日产12万m2抛光砖辊道窑设计(编辑修改稿)

日产12万m2抛光砖辊道窑设计(编辑修改稿)内容摘要：

设计在窑尾将抽热风收集用于干燥，节能减排，倡导洁净生产，优化工作环境。 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 2 设计任务书及原始资料 2 2 设计任务书及原始资料 （一）设计任务 题目：日产 万 m2抛光砖辊道窑设计 （二）原始数据 坯料组成： SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 K2O Na2O 产品规格： 600 600 10mm 入窑水分： 1% 产品合 格率： 95% 5．产品收缩率： 9% 烧成周期： 40min 最高烧成温度： 1230℃ 年工作日： 330 天 /年 燃料：天然气（低位热值≤ 34673KJ/m3） 其它参数：室温 20℃ ,夏天最高温度 40℃ 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 3 窑体主要尺寸的确定 3 3 窑体主要尺寸的确定 内宽的确定 随着辊子材料质量的提高，生产技术的进步，辊道窑的内宽有进一步加宽的趋势。 根据金德键的研究结果表明，增加辊道窑的有效内宽，可以提高产量、降低能耗。 考虑到初次设计辊道窑，故在确定窑的内宽的时候，以一些现有的先进窑炉的技术参数作为参照，以保证本次设 计的实用性和先进性。 确定窑宽时，一方面要考虑辊子长度、窑墙厚度，另一方面还要考虑水平方向温度的均匀性等因素。 根据产量，所用的燃料，窑内传热等因素，粗略确定内宽的尺寸，设计为 B米，制品的收缩率为 9%，则 为计算窑内宽方便取为 660mm，两侧坯体与窑墙之间的距离取 260mm，暂定窑内宽B=2020mm，则可排砖数：（ 2020260 2） /660=，取 3 块并排。 最后确定窑内宽 B＝ 660 3+260 2=2500mm 窑体长度的确定 窑体长度的初步确定 窑容量 窑）（烧成合格率 ）烧成周期（）日产量（ /( % )24 / 22 mhamN Y   窑/ 5 401 2 0 0 0 2m  密度为： g＝每米排数每排片数每片砖面积（ m2/米窑长） ＝（ 1000247。 ） 3 ＝ %91 6001  烧成收缩产品尺寸坯体尺寸材料科学与工程学院毕业论文（设计） 3 窑体主要尺寸的确定 4 窑长 L＝ Ny/g＝ 窑体有效长度的计算 利用装配方式，由若干节联结而成，设计单元模数：每节长度为 2100mm，因此，窑的节数为： ＝ 节，取 103 节 实际窑的有效长度为： L＝ 103 2100＝ 216300mm 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 4 烧成制度的确定及各带划分 5 4 烧成制度的确定及各带划分 窑炉的烧成制度取决于坯釉料的组成和性质、坯体的造型、大小和厚度以及窑炉结构、装窑的方法、燃料种类等等因素。 而烧成制度主要包括温度曲线、压力曲线和气氛控制。 根据不同产品的要求，确定温度曲线、气氛性质，压力曲线是实现温度和气氛性质的主要控制条件，三者相互关联，相辅相承。 只要窑内温度均匀，各阶段都可以加快。 但氧化、还原和烧结却要按照反应所需要时间来控制。 在制定合理的烧成制度时，还要考虑窑的结构究竟升温和降温速度多少才能使 窑内温度均匀，以保证整个横截面上的制品烧热，要综合上述原则进行制定。 温度制度 烧成周期： 40min 烧成曲线  根据烧成曲线中温度的划分，确定各带节数、长度及单元节分配并填入下表： 预热带： L/40 t1/2100= （节） 取 34 节 长度 =2100 34=71400（ mm） 占总长 34/103=33% 烧成带： L/40 t2/2100= （节） 取 29 节 长度 =2100 29=60900（ mm） 占总长 29/103=28% 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 4 烧成制度的确定及各带划分 6 冷却带： L/40 t3/2100= （节） 取 40节 长度 =2100 40=84000（ mm） 占总长 40/55=39% ④各温度带的划分： 名称 单元节 温度（ /℃） 时间（ /min） 升温速率（ /℃ min1） 排烟带 118 20400 7 预热带 1927 400700 预热带 2834 7001000 烧成带 3554 10001150 烧成带 5563 11501230 急冷带 6469 1230700 缓冷带 7084 700400 尾冷带 8592 400200 尾冷带 93103 20080 总计 103 40 气氛制度 保持全窑氧化气氛。 压力制度 预热带－ 40～ 25Pa,烧成带＜ 8 Pa。 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 4 烧成制度的确定及各带划分 7 窑内高度的确定 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了一些。 各节窑内高度如下： 窑前段(第 1 节～第 18节 ) 预热带、烧成带、急冷带、缓冷带（ 第 19 节 ～ 84节） 快冷带 (第85 节～第103节 ) 辊上高（ mm） 470 532 470 辊下高（ mm） 456 456 456 内总高（ mm） 926 988 926 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 5 工作系统的确定 8 5 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。 排烟系统 由于本设计的辊道窑较长，总长为 米，因此共设了七处排烟，分别设在窑前第一节、第二节、第四节、第七节、第十节、和第十二节。 每节排烟口的设置为在窑顶和窑底分别设有 5个直径为 150 的排烟支管，第一、二节的排烟支 管伸入窑内且开口向着烟气的流动方向；烟气从各排烟口进入排烟支管，然后通过每节的排烟支管进入上下排烟分管，最后通过直径为 800 的总排烟管由排烟风机排出室外。 燃烧系统 烧嘴的设置 选用的燃料是天然气，为均匀窑温强化窑内对流换热和利于烧成带温度的调节，本设计选用烧嘴芯为材料的烧嘴，保证燃烧充分。 并从 23 节到 34节开始布置烧嘴，每节辊下布置两对烧嘴，从 35节开始到烧成带 62节结束，辊上辊下分别设置两对烧嘴，并在辊上辊下每个烧嘴的对侧窑墙上设置一个观火孔。 天然气、助燃空气输送装置 气烧辊道窑的天然气总管一般设置在窑顶上方，天然气由总管经过支管流向烧嘴，助燃空气总管经过两支支管分别从 35 节、 53 节流入，先通过钢架结构的空心管再由软管通向烧嘴。 冷却系统 制品在冷却带有晶体成长、转化的过程，并且冷却出窑，是整个烧成过程最后的一个环节。 从热交换的角度来看，冷却带实质上是一个余热回收设备，它利用制品在冷却过程中所放出的热量来加热空气 ，余热风可供干燥或作助燃风用，达到节能目的。 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 5 工作系统的确定 9 急冷带通风系统 从烧成最高温度至 700℃以前，制品中由于液相的存在而具有塑性，此时可以进 行急冷，最好的办法是直接吹风冷却。 辊道窑急冷段应用最广的直接风冷是在辊上下设置横穿窑断面的冷风喷管。 每根喷管上均匀地开有圆形式出风口，对着制品上下均匀地喷冷风，达到急冷效果。 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 40～ 100mm。 本设计也采用此种结构，用 6 节窑长进行急冷，每节辊上、下一共分布 39 根直径为 128mm 的急冷风管（急冷的前半节不设置急冷风管），交错排列横穿过窑内，窑内部分的管子开圆孔若干。 抽热风口的设置 制品冷却到 700～ 500℃范围时，是产生冷裂的危 险区，应严格控制该段冷却降温速率。 为达到缓冷目的，一般采用热风冷却制品的办法。 大多数辊道窑在该段设有 3～ 8 处抽热风口，使从急冷段与窑尾快冷段过来的热风流经制品，让制品慢速均匀地冷却。 本设计一方面采用抽急冷带过来的热风的方法来调节温度，另一方面，由缓冷风机从窑外抽空气通过缓冷风管，来缓和降温速率。 风罩抽走这一带的空气。 并且从 71 节开始到 84 节中每节设置一对间壁管和 6 对支管。 快冷通风系统 在终冷带第一区，配置支管小孔直接冷却系统，在辊面上、下室内空气并在窑内形成空气回路来冷却，由与高压小流 量冷却形成，所以冷却后的热空气温度比较高，可回收做余热利用。 在终冷二区，用低压大流量轴流风机强制冷却，将砖坯温度进一步降低，一般直接排入大气。 传动系统的选择 传动系统的选择 该窑传动采用传统 的 45 度斜齿传动，齿轮常浸于油槽中，使传动系统处于良好的润滑状态中，从而最大限度地保证传动的平衡性。 在烧成带采用差速齿轮传动材料科学与工程学院毕业论文（设计） 5 工作系统的确定 10 方案，有效地减少辊棒高温蠕变倾向，增强辊棒的自净能力。 传动电机采用摆线针轮电机 40 台，全窑传动电机用十三台变频器来进行独立调速，使该窑炉能够最大限度地适应不同产品，烧成周期具有很大 的调节范围。 辊子材质的选择 辊道窑对辊子材质要求十分严格，它要求制辊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，本设计选用陶瓷棍棒。 辊子直径的确定 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。 对于用托辊磨擦式联接的辊子来说，辊子的直径大些，有阻于增加辊子之间的摩擦力。 因此，辊子的直径可根据制品的重量和辊子的联接方式来决定。 如制品较重或辊子的联接方式是托辊摩擦式，辊子应选择直径大一些的，故选用直径为 60mm 的辊棒。 辊距的确定 模数为 2100 的部分每节布置 28根的辊子，其它的每节布置 26 根的辊子。 低温区： 2100/28=75 高温区： 2100/26= 所以低温区的辊距为 75mm,高温区的辊距为 . 辊子的总数为 N=48 28+66 26=3060 根 辊子的转速的选择 n=KL/π d t L窑长， mm t 烧成周期 min d 辊子直径 mm 材料科学与工程学院毕业论文（设计） 5 工作系统的确定 11 K考虑到制品的滑动系数 ,一般取 K = 那么， n=（ 210000 ） /（ 60 40） =29r/min 辊道窑采取分段传动时，各段速度略有不同，为防止制品在运行过程时起摞、垒砖，自窑头向窑尾方向各段转速依次加快，但由于各段间转速差别不大（后一段仅比前一段快 ），在传动设计时通常采用变频电机或变频调速器。 因此，进行传动比计算是，辊子转速取其平均值 传动过程 电机→减速器→主动链轮→滚子链→从动链轮→传动轴→主动螺旋齿轮→从动螺旋齿轮→棍棒传动轴→辊子。 窑体附属结构 （ 1）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。 高箱事故处理孔和低箱事故处理孔尺寸： 370mm 198mm 对于事故处理孔在不处理事故时，要进行密封，内部堵塞耐火材料做成的大盖板。