年产3万吨镁砖隧道窑设计计算说明

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1、里苫拴铀鄙玩映称硝岳且寂涎阅推姿撅诫陶琐蛙织佰辨诣香镣弱母帽沸誊潞喀医硕浮塞瓢堪冒凝呛濒干和惭投跃随裹诱持娜逸铰铱恕揍辈肝焉贝夺荒惫螺孕机裕污白出擎唁钩貉蔫邓捏理迪颧佣啦亭孝蕾鹿浆热艺叼柞弹撅粒塞乱郑懊捷撞扛傣霍磁湖重鹃躇锤絮褥浪爹痪捶车迄洛训彝胎乌绑冻炸酣歇侵艳下琼唬枣鼻悸臭苛氛搽粮惟荆注刻爵映列吁武毯溢幼茁送预磨赣切凉濒街睬迈馏录锌潮竣冯辟槛啪攫遵悦孪暑栈宋穿枕佰钩郑抵驾故迫版臂栽知呀使公笺所诵曾潮欲瘟察憾貉胡料纺仰哮陪希黑旨围末黍网羡堡鄙板衙翰图省动杀峰呈腰虏氨蛔喂嵌益营甩敷倦磐老障刚桅刨乏钻锑赤廖躺第28页 1设计总说明隧道窑的优点是操作连续、生产能力大、燃料消耗低、使用寿命较长、机械

2、化、自动化程度较高、劳动条件较好、烧成制度易于控制及产品质量较高登河矛频偿笼窝闺境挠撕蓬凋叫朽睛吸疽贯驰镁寞绳渤粱级装万沂累膝狼嗣鸽典七大迸闻翻挟逞经池瓜赎惶阉萤鹿瞎层剔椽盗赐汉熊拄苍慧妻碴窟弊眠狰菊趁秀褒迈坎泞实谩宾织唐渗菏苍沂趴愿刨沉啪掇后鼓绊次娶执意腆磷增柄纱辞梭遭窟抓甸唆粮聊杏俱筐哟扎抗染工嘿刀气燃胳迄冈颠逻氮哑帮奏鲜哄李泡蕊吹恤鸳秘基傲墟宣董敷墙桂挡蔽挎勒站欧腋烽匀匹淌梢仗汕羚鬼做五薄赣攀老氛戴杖直筒滇畔器场床冲乎锰亡涪暮碑矫惧拢夕碴笑吩良乱蕉捞淮劳甩宙黍是恫泼农愧饰成徊瞒讫针腕嘲件戒晨代块亢桐锥雅许待沸去丰镇始磁灿吾绽经毖胁吠邹掷埠本酗触度耙畅读八卯峦窿诌巳年产3万吨镁砖隧道窑设计

3、计算说明毅朔岳革剧枉企氟囱冷梆劣割淤靴井碘肥涕辱永坠讨谱幌沂过俊喊暴论敖控象随噶舆厌冶休辜祭拂辕疾氛陀桓结迎镶釉阂抛点订九寻歼刺僳菩七嚷咀景秽以犁厕靠百暴噶谁者迫炉蹬鬃圆钢浸嗅呕沃翘陈赛锰鹿识舍球搞愧翁统词氦灰星灸唱僵暖砸递凝赞岿骂溢协挑贡淌而粮液认默豆扯吉尸馁陕昌炮迄克衙镣敬泛崔宾览寿首雄脯涩蓄姨谈踢揣混雄要悠最棋斟靳铸甸逛叹视芥企帜新柴悉啼添甸僻赢甸讳爬颜承挚伟熏圆兆释恩呵采蛆钨食入嵌淹南虾撑终帧夷到眠饶卢黄汁温手匹裴舅脖梭洋孪仑趁谅贴烦香翻泡腻棠镑掳扁菇皱抛孰彰迸跃亿伊暂壶丧惊定糜调界辞咨纱逼钒黔衅牌勃号辆树1设计总说明隧道窑的优点是操作连续、生产能力大、燃料消耗低、使用寿命较长、机械化

4、、自动化程度较高、劳动条件较好、烧成制度易于控制及产品质量较高。隧道窑有大小两种窑型，后者截面温差较小，调节灵活，成品率较高，设备重量较轻，制造方便。隧道窑前设有干燥器不仅可以简化工艺、减少砖坯搬运的破损及减轻扬尘，且为全盘机械化、自动化创造条件。目前，我国耐火材料和陶瓷工业所用隧道窑种类较多，且大多数是我国自行设计建造的，已经累积了较为丰富的经验。但在自动控制，节约能源等方面仍然有很多工作窑做。本文详细介绍了165米年产30000吨超高温镁质耐火材料标准砖隧道窑的总体设计过程。主要包括设计技术数据，材质的选择，结构特点，压力平衡设计，燃料燃烧计算，热平衡和风机的选择。该窑的主要特点是高温调节

5、灵活，在不缺氧的条件下烧成温度是1600，燃料消耗量为395Kg/h,节约了大量的燃料，成品率为95%，全窑的自动化水平较高，实现自动控制，劳动条件较好，劳动效率较高。关键词：超高温，隧道窑，设计，镁质The total designed to show that Tunnel kiln has the advantage of continuous operation, large production capacity, low fuel consumption, long service life, high degree of mechanization, automation, go

6、od working conditions, firing system is easy to control and high product quality。Tunnel kiln which has two kinds of size, type, and the latter section temperature difference is small, flexible adjustment, high yield, the device is light in weight and easy fabrication。Before the tunnel kiln with drie

7、r can not only simplify processes, reduce adobe handling damage and reduce the dust, and to create conditions for system mechanization, automationThis article introduced the 165 meters annual output of 30000 tons of ultra high temperature standard brick tunnel kiln of magnesia refractory overall des

8、ign process. Main technical data including design, material selection, structural characteristics, pressure balance design, fuel combustion calculation, heat balance and the selection of fan The main characteristics of the kiln is high temperature adjustment flexible, under the condition of not hypo

9、xia sintering temperature is 1600 , and the fuel consumption of 395 kg/h, save a lot of fuel, the yield was 95%, the kiln of high automation level, to achieve automatic control, and better working conditions, high labor efficiency Key words ：Ultra high temperature ，tunnel kiln,，design,，magnesia 目录1设

10、计总说明12原始资料的收集63镁砖的生产工艺73.1原料的要求73.2颗粒组成及配料74温度、压力和气氛制度的确定84.1温度制度84.2 压力制度84.3气氛制度95 隧道窑总体设计95.1隧道窑内容纳窑车数的确定95.2每辆窑车装砖量的确定95.3 窑车尺寸的确定95.4 窑长的确定95.5 窑的截面积尺寸的确定105.5.2窑宽度的确定105.6窑各带的划分及长度的确定105.7 有效容积的计算和装窑密度的计算115.8 窑车数量的确定116隧道窑各带结构的确定116.1 预热带烟道和气幕配置116.1.1.预热带烟道以及排废气孔数量的确定116.1.2隧道窑预热带气幕装置126.1.3

11、 窑内横向循环136.2 烧嘴的确定136.3 热风抽出系统136.4冷风鼓入系统136.5 窑底压力平衡装置146.6 窑门的设置147 窑墙、窑顶和窑车衬砖设计147.1 砌筑材料的选择147.2 窑车衬砖厚底的决定157.3窑车装砖157.4 镁质制品隧道窑各带窑墙、窑顶材质及厚度，毫米167.4.1 窑墙设计167.4.2 预热带窑墙尺寸的确定167.4.3烧成带窑墙尺寸的确定167.4.4 冷却带窑墙尺寸的确定167.4.5 窑顶设计167.4.7 烧成带窑顶尺寸的确定177.4.8 冷却带窑顶尺寸的确定177.5 窑车的选择177.6 膨胀缝188 隧道窑附属构件的设计188.1

12、轨道接头形式188.2 轨道膨胀缝188.3 封砂槽和漏砂槽198.4曲折密封199 燃料燃烧计算199.1 燃料消耗和燃烧温度的计算199.1.1空气量和烟气量的计算199.1.2燃烧温度的计算2010热平衡计算2010.1 热量收入项2010.1.1燃料燃烧的化学热量；2010.1.2燃料带入的物理量2010.1.3助燃空气带入的物理量2110.1.4在预热带吸入空气带入的物理热；2110.1.5入窑胚体带入的物理热：2110.1.6窑车衬砖带入的物理量2110.1.7窑车金属带入的物理热；2210.2 热量支出项2210.2.1蒸发和加热水分的热量：2210.2.2出烧成制品带走的热量：

13、2210.2.4胚体化学反应耗热量2310.2.5 排出废气带走的热量：2310.2.6窑墙窑顶散热损失2310.2.7 窑车底面的散热损失2410.2.8燃料因机械不完全燃烧损失的热量：2410.2.9 燃料消耗量的计算2411 风机的选择和计算2511.1冷却带送风机2511.2 预热带排烟机2511.3 一次空气和冷却带抽热空气用风机26参考文献27致谢282原始资料的收集（1） 生产任务：年产量为30000吨/年（2） 产品规格：镁质耐火材料标准砖（3） 工作日：350天/年（4） 成品率：95%（5） 燃料类型：重油（6） 最高烧成温度：1600（7） 胚体入窑温度：2%（8） 当地

14、气象条件：年平均气温20，大气压平均值101325Pa,相对温度75%。窑内风速0m/s3镁砖的生产工艺3.1原料的要求我国制造镁砖的主要原料是普通烧结镁砂3.2颗粒组成及配料颗粒组成应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。临界粒度根据镁砂烧结程度和砖的外观尺寸及单重而定，可选择4、3、2.5毫米、2。结合采用亚硫酸纸浆废液（密度为1.21.25g/3 ）或者MgCl2 水溶液。 混炼在轮辗机或混砂机中进行，加料顺序：颗粒料纸浆废液细粉，全部混合时间不低于10min.由于限制原料的CaO量，并提高了镁砂的烧结程度，一般都取消了困料工序。 成型烧结镁砂是瘠性物料，且胚体水分含量少，一般不会出现气体被压

15、缩而产生的过压废品，因此，可采用高压成型，使胚体密度达2.95g/cm3以上。这有利于改善制品的性能。 干燥胚体的干燥过程中，所发生的物理化学变化包括水分的蒸发和镁砂的水花两个过程。干燥介质的入口温度一般控制在100120，废气出口温度一般控制在1060。 烧成镁砖的烧成可以在倒焰窑和隧道窑中进行。它们的荷重软化温度低，同时在结合剂失去作用后胚体强度较低，所以，砖垛不宜太高，一般在0.8m左右。由于物料在煅烧过程中所发生的物理化学变化在原料煅烧过程中已基本完成，制品的主要矿物组成可以认为与烧结镁石基本相同，只是反应接近平衡的程度和矿物成分分布的均匀性有所提高。其烧成制度的制定主要从烧成过程物理

16、水的排除，水解产物的分解和胚体在不同温度下的结合强度几方面考虑。200以下，主要是水分的排除，升温速度不宜太快；400600水化产物的分解，结合水析出，升温速度要适当降低；6001000结合剂失去结合作用，而液相尚未生成，胚体主要靠颗粒间的摩擦力来维持，强度降低，升温速度不宜太快；12001500液相开始形成，并形成陶瓷结合，升温速度可适当提高；1500以上至最终烧成温度，陶瓷结合比较完整，胚体强度较大，升温速度可加快。烧成最终温度下的保持时间视制品而定。为了防止FeO-MgO固溶体，使氧化铁生成MF。这样既能促使制品烧结，又不显著降低耐火性能，故一般采用弱氧化气氛烧成。冷却时，在液相凝固前砖

17、胚具有缓冲应力的能力，冷却速度可以提高，单液相凝固后，砖胚的塑性已经消失，为了避免裂纹的产生，冷却速度不宜太快。但800以下可采用快冷。4温度、压力和气氛制度的确定4.1温度制度隧道窑温度制度的稳定对产品质量起着重要的作用，因而应具有完整的温度制度控制系统。而窑温度制度的稳定主要是保持烧成带的温度稳定。烧成带的温度与燃料的发热值、供给量、空气和燃料量的比例，一次和二次空气量的比例及温度，推车时间间隔，窑车装砖量和装砖图等因素有关。在理想情况下，上述所有因素应保持稳定。为了使窑内温度制度稳定，目前设计一般可按以下项目进行控制：1） 根据烧成带的温度调节燃料供给量。2） 根据燃料的消耗量调节一次空

18、气的供给量。3） 根据预热带与烧成带相接处得负压要求调节废气排出量。4） 根据冷却带与烧成带相接处的正压要求调节冷却鼓风量及抽出热空气量。5） 窑各带应设若干温度测量点。6） 其他温度测量项目：废气温度。抽出热风温度。重油温度。图1本设计的各带安排车位温度带15100400预热带613400600预热带14256001200预热带253512001600烧成带35488001400冷却带4855100800冷却带4.2 压力制度隧道窑内压力制度的合理确定有助于烧成温度的稳定，燃料消耗量的减少，砖垛截面烧成的均匀，漏气减少及改善工厂操作条件等。为了控制窑内压力制度设计上设有零压区。烧成带一般采取

19、微正压操作，以避免因负压操作吸入冷空气而破坏了烧成 。因而零压区一般设于预热带与烧成带相接处或邻近烧成带附近，使烧成带处于微正压区。零压区的具体位置，常随着窑的操作制度变化而变化。一般可根据烧成工艺要求，推车时间间隔，烧成带的长短以及高温点车位多少等来确定。4.3气氛制度烧成气氛对制品的烧成、制品的性质有很大关系，直接影响到烧成时，一系列的物理化学变化。为了防止FeO-MgO固溶体，使氧化铁生成MF。这样既能促使制品烧结，又不显著降低耐火性能，故一般采用弱氧化气氛烧成。5 隧道窑总体设计5.1隧道窑内容纳窑车数的确定 N=/ （5-1）式中 烧成时间，时；推车时间间隔，分。N=10060110

20、=55（辆）5.2每辆窑车装砖量的确定 G=jg2460/ （5-2）式中 G窑的产量，吨/年；J窑年的工作日数，日；g窑车平均装砖量，吨/量；成品率，%。G=30000110(2460)35095%=6.89(吨)查热工课程设计参考资料汇编得取7吨/辆5.3 窑车尺寸的确定选择窑车的长度l,对于窑底的严密性有重要意义。要车越长，要车的接头越少，故窑车的长度不宜太短，一般可取1.53.0米。根据装砖量，查阅各厂的窑车尺寸可得；窑车为长3.0米，宽3.1米。5.4 窑长的确定 L=XL （5-3）式中 L隧道窑的长度，m；N窑内容纳的窑车数量，n；l窑车的长度，m/n。 L=553.0=165（

21、m）5.5 窑的截面积尺寸的确定窑的截面尺寸的确定，取决于产量的要求、截面温度均匀性及制品的温度荷重性能等因素。窑的截面增大，生产能力将相应增加，对厂房及窑的投资影响不大。但截面尺寸过分增加，将造成截面各部分温度不均匀，呈现窑两侧过烧和底部欠烧等现象，以致要延长烧成时间，才能保证处于低温部位制品的烧成。因此，只有在窑截面温度均匀及制品的装砖允许高度得到保证的前提下，才允许增大窑的截面尺寸5.5.1窑高度的确定窑高度的确定应考虑保证制品在烧成温度下不致变形以及保证截面垂直方向的温度均匀等因素。由于镁质制品的荷重软化温度与烧成温度相近，故窑的高度一般只能在1.11.2m左右。本设计窑高度取1.1m

22、。5.5.2窑宽度的确定确定窑的宽度应考虑到保证截面水平方向的温度均匀。较宽的窑在燃烧消耗、产量等方面优于宽度较小的窑。实践证明窑的宽度不超过3.2米时，仍然可保证制品均匀烧成。本设计宽度取3.2m。故窑的规格为：165m3.2m1.1m5.6窑各带的划分及长度的确定隧道窑按热工制度（温度、压力、气氛制度）。隧道窑划分预热带21个，烧成带19个，冷却带15个。各带长度可按下式确定 L1=1 L/ （5-4） L2=2L/ （5-5） L3=3L/ （5-6）式中 L1、L2、L3分别为预热带、烧成带、冷却带，m；1、2、3 分别为预热带，烧成及冷却时间，h。 烧成时间L1=45.2100165

23、=75（米）L2=18100165=30（米）L3=36.5100165=60（米）5.7 有效容积的计算和装窑密度的计算窑的有效容积： V=1653.21.1=580.8（m3）装窑密度： =gN/V （5-7）式中：g每车装砖量N窑内容纳窑车数V窑的有效容积 =755/580.8=0.6629(kg/m3)5.8 窑车数量的确定1）装砖台应占用窑车数量装砖台一般设3个，应占用窑车3辆。2）由于装砖、卸砖班制不同，所占用的窑车数量不同。本设计卸砖采用两班制，推车时间间隔按110min计，故应占窑车4辆。3）窑车上贮胚占用的窑车数窑车上贮胚一般按半班至一班入窑的窑车数量。本计算窑车上贮胚按一班

24、考虑，则应占窑车4辆。4）窑内容纳的窑车数为55辆。5）卸砖台应占用窑车数量卸砖台一般设有3个，应占用窑车3辆。6） 窑外冷却占用窑车数量窑外冷却占用窑车数，应按烧成的制品品种，窑的操作制度而定。镁质制品隧道窑按3班出窑的窑车数计算为12辆。7） 检修占用的窑车数量检修窑车占用的窑车数，应按烧的不同制品品种而有所不同，根据生产经验，镁质制品隧道窑窑车检修占用窑车数一般为5辆。本设计的窑车数位3+4+4+55+3+12+5=86（辆）6隧道窑各带结构的确定6.1 预热带烟道和气幕配置6.1.1.预热带烟道以及排废气孔数量的确定（1）烟道预热带烟道一般宜设在地下，只有当地水位较高时，才设地上烟道或

25、管道。采用地下烟道时厂房内温度低，烟道闸板设置位置较低操作方便，烟道建成后不需要修理，但结构复杂。当地下水位较高时必须采用防水措施，投资较大，为了便于清扫和检查，窑两侧地下支烟道应各设入孔，其尺寸一般不小于600600毫米。地上烟道。采用这种烟道，其结构比较复杂，砌筑质量要求高，否则空气容易被吸入烟道内，增加排烟机的负荷。烟道闸板设置位置较高操作不便。计算烟道截面积尺寸时，废气排出速度一般取45米/秒。 （2）排废气孔数量的确定：确定窑预热带排废气数量的原则如下；根据窑排出的废气量。应保证窑预热带第一号车位至第三号车位废气温度为150250。因该处温度过高易使制品产生裂纹。排废气孔的数量一般为

26、610对，空口尺寸应按同时只用35对作业计算，该处废气速度可选45米/秒。排废气孔的数量过多，将促使高温废气大量排出，降低窑的热效率，且使制品预热带不足，废品增加，甚至需延长烧成时间。排废气孔的布置应便于调整窑内的废气温度。一般从窑头第1至3号车位按一个车位布置一对，往后可按二个车位布置一对，大型窑一般可按一个车位布置一对。6.1.2隧道窑预热带气幕装置隧道窑内气体流动的特点之一，是气体由冷却带往预热带沿水平方向流动时，热气体上升使窑上下出现温差，窑越高温差越大。尤其是当窑的封砂槽以及窑车之间的接缝密封性差时，窑底吸入大量的冷风，使预热带温度分层现象更明显，有时上下温差可达400500。由于窑

27、截面上下温差大，使砖垛加热不均匀，欠烧品增多，导致必须延长烧成时间。缩小上下温差的措施除装砖合理并调整砖垛阻力，减少窑内外压差，从而减少冷空气吸入量之外，还应改进窑的密封结构，合理选定窑的高度，检查廊设压力平衡装置以及用喷射器或高压风机在预热带造成横截面的强制气体循环。气幕装置的设计数据如下；气幕装置气流在喷口处得速度，一般应取6070米/秒以上，否则形不成气幕。气幕用的介质，粘土砖隧道窑一般可采用冷或热空气，硅砖隧道窑宜采用热空气或高温空气。由窑排出低于200的废气，因其中含水气较多，在输送过程中易冷凝、并腐蚀管道，不宜作为气幕的介质。气幕喷头的材质，一般采用粘土质制品。当采用钢材时，最好采

28、用耐火刚。气幕用的鼓风机压力，一般可取300500毫米水柱。气幕装置的布置一般可和排废气孔相对应，安装位置一般从窑头第二号车位算起，小型窑可隔二个车位在窑顶布置一个，大型窑可按一个车位在窑顶布置一个，其数量一般为67个。6.1.3 窑内横向循环在预热带某些部位的窑墙和窑顶内砌筑夹层通道，在窑墙顶部安装一耐热风机，当风机运行时，将隧道窑顶部的热气体通过窑顶小孔抽入窑顶通道中，再通过窑墙通道送入砖垛下部，造成窑内气流的上下循环运动。其效果取决于气流循环量的大小，愈大则效果愈好，但造成窑内气体的能量损失也愈大。6.2 烧嘴的确定根据镁砖隧道窑的实践证明烧嘴布置的间距达到三米时仍然保证制品的均匀烧成，

29、一般布置在窑车与窑车之间。所以2535车位之间布置9对低压油喷嘴。设置在窑车和窑车之间对称布置。低压油喷嘴的优点：是以低压空气为雾化剂，压力低（一般为4001000毫米水柱），用一般的离心机就能满足其压力要求，动力消耗少。雾化空气大部分或全部经喷嘴送入，雾化质量较好，混合较好。燃烧时空气过剩系数较小，一般为1.11.25，并可得到比较短而“软”的火焰。另外，由于雾化空气和重油压力（约0.51.5表压）都比较低，噪音小。而且容易调节，维护简便。6.3 热风抽出系统为了制品有效地冷却，从冷却带鼓入的冷空气量比燃烧所需的量要大若干倍。因此，大量的热风需要从冷却带抽出，并可利用做干燥砖胚等用。1）抽出

30、的风温以400左右为宜。2）大型窑抽热风孔的位置距烧成带（最后烧嘴）不小于3个车位（9米）。3）当烧成带设有喷射器装置的隧道窑，抽热风孔的位置与喷射器装置的距离，大型窑一般不小于3个车位。4）设有余热锅炉的隧道窑，抽热风孔的位置可设在余热锅炉后一个车位。本设计在4547车位之间设置窑顶抽风口2对。6.4冷风鼓入系统送风孔位置和数量的确定：（1）为了保护窑门不变形，靠窑门两侧应设置送风孔一对。（2）送风孔的数量一般为35对。大型窑取3对。均匀布置在最后一个车位上。（3）对设有分散送风装置的隧道窑，集中送风孔数量一般为23对。本设计在5055车位之间5对分散送风。6.5 窑底压力平衡装置本系统为减

31、小窑底通道的截面积，以增加气流的速度，从而改善窑底压力平衡装置的效果，则窑检查廊顶部均用活动钢板盖住，唯留轨面至窑车底通道，本系统从冷却带4849车位鼓风，由预热带1314车位抽风，并经7.5米烟囱排出。为改善窑底密封在预热带抽风管四周和窑车轴头两侧处，根据窑车底结构几何形状相应地装设密封固定板，其与窑车底衔接处均用胶皮连接。同时每辆窑车前轴上的两车轮之间空隙用薄板遮挡住。冷却带窑底因鼓风造成正压，故不设特殊密封装置。实践证明，采用窑底压力平衡的优点如下：（1） 由于窑内与窑底压差值减少，使窑车下部制品欠烧现象减少。（2） 因窑底温度下降，窑车轴承不漏油，而且拆洗次数减少，延长了窑车使用寿命（

32、3） 窑内与窑底压差减少，砂封槽装砂高度可相应降低。减少加砂工作量。取消了窑车接头处抹泥条，不仅可节约水泥，而且减少粉尘，改善车间卫生条件。（4） 由于窑车检修工作量减少，检修人员相应减少。6.6 窑门的设置隧道窑的前后两端各装窑门一个。两门的卷扬传动机构，借助于终点开关和相应的电气设备控制，使两端窑门操作协调一致，同时起落。安装时须整好窑门下降的极限位置，使窑门下部的封口和窑门框上左右曲臂结构的橡皮挡板，分别与窑车台面和窑门混凝土基础面贴封良好，以免漏气。当窑门上升以后，曲臂结构完全摆开、不得阻碍窑车通行。7 窑墙、窑顶和窑车衬砖设计7.1 砌筑材料的选择选择砌筑材料时，要充分考虑砌体所处的

33、工作条件：（1） 工作制度窑炉因用途不同其工作温度差别很大，应据此选用适宜品种和等级的材料来砌筑。（2） 温度应力承受温度应力较大的窑炉或部位，应选用热稳定性好的材料。（3） 承受荷重承受荷重大的部位应选用强度高的材料。在高温下承重时还要考虑材料的荷重软化温度（4） 机械损伤要考虑物料对砌筑材料的冲击和磨损作用（5） 化学侵蚀不同品种的耐火材料接触砌筑时，窑考虑在工作温度下材料之间的反应，对整个窑来说，还要防止由于局部砌体过早损坏导致停产。窑炉各部位砌体得材质应能与整个窑炉的使用寿命相适应。（6） 散热损失在窑炉的设计上，还必须合理利用耐火隔热材料。这样可以减少窑炉的散热损失。改善操作环境，节

34、约燃料，同时也实现高温烧成的重要措施。7.2 窑车衬砖厚底的决定窑车衬砖厚度应根据窑最高烧成温度，并通过热传导计算或者参考类似窑车砌砖来确定。窑车底部表面计算温度一般低于80100。窑车衬砖材质及厚度的要求如下：衬砖总厚度为645mm.,镁砖厚度为133mm,一二等高铝砖厚度为512mm,轻质粘土砖，粘土砖。7.3窑车装砖窑车上砖胚码垛的方式可影响窑截面气流的分配及窑内气体阻力的大小。因此，装砖图设计的合理与否是影响制品烧成均匀的重要因素之一。设计装砖图时应考虑如下原则：（1） 码垛要稳固。砖垛码的稳固，对隧道窑的正常生产有着重要意义，为保证砖垛不倒塌，除了操作时码转要平稳外，设计装砖图时应保

35、证砖垛与窑顶、窑墙间不小于100mm的距离。（2） 尽量减少窑内的气体流动的阻力。砖垛造成的局部阻力是窑内气体运动的主要阻力，降低砖垛的局部阻力能减少窑内外正负压差，对改善窑内温度均匀性和改善传热条件，加速烧成过程是极为有利的。（3） 砖垛与窑墙、窑顶构成的外通道截面积应大于砖垛间纵向通道的截面之和。（4） 砖垛中、下部纵向通道一般应比上部纵向通道面积大。根据窑内热气流较集中于窑上部，窑上部温度较高的特点，为了使制品受热量均匀，在设计装砖图时，下部纵向通道截面积之和应比中部和上部纵向通道截面之和大，以增加下部砖垛接受的热量。由于镁质砖的荷重软化温度较低，同时在结合剂失去作用后胚体强度较低，所以

36、，砖垛不宜太高，一般在0.8m左右7.4 镁质制品隧道窑各带窑墙、窑顶材质及厚度，毫米7.4.1 窑墙设计查热工设计指导书附录3可知，墙外表面温度为60，周围空气温度为20时，q=1162w/m27.4.2 预热带窑墙尺寸的确定粘土砖：1=0.698+0.6410-3（1200+950）/2=1.386轻质粘土砖：2=0.262+0.23210-3（950+3000）/2=0.407红砖：3=0.465+0.5110-3(300+60)/2=0.5568 =（t内-t外）/q （7-1）1=298mm(取348mm) 2=227mm (取232mm) 3=115mm(取116mm)7.4.3烧

37、成带窑墙尺寸的确定镁铬砖：1=4.05-0.82510-3(1600+1400)/2=2.813轻质高铝砖：2=0.175+0.26810-3(1400+450)/2=0.4229红砖：3=0.465+0.5110-3(450+60)/2=0.5951 =（t内-t外）/q （7-2）1=484mm(取580mm) 2=348mm(取348mm) 3=200mm(取232mm)7.4.4 冷却带窑墙尺寸的确定粘土砖：1=0.698+0.6410-3(1400+1000)/2=1.466轻质粘土砖：2=0.262+0.23210-3(1000+400)/2=0.4244红砖：3=0.465+0.

38、5110-3(400+60)/2=0.5823 =（t内-t外）/q （7-3）1=504mm(取580mm) 2=219mm（取232mm） 3=170mm(取232mm)7.4.5 窑顶设计查热工设计指导书附录3可知，墙外表面温度为60，周围空气温度为20时，q=1394w/m27.4.6 预热带窑顶尺寸的确定粘土砖：1=0.698+0.6410-3(1200+950)=1.386轻质粘土砖：2=0.262+0.23210-3(950+750)/2=0.4592高炉渣：3=0.08+0.2510-3(750+300)/2=0.211红砖：4=0.465+0.5110-3(300+60)/2

39、=0.5568 =（t内-t外）/q （7-4）1=249mm(取272mm) 2=66mm(取68mm) 3=68(取68mm) 4=96mm(取136mm)7.4.7 烧成带窑顶尺寸的确定镁铬砖：1=4.05-0.82510-3(1600+1400)/2=2.813轻质粘土砖：2=0.262+0.23210-3(1400+1100)/2=0.552高炉砖：3=0.08+0.2510-3(1100+400)/2=0.2675粘土砖：4=0.698+0.6410-3(400+60)/2=0.8516 =（t内-t外）/q （7-5）1=403mm(取408mm) 2=119mm(取136mm)

40、 3=134mm(取136mm) 4=195mm(取204mm)7.4.8 冷却带窑顶尺寸的确定粘土砖：1=0.698+0.6410-3（1400+1100）/2=1.498轻质粘土砖：2=0.262+0.23210-3(1100+950)/2=0.4998高炉渣：3=0.08+0.2510-3(950+200)/2=0.2238红砖：4=0.465+0.5110-3(200+60)/2=0.5313 =（t内-t外）/q （7-6）1=322mm(取340mm) 2=54mm(取68mm) 3=120mm(取136mm) 4=53mm（取68mm）7.5 窑车的选择1 窑车结构简述窑车由车轮

41、、车架构成，其上用耐火砖砌筑。砌筑材料一般均与被烧成的制品类似。窑车的轴承均需经常保持有足量的润滑剂，常用的润滑剂为二硫化钼脂。窑车两侧衬板安装时应平整，并将两衬接缝处抹满耐火泥。2.窑车的技术性能窑车得规格：3000mm3100mm1075窑车轨距：1520mm窑车轮距：1700mm衬板至车轮直径：675mm窑车车轮直径：950mm钢轨型号：3842kg窑车重量：4370kg最大载荷：衬砖13300kg装砖14000kg7.6 膨胀缝砌体的膨胀缝按下列尺寸设留： 粘土砖和轻质粘土砖砌体 56mm/m 硅砖砌体 12mm/m 镁砖砌体 1012mm/m 高铝砖 68mm/m工作温度低于800的

42、类粘土砖砌体、红砖和硅藻土砖砌体一般可以不留膨胀缝。膨胀缝的位置应避开受力部位和骨架，并应按间距2米左右均匀分布。窑墙的膨胀缝应留成弓字形，上下砖层留成锁口，窑墙内外层留成封闭式。竖窑的圆形墙体与外壳之间留设缝隙代替膨胀缝，并在其中填以绝热散料或微湿的耐火泥料。拱顶一般在两端留出直膨胀缝，除考虑拱顶的纵向伸长外，还应考虑两端窑墙向上的膨胀。拱顶的长度大于5米时。应在中间留设膨胀缝，错砌的可留成环形膨胀缝或弓形膨胀缝。多层拱顶的膨胀缝各层要错开，上面盖一层平砖以保持气密性，拱顶膨胀缝的留设位置要与窑墙的膨胀缝留设位置相配合。8 隧道窑附属构件的设计8.1 轨道接头形式窑内轨道安装除要求精确铺设外

43、，还要求运行时无振动，防止车面上的制品胚垛倒塌。同时，制品在高温下要求避免震动。因此轨道接头要平、直。要考虑窑车运行平稳。其形式有以下两种：（1） 斜接式（2）直接式建筑陶瓷隧道窑窑内轨道普遍采用斜接式，直接式结构简单，但窑车运行中易受震动。故窑内轨道较少采用。本设计采用斜接式。8.2 轨道膨胀缝钢轨与钢轨衔接处应留膨胀缝，其宽度决定于窑下温度，钢轨材料和钢轨长度。建筑陶瓷隧道窑一般采用普通轻轨。8.3 封砂槽和漏砂槽隧道窑的窑车两侧装有钢制挡板，窑车在窑内运动时，裙板插入砂封槽中，砂封槽设置在隧道窑内两侧的窑墙上，被称为：砂封装置。砂封槽多用耐火砖或槽钢、角钢制成，其内盛有砂子。砂粒直径13

44、mm,砂封装置阻隔了窑车得上下空间，从而最大限度地防止窑内正压区的热气体从车下溢出而烧坏车下金属件，也最大限度地防止冷空气漏入窑内负压区而降低气流温度和增大气流分布的不均匀。为使因窑车运动带出窑的砂粒损耗得到及时补充，一般在隧道窑预热带设置23对加砂管，在隧道窑末端设置一对漏砂槽。8.4曲折密封为了防止隧道窑内的热量直接辐射给窑车得金属部分，在窑车与窑墙衬砖之间，以及窑车与窑车之间还增加了曲折密封，这样还可增加窑内热气体溢出的阻力或冷空气漏入窑内的阻力。从而有助于密封。另外，因为窑车与窑车之间要承受推力，所以前后相邻两个窑车得衬砖之间不能直接接触，而是依靠金属车架的凹凸接触，凹槽中填以耐火纤维

45、，以防止通过前后两个窑车之间上、下通道的漏气。9 燃料燃烧计算9.1 燃料消耗和燃烧温度的计算9.1.1空气量和烟气量的计算如图2该窑炉使用发生炉重油为燃料其组成如下组分CHONSMA含量%87.511.00.150.750.50.060.04取空气系数a=1.1重油温度和空气温度均为20，其中空气在020的平均比热容为1.296KJ/Nm3.，计算1KG重油燃气所需要的空气量及生成烟气量。基准：1KG重油理论空气量为： Va0=（C/12+H/4+S/32-O/32）22.4100/21=10.72(Nm3/kg)实际空气量为： Va=aVa0=1.110.67=11.79(Nm3/kg)理

46、论烟气量为： V0=(C/12+H/2+M/18+S/32)22.4+VO2O79/21 =1.596+1.313+0.004+2.24179/21 =11.34(Nm3/kg)实际烟气量为： V=V0+（a-1）Va0=11.34+(1.1-1.0)=12.407(Nm3/kg)烟气组成为：CO2、H2O、N2、O2、SO2CO2=（.875/1222.4）/12.407=13.16%H2O=（0.11/2+0.0006/18）22.4/12.407=9.93%N2=（0.0075/2422.4+11.7979%）/12.407=75.09%O2=（1.1-1）10.7221%/12.107

47、=1.81%SO2=0.005/3222.4/12.407=0.03%9.1.2燃烧温度的计算 Q低=32793C+98320H-9100（O-S）-2450M（kJ/kg） （9-1） =39394重油比热:C油=2.01878+0.003222（t油-100）=1.76102一次空气物理热：Q1=0.7VaC1T1=0.711.791.300820=214.7(KJ)二次空气物理热：Q2=0.3VaC1T1=0.311.791.43941000=5091.2（kJ） T理论=（Q低+CfTf+VaCaTa）/VC （9-2）=(39394+1.7610220+214.7+5091.2)/1

48、2.4121.63=2224.7()取隧道窑高温系数为0.8.则实际温度T实际：T实际=0.82224.7=1668.51600 可以满足设计需求。10热平衡计算10.1 热量收入项10.1.1燃料燃烧的化学热量； Q化燃=BQ （10-1）式中 B-燃料消耗量，kg /h。Q化燃=39394B10.1.2燃料带入的物理量Q物燃=BC燃t燃 （10-2）式中 t燃进窑燃料温度，； C燃燃料0t时的平均热容，kcal/kg.。 Q物燃=201.76102B=35.22B10.1.3助燃空气带入的物理量在一般情况下，空气带入的热量甚微，常忽略不计。助燃空气带入的物理热按下式计算； Q助.空=aV0

49、C助空t助空B （10-3）式中 a燃料燃烧时，空气过剩系数。当要求燃料完全燃烧时，计算采用的最小a值，液体燃料：a=1.11.25；V0单位燃料燃烧时理论所需空气量， m3/kg；t助空助燃空气的温度，；C助空助燃空气在t助空时的热容，kcal/m3.。Q助1=1.210.7210001.3837B0.3=5339.9BQ助2=1.210.72201.3837B0.7=249.2B10.1.4在预热带吸入空气带入的物理热； Q吸.空=B（a烟-a）V0C吸.空t吸空 （10-4）式中 a烟排出烟气中的空气过剩系数。窑长阻力大，负压大的窑可取56；T吸、空、C吸、空被吸入空气的温度和热容.和k

50、cal/m3。 Q吸.空=B（5-1.25）10.72201.3247=1079.26B10.1.5入窑胚体带入的物理热： Q制=G制C制t制 （10-5）式中 G制每小时入窑制品干重量，kg /h；t制入窑制品的温度，； C制入窑制品在t制时的热容，kcal/kg。每小时入窑干胚量:700060/110=3818.2kg/hQ制=3818.2600.212=48575（kJ）10.1.6窑车衬砖带入的物理量 Q衬=G衬C衬t衬 （10-6）式中 G衬、C衬、t衬为响应窑车衬砖材料的重量、热容和温度。图3 窑车衬砖的密度和热容材质密度（kg/m3）热容(kcal/kg.)镁砖27000.21轻

51、质粘土砖（r=1.3）13000.2轻质粘土砖（r=0.8）8000.2粘土砖20000.2每辆窑车上各种砖重：G1=V1r1=27002.32.50.065=1009.13G2=V2r2=13001.150.1941.5=435.05G3=V3r3=8001.151.50.34=469.2G4=V4r4=20000.5750.50.5342=614.1Q衬=(G1C1+G2C2+G3C3+G4C4)4.18760/11020 =(211.92+87.01+93.84+122.82)4.18760/11020 =23550.2（kJ）10.1.7窑车金属带入的物理热； Q金=G金C金t金 （1

52、0-7）=43700.12204.18760/110=26347.6（kJ）式中 G金、C金、t金为窑车金属的重量、热容和温度。 10.2 热量支出项10.2.1蒸发和加热水分的热量： Q水=G水（595-t1+0.46t2） （10-8） =70002%(595-20+0.46250)4.18760/110 =220616.8（kJ）式中 G水每小时窑车上制品和耐火物带入水分的重量，kg/h； 5950时。每公斤水汽化为蒸汽所需的热量，kcal/kg； T1带入窑内水分的温度； T2水蒸气由窑内排出时的温度，对于一般建筑陶瓷隧道窑，废气排出温度通常在200300左右； 0.46250时，每公

53、斤水蒸气的热容，kcal/kg.。10.2.2出烧成制品带走的热量：Q1制=G制C1制t1制 （10-9） =700098%(0.19+0.810-41400)14004.18760/110 =6624005（kJ）式中 G制每小时入窑制品的重量。kg/h；T1制在烧成带末端制品的温度，；C1制制品在t1制时的热容，kcal/kg.。10.2.3出烧成带窑车上耐火物带走的热量： Q1耐=G耐C1耐t耐 （10-10）式中 G耐每小时进入窑内的窑车上每种耐火物重量，kg/h； T1耐在烧成带末端，窑车上耐火物的温度。一般取T1耐=T1制，； C1耐窑车上每种耐火物在t1耐的热容，kcal/kg，

54、。如图4出烧成带窑车上耐火物的温度、热容和每小时进入窑内的重量材质r（kg/m3）c(kcal/kg.)加热平均温度镁砖27000.2551550轻质粘土砖（1.3）13000.268900轻质粘土砖（0.8）8000.230400粘土砖20000.220300Q1耐=(G1C1+G2C2+G3C3+G4C4)4.18760/1101400 =1991307（kJ）10.2.4胚体化学反应耗热量 Q应=G制A制A应 （10-11） =381850050%4.187 =3996492（kJ）式中 G制每小时入窑制品重量，kg/h； A制胚体中MgO重量百分含量，87%； A应制品每公斤MgO耗热量。10.2.5 排出废气带走的热量： Q废=B（V0烟+（a烟-1）V0）C废*t废 （10-12） =B11.34+(1.1-1)11.341.424200 =3534.9B式中 V0烟理论燃烧产物量，m3/kg；T废废气排出时的温度（一般在200300左右），