10M3,氧化铝梭式窑设计

1.设计要求
1.窑炉种类：氧化铝制品高温梭式窑 2.窑内有效容积：10m3 3.最高烧成温度：1650℃ 4.每窑要求生产成品：5-150 吨/窑 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.燃料种类及组成：天然气
表 1.天然气组成 成分 含量（%） CO2 1．00 H2S 0.50 H2 1．00 CH4 91.50 C2H6 2.50 C3H8 1.00
10M 、1650℃氧化铝制品高温梭式窑设计
班 姓 级: 名：
3
指导教师：
摘要 梭式窑又称抽屉窑, 是近代改进的一种间歇式窑炉, 其特点是投资小、周 转快、劳动条件好, 热工制度灵活, 适合多品种、小批量生产。随着国内陶瓷 工业燃料结构由煤、油向煤气、液化石油气的过渡 , 已被广泛地用于陶瓷、耐 火材料以及建筑材料等行业。在满足产品质量和生产能力的同时，应尽可能的 通过温度、气氛容易调节，提高烧成质量，缩小窑内的温差，实现快速烧成， 提高生产效率，节约燃料，降低成本；本文中梭式窑选用天然气燃料，主要叙 述了梭式窑梭式窑主体的设计、窑体的主要尺寸计算、燃料燃烧的计算等。
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当拱顶选用粉料保温时，为了防止粉料在拱顶膨胀时掉到拱砖缝内，停窑 时拱砖不能复原，以及为使窑顶严密可在拱顶上铺一层砖，其上抹 20 毫米厚粘 土熟料泥浆，窑顶表面平铺一层红砖以便行走。本梭式窑的窑顶采用刚玉砖 （98%） 、泡沫氧化铝砖砌筑，用高炉矿渣填充。 3.1.3 窑车 窑车衬砖是梭式窑的活动窑底， 它是用来保护金属窑车和装载制品烧成的， 它每经过窑内一次，既被加热又被冷却，经受周期性的温度变化，同时还要在 窑车衬砖面上进行经常性的装卸工作，因此窑车衬砖较易松动和损坏，严重时 阻碍窑车在窑内正常运行。本梭式窑设计两个窑车，每个窑车长 1.85m。 刚玉砖（98%） 、泡沫氧化铝砖、红砖、高炉矿渣的最高使用温度、体积密 度及相应的导热系数如表 2:
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：该窑炉因用于氧化铝制品，最高烧成温度为 1650℃。 (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。 轻质砖和硅藻土砖不 能用于砌筑承重拱顶或拱角砖，也不能用于砌筑同钢结构立柱相接触的窑垟。 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。 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。本梭式窑的窑墙由内向外分 别采用了刚玉砖（98%） 、泡沫氧化铝砖、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。
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前言
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Байду номын сангаас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 10m3 氧化铝制品高温梭式窑。
B 2，其中 B 为窑的内宽，H 为窑 H
的内高。本梭式窑的内宽设计为 2668mm。 (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。拱中心角一般在 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 2668mm，矢高为 358mm。 (4) 当梭式窑的内高、内宽确定以后，就可以计算出梭式窑的横截面积，而 后再确定出梭式窑的总长度 L：L=
N2 2.50
9.空气过系数 α=1.1～1.15 10.燃料消耗量：202Nm3/h 11.当地气象条件：夏季平均温度 27℃，年平均大气压力 96000Pa
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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 —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 1300mm。 (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 采用扁宽型断面设计，窑的宽高比一般为
Key words: shuttle kiln, natural gas, high temperature, alumina products
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目录
前言 ........................................................................4 1.设计要求 ..................................................................4 2.窑炉主要尺寸设计 ..........................................................5 3.窑炉砌筑体 ................................................................6 3.1 砌筑体材质的选择 .....................................................6 3.1.1 窑墙 ...........................................................6 3.1.2 窑顶 ...........................................................6 3.1.3 窑车 ..........................................................7 3.2 砌筑体尺寸的确定 .....................................................7 3.2.1 窑墙尺寸的计算 .................................................8 3.2.2 窑顶尺寸的计算 .................................................8 3.3 膨胀缝 ...............................................................9 4.燃烧计算及燃烧设备的选择 .................................................10 4.1 燃料燃烧计算 ........................................................10 4.3 烧嘴的数量、选型以及布置 ............................................14 5 氧化铝梭式窑其它附属系统 .................................................15 5.1 窑内排烟系统： ......................................................15 5.2 高温排烟风机的选型 ..................................................15 5.3 鼓风机的选型 ........................................................16 5.4 窑门、窑底及砂封： ..................................................16 参考文献 ...................................................................16 致谢： .....................................................................17
关键词：梭式窑，天然气，高温，氧化铝制品
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10M3,1650℃alumina products high temperature shuttle kiln design
Abstract Shuttle kiln is also called drawer kiln, the improved an intermittent kiln, its characteristic is investment little, turnover is rapid, good labor condition, thermal system flexible, suitable for the many varieties, small batch production. With the domestic ceramic industry fuel from coal to gas structure, oil, liquefied petroleum gas transition, has been widely used in ceramics, refractory materials and building materials industries. To meet the product quality and production capacity at the same time, as far as possible through the atmosphere temperature, easy adjustment, improve the firing quality, reduce the temperature difference inside the kiln, quick firing, improve production efficiency, saving fuel, reducing cost; the shuttle kiln using natural gas as a fuel, mainly describes the shuttle kiln shuttle kiln body design, kiln main size calculation, fuel combustion calculation.
V F
式中：V—窑容积，m3。可由装窑密度、产量要求及窑容积利用系数求出；
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F—窑横截面积，m2。可由窑矩形及弓形面积之和求出。 求得: F=
B2
6
+B（H-h）-
3 2 B =3.158m2， 4
L=V/L=26÷ 3.561=3167mm
3.窑炉砌筑体
3.1 砌筑体材质的选择