辊道陶瓷窑节能改造方案【稀缺资源路过别错过】.doc

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1、辊道陶瓷窑节能改造方案目录1 陶瓷行业能耗现状简介11.1陶瓷工业能耗的现状11.2 建筑陶瓷行业能耗状况21.3 XX建筑陶瓷行业能耗现状21.3.1 窑炉基本情况21.3.2喷雾干燥塔状况32陶瓷工业的节能技术42.1陶瓷原料加工过程中的节能42.1.1陶瓷原料的粉碎加工42.1.2陶瓷原料的细加工42.1.3陶瓷原料的其他节能52.2陶瓷成型过程中的节能52.2.1 大吨位压砖机62.2.2高中压注浆成型62.2.3等静压成型62.3陶瓷干燥过程中的节能72.4烧成技术72.4.1采用低温快烧技术82.4.2采用裸装明焰烧成技术82.4.3采用洁净液体和气体燃料82.4.4采用可替代的低

2、价燃料92.4.5采用先进的燃烧设备92.4.6采用一次烧成102.5 窑炉结构102.5.1窑型向辊道化发展102.5.2采用高效、轻质保温耐火材料及新型涂料112.5.3改善窑体结构112.5.4窑车窑具材料轻型化122.5.5辊子的散热122.6 窑炉余热的利用132.7 加强窑体密封性和窑内压力制度132.8 采用自控技术142.9 其他节能技术142.9.1新型双层双温窑炉142.9.2微波辅助烧结技术153 辊道陶瓷窑简介153.1燃烧状况153.2 配风控制状况163.3辊道窑工作系统163.3.1 辊道窑窑体主要结构163.3.2 排烟系统及预热带调节183.3.3 多点供热与

3、烧嘴布置193.3.4 冷却系统与余热利用203.3.5传动系统与其它203.3.6 辊道窑三带比例设置213.3.7 管路系统233.3.8 辊道窑温度制度253.3.9 辊道窑压力制度283.3.10 辊道窑气氛制度294 节能方案设计304.1 采用DME作为燃料304.1.1 二甲醚的性质314.1.2 二甲醚与液化石油气的效益对比334.1.3二甲醚与天然气的效益对比334.2 改进保温措施，减少散热损失344.3 干燥系统的节能344.3.1 喷雾干燥设备的节能措施344.3.2 少空气快速干燥器374.4 陶瓷烧成节能技术394.4.1高温空气燃烧技术394.4.2 高速燃烧器技

4、术434.4.3 增加预混设施464.4.4 采用两级微机控制系统504.4.5 热风助燃及富氧燃烧技术611 陶瓷行业能耗现状简介改革开放以来，我国建筑陶瓷产量一直高居世界首位，1998年陶瓷砖产量占世界总产量的34.5，卫生瓷占世界总产量的23.4%。2004年我国日用瓷、建筑瓷和卫生瓷产量均位居世界第一，其中日用瓷产量高达130亿件，约占世界总产量的60；建筑瓷砖年产量约为30亿m2，产量约占世界总产量的50，按2024kg/ m2计算，则每年消耗泥料和石料60007000万吨；按每平方米消耗燃油1.41.5计算，每年消耗燃油高达4.24.5亿升。最近几年面对能源价格居高不下，就陶瓷生产

5、而言，节能降耗将是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件。1.1陶瓷工业能耗的现状目前，我国陶瓷工业的能源利用率与国外相比，差距较大，发达国家的能源利用率一般高达50以上，美国达57，而我国仅达到2830。虽然我国陶瓷产量在世界上遥遥领先，但总体上存在产品档次低、能耗高、资源消耗大、综合利用率低、生产效率低等问题。在陶瓷工业的一般工艺流程中，能耗主要体现在原料的加工、成型、干燥与烧成这四部分。其中干燥和烧成工序，两者的能耗约占80。据有关报道，陶瓷工业能耗中约60用于烧成工序，约20用于干燥工序。在建筑卫生陶瓷方面，国内外能耗存在着一定的差距。日用陶瓷烧成能耗状况：燃煤隧道窑为4

6、181654361KJ/Kg瓷；折合1.421.85kg标准煤kg瓷；燃油隧道窑为3345345998 KJ/Kg瓷；折合1.141.57kg标准煤/kg瓷；燃气隧道窑为2927139725 KJ/Kg瓷；折合1.001.35kg标准煤/kg瓷。而国外窑炉以气体燃料为主，烧成能耗为1254525090 KJ/Kg瓷，折合0.430.86kg标准煤/kg瓷；烧成能耗只有我国的一半左右。1.2 建筑陶瓷行业能耗状况 建筑陶瓷是一个能耗较大的工业行业。目前，全国有建筑陶瓷连续烧成窑炉3000余座，其中大中型窑有约18002300座，生产能力较小的窑8001000座。与其配套的喷雾干燥塔略少于窑炉的数

7、量。据统计，建筑陶瓷厂喷雾干燥的能耗一般为窑炉能耗的1/22/3。建筑陶瓷行业消耗的热能中，主要集中于干燥和烧成工序，它们的能耗占整个企业能耗的80%以上。据报道，英国陶瓷工业的能耗中，约有61%用于烧成工序，干燥工序能耗约20%。如何降低陶瓷工业的能耗，特别是热工设备的能耗，提高能源利用率，是摆在建筑陶瓷行业面前的迫切任务。1.3 XX建筑陶瓷行业能耗现状1.3.1 窑炉基本情况建筑陶瓷生产厂的典型数据：生产外墙砖企业的产品单位烧成热耗在2200KJ/kg6000KJ/kg；生产仿古砖企业的产品单位烧成热耗在2000KJ/kg3000KJ/kg；生产抛光砖的产品单位烧成热耗在2200KJ/k

8、g3300KJ/kg。髙的单位烧成热耗值主要是由以下原因造成的：（1）各个企业产品品种不同和对产品质量的要求不同，有的产品需要二次烧成。（2）窑炉结构和工艺制度不合理。（3）燃烧器燃烧状况差，化学不完全燃烧损失大。（4）窑炉排烟损失大。（5）产品出窑温度和排烟温度偏高。（6）窑体散热损失较大。（7）部分窑炉使用垫板。1.3.2喷雾干燥塔状况喷雾干燥塔的产品干粉单位热耗在2000KJ/kg4000KJ/kg；髙的热耗值主要是由以下原因造成的：（1）制浆工艺未严格控制，对外加剂的选择和质量控制不严格，造成进入喷雾塔泥浆水分偏高。（2）喷雾塔结构不合理，如塔身较短、内径较小、喷枪与塔体不匹配，造成大

9、量物料互相粘连和粘壁。降低了塔的产量，增加了热耗。（3）喷雾塔所使用的各种材料特别是保温隔热材料低劣，使用时间稍长，发生变形和收缩，造成塔体散热损失比较大。（4）操作工艺不合理，对进塔风温、排风温度、塔内压力、喷浆压力和喷片孔大小之间的相互影响关系不了解，工艺参数选择不够优化，造成干粉单位热耗偏高。2陶瓷工业的节能技术2.1陶瓷原料加工过程中的节能原料加工部分的能耗在整个陶瓷生产过程中占很大的比例，原料加工电耗占49，装机容量占72，因此节能潜力较大。2.1.1陶瓷原料的粉碎加工原始陶瓷原料主要是由硬质原料和软质原料组成。对陶瓷原料的粉碎加工主要体现在对于硬质原料的加工。首先应逐步减少噪音大、

10、能耗高、难以除尘的粗、中料的粉碎加工，如：粗颚式破碎机、细颚式破碎机、旋磨机等，改用质量稳定且能够及时供应的原料粉料进厂。其次，积极推进陶瓷原料的标准化、商品化和系列化生产，供给符合陶瓷工业需求的粉料；提高粉碎设备利用率，减少对原料车间的重复建设，有利于减少工厂原料的储备，节约场地的投资和减少城市粉尘、噪音污染。2.1.2陶瓷原料的细加工工业上广泛使用间歇式球磨机作为细磨设备，其内衬如果采用橡胶衬，既可以减小球磨机的负荷，又增加了球磨机的有效容积，产量可以提高3050，单位产品电耗降低1030。如果采用氧化铝衬则可提高球磨效率、缩短球磨周期。为了提高球磨机的效率，根据工艺配方不同向泥浆中加入高

11、效减水剂、助磨剂并制定合理的料、球、水比例。在磨球的选择上应有合理的大、中、小级配成不同形状的磨球级配。在球磨时，采用氧化铝球，既可缩短球磨时间，又可节电35左右。国外普遍采用连续式、大吨位球磨机进行细磨，产量可提高10倍以上，电耗可降低80。由于可以连续生产，不需要停机，比间歇式球磨机节省能耗1530；并易制浓浆，使后面的喷雾干燥过程节约能量，节省能耗2030。与小吨位球磨机相比，大吨位球磨机可以节省能耗1030。另外，国内外不少球磨机采用变频器改变电流频率来调速，有可能缩短球磨周期1525，从而减少电耗。2.1.3陶瓷原料的其他节能喷雾干燥制粉时，降低泥浆的含水量，提高热风的温度，加大进塔

12、泥浆量，降低废气温度，产量可提高近1倍，能耗下降30。另外，料浆池采用间歇式搅拌，一天可节电135kwh，年节电4.5万kwh。2.2陶瓷成型过程中的节能陶瓷成型种类繁多，不同的陶瓷成型有不同的成型方法，和日用陶瓷节能方面做一简要分析。2.2.1 大吨位压砖机对于建筑陶瓷，在选择压砖机上，应选用大吨位、宽间距的压机，实现一机一窑，因为大吨位压砖机压力大，产量大，压制的砖坯质量好，合格率高。在同等条件下，电耗可减少30以上。目前，国产液压压砖机的最大吨位已经达到8000，各种吨位的大型压机也已广泛应用于国内陶瓷企业，节能效果显著。2.2.2高中压注浆成型对于卫生陶瓷可采用高中压注浆成型技术，将传

13、统石膏模依靠毛细管滤吸水成型机理变为多孔塑料模压滤排水机理，使卫生瓷成型次数由天/次提高到1030min/次，模具寿命达2万次以上，可节省模具干燥和加热工作环境所需的热能。2.2.3等静压成型当前日用陶瓷成型工艺有滚压成型、注浆成型、塑压成型、等静压成型、高压注浆、微波注浆成型和激光快速成型，其中后半部分具有较大的发展和应用前景。从效率、节能和成熟程度来考虑，应该采用等静压成型，其具有瓷质结构均匀致密、质量高、工序简单、无杂质、抗弯强度高、可成型复杂型、尺寸精确、生产周期短、耗能低等优点。等静压成型的最大特点是：产量大、质量好、坯体规整度好、品质规格一致、取消了石膏模和干燥工序、能适应于多种产

14、品的生产等。2.3陶瓷干燥过程中的节能据报道，选用英国CDS公司推出的空气快速干燥器，用于日用陶瓷，干燥周期可缩短4683，平均节能50。至于卧式快速辊道干燥、超热间断热空气干燥、卫生陶瓷干燥、高频干燥、微波干燥、红外线干燥和快速干燥等节能技术，在实际生产应用中干燥效果也较为显著。其中微波干燥技术备受关注。微波干燥中微波可以穿透至物料内部，使内外同时受热，蒸发时间比常规加热大大缩短，可以最大限度的加快干燥速度，极大地提高生产效率。由此而节约了大量的能源消耗，且微波能源利用率高，对设备及环境不加热，仅对物料本身加热，运行成本比传统干燥低。通过传统干燥与微波干燥在时间与能耗方面的对比，从中可以看出

15、微波干燥的优越性。在相同的功率下，传统干燥时间是微波干燥的3032倍，能耗为2.5倍，而生产能力则约为一半。2.4烧成技术窑炉是陶瓷企业最关键的热工设备，也是耗能最大的设备，占60左右。但是窑炉设备能耗的水平，主要取决于窑炉的结构与烧成技术，其中窑炉的结构是根本，烧成技术是保证；两者相互依存，缺一不可；只有使两者合理的搭配才能既保证窑炉烧成质量的提高，又减少能源消耗。2.4.1采用低温快烧技术在陶瓷生产中，烧成温度越高，能耗就越高。据热平衡计算，若烧成温度降低100，则单位产品热耗可降低10以上，且烧成时间缩短10，产量增加10，热耗降低4。因此，在陶瓷行业中，应用低温快烧技术，不但可以增加产

16、量，节约能耗，而且还可以降低成本。因而在我国正进一步研究采用新原料，如珍珠岩、绢云母、石英片岩等配制烧结温度低的坯料，玻化温度低的釉料，改进现有生产工艺技术，建造新型窑炉，以实现低温快烧技术，降低能耗。2.4.2采用裸装明焰烧成技术目前，我国陶瓷窑炉烧成方式主要有：钵装明焰、裸装隔焰和裸装明焰。2.4.3采用洁净液体和气体燃料 采用洁净的液体、气体燃料，不仅是裸装明焰快速烧成的保证，而且可以提高陶瓷的质量，大大节约能源，更重要的是可以减少对环境的污染。采用洁净气体作为燃料，节能降耗明显。2.4.4采用可替代的低价燃料究竟采用哪种气体燃料使用最经济，更符合我国国情，其又最适用于裸装明焰烧成方式。

17、据报道，我国是世界上煤炭储量非常丰富的国家，已探明的储量预计可使用500年以上。在能源日益趋于紧张的今天，采用低价燃料显得尤为重要。在单位产品燃料费用中，烧煤高达1.197元/kg产品：重油0.138元/kg产品；发生炉冷煤气0.0997元/kg产品。因此，应大力发展发生炉冷煤气。其不仅价格低廉，而且燃烧效率高，燃料消耗低。二甲醚DME是以煤为原料生产的一种新型洁净能源，其特点主要体现在燃烧性能好，热效率高，燃烧过程中无残液，无黑烟，成本低，节能显著等优势以及具备比液化石油气LPG更多的优点，取代液化石油气作为民用及工业用燃料已成可能。在陶瓷行业使用DME替代LPG、天然气、重油及半水煤气作为

18、燃料，最大的优点是DME不含硫，烧成的陶瓷釉面光洁，质量能上一个大台阶，再就是其价格低廉（详见实施方案替代燃料篇）。2.4.5采用先进的燃烧设备 采用高速烧嘴提高气体流速，是强化气体与制品之间传热的有效措施，一般可比传统烧嘴节约燃料2530。目前高速烧嘴朝着高效节能低污染发展，如高效节能环保型蓄热式烧嘴，此烧嘴优势在于当其中一个烧嘴工作时，另一个为排烟道，并蓄热，以待其工作时，预热空气，其可以节约燃料2040，减少废气的排放温度，达到节能高效低污染效果。 对于烧重油的窑炉，则可采用重油乳化燃烧技术，使重油燃烧更加完全，通过乳化器的作用后，把水和重油充分乳化混合，成油包水的微小雾滴，喷入窑内产生

19、“微爆效应”，起到二次雾化的作用，增大了油和水的接触面积，使混合更加均匀，且燃烧需要的空气量减少，基本消除了化学不完全燃烧，有利于提高燃烧温度及火焰辐射强度，掺水率1315，节油率可达810。2.4.6采用一次烧成 近年来，我国不少陶瓷企业在釉面砖、玉石砖、水晶砖、渗花砖、大颗粒和微粉砖的陶瓷工艺和烧成技术上取得重大突破，实现了一次烧成新工艺，减少了素烧工序，烧成的综合能耗和电耗下降30以上，大大节约了厂房和设备投资，而且大幅度提高了产品质量。2.5 窑炉结构2.5.1窑型向辊道化发展 在陶瓷工业中，使用较多的主要窑炉有：隧道窑、辊道窑和梭式窑三大类。其中，辊道窑具有产量大、质量好、能耗低、自

20、动化程度高、操作方便、劳动强度低、占地面积小等优点，是当今陶瓷窑炉的发展方向。2.5.2采用高效、轻质保温耐火材料及新型涂料 常见的保温材料有重质耐火砖、轻质保温砖、莫来石轻质砖、高铝轻质砖和轻质陶瓷纤维等。合理的选择保温材料对节能降耗产生了很大的影响。如轻质陶瓷纤维与重质耐火砖相比：质量轻、导热系数小、重量只有轻质材料的1/6、容重为传统耐火砖的1/25、蓄热量仅为砖砌式炉衬的1/301/10、窑外壁温度降到3060。纤维节能方面，从总能耗的20.6下降到9.02，节能达到16.67。 另外，为了提高陶瓷纤维抗粉化能力，又增加窑炉内传热效率，节能降耗。可使用多功能涂层材料，如热辐射涂料HRC

21、。在高温阶段，将其涂在窑壁耐火材料上，材料的辐射率由0.7升为0.96，可节能138.3MJ/m2h；而在低温阶段涂上HRC后，窑壁辐射率从0.7升为0.97，可节能4547Kcal/m2h。2.5.3改善窑体结构 随着窑内高的增加，单位制品热耗和窑墙散热量也增加。如当辊道窑窑高由0.2升高至1.2时，热耗增加4.43，窑墙散热升高33.2，故从节能的角度讲，窑内高度越低越好；随着窑内宽度增大，单位制品热耗和窑墙散热减少。如当辊道窑窑内宽从1.2增大到2.4，单位制品热耗减少2.9，窑墙散热降低25，故在一定范围内，窑越宽越好；当窑内宽和窑内高一定的情况下，随着窑长的增加，单位制品的热耗和窑头

22、烟气带走的热量均有所减少。如当辊道窑的窑长由50增加到100时，单位制品热耗降低1，窑头烟气带走热量减少13.9。2.5.4窑车窑具材料轻型化 采用轻质耐火材料制作窑车和窑具对节能具有重大的意义。产品与窑具的重量比越小，其热耗越低。窑车应使用低蓄热、容重小、强度高、隔热性能好的材料来制备。至于窑车车衬材质的选取，据报道，轻质砖、轻质砖与硅酸铝耐火纤维和全硅酸铝耐火纤维做车衬时，产品热耗是传统重质耐火砖做车衬时的91、79.685.8和59.166.3。2.5.5辊子的散热 辊子是辊道窑的一个重要组成部分，分布在沿窑长的不同温度区间。受温度的影响，辊棒分别采用钢辊和瓷辊。辊棒向外散热主要是通过其

23、两端各伸出窑墙约0.1米的辊端。由于辊道窑中使用的辊棒数量之多（通常可达1000多根），以至于其能耗增加。通过对辊道窑长80米，辊棒两端各伸出窑墙0.11米，共有1327根辊子进行数值计算，其中800高温区采用瓷辊，其余采用钢辊。 随着温度的升高，瓷辊的散热损失变化比较平缓，而钢辊的热量散失则几乎呈线性增加。计算表明，辊子两端通过导热过程所散失的热量约占窑炉总供给热量的，因此，其具备节能潜力。2.6 窑炉余热的利用 衡量一座窑炉是否先进的一个重要标准就是有没有较好的利用余热。据窑炉热平衡测定数据显示，仅烟气带走的热量和抽热风带出的热量占总能耗的6075。若能利用蓄热式燃烧技术将明焰隧道窑的余热

24、预热空气供助燃，不但可改善燃料燃烧，提高燃烧温度，而且可降低燃耗7。 余热利用在国外受到重视，视其为陶瓷工业节能的主要环节。国外对烟气带走的热量和冷却物料消耗的热量（约占总窑炉耗能的5060）这一部分数量可观的余热利用较好。目前，国外将余热主要用于干燥和加热燃烧空气。现在欧洲陶瓷企业普遍采用在窑炉上安装附加余热利用装置，进行余热的再回收利用。对于排烟废热的余热利用，亦采用换热器进行能量收集与输送到所需场所。其综合节能的效果使热效利用达到8090。2.7 加强窑体密封性和窑内压力制度加强窑体密封，窑体与窑车之间、窑车之间的严密性，降低窑头负压、保证烧成带处于微正压，减少冷空气进入窑内，从而减少排

25、烟量，降低热耗。经计算，烟道汇总出的空气过剩系数由减少到时，当其他条件不变的情况下，烟气带走热量从30降为18，节能12。2.8 采用自控技术采用自控技术是目前国外普遍采用的有效节能方法，它主要用在窑炉的自动控制。因而使窑炉的调节控制更加精确，对节省能源、稳定工艺操作和提高烧成质量十分有利，同时还为窑炉烧成的最优化，提供了可靠的数据。计算表明，在排出烟气中每增加可燃成分1，则燃料损失要增加3，如果能够采用微机自动控制或仪表-微机控制系统，则可节能510。当今先进的自控可以通过高级专家系统来实现，可以通过在线的外部参数（温度、湿度、压力、气氛等）测量来引导操作向最大的节能方向进行，降低能耗以上。

26、在国外，如日本碍子公司的窑炉均设置有先进的自动点火、熄火测知、窑内压力监测、地震监测、窑内氧浓度监测、气体泄漏监测、瓷辊损折监测及喷嘴用电偶记录仪等一系列监测仪器。从而保证了窑炉的省力、节能、快速烧成，其可节能1030。在国内尚未达到。2.9 其他节能技术2.9.1新型双层双温窑炉双层双温窑炉是一种新型节能窑炉，其结构特点是窑炉从单层单温发展为双层双温。其上下两层温度均采用PID单独控制，两层之间采用结晶碳化硅作横梁并用高保温性能的耐火材料做隔热层。特殊的设计能有效防止上下两层串温，同时又能使有效的热量共享。与单层窑炉能耗相比，双层双温窑炉低于其150250大卡/kg瓷，即最少可以节省能耗30

27、。2.9.2微波辅助烧结技术微波辅助烧结技术是通过电磁场直接对物体内部加热，而不像传统方法，热能是通过物体表面间接传入物体内部，故热效率很高，一般从微波能转换成热能的效率可达8090，烧结时间短，因此可以大大降低能耗达到节能效果。例如A1203的烧结，传统方法需加热几个小时而微波法仅需分钟。据报道，英国某公司有一种新型的陶瓷窑炉生产与制造技术，该窑炉最大的特点在于：它不仅采用了当今世界上微波烧结陶瓷的最新技术，而且采用了传统的气体烧成技术。它在传统窑炉中把微波能和气体燃烧辐射热有机结合起来，这样既解决微波烧成不容易控制的问题，又解决了传统窑炉烧成周期长，能耗大等问题。据介绍这种窑炉适用于高技术

28、陶瓷及其他各种陶瓷的烧成，达到快速烧成，减少能耗，降低成本的目的。3 辊道陶瓷窑简介3.1燃烧状况现华南地区大部分辊道窑采用水煤气、重油或LPG作为燃料，燃烧型式为引射式扩散燃烧（如图1所示），燃气与助燃空气在烧嘴前端混合进入燃烧室燃烧。3.2 配风控制状况传统的辊道窑燃烧设备只是通过鼓风机的变频来调节助燃空气的总供给量，调节精度低，信号延时久。不能根据生产用气的实时情况准确调节助燃空气的供给量。使得燃气大部分时候处于不完全燃烧或过剩空气系数过高的状态，极大的降低了燃烧设备的热效率，造成能源的浪费。图1 扩散燃烧示意图3.3辊道窑工作系统辊道窑最初是由意大利引进，后来国产化，都采用液化气、煤气

29、、轻柴油等清洁燃料，明焰裸烧。明焰裸烧辊道窑产量高，质量佳，烧成周期短，烧成热耗低, 是目前建陶行业使用最多的辊道窑类型, 也是辊道窑发展的重要方向。3.3.1 辊道窑窑体主要结构目前先进辊道窑都是标准化系列化设计制造。辊道窑窑体分节（每节长约22.2米）按模数设计，预制组装，窑体的预制组装件采用金属框架结构，框架使用金属方管兼作风管，结构紧凑，窑体外部采用钢板包装，坚固美观，内衬大量使用轻质隔热耐火砖与陶瓷纤维，不仅减少了窑体的重量, 而且减少了窑体的散热损失，辊道窑窑顶结构多采用平顶或拱顶结构，拱顶结构简单，造价低，悬挂式平顶吊装结构施工复杂，造价高, 但平顶吊装结构可以减少窑体的承重，增

30、加窑炉的寿命，也特别适合装配运输，易于组装，而且可以减少窑内气体分层，使窑内温度分布较均匀，因此平顶吊装结构是辊道窑窑顶结构的发展方向，一些辊道窑不仅窑顶采用吊装结构，而且辊子上部的窑墙也采用吊装方式，这给辊子传动部门的设计、安装、调试都带来了方便。近十年来辊道窑窑体不断朝着大型化的方向发展, 表现之一是辊道窑窑长的增加, 窑长增加使烧成的产量增加, 使烧成制度沿窑长方向的变化较平缓, 易于控制调节, 同时也削弱了外界环境气候等因素变化对窑炉烧成的影响，有利于提高产品的质量，但窑长的增加则明显地增加一次性投资，80年代初的辊道窑多数长约5070米, 而目前引进的或国产的辊道窑大多长约70250

31、米；表现之二是窑宽的增加，窑宽的增加，从节能的角度来看则意味着窑炉单位体积的表面积减小，也就是单位产量的窑炉外表面散热减少，从投资的角度来看则表明单位产量窑炉的一次性投资减小，80年代初国产辊道窑一般有效内宽小于1.2米, 而目前辊道窑的有效内宽普遍在1.51.8米, 一些已超过2.5米，当然窑宽的增加则提高了对燃烧系统、辊棒、传动系统等方面的要求, 特别是对辊棒的要求；表现之三是多层辊道窑的增加, 主要是双层辊道窑, 多层辊道窑节省面积, 产量大, 可减低单位制品热耗, 但多层辊道窑操作结构复杂, 部分结构材料性能要求高, 各层之间的相互牵扯影响干扰较多。3.3.2 排烟系统及预热带调节一般

32、来讲，辊道窑多采用窑头集中排烟或半集中排烟。典型的集中排烟是窑头处辊道上、下方侧墙开设两对排烟口，这种集中排烟的方法使烟气能够被充分利用来加热制品, 不过这种集中排烟方法如果没有与预热带的其它调节方法如挡火墙、闸板、调温风管等配合使用的话, 极易造成窑头温度过高（300以上或更高）, 要求入窑坯体充分干燥, 或使预热带温度曲线调节困难, 所以许多辊道窑与集中排烟配合使用有若干条调温风管（类似于预热带设置的搅拌气幕, 但主要作用不在于搅拌, 对气流喷射速度没有特别要求, 一般风管较粗, 使用中有利用冷却带余热后的热空气的, 也有直接利用环境空气的）。半集中排烟方法是在辊道窑窑头前面几节窑体的辊道

33、上下侧墙设有多对排烟口（一般为四对）, 或是在预热带的窑顶再另设数个排烟口。一般来讲, 这种半集中排烟方法对烟气的热利用率比较低, 而对于预热带的调节作用也不大, 一般仍需与预热带的其它调节方法如闸板、挡火墙和调温风管配合使用, 因此怎样设置闸板、挡火墙或调温风管是预热带设计及研究的重要课题。目前使用中辊道窑一般在接近第一对烧嘴处开始设置挡火墙, 然后在整个预热带再设置12道挡火墙；一般在预热带的中部设有数组调温风管, 这些调温风管上均装有可调节开度的阀门；一般来讲，这些闸板、挡火墙和调温风管不仅可以强化预热带内烟气与产品间的换热, 而且也可以增加预热带温度曲线的可调性, 当然也加重了排烟的负

34、担。3.3.3 多点供热与烧嘴布置目前使用中的辊道窑, 大都是使用中、低压烧嘴, 这主要是辊道窑的窑宽相对宽体隧道窑和大型梭式窑的窑宽较窄, 没有必要过分追求烧嘴的高速。烧嘴的布置主要遵守多点供热正调节的原则, 使传统的烧成带与预热带的界限越来越模糊, 但目前布置的烧嘴实际使用中均有相当一部分烧嘴没有启用, 因此烧嘴的合理布置对于节省投资、便于调节是个重要课题。目前使用中的辊道窑烧嘴布置主要有两种方式，一种是在辊道上下均匀等距布置烧嘴俗称面枪与底枪, 间距约为1米, 两侧烧嘴相互交错, 横向交错搅动窑内气流, 使制品得到均匀烧成；另一种方式是辊道上下上疏下密布置, 面枪与底枪呈“品”字型结构,

35、两侧仍是相互交错。这两种烧嘴布置方式一般都是48支烧嘴为一控制组, 且为减小预热带的温差, 在接近低温方向多布置12组底枪。目前的辊道窑应将这两种烧嘴布置方式结合起来, 即在燃烧带开始布置12组底枪, 然后按“品” 字型布置底枪与面枪, 在最高温度段再均匀等距布置一组底枪与面枪。辊道窑目前与烧嘴配合使用的燃烧室主要有两种，一种是薄壁套筒式燃烧室，材质为重结晶碳化硅等；一种是由大件磷酸盐质免烧砖制成的烧嘴砖构成。显然前者对于完全燃烧和避免产品污染等都是有益的, 价格也贵。辊道窑燃烧使用的助燃空气, 有些使用冷却带缓冷段的热风, 有些直接使用车间空气。3.3.4 冷却系统与余热利用冷却系统主要由急

36、冷、缓冷和低温区三部分组成。一般的冷却系统由直接侧墙鼓风急冷、抽走热风进行缓冷、低温区使用轴流风机冷却。随着窑宽的增加, 一些辊道窑为了更有效的均匀急冷, 已放弃了简单的侧墙鼓风急冷方法, 而是在急冷段沿窑宽方向，在辊道上下布有急冷风管, 这些风管上开有许多小孔, 鼓入的急冷风与制品表面垂直, 使制品腹背受到均匀有效的急冷。缓冷部分除了采用简单从窑内抽走热风的方法外, 尚有不少辊道窑采用间壁冷却, 辊道窑缓冷段间壁冷却大多使用金属管作间壁, 金属管有沿窑内壁布设, 也有沿窑宽方向布设, 沿窑宽方向布设金属管的间壁，冷却均匀稳定易调节, 便于余热的再利用；有些辊道窑将低温区与缓冷区之间敞开一段,

37、 便于观察并加快冷却, 也增加了对车间环境的影响。一般引进辊道窑不太注意冷却带的余热利用, 许多热气体被直接排空, 国产辊道窑比较注意余热的再利用, 有用于预热带调温、燃烧带助燃, 或抽往干燥系统干燥坯体。3.3.5传动系统与其它 辊道窑的传动系统主要有链传动、链轮摩擦传动、螺旋齿轮传动等。螺旋齿轮传动平稳精确, 但对齿轮的精度要求也高。风机一机多用在引进辊道窑上较多, 已有使用一台风机供应双层辊道窑的助燃、急冷与缓冷用风, 一台风机各支管设有七个闸板。3.3.6 辊道窑三带比例设置 设计时，辊道窑预热带长度约占窑体总长1/3以上，如图2所示。图2 辊道窑预热带示意图预热带设置了分散排烟系统，

38、从通道底部经过窑的一侧汇合于窑顶，排烟孔均设闸板进行调整，采用分散排烟可降低局部排烟造成的温差，有利于制品的快速干燥。并在该带设置高速搅拌调温及阻气系统。除在通道下部交错均匀设置燃烧器外，通道上部设置搅拌调温系统，利用窑尾部的热风进行搅拌，再设两道阻气系统，使窑内产生横向射流作用，带动窑内气体产生涡旋运动，达到充分搅拌均匀的目的，从而制品获得均匀快速地加热，满足制品的快速烧成。接近烧成带均匀设置燃烧器。烧成带长约占窑体总长的1/5，参看图3。在该带两侧通道上下均匀交错设置燃烧器。图3 辊道窑烧成带示意图冷却带长度大约是烧成带的2倍，占窑体总长的40以上，包括急冷、缓冷和尾部冷却带，如图4所示。

39、急冷段长度占该段长度的20%以下，在该段两侧上下交错均匀设置高速喷咀，以直接冷却的方式高速喷入通道内形成涡漩运动，以增强换热效率，均匀窑内气体温度，达到均匀快速冷却的目的，可调节控制该段急冷要求。 在该带尾部设置了排热孔，排出的热风用作搅拌调温及阻气系统。缓冷段与尾部冷却段顶部设置多处排热孔，汇合于总管，该段热风送往干燥窑，用作制品的干燥热源，排热孔均设闸板调整，并在该带上下通道两侧均匀设置缓冷风孔用以调整产品在缓冷过程中所需的最佳曲线。图4 辊道窑冷却带示意图 图5 辊道窑排烟管路示意图3.3.7 管路系统 节能型辊道窑管道系统设排烟管路（图5）、助燃风管路、急冷风管路（图6）、抽热风管路（

40、从缓冷段与直冷段抽冷却风到烧成带助燃空气，见图7、图8）及窑尾轴流冷却风机。其中，排烟风机2台（1开1备），急冷风机2台（1开1备），助燃风机2台（1开1备），抽热风机2台（1开1备），轴流风机6台。所有风机装有减震装置，高压风机装有消声过滤装置，全窑风机管道系统按设计要求造型和工艺布置，助燃风、抽热风管道采用耐热不锈钢制作，其余均为A3卷管制作。风机除轴流风机外均采用变频控制。热风机均安装有循环水冷却系统，设配温风口。同时排风机出口还接有金属烟囱，高出房屋顶3米以上。窑外热风管道均设计为保温处理，保温采用硅酸盐毯包裹，外面使用0.3mm 铝板装饰，保温效果好，即节能又实用美观。 图6 辊道窑

41、急冷风管示意图 图7辊道窑缓冷风管示意图 图8辊道窑直冷风管示意图3.3.8 辊道窑温度制度温度制度以温度曲线表示，它表明在烧成过程中温度随时间的变化关系。温度曲线一般分为四个阶段，即由预热升温、 最高焙烧温度、保温时间和冷却曲线所组成。温度曲线应根据制品在焙烧过程中的物理化学反应特性、原料质量、泥料成分、窑炉结构和窑内温度分布的均匀性等各方面因素等综合确定，烧成制度曲线见图9。（1）温度的监测辊道窑的温度监测主要是依靠沿窑长方向装在窑顶或窑侧的热电偶所反映的温度数据。由传热学的原理我们应该明白, 在预热带热电偶测得的温度高于制品温度, 但要小于烟气的温度；烧成带与预热带相似, 但是温差较小,

42、 且热电偶测得的温度较为接近制品的温度；在冷却带与烧成带相反,热电偶测得的温度小于制品的温度而大于烟气的温度。图9 辊道窑烧成制度曲线预热带温度的监测要控制好该带的温度主要要控制3个关键温度点, 即窑头温度、预热带中部温度（约500处）及预热带末端（约900处）。窑头温度过高, 易使坯体炸裂；预热带末端温度点的位置反映了坯体的预热效果, 并间接反映了坯体和烧成带停留的时间。预热带中部温度则是预热带温度的最关键点, 若太前则窑头升温过急易造成坯体在蒸发期造成开裂的缺陷，若太后说明窑头温度偏低, 使得在预热后部不得不快速升温, 一方面可能在573晶型转化处产生坯体炸裂；另一方面使氧化阶段时间减少,

43、 容易产生黑心、针孔、气泡等缺陷。 烧成带温度的监测 烧成带温度的监测主要是确定烧成带的最高温度和高温区间长度即制品在高温下停留的时间，烧成带的最高温度是成瓷的最高温度点, 它影响到产品的生烧与过烧, 高温区的长度影响到保温时间的长短, 从而也影响到产品的质量。 冷却带温度的监测 冷却带温度的监测主要是急冷后的温度（约800处）、冷却带中部温度（约500处）及出窑前的温度, 急冷后的温度是判断急冷好坏的依据；冷却带中部温度点附近是制品发生石英晶型转化点, 这是制品产生风裂的危险区, 其前后温度变化应平缓；出窑前温度是判断快冷的效果, 如果出窑温度过高, 出窑后仍可能发生惊裂, 同时也不利于后道

44、工序操作。 （2）温度的控制预热带温度的控制预热带温度的控制一般可通过调节排烟总闸、排烟支闸的开度及安装在预热带的烧嘴开度来调整。但是调节排烟总闸对窑内的压力制度影响较大, 只有当整个预热带温度偏低偏高, 才适当调整排烟总闸开度大小。入窑温度一般控制在150300, 太高太低均不好, 排烟支闸板开度窑头至窑尾由小至大, 窑头排烟支闸板不宜开得太大, 因为这样会造成冷风大量吸人, 辊下闸板的开度较辊上大, 加大辊下抽力可克服几何压头造成辊上辊下温度的偏差。此外还可以调节搅拌风来控制预热带的温度。烧成带温度的控制烧成带温度的控制主要是控制燃料与助燃空气的供应量及燃料与空气的混合程度, 要控制两侧的

45、烧嘴喷出火焰的长度一致, 且恰好在窑中央部分交接, 以免产生水平温差。如果火焰较长造成中间温度过高, 此时宜开大助燃风, 反之当火焰过短, 则窑炉中央温度低, 此时可减少助燃风量。另外挡火嘴和挡火砖也是调节局部火位温度的有效方法。冷却带温度的控制冷却带温度主要是控制急冷风量、窑尾快冷风的风压与风量以及抽热风的风量。急冷区要注意后段的急冷风管的开度比前段的稍小, 以免制品发生风裂, 缓冷区主要是控制各抽热风口阀门的开度, 使晶型转化段降温平缓, 一般抽热风支阀由窑尾至窑头开度由大至小, 以保证降温速度缓慢, 窑尾冷风管的开度也是由窑尾至窑头由大至小保证制品出窑温度不至太高。3.3.9 辊道窑压力

46、制度 （1）压力的监测 辊道窑内的压力一般不高, 窑压的测量由微压计分别安装在预热带、烧成带、冷却带三个关键点，以供操作参考。 （2）压力的控制压力本身对制品的烧成影响不是很大, 它只是对窑内的温度、气氛有很大的影响。辊道窑是中空窑, 气体在窑内流动的压头损失很小, 有人测量表明每米压降才1Pa, 压力控制较为容易。压力制度的控制主要是通过调整烟闸板开度来稳定预热带和烧成带之间零压面的稳定, 使预热带在微负压下操作, 以利于水气和坯体的氧化分解产生的反应气体的排除, 气体在窑内预热带运行的压差在1mmH2O。烧成带则控制在零压的微正压下操作, 以阻止继续排气而产生的气孔, 经验表明辊下零压位、

47、辊上零压位推后有利于操作。另外保持烧成带与冷却带交界划分的两段进出风基本平衡, 也是维持窑内冷却带较易划分的重要手段。在冷却带要求抽热风量稍小于急冷风，有少量进人烧成带作二次助燃风,确保烧成带充分氧化气氛, 提高热利用率, 还可杜绝烟气倒流造成烟气熏缺陷。总之, 排烟闸的开度、喷嘴的开度、急冷风管的开度、抽热风阀开度及风量分配是压力制度控制的主要手段。3.3.10 辊道窑气氛制度 （1）气氛的监测 窑内气氛的测量比较困难, 目前窑炉上还没有有效的直接监测仪器, 对于气氛的分析可用奥氏气体分析仪测量烟气的气氛。建陶行业很少去应用。 （2）气氛的控制 辊道窑烧制建陶制品一般为全氧化气氛烧成,主要是调节好空气与燃料的配比, 供给过余的空气, 保证燃烧完全, 窑内不