康鳳萍梭式窯設(shè)計(jì)說明書

1、 . . 11/1112m3燒成氧化鋁梭式窯設(shè)計(jì)計(jì)算說明書專業(yè)班級(jí)：材料0804班學(xué)號(hào)：康鳳萍34號(hào)指導(dǎo)老師：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(duì)所生產(chǎn)制品的適應(yīng)性較強(qiáng)，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、高附加值的瓷產(chǎn)品以與實(shí)驗(yàn)室規(guī)?；蛟囼?yàn)規(guī)模瓷新產(chǎn)品的小試、中試等方面仍有一定的優(yōu)勢(shì)。本次設(shè)計(jì)的12m3燒成氧化鋁瓷梭式窯，最高燒成溫度為1750，高1.1米，寬2.204米，采用60度的拱中心角，窯體總長(zhǎng)度為。4.2米。窯墻由三種耐火材料組成，從到外分別為剛玉磚，泡沫氧化鋁磚，紅磚，厚度分別為348mm、232mm

2、、348 mm。窯頂從到外分別為剛玉磚、泡沫氧化鋁磚、高爐渣，厚度分別為348mm、232mm、51mm。選用2個(gè)長(zhǎng)為2.1米的窯車，設(shè)置2對(duì)先進(jìn)的高速調(diào)溫?zé)欤咚僬{(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氣體形成強(qiáng)烈的循環(huán)，窯門在窯體的一端設(shè)置，窯車在一端進(jìn)，也在同一端出。關(guān)鍵詞：梭式窯 窯墻 窯頂 燒嘴 燃燒設(shè)計(jì)要求：1 每窯要求生產(chǎn)成品：5150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：17506 燃燒的種類：重油7 空氣過剩系數(shù)：=1.18 燃燒消耗量：160Kgh9 當(dāng)?shù)貧?/p>

3、象條件：夏季平均溫度27c，年平均大氣壓力96000Pa目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc2670514611窯體結(jié)構(gòu)與主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc267051461 h 3HYPERLINK l _Toc2670514621.1梭式窯高的確定 PAGEREF _Toc267051462 h 3HYPERLINK l _Toc2670514631.2梭式窯寬的確定 PAGEREF _Toc267051463 h 3HYPERLINK l _Toc2670514641.3拱中心角的選擇 PAGEREF _Toc267051464 h 3HYPE

4、RLINK l _Toc2670514651.4梭式窯總長(zhǎng)度的確定 PAGEREF _Toc267051465 h 3HYPERLINK l _Toc2670514662窯體砌筑體的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc267051466 h 4HYPERLINK l _Toc2670514672.1砌筑體材質(zhì)的選擇 PAGEREF _Toc267051467 h 4HYPERLINK l _Toc2670514682.1.1窯墻 PAGEREF _Toc267051468 h 4HYPERLINK l _Toc2670514692.1.2窯頂 PAGEREF _Toc267051469 h 4HYP

5、ERLINK l _Toc2670514702.1.3窯車 PAGEREF _Toc267051470 h 4HYPERLINK l _Toc2670514712.2砌筑體尺寸的確定 PAGEREF _Toc267051471 h 4HYPERLINK l _Toc2670514722.2.1窯墻尺寸的確定 PAGEREF _Toc267051472 h 5HYPERLINK l _Toc2670514732.2.2窯頂尺寸的確定 PAGEREF _Toc267051473 h 5HYPERLINK l _Toc2670514742.3膨脹縫 PAGEREF _Toc267051474 h 6

6、HYPERLINK l _Toc2670514752.4磚數(shù)砌量的確定 PAGEREF _Toc267051475 h 6HYPERLINK l _Toc2670514762.5加砂管 PAGEREF _Toc267051476 h 6HYPERLINK l _Toc2670514773燃料燃燒計(jì)算與燃料設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc267051477 h 7HYPERLINK l _Toc2670514783.1燃燒計(jì)算 PAGEREF _Toc267051478 h 7HYPERLINK l _Toc2670514793.2燒嘴的選型與布置設(shè)計(jì)計(jì)算 PAGEREF _Toc26705

7、1479 h 8HYPERLINK l _Toc2670514804小結(jié) PAGEREF _Toc267051480 h 9HYPERLINK l _Toc267051481參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc267051481 h 10梭式窯來源于傳統(tǒng)的倒焰窯，在瓷領(lǐng)域以與耐火材料領(lǐng)域，盡管目前大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)梭使用的窯爐是隧道窯以與更為先進(jìn)的輥道窯，但是由于梭式窯對(duì)所燒成制品的適應(yīng)性強(qiáng)，可以適應(yīng)不同尺寸、不同形狀、不同材質(zhì)制品的燒成，且其窯溫度比較均勻，所以它特別適合于小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)。下面將詳細(xì)介紹本次設(shè)計(jì)的12m31750燒成氧化鋁瓷梭式窯。1窯體結(jié)構(gòu)與主要尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.1梭

8、式窯高的確定梭式窯高為窯車臺(tái)面至窯頂?shù)目臻g高度。根據(jù)材料所能允許的堆垛高度來確定窯的高。對(duì)于燒成氧化鋁瓷梭式窯來說，屬于燒制高鋁磚，根據(jù)規(guī)，高鋁磚窯高為1.1-1.5米，考慮到窯高增加，上下溫差加大，容易造成燒成質(zhì)量不均勻，確定窯高H=1.1米。1.2梭式窯寬的確定梭式窯的寬為窯兩側(cè)窯墻之間的距離，現(xiàn)代梭式窯多采用扁寬型斷面設(shè)計(jì)，窯的寬高比一般為B/H2,其中B為窯的寬，所以先假設(shè)窯的寬為2.2米。1.3拱中心角的選擇梭式窯的窯頂有拱頂和平頂兩種類型，耐火材料梭式窯，燒成溫度高，多為拱頂窯。窯頂是用楔形磚砌筑，拱中心角太小，拱磚受力太大，在使用過程中還會(huì)產(chǎn)生下沉現(xiàn)象；反之，若拱中心角大，拱半徑

9、小，當(dāng)受熱時(shí)拱磚膨脹，拱會(huì)被擠起而產(chǎn)生開裂現(xiàn)象，同時(shí)拱過高，拱頂制品之間孔隙加大，增加上下溫差。拱中心角一般在60度180度之間，其中60度的拱中心角采用較多，本次設(shè)計(jì)選用60度的拱心角，查熱工課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書附錄1可準(zhǔn)確確定拱頂尺寸：跨度B=2204 mm，半徑R=2204 mm，矢高h(yuǎn)=293 mm。1.4梭式窯總長(zhǎng)度的確定由上可知，B=2.204 m，H=1.100 m，h=0.293 m，V=12 m3。設(shè)F為窯橫截面積：F=nR2/3602.204(2.2040.293)+1.12.204=2.86由L=知，L=122.86=4.20m即確定梭式窯的總長(zhǎng)度L=4.20m2窯體砌筑體的設(shè)

10、計(jì)2.1砌筑體材質(zhì)的選擇最高燒成溫度為1750。選擇砌筑體要充份考慮砌筑體所處的工作環(huán)境，其中包括：工作制度：窯爐因用途不同，工作溫度相差很大，應(yīng)區(qū)別選用不同品種或不同等級(jí)的制品砌筑。溫度應(yīng)力：承受溫度應(yīng)力較大的窯爐或部位，應(yīng)選擇穩(wěn)定性好的材料，特別是間歇操作的窯爐更應(yīng)充分注意。承重荷載：承重荷載大的部位應(yīng)選擇強(qiáng)度大的磚，。輕質(zhì)磚和硅藻土磚不能用于砌筑承重拱頂或拱角磚，也不能用于砌筑同剛結(jié)構(gòu)立柱相接觸的窯樣。在同溫度下還要考慮材料的荷重軟化點(diǎn)。機(jī)械損傷：如是煅燒原料的堅(jiān)窯和回轉(zhuǎn)窯都要考慮材料的沖擊和磨損?；瘜W(xué)侵蝕：不同種類的耐火制品砌筑接觸時(shí)，要考慮它們之間的反應(yīng)。對(duì)整體來說，還要防止由于局部

11、砌體過早損壞而導(dǎo)致停產(chǎn)。2.1.1窯墻窯墻要有一定的強(qiáng)度能承受荷重、支撐窯頂、耐高溫、能保溫，以維持窯的煅燒溫度減少散熱損失，降低環(huán)境溫度，一般窯墻都是由能承受溫度的耐火材料，保溫隔熱材料，與外表面維護(hù)結(jié)構(gòu)組成。設(shè)置三層窯墻，考慮到最高燒成溫度和材料最高使用溫度，而且窯墻要有一定強(qiáng)度承受荷重、支持窯頂，以與防止發(fā)生化學(xué)侵蝕。設(shè)定窯溫度為1750，窯墻外表面溫度為120，空氣溫度為20。窯墻由三種耐火材料組成，從到外分別為剛玉磚，泡沫氧化鋁磚，紅磚。由附錄7與附錄8表中查到12M1750燒成氧化鋁瓷梭式窯承受溫度的耐火材料，保溫隔熱材料與外表面維護(hù)結(jié)構(gòu)的材料、最高使用溫度與相應(yīng)的導(dǎo)熱系數(shù)分別為：

12、剛玉磚（98%的氧化鋁），最高使用溫度17001800，導(dǎo)熱系數(shù)2.90-0.5810t；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)0.71.2。2.1.2窯頂窯頂除要有一定的強(qiáng)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(shí)掉到膨脹縫，停窯時(shí)拱磚不能復(fù)原，以與不使窯頂密封，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與附錄8表中查到12M1750燒成氧化鋁瓷梭式窯承受溫度的耐火

13、材料，保溫隔熱材料與外表面維護(hù)結(jié)構(gòu)的材料、最高使用溫度與相應(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17001800，導(dǎo)熱系數(shù)2.90-0.5810t ；泡沫氧化鋁磚，最高使用溫度1500，導(dǎo)熱系數(shù)0.25 ；50mm厚的耐火泥；高爐礦渣，最高使用溫度600，導(dǎo)熱系數(shù)0.093+0.29110t ；一層紅磚（63mm）。2.1.3窯車梭式窯的窯車運(yùn)行軌道是由窯軌道、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(jì)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(tái)面，下部是金屬車架，窯車的臺(tái)面在梭式窯構(gòu)成密

14、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(zhǎng)為2.1米的窯車，數(shù)量2個(gè)。窯有效容積：12m3。2.2砌筑體尺寸的確定計(jì)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(jì)算的窯墻厚度對(duì)于連續(xù)式窯是適用的，而對(duì)于間歇式窯窯墻，則存在一定的誤差。所以在設(shè)計(jì)中假定屬于穩(wěn)定導(dǎo)熱。砌筑體的長(zhǎng)、寬、高尺寸都應(yīng)該考慮磚行。計(jì)算時(shí)并包括灰縫在。耐火磚灰縫一般為23mm。標(biāo)準(zhǔn)耐火磚尺寸為23011365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(jì)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(jì)算，常用的標(biāo)準(zhǔn)拱中心角為60和90，拱厚

15、為230300毫米。吊拱頂厚230300毫米，吊平頂厚200250毫米。根據(jù)公式q=(tt外)/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(jì)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(shí)，q=1350 kcal/m2h=1569w/m2剛玉磚：1=2.90.5810-3t=2.90.5810-31625=1.958w/m1=1(tt外)/q=1.958250/1569=318 mm查附錄5，化整1=348mm泡沫氧化鋁磚：2=0.25w/ m2=2(tt外)/q=0.25900/1569=143 mm查附錄5，化整2=232 mm紅磚：3：0.71.2，取3=0.8w

16、/ m3=3(tt外)/q=0.75480/1569=245 mm查附錄5，化整3=348 mm2.2.2窯頂尺寸的確定查熱工設(shè)計(jì)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(shí)，q=1600kcal/m2h=1859.6w/m2剛玉磚：4=2.90.5810-3t=2.90.5810-31625=1.958w/m4=4(tt外)/ q=1.958250/1859.6=263mm查附錄5，化整4=348mm泡沫氧化鋁磚：5=0.25w/m5=5(tt外)/ q=0.25900/1859.6=129mm查附錄5，化整5=232mm高爐礦渣：6=0.093+0.29110-3t=0.0

17、93+0.29110-3360=0,198w/m6=6(tt外)/ q=0.198480/1859.6=51 mm2.3膨脹縫窯體砌筑必須留有膨脹縫，尺寸在砌筑體長(zhǎng)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56mm/m硅磚砌體 12mm/m鎂磚砌體 1012mm/m高鋁磚砌體 68mm/m工作溫度低于800的類粘土磚砌體，紅磚，硅藻土磚砌體可以不留，當(dāng)過長(zhǎng)時(shí)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，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

18、上應(yīng)壓一層磚。多層拱各層膨脹縫應(yīng)錯(cuò)開，最上一層拱的膨脹縫也要蓋一層磚。硅磚拱頂除長(zhǎng)向留置膨脹縫以外，拱磚之間每隔35磚夾23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(shí)，每m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(shí)，其每環(huán)用磚品種與數(shù)量可由附錄查出。當(dāng)拱頂采用錯(cuò)砌時(shí)，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(jì)時(shí)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

19、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(jì)算與燃料設(shè)備的選擇3.1燃燒計(jì)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)=1.1，重油溫度與空氣溫度均為20，其中空氣在020的平均比熱容為1.296 KJ/Nm3，計(jì)算1Nm3重油燃燒所需要的空氣量與生成煙氣量，燃料生成的煙氣組分以與實(shí)際燃燒溫度的計(jì)算。)解基準(zhǔn)：1Nm3重油1）理論空氣量為Va0=(C+H+SO) 22.4 =(0.855+0.115+0.0050.005) 22.4 =10.67 Nm3/Nm3煤氣

20、實(shí)際空氣量為Va=Va0=1.110.67=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(shí)際煙氣量為V= V0+（1）Va0=11.342+（1.11）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%=（1）Va021%/V=1.8064）實(shí)際燃燒溫度的計(jì)算：查材料工程基礎(chǔ)表6.15知，020

21、時(shí)凈化煤氣的平均比熱容為1.32 KJ/Nm3，即Cf=1.32 kJ/Nm3Qnet=32793C+98320 H-9100(O-S)-2450W=39295.815kJ/Nm3tth= (Qnet+Cftf+ Va Cata) /VC=即12.409C tth =39635.335設(shè)tth=1800，查表知平均比熱容C=1.65Q=12.4091.651800=36854.73設(shè) =2000，查表知平均比熱容 =1.67 =12.4091.672000=41446.06此時(shí)，值必定在與之間，可用“插法”以求值 即= ，=1921.123取0.8實(shí)際燃燒溫度tp=tth=1536.90設(shè)計(jì)中要求最高燒成溫度為1750，實(shí)際計(jì)算得出的最高燃燒溫度為1536.90，比設(shè)計(jì)中的最高燒成溫度低，可以通過預(yù)熱空氣溫度來達(dá)到提高實(shí)際燒成溫度的目標(biāo)。3.2燒嘴的選型與布置設(shè)計(jì)計(jì)算現(xiàn)代的梭式窯基本上采用先進(jìn)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(jì)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?xì)夂涂諝庠跓臁巴耆边M(jìn)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)欤紵矢?，燃燒室的體積小，燃燒室的容積能力強(qiáng)度非常高，最高可達(dá)2.1108W/ m3，且窯溫度均勻，