辊道窑设计计算

    一、原始资料收集

    设计前必须根据设计任务收集所需的原始资料，该厂已引进一条玻化砖生产线，考虑到原料车间、压机等仍有270000m²富余的生产能力，故进行挖潜技改，对照已有生产线，设计原始资料如下：

    1、产量：年产270000m²瓷砖。

    2、产品规格：100×200×7,200×200×8,200×300×8,300×300×9(mm)

    3、年工作日：300天

    4、燃料：半水煤气，热值5233.8kJ/m³，压力0.1―0.16MPa，供气量800m³/h。

    5、坯入窑含水量：≤2％

    6、原料组成：中粘性土，低粘性土，风化长石各占30％。

    还有适量低温溶剂原料。

    7、烧成制度

    （1）温度制度

        ①烧成周期：72min

    ②各带划分：烧成周期比原引进WELKO公司辊道窑60min增加12min，12min全部用于增加预热及冷却时间，而高温烧成时间仍按原设计不变。各段温度与时间划分如表1。

表1 各段温度的划分与升温速率

    （2）气氛制度：全窑氧化气氛。

    （3）压力制度，预热带-40~-25Pa；烧成带<8Pa。

     二、窑型选择

     设计考虑到该厂已引进WELKO公司FRW2000型辊道窑，该窑设计合理，利用余热干燥生坯和进窑坯，热效率高；温度控制准确、稳定；传动用传统链条传动，磨擦式联接辊筒，传动平衡，维护方便，无级调速，控制灵活。设计认为，FRW2000型窑炉适合该厂使用，通过仿制吸收其先进技术，又有助于加深对原窑的认识，更好管理窑炉，新旧窑零部件可互用，节约资金，因此，窑型选择为仿FRW2000型煤气辊道窑。

     三、窑体主要尺寸的计算

    1、窑内宽：这里以200mm×200mm产品进行计算，参考原引进窑，取内宽1.5m，可并排6片砖。

    2、内高取：第1―3节、19-23节：582mm；第4-18节；825mm。

    3、窑长：

    按式（1―2）计算窑容量：

    窑容量=

    同一列砖砖距取40mm，则：

    装窑密度= （m²/每m窑长）

    故窑长L=50

    利用装配式，由若干节联接而成，设计每节长度为2120mm，节间联接长度8mm，总长度2128mm，节数=50000/2128=23.5节，取节数为24节。

    因而窑长度为：L=2120×24=51064mm

    各带长度：窑前段：51064×13%=6640，取3节，长度=3×2128=6384(mm)

    预热带：51064×33%=16851，取8节，长度=8×2128=17024(mm)

    烧成带：51064×17%=8681，取4节，长度=4×2128=8512(mm)

    冷却带：51064×37%=18894，取9节，长度=9×2128=19152（mm）

    四、工作系统

    A．通风系统

    在第4节窑顶及两侧下方各设置一对抽烟口（主抽烟口），设置抽烟风机A抽出烟气（抽烟管中间设置热交换器）；A风机抽出烟气部分送入窑前段（在第3节窑顶、辊道下部设置进气口），部分经烟囱排出；在第1节窑顶、辊道下部设置一抽风口，由窑前段抽风机抽出烟气经烟囱排空。

    由助燃风机B供应燃烧器的燃烧空气；由急冷风机C供应第17节急冷空气。

    在第19―21节窑顶部、下部各设置一抽热风口，第21节为主抽风口，由抽风机E抽出热风部分送入窑下面干燥器（在窑下干燥器的第19节一侧窑墙设置一进热风口），其余热风经烟囱排空。

    第24节窑顶部、底部各设置一排风扇，以45⁰向窑内吹入冷空气。

    热交换风机G将冷空气送入热交换器，空气被加热后送入窑下干燥器（在窑下干燥器的第3节一侧设置一进气口），在干燥器第1节一侧设置一抽风口，由干燥器抽风机F抽出废气经烟囱排出；在干燥器第24节一侧设置吹冷风机。

    在第5―18节，节之间辊道上、下方各设置档板，上方采用耐火纤维板吊挂，下方用高铝砖砌筑；12节、16节在靠近窑尾处再增设一档板。

    在进窑口，第3节靠近窑尾处，第3、4节，18、19节，21、22节，节之间设置闸板。

    B．燃烧系统

    1、烧嘴设置

    在第5―16节和第18节，每节分别在辊上、下各设置两对烧嘴，辊上下烧嘴及对侧烧嘴均互相错开排列。

    在辊道上方每个燃烧器对侧窑墙分别设置一个火焰观察孔。

    2、煤气输送装置

    煤气由升压风机升压，通过管道、阀门、总管煤气处理系统，送至各节烧嘴，助燃空气由风机通过管道、阀门送到烧嘴。

    总管煤气处理系统：汽水分离器→过滤器→过滤器→调压器。

    煤气总管尺寸，参考引进窑尺寸，考虑本厂煤气热值较低及为了较好稳定煤气压力，内径选取偏大值，故内径取200mm。

    C．温度控制系统

    1、热电偶设置

    在第5―16节和第18节，每节分别在窑顶中部插入一根热电偶及一侧窑墙中部的辊下方插入一根热电偶，第2、4、17、19~21节，在窑顶插入一根热电偶，在窑下干燥器第2、22节一侧窑墙辊上方各设置一热电偶。

    2、烧嘴控制装置

    热电偶→DDZⅢ型电动单元组合仪表（变送、调节、显示）

    经电动调节阀调节后的空气信号输送到比例调节器，以实现对空气和煤气管道按预定值进行比例调节，保证窑内氧化气氛。

    第12~16节，每节由两套控制装置分别控制辊上、下烧嘴的供气量，辊上4个烧嘴一套，辊下的4个烧嘴为一套。

    在第5~11节，第18节，每节由一套控制装置控制该节所设置的全部8个烧嘴。

    3、急冷系统、余热利用系统温度控制装置

    控制装置设置如下：

    热电偶→DDEⅣ电动单元组合仪表（变送、调节、显示）

    空气→电动调节阀→手动阀→控制区域

    在窑第17节、21节的温度控制各由一套控制装置控制。

    4、温度控制系统各仪表选型

    热电偶：高温区：铂铑-铂热电偶，WRP-130S，L=750mm

                低温区：镍铬-镍硅热电偶，WRN-122K，L=750mm

    温度调节采用肇庆仪表厂开发的RM40型智能温度调节器。

    D、检查处理系统

    第1―3节，每节分别在两侧辊上、下各设一对检查处理口，上、下对侧互相错开；第4节、17节在两侧辊下方各设置一个检查处理口，位置靠近窑尾方向；第5―16节和第18节，每节分别在辊下方设置一个检查处理口，对侧错开；第19―23节，每节分别在两侧下方各设置3个检查处理口，对侧相对。

    E．传动系统

    传动机构采用链轮链条传动，并采用分段带动统一传动的传动方式，辊棒与传动系统的联接方式采用托轮磨擦式。辊子自由地放在窑墙外侧的两只托轮上，辊子传动端放在两只传动磨擦托轮上，全窑设置两台电机（配无级变速器），其中一台备用、一台带动一条贯穿窑头、尾的传动轴，传动轴通过7个圆柱蜗杆减速器分别带动每段链条，从而带动传动托轮，通过磨擦传动使其上的辊子转动。每段设置一链条张紧装置。全窑还设置一台直流电机，以便在停电时带动传动轴，避免辊子在高温下变形。

    在第9节处设置手动离合器，将传动轴分成两段，以便在特殊情况下停止第1―6节传动系统的运转。

    1、传动链、减速器选型、齿轮齿数确定

    链条、齿轮齿数选取完全依照引进窑，因此省略设计计算，主要参数见表2。

表2  传动链选型