260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑设计毕业设计论文.doc
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1、景德镇陶瓷学院毕业设计说明书题目:260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑院 (系): 材料科学与工程学院 专 业: 热能与动力工程 姓 名: 学 号: 指导教师: 目 录摘要 .05一、 前言 .06二、设计任务书及原始资料 .07三、窑体主要结构尺寸及产量的确定 .08 3.1进窑砖坯尺寸 .08 3.2排砖方法 .08 3.3窑内高的确定 .09 3.4年产量 .09 3.5各带长度 .09四、烧成制度的确定 .10 4.1烧成周期 .10 4.2最高烧成温度 .10 4.3各温度段的划分与升温速率 .10 4.4气氛制度 .10 4.5压力制度 .10五、工作系统的确定 .11 5.1
2、排烟系统 .11 5.2燃烧系统 .11 5.2.1烧嘴的设置 .11 5.2.2天然气、助燃空气输送装置 .11 5.3冷却系统 .11 5.3.1急冷带通风系统 .11 5.3.2抽热风口的设置 .12 5.3.3快冷通风系统 .12 5.4传动系统 .12 5.4.1传动系统的选择 .12 5.4.2辊子材质的选择 .12 5.4.3辊子直径的确定 .12 5.4.4辊距与转速的确定 .13 5.4.5传动过程 .13 5.5.窑体附属结构 .13 5.5.1事故处理孔 .13 5.5.2膨胀缝 .13 5.5.3测温孔 .14 5.5.4挡火板、挡火墙的设置 .14 5.5.5测压孔
3、.14 5.5.6观察孔 .14六、窑体材料的确定 .15 6.1窑体材料确定原则 .15 6.2窑体材料的厚度确定原则与选用 .15七、燃料及燃烧计算 .16 7.1燃料天然气对应成分的湿成分换算 .16 7.2理论空气量的计算 .16 7.3实际空气量的计算 .16 7.4理论烟气量的计算 .17 7.5实际烟气量的计算 .17 7.6理论燃烧温度的计算 .17八、物料平衡计算 .18 8.1每小时烧成制品质量 .18 8.2每小时烧成干坯质量 .18 8.3每小时欲烧成湿坯质量 .18 8.4每小时蒸发自由水质量 .18 8.5每小时产生二氧化碳质量 .18 8.6每小时蒸发结构水质量
4、.18九、热平衡计算 .20 9.1预热带与烧成带的热平衡计算 .20 9.1.1热平衡计算基准及范围 .20 9.1.2热平衡示意图 .20 9.1.3热收入项目 .20 9.1.4热支出项目 .22 9.1.5热平衡方程 .24 9.1.6列预热带、烧成带热平衡表 .24 9.2冷却带热平衡计算 .25 9.2.1热平衡计算基准、范围 .25 9.2.2热平衡示意图 .25 9.2.3热收入项目 .26 9.2.4热支出项目 .26 9.2.5列出热平衡方程 .28 9.2.6列出冷却带热平衡表 .28十、管道尺寸、阻力计算及风机选型 .29 10.1计算抽烟风机的管道尺寸、阻力计算对风机
5、的选型 .29 10.1.1管道尺寸 .29 10.1.2阻力计算 .29 10.1.3风机的选型 .30 10.2其他系统管道尺寸的确定、风机的选型 .31 10.2.1燃料管径的计算 .31 10.2.2助燃风管管径 .32 10.2.3冷却带风管管径 .32十一、烧嘴的选用 .36 11.1每个烧嘴所需的燃烧能力 .36 11.2选用烧嘴 .37十二、工程预算 .37 12.1窑体材料概算 .37 12.1.1窑墙材料概算 .37 12.1.2 窑顶材料的概算 .37 12.1.3 窑底材料的概算 .38 12.2 钢材材料概算 .39后记 .41参考文献 .42外文翻译 .43摘要 本
6、设计说明书是对所设计的“260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑”加以说明。说明书中具体论述了设计时应考虑的因素,如窑体结构,窑体材料,工作系统,热平衡计算,管道尺寸等。 关键词:辊道窑、快速烧成、节能、传动系统Abstract The design specification is designed by260 meters wide section under transnormal high gas kiln roller. Brochure on the specific design to be taken into account factors such as kiln stru
7、cture, kiln materials, work systems, thermal balance, the pipeline size, and so on. Keywords: roller kiln、 quick firing、energy saving、tansmission system一、 前言 随着我国社会主义经济的快速发展,陶瓷工业在社会主义建设、国防科学和人民生活中的作用越来越重要。而陶瓷工业所用的窑炉也在快速的向前发展,其发展过程是由低级到高级,由产量、质量低、燃料消耗大,劳动强度大、烧成温度低,不能控制气氛,发展到产量、质量高、燃料消耗低、烧成温度高、能控制气氛,以
8、及机械化和自动化。辊道窑已经成为当代陶瓷工艺的先进而成熟的窑炉形式,被广泛运用。 在陶瓷生产中烧成是非常重要的一道工序。烧成过程严重影响着产品的质量,而烧成的关键在于窑炉。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。这些要求都应该遵循。我们所要研究的是超常规辊下高度是否会对窑内温度均匀分布有所帮助。下面我将按照目录步骤分别介绍我的设计说明:二、设计任务书及原始资料2.1设计课题:260米宽断面超常规辊下高度天然气辊道窑2.2原始数据:2.2
9、.1窑炉长度:260米;2.2.2断面宽度:3.15米;2.2.3辊下高度:比常规辊下高度高50%,即高3层砖;2.2.4产品规格:800*800*10mm,单重7.9kg;2.2.5烧成周期:60min(自定);2.2.6最高烧成温度:1180;2.2.7使用燃料:天然气;2.2.8产品合格率:97%(自定);2.2.9年工作日:360天(自定);2.2.10烧成气氛:全氧化;2.2.11坯体组成:(自定)坯体含水率1%组成灼减%68.2116.682.262.880.883.985.112.2.12烧成收缩:10%(自定);2.2.13其他数据:室温20,夏天温度最高40(自定);2.3基
10、本要求:2.3.1通过设计计算确定窑体材料及厚度、主要结构尺寸、管路系统尺寸等;2.3.2确定工作系统安排,编写设计说明书,并打印输出;2.3.3绘出设计图纸一套,应包括:主体结构图、管路系统图、钢架结构、异型砖及其他必需的附件图;2.3.4设计说明书应有英文摘要,图纸至少应有一张CAD绘图;2.3.5相关文献综述翻译。三、窑体主要结构尺寸及产量的确定3.1进窑砖坯尺寸产品规格:80080010 mm产品宽度800m,考虑烧成收缩为10%,则:坯体尺寸=产品尺寸(1-烧成收缩)=800(1-10%)=889 mm3.2排砖方法 窑内宽为3.15m,若每排三块砖,为889*3=2667mm加上与
11、窑墙之间的间距100200mm,取200mm,则等于2667+2*200=3067mm,刚好小于窑内宽。所以选取排砖方法为每排3块砖。3.3窑内高辊道窑的内高被辊子分隔成辊上高和辊下高两部分。内高是制品在窑内传热和烧成的空间,内高必须合理,既能有利于产品换热满足烟气有足够的流动空间,又必须满足一定的烧成空间和冷却空间。所以,内高的确定有一定的原则:考虑到所用燃料为天然气,燃料中所含有的N2量比较大,单位燃料所需要的空气量也比较大,烟气量也比较大,为了有利于热量的传递,保证有足够的烧成空间和冷却空间,所以把窑内尺寸稍稍加大。预热带和烧成带为了保证有足够的烧成空间和冷却空间。所以,内高可较其他两带
12、稍高一些。而辊下高受设计任务的要求,均在常规基础上加高3层砖。 取内高如下:标准砖:230*114*65mm。一般考虑耐火砖及轻质砖灰缝在24mm,红砖在710mm,此次设计考虑耐火砖灰缝取3mm。通常要求辊下高大于制品长度的一半,0.5*800=400mm, 6*(65+3)=408mm,所以取6层砖符合条件。窑前带和冷却带辊上高5层砖,辊下高9层砖。预热带和烧成带辊上6层,辊下9层。位置节数窑前带113节 预热带 烧成带 急冷带1452节 5378节 7993节缓冷带、快冷带 94130节辊上高340mm408mm340mm辊下高612mm612mm612mm总高952mm1020mm95
13、2mm3.4年产量根据公式可以进行计算:取每排砖间距为20 mm ,则 装窑密度=每米排数*每排片数*每片砖面积 =1000*3*0.64/(889+20)=2.11(平方米/每米窑长) 窑容量=窑长*装窑密度 =260*2.11=548.6平方米 年产量=窑容量*年工作日*24*产品合格率/烧成周期 =548.6*360*24*97%/1=4597706.88平方米3.5各带长度 利用装配式,由若干节联结而成,设计每节长度为1992mm ,节间联结长度 8 mm ,总长度 2000mm。 所以节数=260/2=130节。 窑前带:130*10%=13节(第1-13节) 预热带:130*30%
14、=39节(第14-25节) 烧成带:130*20%=26节(第53-78节) 冷却带:130*40%=52节(第79-130节)四、烧成制度的确定4.1烧成周期:60min4.2最高烧成温度:11804.3各温度段的划分与升温速率名称温度/时间/min升温速率/min-1长度比例/%节数窑前段20250638.33101-13(13)预热带2508501833.333014-52(39)烧成带85011808.837.514.653-71(19)烧成保温11803.25.472-78(7)急冷带11807006.9-69.5711.579-93(15)缓冷段7004508.3-30.1213.
15、994-111(18)快冷段450808.8-42.0514.6112-130(19)累计601304.4气氛制度:全窑氧化气氛4.5压力制度:辊道窑为中空窑,窑内气体流动阻力小,在预热带微负压,在烧成带微正压工作。故压力制度也容易得到保证。预热带 -40-25 Pa ,烧成带 8 Pa。五、 工作系统的确定 辊道窑的工作系统确定包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统等。5.1排烟系统由于本设计的辊道窑较长,总长为260米,因此共设了六处排烟,分别设在窑前第一节、第三节、第五节、第七节、第九节和第十一节。每节排烟口的设置为在窑顶和窑底分别设有二个排烟支管,第一、三节的排烟支管伸入窑内且开口向着烟气的
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