本科毕业论文---卫生洁具辊道窑烧成带内温度均匀性仿真研究正文.doc

卫生洁具辊道窑烧成带温度均匀性仿真研究本科毕业设计(论文)GRADUATION DESIGN(THESIS)题 目：卫生洁具辊道窑烧成带温度均匀性仿真研究学生姓名：*指导教师：*学 院：*专业班级：*本科生院制2015年6月本科毕业设计(论文)任务书题 目：卫生洁具辊道窑烧成带温度均匀性仿真研究学生姓名：*指导教师：*学 院：*专业班级：*本科生院制2015年1月中南大学本科毕业设计(论文)任务书一、毕业设计(论文)内容要求设计(论文)题目卫生洁具辊道窑烧成带温度均匀性仿真研究题目类型应用研究题目来源教师科研题设计(论文)起止时间2015.03.02-2015.06.05主要内容要求针对湖南临澧某陶瓷厂辊道窑烧成带内温度均匀性较差的问题，提出烧成带工艺控制参数（如燃料入口速度、空燃比等）改进措施；建立辊道窑烧成带数学模型，利用数值仿真软件FLUENT计算相应工艺控制参数下的温度场、压力场和速度场分布特点，并进行综合比较，得出有利于窑内温度均匀性的最优工艺控制参数。 文本要求： 论文主要内容包括： （1）辊道窑烧成带内温度均匀性仿真优化研究的研究意义及发展综述； （2）辊道窑烧成带数学模型的建立； （3）工艺控制参数及参数相应水平的选取； （4）利用数值仿真软件FLUENT计算相应控制参数下的温度场和速度场，并对计算结果进行综合比较； （5）结论及建议。 其它要求： 翻译辊道窑有关方面英文论文一篇，约3000-5000汉字。 1题目类型：理论研究,应用研究,工程工业设计,艺美设计,其它2题目来源：教师科研题,生产实际(社会实践)题,其它二、主要参考资料序号参考资料目录1胡国林,周露亮等.陶瓷工业窑炉M.武汉：武汉理工大学出版社,2010.8.2V. cantavella, A. Moreno,et al. Temperature distribution inside a ceramic tile during industrial firingJ. CASTELLN,2006,147-159 3童剑辉,汪和平. 辊道窑闸板结构对预热带烟气流动的影响J.陶瓷学报,2010,31(3):502-506 4冯青,陆琳等. 辊道窑烧嘴安装位置对窑内气流影响的研究C.北京：中国硅酸盐学会陶瓷分会，2003 5冯青,李柯等. 烧嘴流速对辊道窑烧成带内温度分布影响的数值研究J.工业加热,2006,35(6):18-22 6张柏清,朱凌等. 辊道窑烧嘴仿真计算与研究J.中国陶瓷,2006,42(2):38-41 7张柏清,龙小军等. 辊道窑烧成带火焰空间的三维数值模拟J. 中国陶瓷,2007,43(2):34-37 8孟汉堃,蒋方乐. 辊道窑不同窑顶结构下气体流场与温度场的数值模拟J.中国陶瓷工业,2012,19(3):10-13 三、毕业设计(论文)进度安排阶段工作任务内容起止时间第一阶段文献查阅、英文翻译、FLUENT和Gambit软件的学习、开题3.02-3.29第二阶段实验方案设计3.30-4.19第三阶段数据处理4.20-5.06第四阶段撰写论文5.07-5.29第五阶段答辩准备，答辩及成绩评定5.30-6.05指导教师（签名）： 时间：系(所)主任(签名)： 时间：主管院长（签名）： 时间：本科毕业论文（设计）开题报告题 目：卫生洁具辊道窑烧成带温度均匀性仿真研究学生姓名：*指导教师：*学 院：*专业班级：*本科生院制一、题目来源，论文（设计）目的及意义，国内外现状（附主要参考文献说明）1.1 题目来源：教师科研题、理论研究1.2 研究目的及意义： （1）研究目的：本文主要针对辊道窑烧成带内温度均匀性较差的问题，建立辊道窑烧成带仿真模型，得出有利于窑内温度均匀性的最优燃料入口速度、空燃比的控制参数。 （2）研究意义：本课题计划通过分步研究辊道窑烧成带，从而提高烧成带温度均匀性。第一步探索烧成带燃料入口速度、空燃比这两个因素对辊道窑烧成带内温度场均匀性的影响。第二步寻找两者与辊道窑烧成带内温度均匀性之间的量化关系，找到最优设置参数。通过计算机数值模拟分析卫生洁具在烧成带烧制过程中的工况和参数变化，为实际辊道窑运行和优化提供有价值的理论依据。1.3 陶瓷辊道窑国内外现状：（1）陶瓷窑炉发展历程：烧成工艺是生产陶瓷的一个重要工序，烧成工艺是通过窑炉实现的。陶瓷烧成工艺技术的提高和发展需要窑炉来实现，而窑炉设备的技术改进又必然促进陶瓷烧成技术的发展。每一个窑炉结构突变时期也都是陶瓷生产发展的飞跃阶段。我国陶瓷工业有史己久，在窑炉方面可以追溯到商朝以前的穴窑，商州出现圆窑和方窑，战国时南方出现了下通风馒头窑和水平焰龙窑，南宋以来出现阶梯窑和景德镇窑。到了现代则有了隧道窑、辊道窑等各式各样的窑炉，但从陶瓷窑炉的操作方法上却可以分为连续式和间歇式两大类。本文主要研究连续式窑炉中的辊道窑。辊道窑是一种截面呈狭长形的隧道窑，与窑车隧道窑不同，它不是用装载制品的窑车运动，而是由许多根平行排列、横穿窑工作通道截面的高温辊棒组成“辊道”，制品放在辊道上,随着辊子的转动而输送入窑,在窑内完成烧成工艺过程，故称辊道窑。（2）辊道窑国内外研究现状：A.辊道窑的技术现状：辊道窑于上世纪二十年代最先应用在冶金工业，三十年代陶瓷辊道窑相继建成。美国是世界上最早应用辊道窑的国家，早在1931年美国就利用辊道窑对陶瓷进行试验彩烧，四十年代意大利建成了多通道辊道窑进行快速烧成并于六十年代开始向世界各国销售，六七十年代世界上发达国家已普遍釆用了辊道窑烧成技术，且技术已达到相当成熟。世界上最早将辊道窑应用到建筑陶瓷和卫生洁具陶瓷上的国家是苏联，六十年代末期苏联建筑陶瓷科学研究院设计出一系列辊道窑，将其应用到建筑陶瓷工业等领域，并取得了很大的成功。相比西方发达国家，我国辊道窑发展较晚，在西方国家普遍采用陶瓷辊道窑烧成技术时我国才开始试验研究辊道窑。直到1973年我国首条烧成釉面砖辊道窑才成功在沈阳试验建成，1974年第一条煤烧瓷烤花辊道窑在山西建成，同一年气烧瓷烤花辊道窑于辽宁陶瓷四厂建成投产。80年代初期我国著名陶瓷炉窑专家刘振群教授对陶瓷炉窑提出了“轻体化、煤气化、辊道化、自动化”的现代化目标,他指出辊道窑代表先进陶瓷炉窑生产技术，我国虽然已成功建立陶瓷辊道窑生产线，但与西方辊道窑技术相比仍存在不小差距，为解决当时市场供需关系的矛盾，我国广东石湾等地掀起了一股引进国外辊道窑及生产技术的热潮，先进的生产技术极大地推动了我国釉面砖、墙地砖等建筑陶瓷的发展，到九十年代初期在全国建立了多个建筑陶瓷生产基地，建筑陶瓷工业的迅速发展也推动了卫生洁具陶瓷辑道窑的发展。B.辊道窑的研究现状：目前，国外对辊道窑的文献研究所见较少，部分学者从辊道窑的氟化物的排放、窑炉控制系统的选用以及窑内传热几个角度对辊道窑进行了相关研究。在氟化物的排放方面，E. Monfort、J. Garcia-Ten等人对生产瓷砖的辊道窑内在快速烧成过程中的氟排放的演变进行了研究，通过监测穿过炉内的固体和气体样本来分析氟含量，结果证实辊道窑内氟的排放开始在较低的温度，并在某些窑区有所下降，得出在辊道窑内有些区域吸收而不是产生氟化物的结论。在控制系统研究方面,Nguyen Quoc Dinh和Nitin V. Afzulpurkar对辊道窑控制系统釆用人工神经网络和活跃的神经模糊推理系统进行了比较研究，得出神经模糊推理系统在辊道窑温度控制方向具有更好的适用性，但是该结论的得出只是建立在模拟的基础上，尚未在实际辊道窑的应用上进行验证。在窑内传热方面，M. Chmielowski和E. Specht创建了一个解析解用来描述辊道窑内产品平面下的辊子对传热的影响，最终得到的热流与通过偏微分方程求得的值最多只有大约15%的误差，但其在建立的模型中把棍子轴向方向上的参数都假设成了定值，而实际情况并非如此。V. cantavella、A.moreno等人对辊道窑内陶瓷瓷砖在工业烧成中砖内温度分布进行了理论热力计算和实验验证研究，得出瓷砖顶部表面与底部表面之间存在超过100C的显著温差且瓷砖表面温度与窑炉热电偶所测得的温度存在显著差异的结论。国内研究则较多，主要集中在辊道窑窑炉散热与测试、基础传热以及窑炉结构优化等方面。在基础传热研究方面，胡国林、胡曦等人对辊道窑内壁温度场进行了计算机模拟, 得出辊道窑预热带与烧成带的内壁温度比制品温度高的定量结论，解决了辊道窑内壁温度与制品表面温度是否相等这一问题。胡国林、张维江等人研究了不同烧成曲线、保温时间及改变瓷质砖的物性参数等因素对瓷质砖内部温差的影响，得出瓷质砖由于厚度很薄，在烧成过程中沿厚度方向温差较小适合快烧，瓷质砖表面和中心的最大温差都出现在升降温速率最快的区段。林依翰、胡国林等人对辊道窑的窑内空间传热进行了计算机模拟，得出辊道窑内烟气中CO2和H2O的黑度的经验公式以及计算辊道窑内烟气对制品传热系数的经验公式。为提高辊道窑内温度均匀性效果，国内学者在窑炉结构优化方面所作研究较多，如冯青、李柯等人研究了不同的挡火板开度对预热带内气体流动的影响，得出挡火板开度在10cm15cm时，对气流的作用较明显，气流的温度和速度分布都比较均匀12。李瑞雪、冯清对集中和分散排烟方式进行了模拟，分析了两种排烟方式对制品的升温速度、烟气热量的利用以及窑炉内温度均匀性的不同影响，得出分散排烟方式要优于集中方式的结论。童剑辉、汪和平对辊道窑闸板结构对预热带烟气流动的影响进行了研究。通过分析模拟结果发现，无论是沿窑长方向还是窑宽方向，“一”字形闸板对烟气流动的影响最小，锯齿形闸板次之，而“凹”字形产生的影响最大。冯清、陆琳、李柯、张柏清等人分别对烧嘴的喷射角度、流速以及布置等方面对窑炉内温度均匀性的影响进行了研究，得出有利于窑内气体流动和温度均匀性效果的最优烧嘴参数设置。孟汉、蒋方乐研究了不同窑顶结构下窑内气体流场和温度场的分布，分析了不同窑顶结构对流场和温度场的影响，认为在烧成带拱顶结构较平顶结构更优一些。参考文献： 1 彭志力，薄钧.中国陶瓷炉窑发展简史J.洛阳：洛阳海登皇阁精细陶瓷有限公司.2015.2 宋耑，武立行，韩正宇等.现代陶瓷辊道窑炉M.武汉：武汉工业大学出版社，1996，20-23.3 高力明.中国陶瓷热工技术和炉窑的发展水平与前景J.北京航空航天大学学报，2004，30 (8)： 85-86.4 Nguyen Quoc Dinh, Nitin V. Afzulpurkar. Neuro-fuzzy MIMO nonlinear control for ceramic roller kilnJ. Simulation Modelling Practice and Theory, 2007,15:1239-1258.5 胡国林，胡曦等.辊道窑窑内壁温度场计算机模拟J.陶瓷学报，2000，21(1)：32-36.6 胡国林，张维江等.辊道窑生产瓷质砖烧成过程的计算机仿真J.陶瓷学报，2006，27(3)： 259-263.7 林依翰，胡国林等.辊道窑窑内空间传热过程的计算机模拟J.陶瓷学报，2012，33(1)：85-89.8 冯青，李柯等.辊道窑挡火板幵度对预热带气流影响的数值研究J.中国陶瓷，2006，42(4)： 26-29.9 童剑辉，汪和平.辊道窑闸板结构对预热带烟气流动的影响J.陶瓷学报，2010，31(3)：502-506.10 孟汉堃，蒋方乐.辊道窑不同窑顶结构下气体流场与温度场的数值模拟J.中国陶瓷工业， 2012，19(3)：10-13.11 刘振群.陶瓷工业热工设备M.武汉：武汉理工大学出版社，1989，22-25.12 周萍，周乃君，蒋爱华等.传递过程原理及其数值仿真M.长沙：中南大学出版社，2006， 299-301.13 常排排.陶瓷辊道窑的温度场数值模拟及决策分析D.武汉：武汉理工大学，2010，5：36-37.14 常栩生.新型节能卫生洁具辊道窑内温度均匀性优化研究D.长沙：中南大学，2014，5：27-28.15 Filipiak M. Mesh Generation(Version 10). Edinburgh Parallel ComputingCentre, The University of Edinburgh, 2006.16 何志霞，王谦，袁建平.数值热物理过程基本原理及CFD软件应用M.镇江：江苏大学出版 社，2009，40-49.17 Fluent 6.3 Users GuideM. Fluent Cincoprorated, 2006:22-23.18 常栩生.新型节能卫生洁具辊道窑内温度均匀性优化研究D.长沙：中南大学，2014，5：30-31.19 Y.Yang, M.A.Reuter, D.T.M.Hartman. CFD modelling for control of hazardous waste incinerator, Control Enginerring Practice, 2003,11, 93-101.20 J.M.Veranth. GD.Silcox, D.W.Pershin. Numerical modeling of the temperature distribution in a commercial hazardous waste slagging rotary kiln, Environmental Science & Technology, 1997,31, 2534-2539.二、研究内容，研究技术路线与验证过程；设计内容、设计方案、预期成果。2.1 研究内容： （1）建立辊道窑烧成带物理模型，得到相应工艺控制参数下的温度场、速度场分布特点。 （2）计算实际生产操作情况下，陶瓷辊道窑烧成带在不同燃料入口速度、空燃比设置参数下的温度均匀特性； （3）对已经得到的计算结果进行综合分析，得到最优温度场、速度场控制参数。 2.2 研究技术路线：（1）通过物料及热平衡计算分析该型辊道窑烧成带的能源利用情况。（2）选取辊道窑烧成带单节窑炉作为计算区域，利用FLUENT数值模拟软件建立相应物理模型，采用切块划分网格方法对物理模型进行网格划分，采用Realizable模型、通用有限速度模型、P-1辐射模型、SIMPLEC算法、二阶迎风离散格式建立计算区域数学模型。并基于现场窑炉热电偶测试数据，对所建模型的计算结果进行验证，以获得准确可靠的烧成带物理模型和数学模型。（3）对燃料入口速度、空燃比采用单因素分析方法分别计算分析燃料入口速度、空燃比两种因素对烧成带温度均匀性的影响，获得烧成带燃料入口速度、空燃比的最优设置参数。2.3 预期成果：（1）获得实际生产条件下，烧成带燃料入口速度、空燃比的最优设置参数。（2）完成本科生学位论文。三、 已具备的研究（设计）条件3.1 研究工作基础：（1）学习了传热学、流体力学、机械设计基础、燃料与燃烧、耐火材料、传热专题、工程力学、热工检测技术等相关的基本课程，并了解辊道窑的工作原理、工艺流程、窑体结构等知识，理论基础具备。（2）学习了一些国内在辊道窑相关方面的仿真研究文献，初步了解掌握了辊道窑烧成带的模型建立和数值仿真过程，有利于为今后的研究奠定基础，少走弯路。（3）学习了CFD基础理论知识，能够简单应用Gambit软件进行建模和Fluent软件进行数值计算，实验条件具备。（4）大学期间做过工业炉窑、工业锅炉等课程设计，具备一定经验基础。3.2 研究设施基础：（1）拥有优秀的指导老师和卓越的研究先驱者，具有扎实的研究基础，能够吸收丰富的研究经验。（2）中南大学高性能计算机平台，使查阅检索文献快捷、方便。四、 论文（设计）分阶段的进度（起止日期）和要求。阶段阶 段 内 容起止时间第一阶段文献查阅、英文翻译、FLUENT和Gambit软件的学习、开题3.024.01第二阶段实验方案设计4.024.17第三阶段数据处理4.185.17第四阶段撰写论文5.185.26第五阶段答辩准备，答辩及成绩评定5.276.09五、指导教师意见指导教师（签名） 年 月 日六、系所审查意见（对选题报告作出评价，提出是否通过的建议）系所负责人（签名） 年 月 日七、学院审核意见教学副院长（签章） 单位（签章） 年 月 日卫生洁具辊道窑烧成带温度均匀性仿真研究摘要本文以44m卫生洁具辊道窑烧成带为研究对象，针对陶瓷制品在烧成过程中存在温度分布不均匀的问题进行了数值模拟研究，并对燃料入口速度、空燃比等主要工艺控制参数进行了优化，主要研究内容及结论如下：（1） 建立了辊道窑烧成带物理模型和数学模型，其中湍流流动采用realizable 湍流模型，燃料燃烧采用有限速率燃烧模型、辐射采用辐射模型，算法采用SIMPLE算法，控制方程的离散化采用一阶迎风格式。并基于现场测试数据，对模型进行了验证，结果表明：实测值与模拟值相对误差低于5%，模型基本可靠。（2） 对基准工况下辊道窑烧成带内温度场、流场等进行了模拟研究，结果表明：烧嘴射流最大速度为10m/s,火焰长度为300mm-500mm；射流火焰受主流烟气影响产生偏移形成有利制品换热的流体循环。受回流影响，两陶瓷制品温度均匀性略有差异。（3） 采用离散系数为洁具表面温度均匀性的评价指标，对燃料入口速度和空燃比两个主要工艺控制参数进行了仿真优化研究，结果表明：天然气以4.5m/s的速度喷入时，洁具温度分布均匀性最好；天然气、空气入口速度比为3.21时，洁具温度分布均匀性最好。关键词：辊道窑 温度均匀性 卫生洁具 数值模拟Simulation studies on temperature uniformity of sanitary ware roller kiln burning zoneABSTRACT This study chooses 44m roller kiln burning zone as the object, carries out the numerical simulation for the temperature uniformity problems of ceramics and optimizes the process control parameters such as fuel inlet velocity and air-fuel ratio. The main research contents and conclusions are as follows:1) Established the physical mathematical models of burning zone, in which the turbulence model was ，combustion model was the finite speed model, P-1 radiation model and SIMPLE algorithm were used, discrete equations belong to the first order upwind scheme. The models have been verified based on the real test data. The result showed that the relative error between measured value and simulated value was less than 5%.2) Simulated and studied the reference conditions of burning zone such as temperature field and flow field. The maximum speed of the jet burner was 10m/s, the flame length was 300mm to 500mm. Effected by the mainstream gas flow, the jet flame deviated and formed a heat transfer fluid circulating which was advantageous for the products. Because of the recirculating, the temperature uniformity of two ceramics were slightly different.3) The dispersion coefficient was used for evaluation and the two main process control parameters that fuel inlet velocity and air-fuel ratio were simulated and optimized. The result showed that the temperature uniformity of the furnace was considered under the best condition either the injecting velocity of natural gas reached 4.5m/s or the natural gas, air inlet velocity ratio (air-fuel ratio) reached 3.21.KEY WORDS: Roller kiln Temperature uniformity Plumbing fixture Numerical simulation目录第1章 绪论11.1 陶瓷辊道窑国内外现状11.1.1 辊道窑的发展现状11.1.2 辊道窑的研究现状2 1.2 研究目的及内容31.2.1 研究目的31.2.2 研究内容4第2章 卫生洁具辊道窑烧成带结构与运行原理52.1 辊道窑烧成带结构62.2 辊道窑烧成带运行原理7第3章 辊道窑烧成带数学模型的建立83.1 简化与假设83.2 物理模型83.3 数学模型和解析域93.3.1 控制方程103.3.2 湍流模型103.3.3 燃烧模型选取113.3.4 辐射传热模型选取113.3.5 解析域分析123.4 网格划分123.5 控制方程的离散化133.6 计算方法及模型133.7 章节小结14第4章 辊道窑烧成带基准工况数值模拟154.1 边界条件和求解方法154.1.1 选择边界类型154.1.2 窑壁边界条件及物性参数154.1.3 炉膛进、出口边界条件164.1.4 求解方法164.1.5 模型验证17 4.2 计算结果分析184.2.1 流场分析184.2.2 温度场分析204.2.3 温度分布均匀性评价体系的建立224.2.4 陶瓷制品外表面温度分布234.2.5 陶瓷制品外表面温度均匀性分析与评价264.3 章节小结26第5章 主要工艺控制参数优化研究285.1 辊道窑烧成带燃料入口速度因素优化研究285.3 章节小结30第6章 结论与建议316.1 结论316.2 建议32致谢33参考文献34第1章 绪论烧成工艺是生产陶瓷的关键工序，烧成工艺必须通过窑炉实现。陶瓷烧成工艺技术的提高和发展需要依耐窑炉的发展来实现，而窑炉设备的技术改进又必然促进陶瓷烧成技术的发展。纵观两者的发展历程，不难发现每一个窑炉结构突变时期也都是陶瓷生产发展的飞跃阶段1 彭志力，薄钧.中国陶瓷炉窑发展简史J.洛阳：洛阳海登皇阁精细陶瓷有限公司.2015.。目前，陶瓷生产用窑炉主要有梭式窑、隧道窑和辊道窑三种，其中辊道窑是陶瓷窑炉的发展方向。1.1 陶瓷辊道窑国内外现状 辊道窑又称辊底窑。主要用于陶瓷砖、日用陶瓷、卫生洁具等陶瓷制品的生产。辊道窑是一种截面呈狭长形的隧道窑，与窑车隧道窑不同的是，它不是用装载制品的窑车运动，而是由许多根平行排列、横穿窑内工作通道截面的高温辊棒组成“辊道”，制品放在辊道上，随着辊子的转动在窑内通过各个烧制区域，在窑内完成烧成工艺过程。辊道窑窑体内是定常传热过程，没有积热损失，且辊道窑截面较小，窑内温度均匀性较梭式窑、隧道窑好，烧成周期较短，能够快速烧成 宋耑，武立行，韩正宇等.现代陶瓷辊道窑炉M.武汉：武汉工业大学出版社，1996，20-23.。 1.1.1 辊道窑的发展现状我国陶瓷工业历史悠久，在烧制窑炉方面可以追溯到商朝以前的穴窑，在商周出现了方窑、圆窑，战国时期南方出现了下通风馒头窑和水平焰龙窑，南宋之后出现阶梯窑和景德镇窑。现如今则有了隧道窑、辊道窑等各式各样的窑炉。这些不同历史时期的窑在外形和烧制过程虽然各不相同，但从陶瓷窑炉的操作方法上却可以分为连续式和间歇式两大类。本文主要研究连续式窑炉中的辊道窑，其在国内外的发展历程如下：辊道窑在20世纪20年代最先被应用在冶金工业，30年代后才逐渐应用到陶瓷制品的烧制工艺。世界上最早应用辊道窑烧制陶瓷的国家是美国，30年代初期在美国就有人尝试通过辊道窑对瓷器进行彩烧，40年代意大利建成了多通道辊道窑进行快速烧成并于60年代开始向全世界销售，70年代左右世界上的发达国家已在辊道窑烧成技术方面得到了普及，其技术也进入了成熟阶段。世界上最先将辊道窑烧成技术应用到建筑陶瓷和卫生洁具陶瓷上的国家是苏联，临近70年代时，苏联建筑陶瓷科学研究院设计出许多类型的辊道窑，将其应用到建筑陶瓷工业等领域，借此取得了巨大的成功。与西方发达国家相对比，我国的辊道窑发展起步较晚，在西方国家普遍采用陶瓷辊道窑烧成技术时国内才开始着手试验研究辊道窑。一直到20世纪30年代初期，我国首条烧成釉面砖辊道窑才成功在沈阳试验建成。20世纪30年代中期，第一条煤烧瓷烤花辊道窑在山西建成，同年气烧瓷烤花辊道窑于辽宁陶瓷四厂建成投产。80年代初期我国著名陶瓷炉窑专家刘振群教授对陶瓷炉窑提出了“轻体化、煤气化、辊道化、自动化”的现代化目标,指出辊道窑代表先进陶瓷炉窑生产技术，我国虽然已成功建立陶瓷辊道窑生产线，但与西方辊道窑技术相比差距仍然较大。为解决当时市场供需关系的矛盾，我国广东石湾等地掀起了一股引进国外辊道窑及生产技术的热潮，先进的生产技术极大地推动了我国釉面砖、墙地砖等建筑陶瓷的发展，到90年代初期在全国建立了多所建筑陶瓷生产基地，建陶工业的迅速发展也推动了陶瓷辊道窑的发展 高力明.中国陶瓷热工技术和炉窑的发展水平与前景J.北京航空航天大学学报，2004，30 (8)： 85-86.。1.1.2 辊道窑的研究现状目前，国外对辊道窑的文献研究所见较少，部分学者从辊道窑的氟化物的排放、窑炉控制系统的选用以及窑内传热多个方面对辊道窑进行了有关研究。在窑内污染物排放方面，等通过监测窑内气固样本中的氟化物含量对建筑陶瓷砖在辊道窑内烧成过程中的氟排放的排放机理进行了研究，认为辊道窑内氟排放的排放始于温度较低区域、窑体中某些区域吸收而不是排放氟化物。等在控制系统选用方面对神经模糊推理系统和人工神经网络系统两种控制方式进行了比较研究，认为神经模糊推理系统在辊道窑温度控制上全面优于人工神经网络系统，但该研究的不足在于研究成果并未经实际生产检验 Nguyen Quoc Dinh, Nitin V. Afzulpurkar. Neuro-fuzzy MIMO nonlinear control for ceramic roller kilnJ. Simulation Modelling Practice and Theory, 2007,15:1239-1258.。在窑内传热方面，和创建了一个解析解用来描述辊道窑内产品平面下的辊子对传热的影响，最终得到的热流与通过偏微分方程求得的值最多约有15%的误差，不过他们在建立的模型中把棍子轴向方向上的参数都假设成了定值，而实际情况并非如此。、等人对辊道窑内陶瓷瓷砖在工业烧成中砖内温度分布进行了理论热力计算和实验验证研究，得出瓷砖顶部表面与底部表面之间存在超过100的显著温差且瓷砖表面温度与窑炉热电偶所测得的温度总会存在较大差异的结论。国内关于辊道窑的研究较多，研究方向主要集中在辊道窑基础传热、温度均匀性等方面。在基础传热研究方面，胡国林、胡曦等人对辊道窑内壁温度场进行了计算机模拟， 得出辊道窑预热带与烧成带的内壁温度比制品温度高的定量结论，证实了辊道窑内壁温度比制品表面温度高这一猜想 胡国林，胡曦等.辊道窑窑内壁温度场计算机模拟J.陶瓷学报，2000，21(1)：32-36.。胡国林、张维江等人研究了不同烧成曲线、保温时间及改变瓷质砖的物性参数等因素对瓷质砖内部温差的影响，得出瓷质砖由于厚度有限，在烧成过程中沿厚度方向温差较小适合快烧，瓷质砖表面和中心的最大温差都出现在升降温速率最快的区段 胡国林，张维江等.辊道窑生产瓷质砖烧成过程的计算机仿真J.陶瓷学报，2006，27(3)： 259-263.。林依翰、胡国林等人对辊道窑的窑内空间传热进行了计算机模拟，得出辊道窑内烟气中的和的黑度的经验公式以及计算辊道窑内烟气对制品传热系数的经验公式 林依翰，胡国林等.辊道窑窑内空间传热过程的计算机模拟J.陶瓷学报，2012，33(1)：85-89.。为了提高辊道窑内温度均匀性效果，国内学者在窑炉结构优化方面所作研究比较多，如冯青、李柯等人研究了不同的挡火板开度对预热带内气体流动的影响，得出挡火板开度在10cm15cm时，对气流的作用很明显，气流的温度和速度分布都比较均匀 冯青，李柯等.辊道窑挡火板幵度对预热带气流影响的数值研究J.中国陶瓷，2006，42(4)： 26-29.。童剑辉、汪和平对辊道窑内闸板的结构对预热带中烟气流动的影响效果进行了一些研究。通过分析模拟发现，无论是沿窑长方向还是窑宽方向，“一”字形闸板对烟气流动的影响总是最小的，锯齿形闸板影响也比较小，而“凹”字形闸板产生的影响最大 童剑辉，汪和平.辊道窑闸板结构对预热带烟气流动的影响J.陶瓷学报，2010，31(3)：502-506.。冯清、陆琳、李柯、张柏清等人分别对烧嘴的喷射角度、流速以及布置等方面对窑炉内温度均匀性的影响进行了研究，得出了有利于窑内气体流动和温度均匀性的最佳烧嘴设置参数。孟汉、蒋方乐研究了不同窑顶结构下窑内气体流场和温度场的分布，分析了不同窑顶结构对流场和温度场的影响，认为在辊道窑烧成带，采用拱顶结构比平顶结构要更好一些 孟汉堃，蒋方乐.辊道窑不同窑顶结构下气体流场与温度场的数值模拟J.中国陶瓷工业， 2012，19(3)：10-13.。 综上可知，对于燃料入口速度和空燃比对辊道窑烧成带内温度场的影响方面，目前国内外的研究资料较少，本研究重点探寻这两个因素对烧成带温度场的影响，以期获得最优操作参数。 1.2 研究目的及内容 1.2.1 研究目的 随着新材料、新技术的不断发展，窑炉的现代化水平不断提高，窑炉制造技术的快速发展，出现了许多能耗较低、截面温度较均匀、烧成速度较快、温度控制较精确的自动化辊道窑。由于