1.前言 陶瓷工业窑炉是陶瓷工业生产中最重要的工艺设备之一，对陶瓷产品的产量、质量以及成本起着关键性的作用。它把原料的化学能转变成热能或直接把电能转变成热能，以满足制品焙烧时所需要的温度，在期间完成一系列的物理化学变化，赋予制品各种宝贵的特性。因此，在选择窑炉时，为了满足陶瓷制品的工艺要求，应充分了解窑炉类型及其优缺点，考察一些与已投入生产的陶瓷厂，然后结合本厂实际情况和必要的技术论证，方可定之。隧道窑是耐火材料、陶瓷和建筑材料工业中最常见的连续式烧成设备。其主体为一条类似铁路隧道的长通道。通道两侧用耐火材料和保温材料砌成窑墙，上面为由耐火材料和保温材料砌筑的窑顶，下部为由沿窑内轨道移动的窑车构成的窑底。隧道窑的最大特点是产量高,正常运转时烧成条件稳定,并且在窑外装车,劳动条件好,操作易于实现自动化,机械化.隧道要的另一特点是它逆流传热,能利用烟气来预热坯体,使废气排出的温度只在200C左右,又能利用产品冷却放热来加热空气使出炉产品的温度仅在80C左右,且为连续性窑,窑墙,窑顶温度不变,不积热,所以它的耗热很低,特别适合大批量生产陶瓷,耐火材料制品,具有广阔的应用前景.本人设计的是年产960万件10寸汤盘隧道窑。窑炉总长106m，有效宽是3.12米，烧成温度是1320，烧成周期为20小时。燃料采用发生炉煤气，燃烧器采用高速烧嘴。此设计的隧道窑，窑体趋向轻型化，烧成质量好，成品率高。说明书中具体论述了设计时应考虑的因素,诸如窑体结构、排烟系统、烧成系统和冷却系统等等.同时详细的进行了对窑体材料的选用、热平衡、管路、传动设计等计算。本窑炉采用轻质耐火保温材料，高速调温烧嘴，对余热进行集中利用，产品能耗较低，实现了自动化控制，连续式生产，大大提高了生产效率。符合大量生产的要求。在设计过程中，使我对窑炉设计及施工过程有了更深的认识。隧道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑炉，在我国已得到越来越广泛的应用。2.窑炉课程设计任务书 一、设计任务：年产960万件10寸汤盘隧道窑设计 二、原始数据 1.产品规格：10寸，0.48kg/块 2.10寸汤盘坯料组成（%）SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2O+Na2OI.L69.2019.960.870.490.883.125.48 3.入窑水分：3% 4.最高烧成温度：1320 5.烧成曲线：自定 6.烧成周期：20小时 7.气氛： 常温-1050 氧化气氛 1050-1200 还原气氛 1200-1320 中性气氛 8.年产量：960万件(年工作日330天，合格率90%).3. 窑体主要尺寸的确定3.1 棚板和立柱的选用查资料得10寸汤盘的详细参数如下：33320mm，220g。考虑烧成收缩为8%，则:坯体直径尺寸=产品尺寸（1-烧成收缩）=333 （1-8%)=362（mm），坯体高度尺寸=产品尺寸（1-烧成收缩）=21.74（mm）所以选用棚板的尺寸为：75075025 mm 支 柱：5050100mm3.2 装车方法在窑车的长度方向上设置6块棚板，宽度方向上设置4块棚板，在窑车高度方向上装10层。棚板间的间隙在长度方向上为10mm，棚板与车边间距为15mm。棚板间的间隙在宽度方向上为10mm，棚板与车边间距为15 mm。由此确定窑车车面尺寸为：长：7506 + 105 + 152=4580mm 宽：7505 + 103 + 152=3820mm3.3窑内宽的确定根据窑车和制品的尺寸，窑车车边距窑内墙取40mm，所以窑内宽B为3900mm3.4窑长的确定窑车装载量为46510=1200件每车，故装窑密度为1200/4.58=262件/米。 窑长L= (960000020)/(330240.90262)=102.8 m窑内容车数：n=102.8/4.58=22.45辆 取23辆 有效窑长为234.58=105.34m 该窑采用钢架结构，全窑不设进车和出车室，故全窑长取106m，分为53个标准节，每节长2000mm。 3.5窑内高的确定窑车架高225mm，窑车衬面边缘用4层的轻质砖共260mm，在窑车的中部铺4层硅酸铝纤维棉和 1层含锆纤维毯。窑车总高为：225+260=485mm在车面与棚板间留火道，其高度为300mm。 在料跺上方预留115mm插热电偶的空间，窑车上装制品的高度为1009+2510=1150mm，堇青 莫来石板，厚度=20mm，；硅酸铝棉，厚度=230mm。所以窑全高（轨面至窑顶）：预热带、冷却带为：485+300+1150+115+230+20=2300mm，有效高度为：300+1150+115=1565mm,；为了加强传热，烧成带加高100mm,又因烧成带窑顶材料厚度为230+230=460 mm，故烧成带窑高为： 485+300+1150+115+230+230+100=2610mm,有效高度为：1665mm。3.6 窑车窑内容车数23辆，则推车时间：2060/23=52.174 min/车；推车速度：60/52.174=1.15车/小时。3.7 各带长度的确定根据烧成曲线：预热带长=（预热时间总长）/总烧成时间=6.8106/20=36.04m因窑炉每节长度为2米，故预热带取18节。烧成带长=（烧成时间总长）/总烧成时间=5.6106/20=29.68m因窑炉每节长度为2米，故烧成带取15节。冷却带长=（冷却时间总长）/总烧成时间=7.6106/20=40.28m 因窑炉每节长度为2米，故预热带取20节。4.烧成制度的确定4.1温度制度的确定根据制品的化学组成、形状、尺寸、线收缩率及其他一些性能要求，制订烧成制度如下：20200 2.3小时 预热带 200600 2.5小时 预热带 600900 2.0小时 预热带 9001050 0.8小时 烧成带 10501200 1.8小时 烧成带 12001320 2.0小时 烧成带 1320 1.0小时 烧成带 1320700 2.0小时 急冷带 700400 4.0小时 缓冷带 40080 1.6小时 快冷带4.2 烧成曲线的确定 5.窑体及工作系统的确定5.1 排烟系统为了更好的利用烟气的余热，采用分散排烟的方式。在预热带1、2、3、5、7节箱体位近窑车台面的窑墙上设20对排烟口，每节为2对，均以阶梯形布置，可以迫使烟气自上而下流动，使得制品受热均匀，各排烟支管汇总到排烟总管由排烟机排出，一部分送干燥房，其余的从烟囱排入大气。5.2 燃烧系统 此窑采用小功率多分布高速调温烧嘴的布置方式。两侧垂直和水平交错排列，这样有利于 均匀窑温和调节烧成曲线。下部烧嘴喷火口对准装载制品的下部火道，上部烧嘴喷火口对准装 载制品上方的部分。烧嘴砖直接砌筑在窑墙上，采用刚玉莫来石材质。烧嘴的具体布置情况为： 1025节只设置下部烧嘴32对，共64只；2633节设置每节下部烧嘴3只，上部烧嘴2只， 共40只。并在每个烧嘴的对侧窑墙上设置一个观火孔。烧嘴总数为：104只，助燃风全部为外 界空气。预热带带前部的部分烧嘴和烧成带上部烧嘴可能不开，为调节烧成曲线，增加产量留 设备用。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，余热风可供干燥用，从而达到节能目的。 5.5.1 急冷段采用直接向窑内吹入冷风的方式，在34节中间位置设置了一道急冷阻挡气幕，34-38节分上下两排设置了32对急冷风管，直接向窑内喷入冷风，并在39节设置了2对侧部抽热风口。 5.5.2 缓冷段 制品冷却到700400范围时，是产生冷裂的危险区，应严格控制该段冷却降温速率。为了达到缓冷的目的，本设计采用间壁冷却的形式，在42至45节设置2组中空墙来进行间壁冷却。 5.5.3 快冷段在48节设置2对侧部抽热风口，在49-50节分上下两排设置12对快冷风管，气源为外界空气。并在顶部设置抽热口，由抽热风机送至干燥室。 5.5.4 窑尾段 53节设置3对轴流风机，直接对窑内的制品进行冷却，以保证制品的出窑温度低于80。5.4传动系统 隧道窑内铺设轨道，轨道安放在钢架上的轨道垫板上，用螺丝联结并焊接。窑车是制品运输 的载体。窑车底架由槽钢、钢板等经螺丝联结、焊接而成。在窑头和窑尾各有一手动拖车道，每拖车道上有一辆拖车。窑外有一条手动回车线。拖车轨道和窑内轨道和回车线轨道相连接，并在同一水平面上。空窑车在回车线上装载制品，然后推到拖车上，将拖车推到窑头，再用顶车机将窑车推入窑内，窑车从窑尾出来经拖车道送至回车线，并在回车线卸载制品。窑头装有油压顶车机。根据设定好的推车速度，顶车机将窑车顶入窑内。顶车速度可调。拖车道和回车线轨道直接装在轨道垫板上。在自动回车线上设置有一个窑车下检查坑道，深约1.5米，其长宽尺寸约同窑车大小，用来检修运行不良的窑车。在回车线前部和后部，各设置一道安全检查门，其断面尺寸和窑头断面、曲封尺寸一致。检查门用多块薄钢板制作而成，用螺丝联结，可以调整其高度和宽度。5.5其他附属系统结构5.5.1事故处理孔由于窑车上棚架稳固，不容易发生倒窑事故。即使发生窑内卡车或者其他事故，也可停窑，能够快速冷却下来，再进行处理，对生产影响不大。因此该隧道窑不设置窑内车下检查坑道。在窑炉第17节，34节布置了尺寸为500520的事故处理孔两对。这样既简化了窑炉基础结构，减少了施工量和难度，又降低了成本，窑体保温也得到了明显的改善。5.5.2测温测压孔及观察孔在烧成曲线的关键处设置测温孔，以便于更好地了解窑内各段的温度情况，观察孔是为了观察烧嘴的情况。测温孔的间距一般为3-5米，高温段布置密集些，低温段布置相对稀疏。本设计在窑体的第1节18节，在第2节设置一处测温孔，接下来每隔一节设置一处测温孔，共9处测温孔；在进入烧成带之后的第20节与25节各设置一处测温孔，第27、29、31、33节的窑顶和窑侧墙处设置测温孔，共10处测温孔；第36、38、40、42、44、46、48、50、52节各设置一处测温孔，共9处测温孔。而且在烧成曲线的关键点，如窑头、氧化末段、晶型转化点、成瓷段、急冷结束段等都有留设测温孔。从而能够严密监视及控制窑内温度和压力制度，及时调节烧嘴的开度，保证窑炉的各关键点的温度和压力正常。5.5.3膨胀缝每隔2米留设20mm左右