景德镇陶瓷学院《窑炉课程设计》说明书题目：年产780万件汤盘天然气隧道窑设计学号：2019xxxxxx姓名：xxx院（系）：材料学院专业：无机非金属材料科学与工程指导教师：xxxxxx二○一四年十月二十四日1、前言 (1)2、设计任务书（由教师给定） (2)3、窑体主要尺寸的确定 (3)3.1、窑内宽的确定 (3)3.2、窑体长度的确定 (4)3.3、窑内高的确定 (5)4、烧成制度的确定 (6)5、工作系统的确定 (7)5.1、排烟系统 (7)5.2、燃烧系统 (7)5.3、冷却系统 (7)5.4、传动系统 (7)5.5、窑体附属结构 (8)5.5.1、事故处理孔 (8)5.5.2、测温测压孔及观察孔 (9)5.5.3、膨胀缝 (9)5.5.4、挡墙 (9)5.6、窑体加固钢架结构形式 (9)6、燃料燃烧计算 (10)6.1、空气量 (10)6.2、烟气量 (10)6.3、燃烧温度 (10)7、窑体材料及厚度的确定 (12)8、热平衡计算 (14)8.1、预热带及烧成带热平衡计算 (14)8.1.1、热平衡计算基准及范围 (14)8.1.2、热平衡框图 (14)8.1.3、热收入项目 (15)8.1.4、热支出项目 (16)8.1.5、列出热平衡方程式 (21)8.1.6、列出预热带烧成带热平衡表 (22)8.2、冷却带热平衡 (23)8.2.1热平衡计算基准及范围 (23)8.2.2热平衡框图 (23)8.2.3热收入项目 (23)8.2.4热支出项目 (24)8.2.5列出热平衡方程式 (26)8.2.6列出预热带烧成带热平衡表 (27)9、烧嘴的选用 (28)9.1、每个烧嘴所需的燃烧能力 (28)9.2、每个烧嘴所需的油（气）压 (28)9.3、烧嘴的选用 (28)10、参考文献 (29)1前言陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一，对陶瓷产品的产量、质量以及成本起着关键性的作用。
它把原料的化学能转变成热能或直接把电能转变成热能，以满足制品焙烧时所需要的温度，在期间完成一系列的物理化学变化，赋予制品各种宝贵的特性。
因此，在选择窑炉时，为了满足陶瓷制品的工艺要求，应充分了解窑炉类型及其优缺点，考察一些与已投入生产的陶瓷厂，然后结合本厂实际情况和必要的技术论证，方可定之。
判断一个窑炉好坏的标准，通常由以下几个方面来评价：①满足被烧成制品的热工制度要求，能够焙烧出符合质量要求的陶瓷制品。
②烧窑操作要灵活，方便，适应性强，能够满足市场多变的要求。
③经济性要高。
包括热效率要高，单位产品的综合能源消耗要少，炉龄要长。
④容易实现机械化，自动化操作，劳动生产率高。
⑤劳动条件好，劳动强度小，环境污染小。
以上几点，其中能否满足所烧制品的热工制度要求，是衡量陶瓷窑炉性能好坏的重要技术指标。
实际生产中，往往是力求使制品被烧使窑内温差尽量减少，它是提高产品合格率的关键所在。
隧道窑是耐火材料、陶瓷和建筑材料工业中最常见的连续式烧成设备。
其主体为一条类似铁路隧道的长通道。
通道两侧用耐火材料和保温材料砌成窑墙，上面为由耐火材料和保温材料砌筑的窑顶，下部为由沿窑内轨道移动的窑车构成的窑底。
隧道窑的最大特点是产量高,正常运转时烧成条件稳定,并且在窑外装车,劳动条件好,操作易于实现自动化,机械化.隧道要的另一 特点是它逆流传热,能利用烟气来预热坯体,使废气排出的温度只在200°C 左右,又能利用产品冷却放热来加热空气使出炉产品的温度仅在80°C 左右,且为连续性窑,窑墙,窑顶温度不变,不积热,所以它的耗热很低,特别适合大批量生产陶瓷,耐火材料制品,具有广阔的应用前景.2 设计任务书通过对专业知识的学习，本学期第4-6周为窑炉课程设计。
本文设计产品为直径9 英寸、质量0.4kg 的汤盘的隧道窑，年产量为780万件，以天然气为燃料进行烧成，最 高烧成温度是1318℃，烧成周期为19h ，年工作日时间为330天，入窑水分为〈3%，产 品合格率为95%，夏季室外温度为40℃。
2.1原始数据①产品规格：9英寸（直径228.6mm)，0.4kg/块 ②9英寸汤盘坯料组成（%）③烧成周期：19小时SiO 2 Al 2O 3 CaO MgO Fe 2O 3 K 2O+Na 2O I.L 69.2019.960.870.490.883.125.48④气氛：常温-1050℃氧化气氛1050-1200℃还原气氛1200-1318℃中性气氛⑤入窑水分：〈3%⑥产品合格率：95%⑦工作日：300天⑧夏季最高气温：40 o C⑨最高烧成温度：1320o C⑩燃料天然气CO H2CH4C2H4 H2S CO2N2O2 Q net(MJ/Nm3)0.2 0.2 95.6 3.5 0.3 0.1 0.1 0 41.583 窑体主要尺寸的确定3.1 窑内宽的确定3.1.1窑车棚板和支柱的选用为减少窑内热量损失，提高热利用率，根据原始数据所给的清洁燃料液化气，直接用明焰裸烧，并结合装载制品10汤盘的重量大小，选定全耐火纤维不承重型结构窑车：棚板、支柱均为碳化硅材料，以降低蓄散热损失，考虑到全窑最高烧成温度为13180C，选用碳化硅材料选用SiC50%，体积密度 2.2g/cm3，最高使用温度 14000C，导热系数计算式 5.23+1.28×10-3t 。
棚板规格：长×宽×高: 480×480×10(mm)棚板质量=480×480×10×10-6×2.2==5.07 kg支柱规格：长×宽×高: 50×50×100(mm)支柱质量=50×50×100×10-6×2.2=0.55kg3.1.2窑车尺寸的确定①汤盘的规格直径228.6×40mm，400g。
②制品码装方法每块棚板装四个汤盘，棚板左右间距10mm，距窑车边缘15mm，每层中，横6竖4摆放，每层用24块棚板，35个支柱。
如图：图3.1装码方式③窑车尺寸棚板间距10mm ，棚板边缘与窑车台面间距15mm，故窑车的尺寸宽 = 6×棚板规格480 + 间距10×5 + 2×边缘距离15 = 2930mm 长 = 4×棚板规格480 + 间距10×3 + 2×边缘距离15 = 1950mm3.1.3 窑内宽的确定隧道窑内宽是指窑内两侧墙间的距离，包括制品有效装载宽度与制品和两边窑墙的间距。
窑车与窑墙的间隙尺寸一般为25~30mm ，本设计中取用30mm ，则预热带与冷却带窑内宽：B 1=2930+30×2=2990mm3.2 窑体长度的确定 3.2.1窑长尺寸窑车每层装载制品数为4×6×4=96件，共8层,故每车装载制品数为96×8=768件， 装窑密度g=每车装载件数/车长=768/1.95m=393.84件/m=⋅⋅⨯⨯=⋅⋅=95.184.33995.0193002441078024g K Dy G L τ55.02mG —生产任务，件/年； L —窑长，m ；τ—烧成时间，h ； K —成品率，%；D —年工作日，日/年； g —装窑密度，件/每米车长窑内容车数：n=55.02/1.95=28.2辆，取整数28辆，此时窑长=29× 1.95m=56.55m 。
该窑采用钢架结构，全窑不设进车和出车室，故全窑长取56.55m ，分为29个标准节，每节长2000mm ，所以窑炉全长5800mm 。
3.2.2 全窑各带长的确定有烧成时间可知，各个段时间为6、5、8小时，据此预热带9节，烧成带7节，冷却带12节各段长度及所占比例预热带 9节 9×2 = 18m ，占总长18/56 = 32.1% 烧成带 7节 7×2 = 14m ，占总长 16/56 = 25.0% 冷却带12节 12×2= 24m ，占总长 24/56 = 42.9%~ 各个温度段对应长度下表 表 3.1温度段对应长度温度（0C ） 烧成阶段 长度（m ） 节数20~300 预热带 10m 1~5300~600 预热带 6m 6~10 950~1318 烧成带 14m 11~17 1318~800 冷却带(急冷带） 8m 18~21 800~400冷却带(缓冷带）422~23400~200 冷却带(快冷带） 6 24~26 200~80 冷却带(尾冷带） 4 27~283.3 窑内高的确定为避免烧嘴喷出的高速火焰直接冲刷到局部制品上，影响火焰流动，造成较大温差，窑车台面与垫板间、上部制品与窑顶内表面之间都设有火焰通道，其高度（大于或等于烧嘴砖尺寸）：棚板下部通道取230mm ，上部火焰通道取240mm 。
因此，窑内高初定为：火焰通道470 + 制品码装高度480mm + 窑车台面距棚板200=1150mm 。
通用砖厚取65mm ，需要1150/65=17.6块，取18块，故砖高=11706518=⨯mm ，灰缝=36218=⨯mm ，内高=1170+36=1206mm 此处确定预热带和缓冷段、快冷段的内高1206mm ，烧成带和急冷段加两块通用砖65×2+2×2=134mm ，故烧成带和急冷段的内高1206+134=1340mm4 烧成制度的确定4.1 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：表3-1 温度制度温度（0C ） 时间（h ） 烧成阶段 烧成气氛 升（降）温速率（0C/h ）20---300 2.0 预热带氧化气氛140 300---600 2.0 预热带 150 600---1050 2.5 预热带 180 1050---1200 1.5 烧成带 还原气氛100 1200---1320 2.0 烧成带 中性气氛60 1320---1320 1.0 烧成带（高火保温) 0 1320---800 2.0 冷却带(急冷带） 260 800---400 4.0 冷却带(缓冷带） 100 400---802.0冷却带(快冷带）1604.2 烧成曲线图图3-2烧成温度曲线5 工作系统的确定5.1 排烟系统上述已算得预热带共22节，其中1~9节为排烟段，第一节前半节两侧墙及窑顶设置一道封闭气幕，气慕风由冷却带抽来的热空气提供。
后半节上部和下部各设1对排烟口（尺寸由第十一部分算得180×100mm ，为砌筑的方便高度取3×67=201mm ，排烟量可通过过桥转来控制），目的是使窑头气流压力自平衡，以减少窑外冷空气进入窑体。
