三层发泡陶瓷隧道窑烧成带结构研究及数值模拟
发布时间：2021-03-29 23:54
中国是一个具有五千年文明历史的国家,在中国文明史的发展过程中陶瓷贯穿整个文明发展史。在陶瓷的发展过程中,陶瓷烧制设备的更新换代为陶瓷制品的进步发展,提供了强力的技术支撑。根据不同陶瓷产品的烧制特点,设计建造了与之相匹配的陶瓷窑炉。发泡陶瓷是利用工业固体废弃料生产的产品,其生产过程与普通陶瓷生产过程类似。生产发泡陶瓷的主要设备为改良或者新设计建造的发泡陶瓷隧道窑。现在不管是单层还是双层隧道窑都会出现能耗较高、产能不足、产品品相一般以及产品出现断裂的的问题,事故频发。热工工作者在已有的经验技术基础上设计建造了大截面大空间的三层发泡陶瓷隧道窑以此来达到提升产能降低能耗的目的。本论文以三层发泡陶瓷隧道窑烧成带的两节窑体为原型,通过简化窑体附属结构,简化烧嘴等一系列手段,建立数学模型,利用ICEM软件对模型进行网格划分。根据企业实际运行设定的参数来确定所需的数值模拟的边界条件,使用Fluent软件对三层发泡陶瓷隧道窑烧成带的模型进行模拟计算。通过数值模拟研究窑体设计的传热特性、流动特性以及未来调整的方向。通过对模拟结果云图的分析,得到了以下几点主要结论:（1）从三层发泡陶瓷隧道窑烧成带速度模拟结...
【文章来源】：景德镇陶瓷大学江西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
—1发泡Fig.1—1Samplean
度的不同将陶瓷窑炉分为传统陶瓷窑炉和超宽体陶瓷窑炉，选取的划分标准是窑炉的内宽是否大于2.9米，目前行业里把窑炉内宽超过2.9米的窑炉称之为宽体窑[28]。宽体窑的产生正好响应国家政策，节能减排，提高生产效率；也有利于陶瓷窑炉不断倾向于轻型化、自动化、环保、高产发展。超宽体窑炉相比较传统的陶瓷窑炉更有利于燃料的充分燃烧，提升热量的使用率，相应了国家的节能减排、保护环境的政策。目前生产的发泡陶瓷的毛坯的宽度大多数都是3100mm以上，这就决定了生产发泡陶瓷的设备即陶瓷窑炉的内宽要在3500mm左右及以上。图1—2生产一层产品与两层产品的发泡陶瓷隧道窑Fig.1—2.Afoamedceramictunnelkilnwithoneandtwolayersofproducts据业内人士的统计，目前国内已有20多家发泡陶瓷生产厂家近40条生产线（包括在建）可生产发泡陶瓷，其中隧道窑生产线有19条，隧道窑与辊道窑在发泡陶瓷领域的占有量几乎持平[40]。采用辊道窑生产发泡陶瓷，在现有技术条件下发泡陶瓷每天的产量在120m3左右，生产的最大上限150~160m3每天。隧道窑生产发泡陶瓷的产量每天一般为200~300m3，最高可达400m3[30]。不管是辊道窑还是隧道窑发泡陶瓷的产量低一直都是该行业难以突破的瓶颈问题。隧道窑生产发泡陶瓷已经从原先的烧制一层产品向烧制两层、三层方向发展，现有的隧道窑生产大多数是烧制一层或两层产品，烧制三层产品的隧道窑的合格率一直达不到理想的目标，导致产量低，能耗较高，甚至出现了延长烧制周期情况。部分企业就改为烧制两层发泡陶瓷。目前现阶段对发泡陶瓷隧道窑的建造、使用、调节都面临一系列的问题。由于企业生产之间的竞争关系，导致发泡陶瓷窑炉行业之间信息技术交流都保密的，各个企业的技术人员是不会透露相关窑炉调试信息以及产品缺陷问题调整
景德镇陶瓷大学硕士学位论文第二章三层发泡陶瓷隧道窑烧成带结构及特点13（6）窑炉附属结构：曲封和砂封、膨胀缝、测温孔、测压孔、观察孔。曲封和砂封是用来密封窑车要窑墙之间的缝隙，防止冷风进入，热烟气散出；膨胀缝是砌筑时留的，防止窑体受热膨胀挤压变形，测温孔为放置热电偶测量窑内温度；观察孔为观察烧嘴的燃烧状况的。燃油、燃煤隧道窑由于污染大、能耗高、效益差，已经被历史所淘汰。现代隧道窑要实现优质、高产、低能耗的目标，其结构与工作系统就要复杂很多，如图2-1所示为普通明焰隧道窑的工作系统图。工作系统图表明隧道窑燃料为气体燃料，燃料由烧嘴喷入烧成带窑内燃烧，烧成带呈微正压，预热带为负压，烟气在预热带被排烟机抽走。同时为提高温度的均匀性，减少外部冷空气的流入在预热带装有封闭气幕、搅拌气幕。在窑炉的冷却带，该位置的工作系统比较全面，不仅有急冷风机、窑尾冷风机还有抽热风机，产品出烧成带进入急冷带，急冷风既冷却产品又阻挡烧成带烟气。窑内用来冷却产品的冷风换热后都让抽热风机抽走，使得冷却带与烧成带的压力达到平衡有一个零压面，保障烧成带的烧成温度和气氛。这些设备设施操作，都为更好更优质的生产做保障。图2—1普通明焰隧道窑工作系统图Fig.2—1Workingsystemdiagramofordinaryclearfiretunnelkiln2.2三层发泡陶瓷隧道窑窑体与结构设计说明三层发泡陶瓷隧道窑烧成带窑体：窑墙采用耐高温具有高强度且隔热性能好的新型轻质耐火材料来砌筑，窑顶用棉模块加多晶莫来石棉平吊顶，窑车与窑体采用曲封设计，窑体框架櫈子上也布有冷却裙板和喷风小孔，确保烟气不下窜而损坏窑车，窑车耐火材料选用耐高温轻体材质，保温用中间用保温棉填，还有窑体的附属结构组成。窑体主要尺寸是指窑炉的内部高
本文编号：3108435
【文章来源】：景德镇陶瓷大学江西省
【文章页数】：80 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
—1发泡Fig.1—1Samplean
度的不同将陶瓷窑炉分为传统陶瓷窑炉和超宽体陶瓷窑炉，选取的划分标准是窑炉的内宽是否大于2.9米，目前行业里把窑炉内宽超过2.9米的窑炉称之为宽体窑[28]。宽体窑的产生正好响应国家政策，节能减排，提高生产效率；也有利于陶瓷窑炉不断倾向于轻型化、自动化、环保、高产发展。超宽体窑炉相比较传统的陶瓷窑炉更有利于燃料的充分燃烧，提升热量的使用率，相应了国家的节能减排、保护环境的政策。目前生产的发泡陶瓷的毛坯的宽度大多数都是3100mm以上，这就决定了生产发泡陶瓷的设备即陶瓷窑炉的内宽要在3500mm左右及以上。图1—2生产一层产品与两层产品的发泡陶瓷隧道窑Fig.1—2.Afoamedceramictunnelkilnwithoneandtwolayersofproducts据业内人士的统计，目前国内已有20多家发泡陶瓷生产厂家近40条生产线（包括在建）可生产发泡陶瓷，其中隧道窑生产线有19条，隧道窑与辊道窑在发泡陶瓷领域的占有量几乎持平[40]。采用辊道窑生产发泡陶瓷，在现有技术条件下发泡陶瓷每天的产量在120m3左右，生产的最大上限150~160m3每天。隧道窑生产发泡陶瓷的产量每天一般为200~300m3，最高可达400m3[30]。不管是辊道窑还是隧道窑发泡陶瓷的产量低一直都是该行业难以突破的瓶颈问题。隧道窑生产发泡陶瓷已经从原先的烧制一层产品向烧制两层、三层方向发展，现有的隧道窑生产大多数是烧制一层或两层产品，烧制三层产品的隧道窑的合格率一直达不到理想的目标，导致产量低，能耗较高，甚至出现了延长烧制周期情况。部分企业就改为烧制两层发泡陶瓷。目前现阶段对发泡陶瓷隧道窑的建造、使用、调节都面临一系列的问题。由于企业生产之间的竞争关系，导致发泡陶瓷窑炉行业之间信息技术交流都保密的，各个企业的技术人员是不会透露相关窑炉调试信息以及产品缺陷问题调整
景德镇陶瓷大学硕士学位论文第二章三层发泡陶瓷隧道窑烧成带结构及特点13（6）窑炉附属结构：曲封和砂封、膨胀缝、测温孔、测压孔、观察孔。曲封和砂封是用来密封窑车要窑墙之间的缝隙，防止冷风进入，热烟气散出；膨胀缝是砌筑时留的，防止窑体受热膨胀挤压变形，测温孔为放置热电偶测量窑内温度；观察孔为观察烧嘴的燃烧状况的。燃油、燃煤隧道窑由于污染大、能耗高、效益差，已经被历史所淘汰。现代隧道窑要实现优质、高产、低能耗的目标，其结构与工作系统就要复杂很多，如图2-1所示为普通明焰隧道窑的工作系统图。工作系统图表明隧道窑燃料为气体燃料，燃料由烧嘴喷入烧成带窑内燃烧，烧成带呈微正压，预热带为负压，烟气在预热带被排烟机抽走。同时为提高温度的均匀性，减少外部冷空气的流入在预热带装有封闭气幕、搅拌气幕。在窑炉的冷却带，该位置的工作系统比较全面，不仅有急冷风机、窑尾冷风机还有抽热风机，产品出烧成带进入急冷带，急冷风既冷却产品又阻挡烧成带烟气。窑内用来冷却产品的冷风换热后都让抽热风机抽走，使得冷却带与烧成带的压力达到平衡有一个零压面，保障烧成带的烧成温度和气氛。这些设备设施操作，都为更好更优质的生产做保障。图2—1普通明焰隧道窑工作系统图Fig.2—1Workingsystemdiagramofordinaryclearfiretunnelkiln2.2三层发泡陶瓷隧道窑窑体与结构设计说明三层发泡陶瓷隧道窑烧成带窑体：窑墙采用耐高温具有高强度且隔热性能好的新型轻质耐火材料来砌筑，窑顶用棉模块加多晶莫来石棉平吊顶，窑车与窑体采用曲封设计，窑体框架櫈子上也布有冷却裙板和喷风小孔，确保烟气不下窜而损坏窑车，窑车耐火材料选用耐高温轻体材质，保温用中间用保温棉填，还有窑体的附属结构组成。窑体主要尺寸是指窑炉的内部高
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