窑炉设计中存在的问题及窑炉的燃烧系统及自控系统.doc

窑炉设计中存在的问题及窑炉的燃烧系统及自控系统1、窑炉设计中存在的问题 1.1 窑炉的预热带 无论是国外引进还是国内建造的窑炉。在预热带均采用了窑头气幕搅拌系统，这对于调节预热带上下温差，窑头温度以及减小层流现象都提供了极大的方便。窑头气幕一般分为窑头闭气幕和预热带搅拌气幕。从使用效果上看，窑头封闭气幕存在一些弊端。窑头封闭气幕安装在窑头，一般在窑顶设置风扇和在窑顶安装抽烟风罩两种，它们的材质均为不锈钢质。在使用一段时间后，由于烟气中含有腐蚀性气体硫，对风扇和风罩的腐蚀性非常大，一般用不了一年时间，不锈钢板上锈迹斑斑，这些铁锈落到产品上，会造成铁脏和窑脏。我们知道，钢板是不吸湿的，如果窑头温度调节不当，烟气中的水汽会凝结在钢板上形成水滴，由于燃气中含有硫，以及空气中的氮会在高温下形成硫酸铵，而硫酸铵在200左右会北凝结，落在产品上都会形成水滴缺陷。 这些缺陷会随着季节和坯体含水率的变化周期性发生，解决起来非常困难。有的企业就曾出现过这类问题，解决此类问题难度很大，如果采用更换钢板和通过清扫的方法，治标不治本，过段时间仍然会出现，最彻底解决的办法就是拆除气扇和风罩而辅以耐火材料砌体。这样，预热带的搅拌气幕的作用是完全可以达到调节窑头温度以及窑头压力的。有的企业改造后的情况看是非常成功的，产品质量都得到了明显的提高。所以在城市使用煤气做燃料时，应尽量避免在预热带窑顶安装任何铁质装备。 1.2 预热带搅拌气幕 在这方面存在的问题是搅拌气幕设置得过长或过短，设置的位置不当以及设置的空间过大等。 从我见过的窑炉中，存在问题较多的一般是国内建造的窑炉，可能是因为对搅拌系统作用认识程度不同，有的窑炉只是在窑头较短的一段设置了24道，这样气幕的作用只是调节了窑头温度，而对减少预热带上下温差等方面鞭长莫及，这种窑炉产品质量当然不会太高，有的设置过长，甚至在1100左右，上下都有烧咀的地方还有气幕风，这就不必要了，其实在900以后，尤其是在上下都有烧咀的地方再安装气幕风，有画蛇添足之嫌。 另外我在广东一厂家看到气幕风只在700900的地方有，让人着实看不懂，这样的设置连窑头温度都控制不了，所以这个厂常有炸坯的现象。 国外引进的窑炉主要是气幕风设置得空间过大。在这方面它们与国内建造相比，是比较明显的，一般国内建造的窑炉，产品与气幕风之间距离很近，这样，窑顶与产品之间的距离一般都在300mm以下，窑顶与产品空间的减小，可以更好地减少窑内气体的层流现象，更好的发挥气幕风的作用。但是，窑顶与产品之间的距离也并非越小越好，因为窑炉设计是结合窑内的温度、气氛、压力三制度的综合体现通过和几位同行的交流，一致认为，某窑炉公司的窑炉确实在这方面做得不够好，比如国外某公司的窑炉，它在唐山的二条窑炉都是因为空间太大的问题而使得窑炉调试非常困难，生产的产品也存在着较多缺陷。虽然距窑顶的空间至今无统一标准，但我们比较欣赏国内窑炉在这一方面的设计。 德-化-陶-瓷-总-站 2、窑炉的燃烧系统及自控系统 当今的国内外窑炉一般都采用了自动化控制，有的还采用了自动化仪表和计算机的双重控制，但需注意的问题是： 2.1 尽量采用进口烧咀 因为国内制造的烧咀无论是在内部结构、燃烧效率，还是在空燃比例调节上都有所欠缺。而进口的烧咀，烧成气氛容易调节，空燃比例容于掌握，能耗比国产的低很多，况且国内制造的烧咀还有被烧坏的现象。 2.2 智能仪表的PID参数调节 在调节智能仪表的PID参数时，一定要注意建立一套合适的PID参数。一方面这套参数能使控制的温度稳定，另一方面要使控制的执行器动作不要太频繁。一般情况下，仪表本身靠自身的自整定系统，可以调出一套PID参数，靠这套参数可以控制窑炉温度的稳定，但这时一定要观察执行器的动作频率是否频繁。如果动作太频繁，会影响执行器的使用寿命，也影响温度稳定。这需要窑炉工程师根据自己的经验，适当改变PID参数的某一项，使之动作调整到一个合适的位置上。 2.3 制定出合理的升温曲线 在空燃比例调节的隧道窑中，合理的温升曲线是保证窑炉的气氛制度和压力制定的重要条件。因为在空燃比例调节的窑炉中，空气和煤气是按比例同时开大或关小的，如果烧成曲线不合理，会造成某一控制区的烧咀开得过大或过小，开得过大的部分，这一区域的温度场会很强，而开得小的部分区域则会弱得多。不利于窑炉均匀升温。如遇特殊情况，当遇窑炉烧成带前部有某一区或二区以上的烧咀温度超高时，空气和煤气量同时关小，产生的总烟气量会大幅降低，这样烧成带的温度会拉向前部，此时前部温度升高，与之相对应，冷却带的温度会急剧下降，窑内的压力随之改变，产品会出现大批缺陷。所以，制定合理的升温曲线不仅要考虑工艺方面的要求，又要考虑到设备使用的特殊性。 字串5 3、对窑炉调试过程中的建议 现代陶瓷窑炉与传统窑炉相比，窑炉结构的确产生了比较大的改变，比如在预热带，现代窑炉基本上采用了搅拌系统，在烧成带，都采用了上下两层烧咀，并且采用分区控制。在冷却带，传统窑炉的冷却方式已得到知名度的改变，在急冷区，现代窑炉都是上下两层排管式冷却，在更先进的窑炉中，急冷风还采用了振荡式的冷却，急冷两侧的风按正弦波周期性交替变化，缓冷阶段，在窑炉顶部还安装了类似预热带搅拌气幕的顶吹结构，使得冷却效果更加均匀。所有这些结构的改变，要和我们的调试方法必须与之相适应，改变以前的传统方式，只要这样，才能充分发挥现代窑炉的特有功能。 3.1 烧成过程中单成瓷点的应用 与传统的窑炉比较，现代窑炉的烧咀分区控制一个热电隅的温度是由多个上下烧咀共同控制的。在传统的隧道窑中，一般都有23个成瓷点，而现代窑炉由于分区控制烧咀，偶间距离较大，如果再沿用传统方法，有时釉面会产生大量缺陷。笔者曾于1996年调试美国S.D公司窑炉时，第一次使用了单成瓷点的烧成方法。具体作法是：在烧成带中只使用一个高温点，其余两侧的温度均在成瓷温度以下。这种作法缩短了高火保温时间，对解决釉面缺陷如针孔，釉泡等有很大的帮助。当时曾有人担心单成瓷点烧成会使烧成质量不稳定，但通过这几年的实践看，这种作法是非常成功的。当然，烧成方法分为低温长时和高温短时两种，如果你的窑炉仍然使用2个2个以上的成瓷点，并且烧成质量良好，大可不必追求一致，在此只是提供一个方法而已。3.2 关于急冷区温度 由于现代窑炉的急冷结构与传统窑炉相比，已有很大区别。现代陶瓷窑炉的急冷结构使得急冷区的冷却更加均匀，并且急冷风不象传统窑炉那样集中，所以现代窑炉急冷温度可降到600甚至更低，以前的传统窑炉，鼓红不鼓黑，温度要求都在750左右，这种温度要求一般在教科书以及窑炉技术资料都有提及。这是由传统窑炉的结构所决定的。在现代陶瓷窑炉中，由于急冷区温度可降低到600，这样就给以后的缓冷及快速冷却阶段提供了条件，所以现代窑炉在产量很大的情况下，风惊缺陷基本得到了解决。 3.3 重视窑尾风的作用 在现代陶瓷窑炉中，由于窑内压力不大，一般好的窑炉，窑内正压都在0.5mm水柱以下，所以窑内压力的稳定非常重要，与传统的窑炉相比，窑尾风在现代窑炉中作用更大。可以说从窑尾到窑头，窑尾风的作用都能影响到。由于现代陶瓷窑炉的特殊结构，窑炉的窑尾风在冷却方面的作用被削弱了一些，但它对稳定整个窑内压力而言，作用大大加强了。 现代陶瓷窑炉所具有的调试手段与传统窑炉相比，有着巨大的优势