梭式窑设计

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30m3 梭式窑设计
班级: 、 、 、 姓名: 、 、 、 指导老师: 、 、 、 、 、 、 、 摘要
梭式窑是一种新型间歇式的工业烧成设备,由于梭式窑的烧成周期短,被 广泛地用于陶瓷、耐火材料以及建筑材料等行业,已成为窑炉行业发展的主要 方向。在满足产品质量和生产能力,尽可能的提高烧成质量,缩小窑内的温差, 温度、气氛容易调节;实现快速烧成,缩短烧成周期,提高生产效率,节约燃 料,降低成本;改善劳动条件,减轻劳动强度;利于余热利用。梭式窑采用气 体燃料有许多优点,如燃烧过程(包括温度、气氛、火焰、长度等)容易控制; 易于实现自动调节;气体燃料本身可以预热,即用低发热量的煤气也可以获取 较高的燃烧温度,以适应产品烧成的工艺要求,或利用余热加热煤气,节约燃 料。另外,气体燃料机械杂质少,能适应某些净化要求严格的工业窑炉使用, 以实现明焰裸烧。本文主要介绍了梭式窑煤气燃料燃料的计算、窑体的主要尺 寸计算、梭式窑其主体的设计。 关键词:梭式窑,设计,计算
=0.399÷ 1569× (900-600)=0.076m 查表后取 116mm; 红砖:λ=0.7
3=λ/q1(t 内–t 外)
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=0.7÷ 1569× (600-120) =0.214m 查表后取 232mm。 3.2.2 窑顶尺寸的计算 窑顶:q2=1600× 4.184÷ 3600=1860 J/m2· s 粘土砖: 4=λ/q2(t 内–t 外)=1.4÷ 1860× (1290-900)=0.294m 查表后取 340mm;
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硅藻土砖: 5=λ/q2(t 内–t 外)=0.399÷ 1860× (900-600)=0.064m 查表后取 68mm; 高炉矿渣: 6=λ/q2(t 内–t 外)=0.62÷1860×(600-120)=0.16m
3.3 膨胀缝
几种常用的耐火材料每米砌体的膨胀缝按下列尺寸留设。 耐火粘土砖和轻质粘土砖砌体 5~6mm/m 硅砖砌体 12mm/m 镁砖砌体 10~12mm/m 高铝砖砌体 6~8mm/m 由于上述所用的材料的工作温度都大于 80℃,都应设膨胀缝,且膨胀缝的 位置应避开受力部位和骨架,关应按间距 2 米左右均布。 窑墙膨胀缝的内层与外层之间留成锯齿形, 上下层之间留成锁口形式以保证 密封。 窑顶膨胀缝,单层拱顶留直缝,为保证密封应在拱顶压一层砖;多层拱顶膨 胀缝应错开,最上一层应拱顶也应压一层砖保证密封。如下图:
H2S 0.3
来自百度文库
N2 50.2
N2 48.19
H2O 4.0
V0=(0.043+0.2784+13.44+3× 0.0173+4× 0.0019+2× 0.0029+0.4819+0.04)+ =1.99(Nm3 /kg) 1Nm3 煤气燃烧实际生成烟气量为: V= V0 +(α-1)V a =0.0195+(1.1-1)× 1.195=2.07 Nm3 / Nm3 烟气组分: 0.0432 0.2784 0.0173 2 0.0019 VCO 2 = × 100%=16.556% 2.07 0.04 0.1344 2 0.0019 0.0029 VH 2 O = × 100%=10.4203% 2.07 0 79 79 % V N 2 =0.4819× Va × =0.4819+1.315× =68.88% 100 2.07

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前言
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梭式窑(Shuttle kiln,也称:往复窑,或称:台车式窑)是从传统的倒焰窑 演变而来,故而属于“间歇式”或“半连续式”窑型。自 80 年代来,我国引进 不少梭式窑,也在借鉴的基础上,自行研制开发不少梭式窑,梭式窑在我国投 入使用以来,因其具有升、降温速度快、操作灵活方便,便于维修等特点,近 年来在冶金、化工、陶瓷、无机材料等领域得到广泛使用。为了掌握梭式窑的 特点和结构点,增强工程设计能力,提高设计计算和理论分析能力而设计一个 30m3 烧成卫生陶瓷制品梭式窑。
2.窑炉主要尺寸设计
窑体的主要尺寸主要依据被煅烧制品的产量要求,产品性能、烧嘴喷射能 力、温度分布均匀性等各方面因素综合确定。 (1)梭式窑内高为窑车台面至窑顶的空间高度。根据材料所能允许的堆垛高 度来确定窑的内高。如镁砖由于其荷重软化温度和他的烧成温度接近,砖跺高 度不宜太高,姑其窑内高通常在 1 米左右;而硅砖由于其荷重软化温度高,其 窑内高通常在 1.9—2.1 米; 现有粘土砖和高铝砖窑内高分别为 1.5—1.9 米和 1.1
(t 内–t 外)来确定各种材料的厚度。 由此公式可以堆出: q
1=λ/q1 (t 内–t 外)
=1.40÷ 1569× (1290-900) =0.35m 查表后取 464mm; 硅藻土砖:λ=0.198+0.268×10﹣3× (900+600)÷ 2=0.399
2=λ/q1(t 内–t 外)

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目录
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前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 1.设计要求„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 2.窑炉主要尺寸设计„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.窑炉砌筑体„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 3.1 砌筑体材质的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 4 3.1.1 窑墙„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.1.2 窑顶„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2 砌筑体尺寸的确定„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2.1 窑墙尺寸的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2.1 窑墙尺寸的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.2.2 窑顶尺寸的计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 3.3 膨胀缝„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6 4.燃烧计算及燃烧设备的选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 7 4.1 燃料燃烧计算„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„7 4.2 实际燃烧温度温度„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„8 4.3 烧嘴的数量、选型以及布置„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9 主要参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„10
0
79 0 Va 100

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V O 2 =(α-1) V a × VSO 2 =
0
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21 % × 100%=5.7729% 2.07
0.0029 × 100%=0.140096% 20.7
4.2 实际燃烧温度温度
气体燃料的发热量: Qnet=12600C0+10800H2+35800CH4+59000C2H4+63700C2H6+80600C3H6 +91200C3H8+118700C4H10+146000C5H12+23200H2S(KJ/Nm3) Qnet=126×27.84+108×13.44+358×1.73+590×0.19+232×0.29=5758 KJ/Nm3 燃烧所需空气量: Va=1.315 Nm3/ Nm3 煤气 实际烟气量: V=2.07 Nm3/ Nm3 煤气 发生燃烧时煤气温度 tg 与空气温度 ta 均为 20℃, 其中空气在 0~20℃的平均比热 容为 1.296 KJ/Nm3 理论燃烧温度:
1.设计要求
1.窑炉种类:卫生陶瓷梭式窑 2.窑内有效容积:30m3 3.最高烧成温度:1290℃ 4.燃料种类及组成:净化煤气 煤气组成: 成分 CO2 CO H2 CH4 C2H4 H2S 含量 (%) 4.5 29 14 1.8 0.2 0.3 5.成品率:95% 6.装窑密度:1.2 吨/立方米 7.窑容积系数:0.9 8.空气过系数α =1.1 9.当地气象条件:夏季平均温度 27℃,年平均大气压力 96000Pa N2 50.2
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—1.5 米。砖跺上下所允许的温差也是考虑窑内高时应注意的影响因素之一。窑 高增加,上下温差加大,容易造成烧成质量不均匀。本梭式窑的内高设计为 1508mm。 (2)梭式窑的内宽为窑内两侧窑墙之间的距离。窑的内宽与窑的产量和允许 的温差有关。产量随窑宽的增加而增大,太宽则中心温度偏低。现代梭式窑多 B 采用扁宽型断面设计,窑的宽高比一般为 2,其中 B 为窑的内宽,H 为窑 H 的内高。所以本梭式窑的内宽设计为 3016mm。 (3)拱中心角的选择。梭式窑的窑顶有拱顶和吊顶两种类型。耐火材料梭式 窑,烧成温度高,多为拱顶窑。拱顶采用楔形砖砌筑,拱中心角的选择很重要, 拱中心角太小,拱砖受力太大,在使用过程中还会产生下沉现象;反之若拱中 心角大,拱半径小,当受热时,拱砖膨胀,拱会被挤起而产生开裂现象,同时 拱过高,拱顶制品之间孔隙加大,增加上下温差。拱中心角一半在 60°~180° 之间,其中 60°的拱中心角采用较多。本梭式窑的拱中心角采用 60°,其半径 为 3016mm,矢高为 403mm。 V (4)梭式窑的横截面积 F=4.154m2,梭式窑的总长度 L= =7.222m F
3.2 砌筑体尺寸的确定
根据公式 q= ( t内 - t外 ) 3.2.1 窑墙尺寸的计算 对于本窑炉,窑内最高温度为 1290℃,保温层的温度为 600℃,窑墙的外 表面温度取 100~120℃,空气温度取 20℃。 q1=1350× 4.184÷ 3600=1569J/m2· s 粘土砖:λ=0.698+0.64×10﹣3× (1290+900)÷ 2=1.4

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4.燃烧计算及燃烧设备的选择
4.1 燃料燃烧计算
设窑炉使用的煤气组成干基如下表:
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成分 CO2 CO H2 CH4 C2H4 含量 (%) 4.5 29 14 1.8 0.2 其中含水率为 4%,α=1.1 时。 基准:1Nm3 湿煤气 xu×1=xd(1-H2O) 100-H2O 换算成湿煤气组成:xu=xd =0.96xd 100 换算后的煤气组成如下表: 成分 CO2 CO H2 CH4 C2H4 H2S 含量 (%) 4.32 27.84 13.44 1.73 0.19 0. 9 3 (1) 1Nm 煤气燃烧所需要的空气量 理论空气量为: 0 0.2784 0.1344 3 100 V a =( + +0.0173× 2+0.0019× 3+0.0029× )× 2 2 2 21 =1.195 Nm3 / Nm3 实际空气量为: Va=αVa0 =1.1× 1.195=1.315 Nm3 / Nm3 (2) 1Nm3 煤气燃烧理论生成烟气量为:
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3.1.1 窑墙 窑墙要有一定强度才能承受荷重、支持窑顶;要耐高温;要能保温,以维 持窑内煅烧温度,减少散热损失,降低环境温度。所以本梭式窑的窑墙由内向 外分别采用了红砖、硅藻土砖、粘土砖砌筑。 3.1.2 窑顶 窑顶除要有一定强度、耐热、保温性能好坏,还要不漏气、重量轻,推力小等 要求。所以本梭式窑的窑顶采用的粘土砖、硅藻土砖砌筑,用锅炉矿渣填充, 窑顶表面平铺一层红砖以便行走。
3.窑炉砌筑体
3.1 砌筑体材质的选择
选择砌筑体材质时充分考虑了砌筑体所处的工作条件,其中包括: (1)工作温度:该窑炉因用于烧制卫生陶瓷,最高烧成温度为 1290℃。 (2)温度应力:承受温度应力较大的部位,选择稳定性好的材料。 (3)承重荷载:承受荷重大的部位选择了强度大的砖。轻质砖和硅藻土砖没 用于砌筑承重拱顶或拱角砖,也没用于砌筑同钢结构立柱相接触的窑墙。在温 度下承重还考虑了材料的荷重软化点。 (4)化学侵蚀:不同种类的耐火制品砌筑接触时,考虑了它们之间的反应; 对于整个窑体来说,还要防止由于局部砌体过早损坏而导致停产。 红砖、硅藻土砖、粘土砖、高炉矿渣的最高使用温度、体积密度及相应的 导热系数分别为: 红砖 硅藻土砖 粘土砖 高炉矿渣 最高使用温度 600 900 1300~1400 700 (℃) 体积密度 1900~2300 700 3 (Kg/m ) 导热系数 0.7~1.2 0.198+0.268× 10-3t 0.698+0.64× 10-3t 0.62 [W/(m· ℃)]
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