3.窑体主要尺寸的确定
3.1 窑内宽的确定
产品的尺寸为600×600×8mm,设制品的收缩率为10%。由坯体尺寸=产品尺寸/(1-烧成收缩),得坯体尺寸为:667×667mm
两侧坯体与窑墙之间的距离取150mm,取一排4块 则窑内宽为 D=4×667+150×2=2968mm 取内宽为3m 3.2 窑长及各带长度的确定 3.2.1 窑体长度的确定
装窑密度=每米排数×每排片数×每片砖面积
=(1000÷667)×4×(0.6×0.6)
=2.159(㎡/每米窑长)
窑长=(生产任务÷24÷年工作日×烧成时间)÷成品率÷装窑密度 =(1300000÷24÷330×55÷60)÷0.95÷2.159=73.36M
利用装配式,由若干节联接而成,设计每节长度为2200mm,节间联接长度为8mm总长度为2208mm,窑的节数=73.36÷2.200=33.35节,取整为34节。 所以算出窑长为L=34×2208-8=75072mm=75.7m 3.2.2 窑体各带长度的确定
预热带占全窑总长的30.18%,取11节,长度=11×2208=24288mm; 烧成带占全窑总长的28.8%, 取10节,长度=10×2208=22080mm; 冷却带占全窑总长的41.1%, 取13节,长度=13×2208=28704mm。 3.3 窑内高的确定
内高为窑道内整个空间的高度,等于辊上高(辊道中心线至窑顶的距离)与辊下高(辊道中心线至窑底或隔烟板的距离)之和。
辊上高应大于制品高度,考虑到玻化砖的高度小,又是单层焙烧,只要保证气流顺畅即可。
从理论上来说对焙烧建筑瓷砖的辊道窑辊下高最好应大于砖对角线长度,但由于该制品较大,若按此计算会造成内高太大,既增大了窑墙散热,又不利于窑内传热。由于制品从辊上掉下,一般都发生了破损,尺寸都比整砖小了,故据各地辊道窑实际状况来看取辊下高400mm。
表1-1 窑内高度表
辊上高(mm) 辊下高(mm) 内总高(mm)
1-4节 300 400 700 5-24节 360 440 800 25-34节 300 400 700 4.烧成制度的确定
5.(1)温度制度
①烧成周期:55min ②各带划分 位置 单元节 温度 升(降)温速率 预热带 1-4 5-8 9-11 烧成带 12-17 18-21 冷却带 22-24 25-30 31-34 20~250 250~600 600~900 900~1100 1100~1180 1180~850 850~250 250~80 52.5 79.9 91.2 60.8 18.2 146.5 65.8 38.8 6.48 6.48 4.86 9.72 6.48 4.86 9.72 6.48 排烟带 下设烧嘴 急冷段 缓冷段 快冷锻 时间 备注 表4-1 各段温度的划分、升温速率与窑节数分布
(2)气氛制度:全窑氧化气氛 (3)烧成温度曲线大致如下:
图4-2:烧成温度曲线 .T(?C) 1200 1180 1000 950 800 700 600 500 500 400 200 80 0 28.9 t(min) 24.9 4.2 8.3 11.7 17 37.4 47.7 56
5.工作系统的确定
辊道窑的工作系统确定包括排烟系统、燃烧系统、冷却系统等 5.1 排烟系统
采用集中排烟方式,排烟口设在第1~4节,每节下各3对直径为256mm的圆形排烟口直通窑体外,排烟口设在距每节窑尾640mm处。下排烟口上方设置支柱和挡板以防止碎坯落入下排烟口。排烟出口处设置排烟阀,然后经水平分管进入总烟管。总烟管设于窑顶,上有总闸。利用烟气抽力,引导窑内气体流动。在第三节上设两台y9-38 10D锅炉引风机(其中一台备用)
5.2 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,仅通过烧嘴砖的燃烧道中空部分燃烧,而不另设燃烧室,并在辊子上下各设一层烧嘴,同一层烧嘴两侧交错布置,同一侧烧嘴上下交错布置。烧嘴的对侧是观察孔,以便更好的观察火焰的燃烧情况,便于操作控制。
为均匀窑温,强化窑内对流换热,在选择烧嘴时,选用小流量高速烧嘴。 5.2.1烧嘴的设置:
本设计在预热带前部即烧成带前就开始设置烧嘴,有利于快速升温和温度调节,缩短烧成周期,达到目的。考虑到在低温段设置烧嘴不宜太多。因此,在第9-11节每节下部设置3对烧嘴,只设置于辊下。在第12-21节的辊上下各交错设置3对烧嘴,辊上下烧嘴及对侧烧嘴均互相错开排列。并在每烧嘴的对侧设置一观察孔。因此,本设计总共有44个烧嘴。 5.2.2天然气输送装置
天然气由升风机升压,通过管道、阀门、总管天然气处理系统,送至各个烧嘴,助燃空气由风机通过管道、阀门送至烧嘴。
总管天然气处理系统:汽水分离器→过滤器→调压器
5.3 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。 5.3.1急冷通风系统
从烧成最高温度至少700℃以前,制品中由于液相的存在而且具有塑性,此时可以进行急冷,最好的办法是直接吹风冷却。辊道窑急冷段应用最广的是直接风冷是在辊上下设置横窑断面的冷风喷管。每根喷管上均匀地开有圆形或狭缝式出风口,对着制品上下均匀地喷冷风,达到急冷的效果。由于急冷段温度高,横穿入窑的冷风管须用耐热钢制成,管径为60~80mm。
本设计也采用直接吹风冷却,在第22—24节每节设置12根Φ80急冷风管,上下管布置在同一断面并横穿过窑内, 每根风管的窑内部分均匀开80个Φ10圆孔。.从一侧窑墙插入,另一侧窑墙顶出来,通向窑顶的Φ260mm的抽热风支管最后通向Φ700mm的抽热风总管。与窑内热风一道由Y8-38-9D抽热风机抽出送干燥用 5.3.2 缓冷通风系统
第25—30节每节设置6根Φ80急冷风管做冷却,换热管一端敞开做吸风口,另一端接抽热风管,通向余热风机。在42-47节窑的顶部设置6个圆形抽热风口,直径为250mm。缓冷换热和抽热共用一台风机。 5.3.3 快冷通风系统
窑尾采用直接吹冷风冷却产品。在窑炉最后2节两侧安装轴流风扇,每节窑顶、窑底各设4台轴流风扇,上下对制品强制冷却。在第49节设一矩形抽冷风口,尺寸为1600×580 mm。 5.4传动系统 5.4.1 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:
表5-1:辊子的选材
低温段(250~20) 无缝钢管辊棒 中温段(200~500℃和500℃~80℃) 瓷棒 高温段(500~1180℃和1180~500℃) 碳化硅辊棒 5.4.2 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。因中试窑比较短,辐射换热和对流换热空间有限,本设计辊子的直径要小些,故选用直径为40mm的辊棒,而长度则取3100mm。 5.4.3 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670/4=160mm,因此,本设计确定辊距为50mm,每节窑为2100/50=42根。 棍子总数=42×51=2142根
5.4.4 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、链传动和齿轮传动结构所组成。
为避免停电对正常运行的辊道窑造成的危害,辊道窑一般都设在滞后装置,通常是设一台以电瓶为动力的直流电机。停电时,立即驱动直流电机,使辊子停电后仍能正常运行一段时间,避免被压弯或压断,以便在这段时间内,启动备用电源。
本设计选用多电机分段传动分段带动的传动方案。将窑分成10段,每段由一台电机托动,采用变频调速。所有电机可以同时运行,每台亦可单独运行,当处理打缧、堵窑等事故时,将电机打到摆动状态,使砖坯前后摇摆运行,可保证这些区段的制品不粘辊,辊子不弯曲,砖坯亦不会进入下一区段。 5.4.5 传动过程
电机→主动链轮→滚子链→从动链轮→主动斜齿轮→从动螺旋齿轮→主轴→主轴上的斜齿轮→被动斜齿轮→辊棒传动装置→辊子 5.4.6 传动过程联接方式
依据以上原则,联接方式主要采用弹簧夹紧式,从动采用托轮磨擦式。
5.5 窑体附属结构 5.5.1 事故处理孔
事故处理孔设在辊下,且事故处理孔下面与窑底面平齐,以便于清除出落在窑底上的砖坯碎片。为了能清除窑内任何位置上的事故而不造成“死角”,两相邻事故处理孔间距不应大于事故处理孔对角线延长线与对侧内壁交点连线。
图5-1:事故处理孔的布置
由上图知:cot??b??bc B
? c?B?cot??B?则: L?2(b?c)?2b1?B?=2×0.4×
1?2.3=8.52m 0.31? 两事故处理孔中心距L应小于或等于8.52m