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1、第四章 隧道窑,隧道窑是由耐火材料、保温材料和建筑材料砌筑而成的在内装有窑车等运载工具的与隧道相似的窑炉。隧道窑工作时，运载工具(窑车)上装载有待烧的制品，随运载工具从隧道窑的一端(窑头)进入，在窑内完成制品的烧制以后，从隧道窑的另一端(窑尾)随运载工具(窑车等)输出，而后卸下烧制好的产品，卸空的运载工具(窑车)返回窑头继续装载新的坯体后再入窑内煅烧。,（用于大规模的生产卫生洁具制品和较大的坯件）,广东潮州麦氏洋行（潮安）陶艺有限公司48m轻型还原焰隧道窑,河南济源市巨康陶瓷有限公司68m素烧隧道窑,河北华玉股份有限公司78m日用瓷宽断面明焰隧道窑,河南焦作陶瓷总厂二瓷厂42.8m小截面隧道窑
2、,窑型:辊道窑; 燃料及燃烧方式:轻油、气：明焰裸装; 烧成温度(C):2800-4000; 年产量(万件):200-1500万件; ,日用瓷釉中彩辊道窑炉,工艺品烤花辊道窑炉,第一节 概述一. 分类,隧道窑属于逆流操作的热工设备，即窑车上的坯体 在窑内逆气流方向连续移动目前最多用的为单通道明火焰隧道窑。 。,隧道窑尽管类型不同，其构造也会有一些差别，但是其基本结构和工作原理都是一样,烧成制度(一)烧成(工艺)过程1. 20200阶段： 排除残余水分2. 200500阶段： 排除结构水3. 500600阶段： 石英晶型转变4. 6001050阶段： 氧化阶段5. 10501200阶段：还原阶段
3、6. 12001300阶段：烧结阶段7. 1300700阶段： 急冷段8. 700400阶段： 缓冷段9. 40080阶段： 急冷段,预热带(20-900),烧成带(900-1300),冷却带(1300-80),隧道窑的分带,三带：预热带、烧成带、冷却带，,以温度为界,以窑体长度分,预热带占窑总长的3045% 烧成带占窑总长的1033% 冷却带占窑总长的3846%,预热带的温度范围：室温950烧成带的温度范围：950最高温度冷却带的温度范围：最高温度 制品出窑温度,按燃烧室设置位置分（常用）,(二)烧成制度1.温度制度：1)各阶段应有一定的升、降温速度2)在适宜的温度下应有一定的保温时间，使温
4、度趋于一致。,预热带的温度控制 目的：保证所焙烧的制品按照升温曲线的要求均匀地加热升温。 温度检测：窑头、预热带中部(约500)、预热带末端(900) ； 控制手段：调节排烟总闸板、各支排烟道闸板以及各种气幕来实例如： 若总闸板开度大，则预热带的负压值大，易漏入冷空气，加剧窑内冷、热气体的分层，增大窑内断面的上、下温度差。若总闸板开度小，则窑内抽力就会不足，从而排烟量减少，不易升温。,减少预热带上下的温差的措施：1.采用开启封闭气幕和搅动气幕2.可采用低蓄热窑车以减少上下温差。3.在预热带增设辅助的高速烧嘴来增加窑内气流的强烈扰动以减少温差和强化传热。4.加强窑的密封；5.可增设窑底均压系统。
5、,烧成带的温度控制：主要控制实际燃烧温度和最高温度点温度。火焰温度应高于制品烧成温度50-100。火焰温度的控制是调节单位时间内燃料的消耗量和助燃空气的配比。单位时间内燃烧的燃料量多而空气配比又恰当，则火焰温度高。燃料燃烧后喷出的烟气有扰动作用(尤其是使用高速调温烧嘴时)，所以烧成带内的温度分布是较为均匀的，即断面上的上、下温度差不大。,隧道窑最高温度点一般控制在最末一、二对烧嘴之间。最高温度点前移会使保温时间过长，这样易使制品过烧变形，反之过后则保温不足，会形成欠烧。烧还原气氛的隧道窑，其烧成带还要控制气氛的转化温度。,冷却带的温度控制在700以前可以急冷，依靠急冷阻挡气幕喷入的冷空气将产品
6、急冷。而对于一些裸烧的大件产品，为了避免冷风喷人不均匀而会引起产品的炸裂问题，可考虑抽出200 以下的热空气作为急冷气幕。自700400为缓冷阶段，这一冷却段由于有晶型转变，要掌握合适的冷却速度，400以后可以快速冷却至80左右出窑。在窑尾可以直接鼓入冷风。,2.压力制度隧道窑内的压力变化随气体流动而变，情况甚为复杂。首先看一下窑内的气流分布情况。,压力分布曲线见下图:,隧道窑压力分布曲线,压强控制很重要，一般是微正压或微负压。最重要是控制其烧成带两端的压强稳定如果窑内的负压过大，漏入的冷空气多，使窑内的温度降低，且气体分层严重，窑内断面上的上、下温度差加大；同时会使烧还原气氛时，窑内的烧成带
7、难以维持还原气氛。所以负压大的窑是操作不好的窑。 如果窑内的正压过大，大量热气体会向外冒出，这既损失了热量，也恶化操作人员的劳动环境。窑内的热气体冒入车下的坑道还会烧毁窑车的金属构件，造成操作事故。,最理想的压强控制操作是将窑内维持为零压，但是办不到。只能将窑内的关键部位烧成带与预热带的交界面附近维持在零压左右。,3.气氛制度,烧成带的气氛控制烧氧化气氛的隧道窑，其气氛制度比较容易控制，只需要控制空气过剩系数大于1，但不要太大，以节约燃料和提高燃料的燃烧温度。烧还原气氛的隧道窑在烧成带之前的一小段要控制为氧化气氛，后一段要控制为还原气氛，用氧化气氛幕来分隔这两段。,现代烧油或烧燃气的隧道窑是通
8、过控制燃料量与助燃空气量的配比来控制氧化气氛和还原气氛。烧氧化气氛时，助燃空气要略微过量；而还原气氛时助燃空气则要略微不足。操作员常观察火焰的状况简单判断气氛的性质：烧氧化气氛时，火焰清晰明亮，可以一眼望到底，清楚地看到窑内制品的轮廓；烧还原气氛时，火焰混浊，不容易看清窑内制品的轮廓。,三.工作系统(一)工作系统(流程)：1.坯体的烧制过程：,2.空气流动特点窑尾鼓入的大量冷空气在冷却带被预热，一部分作为助燃空气，送往烧成带，另一部分抽出供坯体干燥或气幕用。 3.烟气流动特点燃料在烧成带燃烧后所产生的高温烟气，沿窑内通道流入预热带，在加热坯体时本身被冷却，最后自预热带排烟口、支烟道、主烟道经排
9、烟机、烟囱被排除。,隧 道 窑 分 带 及 工 作 流 程,(二)工作系统组成1.产品烧成部分：即窑体部分，是隧道窑系统的主要部分， 窑体上设有各种气流进出口2.窑内输送设备：窑车与窑具3.排烟系统：包括支烟道、主烟道、烟囱等各种排烟通道。4.燃料燃烧系统：包括燃料输送管道、燃料预热、燃烧器等。5.气幕搅动系统：输送风管、风机、及各种调节阀6.冷却系统：包括急冷、缓冷、快冷。7.推车系统：为窑车运动提供动力，有液压型推车机和螺旋推车机8.窑车回路系统：包括窑内轨道和窑外轨道以及驱动设备,1、窑主体,窑顶,窑墙,窑底：窑车衬砖,保温层：用于窑直墙保温,工作层：直接接触火焰,保护层：保护窑体、并起
10、到密封作用,拱顶平顶,窑车,窑车金属架：用以支托耐火衬体，,窑车衬料：最大限度地降低窑车的蓄热能力,2、窑内输送设备窑车和有关的窑具,密封系统,砂封槽：隔断窑车上下空间，使冷空气不漏入， 热气体不漏出,曲封：阻止窑内外高温废气窜入窑车下部， 对窑车对保护作用。,窑车两侧装有钢制群板，窑车在窑内移动时，群板插入两侧 砂封巢内构成砂封窑车与窑墙、窑车与窑车之间曲折密封：,窑具：现代的明焰裸烧方式的窑具都是棚架结构的，由棚板、 支柱、垫砖。窑具要有一定的高温承载力。,(二)工作系统举例 1.自然抽风烧煤隧道窑,3.隔焰隧道窑,一.断面尺寸和长度(窑体的主要尺寸)(一)断面尺寸1.高度(内高)：指窑内
11、可装制品部分的空间高度。即从窑车装 载面至拱顶的高度。2.宽度(内宽)：指窑内两侧墙间的距离。(二)长度1.需要考虑的因素：制品的烧成制度及产量要求。2.各带长度的确定原则： 预热带长度根据排出烟气温度确定； 烧成带长度据制品最终烧成温度所需持续的时间长短确定； 冷却带长度根据出窑制品的温度来确定。,第二节 隧道窑结构,3.总长和各带长度的计算1)隧道窑的总长,当窑截面积A确定时，长度L计算：,各带长度可按下式计算：,二.窑体(一)窑墙1.窑墙的作用及要求2.结构：,(二)窑顶1.窑顶的作用2.结构,f,3.拱高及跨度：,4.拱的受力分析1)半圆拱,5.窑顶材料：从内至外窑顶组成是：耐火砖隔热
12、砖 轻质粒状填料红砖,2)双心拱,(三)检查坑道1. 作用：清扫；冷却窑车，检修窑车；事故处理。2.尺寸：一般宽1m，高1.8m左右。3.要求 ：平时将坑道关闭，并设抽风和鼓风，保持与窑内相同的压力制度。,(四)窑门,三.窑车与封闭系统(一)窑车,窑具：现代的明焰裸烧方式的窑具都是棚架结构的，由棚板、 支柱、垫砖。窑具要有一定的高温承载力。,(二)封闭系统,窑尾砂封,窑头砂封,四.燃烧设备(一)燃烧方式1.烧嘴将燃料喷入燃烧室，再将燃烧产物喷入窑内去加热坯体；2.烧嘴将燃料直接喷入窑内燃烧，使窑内温度均匀，热效率高。(二)燃烧室的布置,分布在两侧窑墙，布置在靠近窑车的台面上，可分为集中和分散布
13、置、相对与相错布置、一排和两排布置,集中或分散 相对或相错 一排或二排,集中布置：在烧成带集中布置12对烧嘴(燃烧室)； 特点：结构简单，易于操作和自动调节， 但窑内温度均匀性难以保证。 分散布置：在烧成带自低温起，先稀后密地布置多对烧嘴。 特点：分布足够多燃烧室能保证温度制度和气氛制度。相对布置：特点：砌筑简单、调节方便，但温度较高在烧成带长度方向上宜出现温差，且火焰相互干扰相错布置：窑内气体产生循环使窑内温度均匀。（常用）,两排布置：上、下两层布置烧嘴，避免温度差的出现。烧重油的燃烧室一般将燃烧室建得要大一些，以降低燃烧室的空间热力强度。烧气体燃料时，可以不设立燃烧室，直接在窑墙上布置燃烧
14、通道将全部燃料喷入。,燃烧系统 ：配备高效率燃烧机。加热燃料可以是轻柴油、天然气、液化石油气及煤气。 窑炉的每只燃烧机都配有自动点火和火焰监测系统，确保灭火的燃烧机及时点烯和燃料供应安全切断。,各区域的燃烧机即使用空气与燃气（燃油）比例阀来自动控制空气与燃料量，又可手动微调来调整火焰，以保证燃料达到最充分的燃烧。,(一)排烟口烟气由窑内向窑外排出的出口。,1.位置：预热带两侧靠近车台面的窑墙上。2.数量：占预热带的70%，每车布置一对。,(二)支烟道 起联接排烟口与主烟道的作用。(三)主烟道1.作用：汇集各支烟道的烟气，送进烟囱。2.布置方式：,(四)排烟机(五)烟囱,六.气幕,概念：气幕是指
15、在隧道窑横截面上，自窑顶及两侧窑墙上喷射多股气流进入窑内，形成一片气体帘幕。气幕分类：（按照其在窑上作用和要求的不同分） 窑头-封闭气幕， 预热带-循环搅动气幕 烧成带-氧化气氛幕， 冷却带-急冷阻挡气幕。,封闭气幕：位于预热带窑头目的：窑头形成12Pa的微正压， 避免了冷空气漏入窑内。,将气体以一定的速度自窑顶及两侧墙喷入，成为一道气帘，,该热空气一般是抽车下热风或冷却带热风。,气幕气体送入方式：1）与窑车运动方向相垂直 2）与出车方向成45,设为两道：第一道：用冷空气第二道：用热空气,封闭气幕,扰动气幕：位于预热带，一般设置2-3道扰动气幕工作过程：以一定量的热气体以较大的流速和一定的角度
16、自窑顶一排小孔喷出，迫使窑内热气体向下运动，产生扰动，使窑内温度均匀。气流喷出角度垂直向下，或以一定角度逆烟气流动方向喷出。,扰动气幕作用：为了克服预热带气体分层 现象而采取的措施，气体分层原因：隧道窑预热带处于负压，易漏入冷风，冷风密度大，沉在下部，迫使热气体向上，产 生气体分层现象。气体分层结果：气体分层导致上下温差最大可达300400。这样就必须延长预热时间，等待下部制品 预热好，反应完全，因此降低了窑的产量，增加了燃料消耗。,要求：（1）作为搅动气幕的热气体温度应尽量与该断面处温度相近，否则易使窑内局部温度下降造成制品炸裂。（2）作为搅动气幕的热气来源可以是烟道内的烟气，烧成带窑顶二层
17、拱内的热空气或冷却带抽来的热空气。喷出速度应在10m/s以上才起作用。国外隧道窑搅动气幕喷出速度大，超过100ms，使窑内气流达到激烈的搅动，上下温度均匀，达到快速烧成。（3）气流喷出角度可以使90垂直向下，也可以120-180角度喷入。现代隧道窑在热带靠近烧成带的一端附近设置高速调温烧嘴来代替搅动气幕。其喷出速度大，烧嘴喷出的气体温库可以调节到该处所需的温度，达到快速烧成。,撹动气幕,循环气幕（与扰动气幕作用相同）是利用轴流风机或喷射泵使窑内烟气循环流动，以达到均匀窑温的目的。轴流风机装在窑顶洞穴中，叶片不超出拱顶面，机轴后面有夹道通向侧墙车台面处的吸气口，将同一截面上的烟气抽吸并自窑顶吹向
18、下部。,气氛气幕（结构同封闭气幕）位置：位于气氛改变的地方。 隧道窑在9501050处设气氛幕氧化气幕，即在该处由窑顶及两侧窑墙喷入热空气，使之与烧成带来的含一氧化碳的烟气相遇而燃烧成为氧化气氛。,说明：(1)气幕的气体量要足够，空气过剩系数在1.52.0之间， 空气不能过多， 以免该处温度过低，氧化反应不完全，引起坯泡。(2)作为氧化气氛幕的空气温度也不能过低，一般是从冷却带内，或窑顶二层拱中、间接冷却壁中抽出的热空气，再经烧成带二层拱进一步加热提高温度。（3）要求整个断面气氛均匀，较好地起分隔气氛的作用，窑顶和两侧窑墙都设有喷气孔，上部密些，下部稀些，均以90角喷出。,急冷阻挡气幕 位置：
19、急冷气幕设于冷却带始端作用：1)坯体在700以前应急冷，缩短烧成时间。提高制品质量。2)阻挡气幕，防止烧成带烟气倒流至冷却带，避免产品熏烟 。结构：同封闭气幕说明： （1）急冷气幕的喷入应对准料垛间隙，入窑后能迅速循环，起到均匀急冷作用。 （2）喷入的冷空气应在不远的热风抽出口抽出，必须调节好急冷气幕和热空气抽出量，保持平衡，否则会影响窑的正常操作，并降产品质量。,（七）冷却系统（即为冷却带的通风装置）,注意：鼓入冷却带的冷空气必须在烧成带之前抽出，使鼓入和抽出的风量达到平衡，不使冷空气流入烧成带，保证烧成带能烧到高温并维持还原气氛，保证烧成带烟气不倒流入冷却带使产品熏烟。,冷却系统,急冷部分
20、,缓冷部分,快冷部分,急冷气幕（传统隧道窑）,急冷喷嘴（现代隧道窑）,间接冷却（传统隧道窑）间接与直接冷却相结合（现代隧道窑）,在400以下，靠近隧道窑出口端鼓入一定量的空气时烧好的产品快速冷却，以缩短烧成周期。,冷却系统,八.钢架结构,九.窑炉基础,预 热 剖 面,隧 道 窑 横 剖 面,第三节 工作原理一.窑内气体流动(一)各种压头对窑内气体流动的影响1.几何压头,1)形成上下温差2)形成两个气流循环,3)窑内上下温差形成的原因热浮力负压操作砖垛码放不合理窑车蓄热4)克服气体分层，减少上下温差的主要方法从窑的结构上从窑车结构上从码坯方法上在预热带许多温度点装设高速调温烧嘴,2.静压头： h
21、s为单位体积气体所具有的相对压力能。在数值上等于窑内、外同一高度上气体的压强差。,1)造成窑内靜压头变化的原因(机械通风和烟囱对窑内静压头的影响),3.动压头4.阻力损失压头( ) 单位体积气体流动时的能量损失。包括摩擦阻力损失、局部阻力损失。1)摩擦阻力2)局部阻力,2) 窑内几何压头对静压头的影响,hs分布规律(窑炉中沿高度方向上的大小及分布 2) 窑内几何压头对静压头的影响,(二)料垛码法对流速和流量的影响料垛码法：上密下稀。原因： 增加上部阻力，避免上部过多气流通过。削弱几何压头影响，减少气体上下分层。二.隧道窑内的传热温度低于800时以对流换热为主要传热方式；温度高于800时以辐射传热 为主要传热方式。,第五章 倒焰窑,第一节 倒焰窑的流程和结构一、工作流程,二、倒焰窑的结构,(一)窑体：1.窑形：圆型和方型窑2.窑墙、窑顶、窑门3.窑高、直径和容积的决定原则(二)燃烧设备1.燃烧室(火箱)2.喷火口(三)通风设备1.吸火口2.支烟道、主烟道、烟囱(四)结构尺寸,第二节 倒焰窑的工作原理一、窑内气体的流动(一)窑内气体的流动力(二)窑内气体的压强分布二、窑内传热(一)窑内传热特点(二)窑内温度分布,
