年产130万平米玻化砖天然气辊道窑设计(编辑修改稿)

年产130万平米玻化砖天然气辊道窑设计(编辑修改稿)内容摘要：

出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷的效果。 由于急冷段温度高，横穿入窑的冷风管须用耐热钢制成，管径为 60～80mm。 本设计也采用直接吹风冷却，在第 22— 24 节每节设置 12 根 Φ80 急冷风管 ,上下管布置在同一断面并横穿过窑内 , 每根风管的窑 内部分均匀开 80 个 Φ10圆孔。 .从一侧窑墙插入，另一侧窑墙顶出来，通向窑顶的 Φ260mm的抽热风支管最后通向 Φ700mm的抽热风总管。 与窑内热风一道由 Y8389D 抽热风机抽出送干燥用 缓冷通风系统 第 25— 30节每节设置 6根 Φ80急冷风管 做冷却，换热管一端敞开做吸风口，另一端接抽热风管， 通向余热风机。 在 4247节窑的顶部设置 6个圆形抽热风口，直径为 250mm。 缓冷换热和抽热共用一台风机。 快冷通风系统 窑尾采用直接吹冷风冷却产品。 在窑炉最后 2节两侧安装轴流风扇，每节 窑顶、窑底 各设 4台轴流风扇， 上下对制品强制冷却。 在第 49节设一矩形抽冷风口，尺寸为 16005 80 mm。 辊子材质的选择 辊道窑对辊子材料要求十分严格，它要求制辊子材料热胀系数小而均匀，高温抗氧化性能好，荷重软化温度高，蠕变性小，热稳定性和高温耐久性好，硬度大，抗污能力强。 常用辊子有金属辊和陶瓷辊两种。 为节约费用，不同的温度区段一般选用不同材质的辊子。 本设计在选用如下： 表 5－ 1：辊子的选材 低温段（ 250～ 20） 无缝钢管辊棒 中温段（ 200～ 500℃和 500℃～ 80℃） 瓷棒 高 温段（ 500～ 1180℃和 1180～ 500℃） 碳化硅辊棒 辊子直径与长度的确定 辊子的直径大，则强度大；但直径过大，会影响窑内辐射换热和对流换热。 因中试窑比较短，辐射换热和对流换热空间有限，本设计辊子的直径要小些，故选用直径为 40mm的辊棒，而长度则取 3100mm。 辊距的确定 为了保证无论何时制品在转动过程中都有 3根辊棒，所以应取问产品的 1/4以下，即辊距不大于 670/4=160mm，因此，本设计确定辊距为 50mm，每节窑为 2100/50=42根。 棍子总数 =42 51=2142根 传动系统的选择 考虑到产品的质量问题， 辊道窑的传动系统由电机、链传动和齿轮传动结构所组成。 为避免停电对正常运行的辊道窑造成的危害，辊道窑一般都设在滞后装置，通常是设一台以电瓶为动力的直流电机。 停电时，立即驱动直流电机，使辊子停电后仍能正常运行一段时间，避免被压弯或压断，以便在这段时间内，启动备用电源。 本设计选用多电机分段传动分段带动的传动方案。 将窑分成 10段，每段由一台电机托动，采用变频调速。 所有电机可以同时运行，每台亦可单独运行，当处理打缧、堵窑等事故时，将电机打到摆动状态，使砖 坯前后摇摆运行，可保证这些区段的制品不粘辊，辊子不弯曲，砖坯亦不会进入下一区段。 传动过程 电机→主动链轮→滚子链→从动链轮→主动斜齿轮→从动螺旋齿轮→主轴→主轴上的斜齿轮→被动斜齿轮→辊棒传动装置→辊子 传动过程联接方式 依据以上原则，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式。 窑体附属结构 事故处理孔 事故处理孔设在辊下，且事故处理孔下面与窑底面平齐，以便于清除出落在窑底上的砖坯碎片。 为了能清除窑内任何位置上的事故而不造成“死角”，两相邻事故处理孔间距 不应大于事故处理孔对角线延长线与对侧内壁交点连线。 图 5－ 1：事故处理孔的布置 由上图知： Bcb cot   bBBc  c ot 则：  BbcbL  12)(2 =2  =  两事故处理孔中心距 L应小于或等于 又因为每节长度只有 ，所以，可以每节设置一个事故处理孔，本设计在每节设置一个事故处理孔，尺寸为： 400 130mm，两侧墙事故处理孔采取交错布置的形式。 当事故处理孔在不处理事故时，要用塞孔砖进行密封，孔砖与窑墙间隙用耐火纤维堵塞密封，防止热气体外溢或冷风漏入等现象对烧成制度产生影响。 测温孔及观察孔 测温孔 为严密监视及控制窑内温度制度，及时调整烧嘴开度，一般在窑道顶及火道侧墙留设若干处测温孔以安装热电偶。 测温孔间距一般为 3~5米，高温段布密些，低温段布稀些，在烧成曲线的关键点，如氧化末段、晶体转化点、釉始溶点、成瓷段、急冷结束等都应设测温孔。 在每个烧嘴的对侧窑墙设置Φ 80mm 的观察孔，以便烧嘴的燃烧状况。 未用时，用与观察孔配套的孔塞塞住，以免热风逸处或冷风漏入。 膨胀缝 窑体受热会膨胀，产生很大的热应力，因此在窑墙、窑顶及窑底砌体间要留设膨胀缝 以避免砌体的开裂或挤坏。 本设计窑体采用装配式，在每节窑体中部留设 1 处宽度为 10mm 的膨胀缝，内填矿渣棉，各层砖的膨胀缝要错缝留设。 窑道档板和挡火墙 窑道上的档板和挡火墙可以起到窑内气体的上下和水平导流、调整升温曲线、蓄热辐射及截流作用。 档板负责对窑内上半窑道的控制 ,采用耐高温硬质陶瓷纤维板制成 ,可以通过在窑顶外部调整位置的高低。 挡火墙负责对窑内下半窑道的控制 ,采用耐火砖砌筑 ,高低位置相对固定。 窑道档板和挡火墙设置在同一横截面上。 全窑共设置 3对闸板和挡火墙结构，分别在 1112节、 2122节、 2425节之间设置。 窑体加固钢架结构形式 辊道窑钢架结构起着加固窑体作用，而钢架本身又是传动系统的机身。 本设计采用金属框架装配式钢架结构，立柱用 75 50mm方钢、上横梁用 50 50mm方钢、下梁用 100 50mm方钢。 在一节窑体钢架中，每侧共有立柱 3根，两头每个立柱上开有攻M12 螺栓节间联接的 6 个孔。 下横梁每节共 3 根，焊在底侧梁上，下横梁上焊有 50 50mm的等边角钢作底架，以便在其上搁置底板。 上下侧板可用 2～ 3mm 钢板冲压制成，吊顶梁采用 50 50 5mm的等边 角钢。 6 燃料燃烧计算 空气量 ①计算理论空气量（燃料每 100m3）： L0=（ ++*2+*3+*3/2)*100/21=(Nm3/Nm3) ②计算实际空气量： a 取 ， Lα =L0*=(Nm3/Nm3) 烟气量 ①计算理论烟气量（燃料每 100m3）： V0=++*3+*4+*2+++L0*79/100 =(Nm3/Nm3) ②计算实际烟气量： Vα =V0+（ a1） *L0=(Nm3/Nm3) 燃烧温度 设空气温度 t0=20℃，此时的空气比热 c0=*℃，天然气比热 c1=*℃，t1=t0，现设 tth=1700℃，燃烧产物比热 cg=*℃，则理论燃烧温度： tth=（ 41580*100+*20*+100*20*） /（ *） =℃ 相对误差（ ） /1700=%5%,假设合理。 取高温系数η =，实际温度 t=*=℃，高于最高温度 1120℃，条件符合。 7 窑体材料的确定 窑体材料及厚度的确定：列表表示全窑所用材料及厚度 表 41窑体材料和厚度表（ 1） 11 2751节 名称 材质 使用温度(℃ ) 导热系数 [W∕ (m•℃ )] 厚度（ mm） 窑 顶 耐火层 1600℃ + 103t 230 隔热层 1150 ～ 150 窑 墙 耐火层 1600℃ + 103t 230 隔热层 硅酸盐耐火纤维束 1350 ～ 190 窑 底 耐火层 1600℃ + 103t 230 隔热层 900 + 10 t 130 膨胀层 1350 ～ 100 表 42窑体材料和厚度表（ 3） 1626节 名称 材质 使用温度(℃ ) 导热系数 [W∕ (m•℃ )] 厚度（ mm） 窑 顶 耐火层 1600℃ + 103t 230 隔热层 1150 ～ 150 窑 墙 耐火层 1600℃ + 103t 230 隔热层 硅酸盐耐火纤维束 1350 120 窑 底 耐火层 球砖 1600℃ + 103t 130 隔热层 900 + 10 t 130 膨胀层 1350 ～ 100 热平衡计算包括预热带、 烧成带热平衡计算和冷却带热平衡计算。 在第 1～ 4节热源为烟气余热，即利用烟气带走显热，所以 1～ 4节不列入热平衡计算中，但是在计算时，应以第 4节坯体计算配体带入显热，以第 5节烟气温度值计算烟气带走显热。 预热带热平衡计算的目的在于求出燃料消耗量，冷却带热平衡计算，目的在于计算出冷空气鼓入量和热风抽出量。 另外，通过热平衡计算可以看出窑炉的工作系统结构等各方面是否合理，哪项热耗最大，能否采取改进措施。 预热带及烧成带热平衡计算 热平衡计算基准及范围 热平衡计算必须选定计算基准，这里 时间以 1h为计算基准， 0℃作为基准温度。 热平衡框图 图 预热带和烧成带热平衡示意图 1Q —— 坯体带入显热： aQ —— 助燃空气带入显热 39。 aQ —— 漏入空气带入显热： fQ —— 燃料带入化学热及显热 2Q —— 产品带出显热 3Q —— 墙、顶、底散热 4Q —— 物化反应耗热 5Q —— 其它热损失 gQ —— 废气带走显热 热收入项目 第 16节热源为烟气余热，即利用烟气带走显热，所以 16节不列入热平衡计算中 ，但是计算时，应以第 6节计算坯体带入显热，以第 7节烟气温度值计算烟气带走显热。 坯体带入显热 1Q 1. 制品带入显热 1Q 1Q ＝ 111 tcG 其中： 1G —— 如窑制品质量 (Kg/h) 1c —— 入窑制品平均比热 ,kJ/(kg℃ ) 1t —— 制品的温度 , ℃。 取烧成灼减量 4%，瓷砖单重 入窑干制品质量 rG = %96*%97*24*330 1 3 0 0 0 0 0 * =(kg/h) 入窑制品含自由水 % 入窑胚体质量 1G = %  =（ kg/h) 制品入窑时的温度为 20℃ ，取入窑制品比热为 :(kg ℃ ) 则胚体带入显热为： 1111 tcGQ  = 20=（ KJ/h） 燃料带入化学热及显热 fQ 天然气低热值 Q =35960(kJ/Nm3) 入窑天然气温度 ft =20℃， 20℃时天然气 fc KJ/（ Nm3.℃ ） 设天然气消耗量为 Xm3/h fQ ＝ X( Q + fc ft )＝ X（ 35960+ 20）＝ （ KJ/h） 助燃空气带入显热 aQ 助燃空气温度 at =20℃， 20℃时空气比热容 ac = [kJ/（ Nm3℃） ] 助燃空气实际总量 aV =（ Nm3/h） 所以 aQ = aV at ac X= 20X=（ KJ/h） 漏入空气带入显热 39。 aQ 取预热带漏入空气过剩系数 g =，漏入空气温度 at =20℃，空气比热容 ac = kJ/（ m3℃）  = 漏入空 气总量： aV =X（ g  ） 0aV =X（ ） =（ m3/h） 所以 39。 aQ = aV ac at = 20=（ KJ/h） 热支出项目 产品带出显热 2Q (KJ/h) 烧成产品质量 3G =（ g/h） 制品出烧成带产品温度 2t ＝ 1170℃，表可知 :产品平均比热为 : 所以 2Q = 3G 2c 2t = 1170 =(KJ/h ) 3Q 将计算分为 2部分 ,即第 8～ 15节 : 500950℃ ,取平均值 725℃；第 16～ 26节： 9501170℃取平均值为 1060℃。 ⅰ 第 8～ 15节 :窑外壁表面平均温度 40℃，窑内壁平均温度 725℃ a. 窑顶 窑 顶 耐火层 1600℃ + 103t 230 隔热层 1150 ～ 150 1t =725℃ at =40℃ 设 2t =445℃ ， 3t =76℃ 1 =+ 10 3 221 tt  =+ 103（ 725+445） /2= W/m℃ aaa tttttta 3443413])100273()100273[()( 4076])1 0 0 402 7 3()1 0 0 762 7 3[()4076( 4441a = W/m℃ 1 = 2 = W∕ (m•℃ ) 2 = 热流密度： q=att a122111=1 40725  =495（ W/㎡） 校核 2t 、 3t 2t = 1t q11 =725 495=449℃ 445445449 %5%1%100  允许 3t = 1t （2211   ） q=725（  ） 495=78 767678 100%=%5%允许 窑顶散热面积 : 2 顶A 8= 则 顶顶 qAQ ＝ 495 ＝ 98927kJ/h 窑 墙 耐火层 1600℃ + 103t 230 隔热层 硅酸盐耐火纤维束 1350 120 1t =725℃ at =40℃ 设 2t =485℃ ， 3t =73℃ 1 =+ 210 213 tt  =+ 103（ 725+485） /2= W/m℃ a =（ att 3 ） 41 +aatttt3443 ])100273()100273[( =（ 7340） 41 + 4073 ])10040273()10073273[( 44= W/m℃。