辊道窑设计计算

我说设计的生产抛光砖的辊道窑，长131m，宽2m，高（辊上，辊下），年生产任务350万片，属大型辊道窑。最高温度为1350℃，使用的燃料为焦炉煤气。

一：设计任务书及原始资料

院（系）材料学院 2010 年7 月 1日

基本要求（含成果要求）：

独立思考完成；

设计计算准确，窑体结构及工作系统安排合理；

说明书完整详细，并按格式排版打印；

图纸整洁清晰，制图规范，尺寸齐全，计算机打印出图；

设计图纸范围：窑体结构图，窑体断面图。

二. 窑体主要尺寸的确定

内宽的确定

窑内宽初步确定内宽

坯体尺寸=产品尺寸/（1-烧成收缩）=600/（1-10%）=

为计算窑内宽方便取为667mm，我设计的是两片并排烧，两侧坯体与窑墙之间的距离取185mm，两片砖间距300mm. 所以B=2×667+2×185+300=2000mm，取B=2000mm。

确定内宽

窑内宽B=667+2×185+300=2000mm，取B=2000mm。

窑体长度的确定

窑体长度的初步确定

生产任务G

同一列砖砖距取50 mm ，则

装窑密度（件/每m窑长）

所以窑长=129m

窑体有效长度的计算

因为是辊道窑，设设三个砖为一节，则每节长度为（667+50） 3=2150mm ，

节数=（节）

取节数为 60节。

因而窑长度为： mm

再加上进口和出口各两米所以总长为129+4=133m

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，经过一段时间的查阅资料，我设计的窑炉内高如下表：

位置预热带烧成带冷却带

辊上高500mm500mm500mm

辊下高700mm700mm700mm

总内高1200mm1200mm1200mm

三烧成制度的确定

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。

烧成制度的制定原则有以下四点：

在各阶段应有一定的升降温速度，不得超过;

在适宜的温度下应有一定的保温时间，以使制品内外温度趋于一致，皆达到烧成温度，保证整个制品内外烧结；

在氧化还原阶段应保持一定的气氛制度；

全窑应有一个合理的压力制度，以确保温度制度和气氛制度的实现。

该窑的烧成制度如下:

烧成周期：50min

气氛制度：全窑氧化气氛

名称温度

（/℃）

时间

（/min）

升温速率

（/℃·min-1）

节数（/

节）

窑前带40～5001～8

预热带500～7509～13预热带750～

1100

7514～20

烧成带（保温）

1100～

1350

21～23

烧成带1350024～35

急冷带1350～

800

36～39缓冷带800～40040～50

缓冷带400～80-4050～60

总计5060

窑体各带长度的确定

根据烧成曲线中温度的划分，各段长度：

预热带：（节）取20节

烧成带：（节）取15节

冷却带：（节）取25节

四：工作系统的确定

辊道窑的工作系统包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统等，下面是各系统的初步安排。

排烟系统

在预热带第3~17节设置15对排烟口，每段或在窑顶或在窑底设置一对排烟口，

窑顶窑底交错分布。烟气经过各排烟口到窑墙内的水平通道，由第10节的垂直通道进入抽烟机，然后由烟囱排至大气。

燃烧系统

因所设计的为明焰辊道窑，且使用天然气作燃料，所以采用全部喷入窑道内燃烧的方式，通过烧嘴在燃道中空部分燃烧。在20~34节的辊子上下各设24对喷嘴，不等距分布，两侧交错分布。在燃烧带的辊上设置观察孔，以便更好的观察火焰的燃烧情况，便于操作控制。

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，达到节能的目的。

急冷带

第36~39节为7m急冷带，由侧墙上的小孔直接吸入车间冷空气，冷却气体的流动方向与抛光砖的前进方向相同。虽然逆流效率更高，但是逆流温差太大，容易使产品变形，所以要采用顺流。辊上，辊下各设3个内径φ76mm急冷风管。

缓冷带

第40~60为缓冷带，制品冷却到800~400℃范围时，是产生冷裂的危险区，应严格控制该冷却降温速率。为达到缓冷目的，一般采用热风冷却制品的办法。

大多数辊道窑在该处设有3～6处抽风口，使从急冷段与窑尾段过来的热风流经制品，让制品慢速均匀得冷却。在第40~48节各设一对抽风口从49~57抽热风冷却。第49~58各设一对进风口，自然风冷却。

传动系统

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：

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。因设计的窑道比较长，宽度比较大，本设计辊子的直径要大些，故选用直径为50mm 的辊棒，而长度则取2800mm。

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600/4=150mm，考虑到该窑还用于烧制其他规格小的制品，因此，最终确定辊距为：50mm，每节窑为2150/50=43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、链传动和齿轮传动构所组成。