梭式窑.ppt

4 2梭式窑 梭式窑是一种现代化的间歇窑 其结构与隧道窑的烧成带相近 由窑室和窑车两大部分组成 坯件码放在窑车棚架上 推进窑室内进行烧成 在烧成并冷却之后 将窑车和制品拉出窑室 它的装窑外卸车 窑车的运动尤如织布机上的梭子 故称为梭式窑 出窑与隧道窑相似 都在窑外进行 梭式窑对烧成制品适应性强 能适应不同尺寸 形状和材质制品的烧成 它既可用作生产的主要烧成设备 特别适合小批量多品种的生产 满足市场多样化的需求 又可作为辅助烧成设备 例如产品的重烧和新产品的试生产使用 应是陶瓷行业不可缺少的烧成设备 此外 梭式窑结构紧凑 占地面积小 大型梭式窑的投资要比相同产量的中 小型隧道窑低 梭式窑的热耗要比辊道窑和隧道窑高一些 由于轻质耐火砖 特别是耐火纤维技术的发展 燃烧技术和余热利用技术以及窑炉设计水平的提高 梭式窑向节能化和大型化发展 其热耗也在逐渐下降 优于一些隧道窑 因此 对中 小批量陶瓷的生产 高效节能梭式窑应该是一种合理的窑型 在西方发达国家 梭式窑得到迅速的发展 它是近年欧美采用较多的窑型 1 结构梭式窑是一种窑车式的倒焰窑 烧嘴安设在两侧窑墙上 并视窑的高矮设置一层或数层烧嘴 窑底用耐火材料砌筑在窑车钢架结构上 窑底吸火孔 支烟道设于窑车上 并使窑墙下部的烟道和窑车上的支烟道相连接 利用卷扬机或其它牵引机械设备 使装载制品的窑车在窑室底部轨道上移动 为充分利用梭式窑的生产能力 通常配备窑内可容纳2倍 甚至3倍以上的窑窑车数量的车 窑车之间以及窑车与窑墙之间设有曲封和砂封 图2 5为梭式窑结构示意图 制品的装卸都是在窑外进行 装好坯体的窑车被推人窑内后开始点火燃烧 经过预热 烧成 冷却这三个阶段以后再将窑车拉出窑外 卸下烧好的产品 再准备下一个循环的烧制过程 梭式窑窑具结构多种多样 采用的材料也各不相同 烧制卫生陶瓷的梭式窑常使用堇青石莫来石质或碳化硅质的空心长立柱 棚板及薄形多孔板 使用重结晶碳化硅质或氮化硅结合碳化硅质的横梁 各种形状的支凳 棚板联锁件等窑具来支承和固定制品 梭式窑由于常是多层码装 故棚架多层 高度较大 因此棚架的稳固性十分重要 2 燃烧系统梭式窑的燃烧系统 布置在两侧的窑墙上 燃烧室的结构及布置方法视所用的燃料而异 烧油或烧煤气时 可视窑体的高矮而设置一层或多层烧嘴 火焰进入梭式窑内以后 是从上而下加热坯体 1 燃料通过烧嘴燃烧产生的高温热烟气从窑车两侧与窑墙之间的缝隙流到窑车的顶部以后 在烟囱抽力的作用下再通过窑车上坯体之间的缝隙向下流动 在此过程中 热烟气把热量传给窑车上的坯体 使其烧制为产品 2 烟气完成传热后的热烟气其本身变为废气 最后从排烟系统和烟囱排向大气 由于热烟气从上向下的流动符合流体力学中使气流均匀分布的 分散垂直气流法则 所以梭式窑内的温度比较均匀 没有像隧道窑内那样的气流分层现象 这也是梭式窑的一大优点 火焰窑炉内 燃烧产物是以对流传热和辐射传热的形式把热量传给制品 1 对流传热 烟气和制品之间的温差成正比 与窑内烟气的流速的0 8次方成正比 2 辐射传热 烟气和制品的绝对温度的四次方之差成正比 3 梭式窑传热特点 若通过增大烟气与制品之间的温度差来提高传热效率 从传热的观点来说是好的 但从造成制品内外温差来讲是不好的 如果通过增大烟气的流速 就能使整窑制品都较均匀而迅速地加热 采用高速调温烧嘴 烟气与制品间的温差不大 而窑内烟气的流速却比使用一般的烧嘴增大致十倍 从而在保证制品的烧成质量的同时提高了传热速率 实现制品允许的尽可能快的烧成目的 现代间歇式梭式窑炉 采用了高速调温烧嘴 燃烧产物以很高的进度 100米 秒以上 喷射入窑 这样 存整个烧成过程中 燃烧产物的对流传热速率就大大地提高 即使在高温阶段 对流传热的作用也大 但在使用高速调温烧嘴时 制品码装时要留有在料垛间要留出100 400mm的火焰通道 通常其宽度随窑炉宽度尺寸的增大而增大 最好使窑内气流能造成一个旋转气流 避免高速的火焰直接冲刷到局部的制品上 影响火焰的流动 造成较大的温差 烧嘴在向一平面上应交错布置 以免互相干扰 减弱高速喷射的作用 如图2 6所示 4 高速调温烧嘴喷出速度和烟气温度对窑内温度分布 综合换热系数 热效率的影响 1 提高烟气气流的喷出速度可以使梭式窑内温度分布的均匀性和综合换热系数的均匀性相应得到提高 从而使得烟气中的热量得到充分的利用 即废气温度下降 烟气的热利用率提高 提高气流喷出速度可使窑内的综合换热系数虽亦相应提高 但增加的幅度并不很显著 这一结果表明在陶瓷窑炉中 高速烧嘴主要起搅拌均化的作用 而不是靠提高热气流的喷出速度来提高对流换热系数 因此 气流喷出的速度应根据工艺要求 窑炉结构 风机压力等因素决定 2 提高烟气喷出的温度可以提高烟气中热量的利用率 但是同时也会使得梭式窑内的温度差增大 易造成所烧制制品的局部过热 所以 烧制一些对温度和气氛均匀性要求很严格的产品时 应该采用高速调温烧嘴或脉冲 高速调温 烧嘴 这样可以使所烧制的坯体得到更均匀 更快速地加热和冷却 3 由于采用高速烧嘴以后 烟气是高速喷入由制品围成的火道中 以对流和辐射的传热方式加热制品 高温烟气与制品进行热交换后 才与窑墙 窑顶相通 因而窑墙和窑顶的温度低于制品的温度 窑顶和窑墙温度的降低会有利于延长耐火材料的使用寿命 4 高速烧嘴的布置与分布对梭式窑内温度的影响也是很大 在使用高速调温烧嘴的梭式窑中 烧嘴所引起的循环气流流量是排烟量的几倍 甚至几十倍 因此 循环气流的流向与强度对梭式窑内的温度分布起着决定性的作用 所以这时烧嘴的布置起着关键作用 而此时排烟孔的布置已是非关健性的 减小气体分层 5 排烟孔的布置对窑内温度分布的影响 在使用调温高速烧嘴的现代梭式窑中 由烧嘴引起的循环气流的流量是排烟流量的几倍 甚至几十倍 因此 循环气流的流向与强度对窑内温度分布与给热起决定性作用 对此 烧嘴的布置起着关键的作用 排烟孔的布置对此有一定的影响 但已是非关键性的 因此 现代梭式窑的排烟孔有分散布置在窑底的 也有分散布置在窑顶上 有分散安置在窑侧墙的下部 也有集中布置在窑端墙的下部 甚至布置在烧嘴的周围 目前 以上述方式布置排烟孔的现代梭式窑都一直在运行 且能满足烧成工艺的要求 就窑体的结构而言 分散布置在窑底的结构最为复杂 投资亦较高 5 排烟系统 梭式窑的排烟系统是由烟道 烟道闸门 烟囱 排烟机或喷射排烟器等组成 排烟的抽力是靠烟囱 排烟机或喷射器产生的 排烟方式分为自然排烟与机械排烟两类 当排烟阻力在500Pa以下时 可选用自然排烟 即烟囱 与隧道窑不同 其排烟系统设置在窑车上 即梭式窑窑车的耐火衬砖上设置有吸火孔 吸火孔下部设置有支烟道 窑车上的支烟道与设在梭式窑窑墙下部的主烟道相连 最后通过烟囱排入大气 烟囱分为砖烟囱 钢筋混凝土烟囱和钢板烟囱三种 烧制陶瓷的梭式窑常选用钢烟囱和砖烟囱 排烟阻力较大 采用自然排烟有困难时 则采用机械排烟 机械排烟分为通风机排烟和喷射器排烟两大类 前者排烟温度根据通 温度风机耐高温性能而受到限制 一般不高于250 过高时需混入冷空气来降低烟气温度 喷射排烟可不受排烟温度的限制 虽然效率低 但应用方便 投资少 6 影响窑炉热工性能的因素 陶瓷窑炉热效率是窑炉综合性的热工参数和技术招标 故可用以表达窑炉热工性能 对产品而言的热效率 由下式 上式为完全燃烧条件下窑炉的热效率 烟气带走的热损 预热空气的热利用率 窑具 窑车带走的热损 窑体散热热损 如存在不完全燃烧热损失时 则热效率为 烟气带走的热损 预热空气的热利用率 窑具 窑车带走的热损 化学 机械不完全燃烧的热损 1 烟气的热损失率对热效率的影响 从式中可看出当燃料一定时 烟气热损失的大小将主要取决于 g和tg 在所用燃料固定条件下 如欲使烟气带走热损失率降低 应控制其空气过剩系数 g g不宜过大以减少烟气量 并加强窑内热气体与产品间的热交换 从而降低离窑烟气温度 为降低 g 应加强窑体的气密性 特别是隧道窑的预热带 建立适宜的压强制度 以减少漏入空气量 应指出的是 在生产的密炉具体工艺条件下 Q1 Qd Q w Qw变化不大 指相对变化 因此影响窑炉热效率的操作因素主要是烟气带走热损失与不完全燃烧热损失 这些均与燃烧条件和操作方式有关 因此 对每一窑炉均应寻求在其具体条件下的最佳热工性能范围 2 空气预热对窑炉热工性能的影响 空气预热预热温度越高 热利用率越大大 对于隧道窑 冷却带的传热效率直接影响到隧道窑的热工性能 在冷却带强化其换热过程 例如在冷却带装置气体循环系统等 用预热空气助燃是降低燃料消耗的重要措施之一 3 窑具与输送装置对窑炉热工性能的影响 可见当窑炉传热效率一定时 对需用窑具装载的产品 窑具与产品质量比愈小愈好 对车衬也应采取措施减轻车衬质量 改进窑车车衬结构与用材 不仅可减少其蓄热量 并有利于减小隧道窑垂直温差 以利提高车速增加产量 从而降低单位产品热耗 4 减少窑体散热损失 由于窑炉 特别是隧道窑 窑体各带结构不同 应对窑体不同部