器体积、密度可求得每车质量为i58.i Kg 。

G2=i58.i*0.8=i26(Kg/h)C2=0.845(KJ/kg.C)根据公式可得：Q2=i26*0.845*20=2i29.4 ( Kg/h)(3)燃料带入化学热及显热Q f :3Q D=i5500KJ/Bm3;入窑天然气温度，t=20C查手册，此温度下的煤气平均比热为；C f=1.37 kJ/Bm3°C根据公式可得:Q f=x(Q D+t f • C f)=x(15500+1.37*20)=15530x (Kg/h)(4)空气带入显热Qa全部助燃空气作为一次空气。