间歇式窑炉的类型

1、 小组成员：胡浩小组成员：胡浩 刘小健刘小健 刘杰刘杰 李越李越 本章学习目的在于通过间歇窑和连续窑比较，深入了解和掌握硅酸盐工业窑炉的共性与个性特点，以便读者根据实际工作情况运用热工原理知识，培养发现和解决高温工程问题的基本技能。本章学习要点：窑形：圆窑和矩形窑（方窑）燃料：煤、重油、煤气传热形式：属于不稳定传热 低温阶段：窑内以对流传热为主 辐射传热较少 高温阶段：窑内以气体辐射传热为主 气流方式：热气体由上而下（倒焰）流动第一节第一节 倒焰窑倒焰窑 圆形倒焰窑工作流程示意图圆形倒焰窑工作流程示意图圆形倒焰窑工作流程示意图圆形倒焰窑工作流程示意图 热气体产生于燃烧室，经挡火墙、喷火口至窑顶

2、，然后从上向下流动，经产品料垛间空隙，将制品加热，再经吸火孔、支烟道、主烟道，最后经烟囱排入大气。由于火焰自上而下流动，所以称之为倒焰窑。倒焰窑与隧道窑相比主要优点：1、产品生产适应性强，在生产中灵活性大。可随被烧制品的工艺要求变更烧成制度。2、市场适应性强。窑炉按每个窑次间歇生产，可根据市场的定单情况来组织生产，容易适应市场多样化的需求。3、窑内温度分布比较均匀。4、生产安排灵活。可在周末和节假日停窑休息5、窑炉基建投资低，占地少，见效快。倒焰窑与隧道窑相比主要缺点：1、随着窑内制品的加热与冷却，窑内的温度随之而变化，需要不断调节燃料与空气的比例以实现窑内烧成制度，烧成制度不易控制。2、烧窑

3、时窑体积蓄热量，冷窑时窑体积蓄之热量又散发于空气中，造成能量损失。另外，烟气离窑温度较高，排烟热损失较大。所以传统倒焰窑的热效率较低。一、倒焰窑窑体结构 1、倒焰窑容积、高度和直径 决定倒焰窑容积大小的是产量，同时相对单位制品的能耗也小，但是容积过大，火焰达不到窑的中心位置，导致窑温不均，废品或欠烧品增加。故根据生产规模、产品对温度均匀性的要求、劳动组织条件、投资大小来决定倒焰窑的体积。 窑的容积包括拱顶部分与拱顶以下的窑墙部分，后者计算简单。圆窑顶部容积及其表面积可按照如下计算式： V = (/6)f 3(B/2)2 + f2 ； A = (B/2)2 + f2 V-圆窑顶部容积；A-圆窑顶

4、部表面积； B-窑的跨度；f-窑的拱高。 我国倒焰窑的设计系列为30、50、80、100、150、270 m3等。陶瓷用工业窑炉的容积多为100 m3。 倒焰窑的窑高与直径： 决定窑高的因素是：制品在烧成过程中所允许的高温荷重；沿窑高温度分布的均匀性；是否方便装卸制品等。一般倒焰窑为2.5-4.02.5-4.0m。圆窑的拱高一般为直径的1/6-1/41/6-1/4。 直径是根据窑横截面上温度均匀性来决定的。火焰由喷火口喷出后控制的距离为3 m，烧无烟煤时控制的距离为2 m，窑的直径为5-8 m。 窑墙与窑顶： 窑墙与窑顶构成窑体：设计时要考虑足够的机械强度以及蓄热和散热问题。在焙烧时砌体所蓄积

5、的热量占总耗量的10-15%，是外表面向外界散失热量的数倍。若厚度过薄，增加散热，劣化环境条件。所以适当采用密度小，导热系数低的轻质材料作中间保温层。一般窑墙的厚度为0.8-1.2m。 2 2、倒焰窑窑体结构 窑门(如图)： 根据容积的大小，侧墙上可设一道或两道窑门。在每次装完窑后，砌两层耐火砖封闭窑门，门外涂以耐火泥以增加窑门的严密性。在封闭窑门时应留观察小孔。也可把砌窑门的耐火砖墙固定砌筑在一小车上，封闭时，把小车推进，窑门周边涂以耐火，出窑时，把小车拉出。通常高为1.8m，宽为0.8m。二、二、燃烧设备(如图) 燃烧室： 以重油烧成的倒焰窑无需灰坑和炉栅；燃气倒焰窑可不设置燃烧室。以固体

6、燃料（煤）燃烧必需皆有。 挡火墙： 作用:是使得火焰具有一定的方向与流速，并防止部分煤灰污染制品。 喷火口： 是挡火墙与燃烧室上部窑墙之间的空间。合理的截面积是炉篦水平面积的1/4-1/5。山底燃烧室山底燃烧室喷火孔喷火孔挡火墙 三、三、通风设备 通风设备：倒焰窑的主要是指：窑底吸火孔、支烟道、主烟道和烟囱等。 排烟路线：窑底吸火孔支烟道 主烟道和烟囱大气 A窑底吸火孔 A支烟道 A主烟道24024017917992924 4窑具与窑具与产品质量比产品质量比4.35.34.35.333.533.50.450.50.450.55 5保温阶段温差保温阶段温差/ /C C30403040101055

7、6 6年产量年产量/ /（t/t/年）年）300300336.7336.7737.8737.87 7烧成合格率烧成合格率/%/%505092.792.796.796.78 8单位热耗量单位热耗量/ /(kJ/kg(kJ/kg产品产品) )848458.858.843.543.5烧制大型棒型电瓷几种间歇窑的比较烧制大型棒型电瓷几种间歇窑的比较一、梭式窑二、钟罩窑 1、梭式窑工作系统 2、梭式窑的结构 3、梭式窑的工作原理 一、梭式窑（抽屉窑）结构特点 梭式窑结构与隧道窑的烧成带相似，由梭式窑结构与隧道窑的烧成带相似，由窑室窑室和和窑车窑车两大部分组成，坯体在两大部分组成，坯体在窑外窑外码放在窑车

8、棚架码放在窑车棚架上，推进窑室内进行烧制，经烧成和冷却后，将窑上，推进窑室内进行烧制，经烧成和冷却后，将窑车和制品拉出窑车和制品拉出窑室外卸车室外卸车。窑车的运动如同织布的。窑车的运动如同织布的梭子或桌子上的抽屉一样移动，故此而得名。有时梭子或桌子上的抽屉一样移动，故此而得名。有时也称之为也称之为车式窑或车底窑。车式窑或车底窑。日本日本NGKNGK公司电瓷梭式窑可烧公司电瓷梭式窑可烧3 3还原气氛还原气氛梭式窑结构示意图梭式窑结构示意图1 1窑室窑室2 2窑墙窑墙3 3窑顶窑顶4 4烧嘴烧嘴5 5升降窑门升降窑门6 6支烟道支烟道7 7窑车窑车8 8轨道轨道烧嘴：设在两侧窑墙上，并视窑的高矮设

9、置 一层或多层烧嘴。窑底：用耐火材料砌筑在窑车钢架结构上， 即窑底吸火孔、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，窑车之间及窑车与窑墙之 间设有曲封和砂封。日本高沙梭式窑日本高沙梭式窑德国德国RIEDHAMMERRIEDHAMMER公司梭式窑公司梭式窑（瑞得哈姆）（瑞得哈姆）美国美国SDSD宽截面梭式窑宽截面梭式窑用来烧成氧化铝瓷辊用来烧成氧化铝瓷辊意大利吊装梭式窑意大利吊装梭式窑意大利意大利ColtColt公司卫生陶瓷梭式窑剖面公司卫生陶瓷梭式窑剖面返回41、梭式窑的工作系统 梭式窑工作系统由：窑体、窑车、传输系统、通风及燃烧系统、检测及控制系统组成。窑体一般采用全轻

10、质结构。工作系统见图5-2： 图图5 52 2 计算机集散控制系统全自动燃计算机集散控制系统全自动燃 气梭式窑工艺系统图气梭式窑工艺系统图返回42、梭式窑结构1排烟风机2换热器3窑墙4窑车5烧嘴砖孔6看火孔7热电偶孔8吊挂平顶9窑门10助燃空气管11煤气管12高速调温烧嘴13排烟孔14烟道图53现代梭式窑结构示意图（1）窑体及基础 多采用复合轻质窑体结构：窑墙材料：莫来石隔热砖、高铝隔热砖、硅酸钙板或硅酸铝纤维、钢板（外壳）。窑体钢结构全部钢材用热轧普通槽钢、工字钢和钢板。 窑墙结构：采用浮锚式钩挂结构，通过砖拉钩和砖拉杆将窑墙与窑体钢结构联系起来。膨胀缝：沿窑炉长度和高度方向均应留设膨胀缝，

11、宽度1025mm。（1）窑体及基础窑顶结构形式：吊挂平顶：由莫来石隔热砖、高铝纤维、轻质保温不定型耐火材料及吊挂件组成，用异型耐火砖作吊挂件串挂窑顶砖，耐火砖通过吊钩挂在方钢管上，方钢管搭在窑顶横梁上。参见图5 5：图55 用异型耐火砖为吊挂件作串挂平顶串挂结构：用串砖杆把窑顶砖串起，然后和窑顶钢结构连接起来。图56是串砖杆通过吊砖板，吊钩和窑顶钢结构连接起来的。也可采用全纤维结构。图56 用串砖杆把窑顶砖串起作吊挂平顶窑室：窑墙、窑顶和窑车台面围成窑室。窑室要经受频繁的急速加热与冷却的热胀冷缩作用，因此窑室所用的材料必须适应上述特点，以保证窑炉正常工作。莫来石隔热砖具有较好的使用性能，常用于

12、作窑体材料。 窑墙上开有烧嘴砖口、看火孔、测温孔及测压孔等 。现代梭式窑采用的耐火纤维窑墙和窑顶的结构主要有三种： 陶瓷杆锚固多层不同材质的耐火纤维毯 ：烧成温度高的：采用氧化铝纤维、莫来石纤维、含锆纤维、高铝纤维。烧成温度较低的：采用普通硅酸铝纤维，甚至岩棉毯（图5-7）： 1 1窑墙钢板窑墙钢板2 2锚固座锚固座3 3快速夹紧圈快速夹紧圈 4 4锚固杆锚固杆 5 5耐火纤维耐火纤维6 6夹紧瓷子夹紧瓷子 图图5 57 7 层铺式耐火纤维结构层铺式耐火纤维结构叠砌式：分为穿串固定法和模块（组合件）固定法。穿串固定法：将耐火纤维毡切割成宽度等于窑墙厚度的长方形纤维条，在用耐热钢销钉穿串固定。模

13、块固定法：将耐火纤维毯折叠压缩后组成模块，再通过锚固件固定在窑体钢板上。带堇青石-莫来石护瓦，用陶瓷杆锚固多层不同材质的耐火纤维毯或Z形折叠块： 护瓦具有保护耐火纤维免遭冲刷及侵蚀作用，但其本身是重质材料，处于窑墙的热面，加上陶瓷杆锚固件的蓄热、导热作用，窑体蓄热和散热量会比结构高，造价与施工难度也有所增加，目前仅在少数窑上使用。窑门：由莫来石隔热砖、硅酸铝纤维及钢板外壳组成。窑门采用浮锚式钩挂结构。窑门放置在窑门框上，窑门框与窑体框架联成一体。窑门内外两测温度相差较大，窑门框要留出不均匀膨胀的余地。窑门开闭：垂直或倾斜升降；平面旋转至一侧开闭或两侧开闭；整个窑门与窑体分离然后向一侧滑或做成窑

14、门车等多种方式。（2）窑车、转运车和液压升降台 窑车： 现代梭式窑采用轻质窑车。通常配备窑内可容纳窑车数量的2倍窑车。窑车装载着坯件推入窑内，经预热、烧成、冷却后由窑内拖出，待产品接近室温即可进行卸车和重新装载制品，窑外以装好的另一组窑车可立即推入窑内进行烧制，窑体一部分蓄热可得到充分利用。 窑体和窑车之间象隧道窑一样设有曲封和砂封。 转运车：有自动驱动机构和推车机构，它是梭式窑进窑与出窑用的设备，多为电动式。液压升降台：用来装卸产品。操作时，使每层需装产品的高度落至与地面相近，便于装卸操作。液压升降台的载荷应当大于窑车、产品和窑具重量的总和，行程2m以下。（3）燃烧系统 供应燃气：燃气经稳压

15、过滤及调压后进入各区支管，经燃烧系统后在调温高速烧嘴内燃烧并进入窑内。助燃风：采用经烟道换热器预热后的洁净空气，风压6 000Pa以上，经各种阀门和管路后，进入烧嘴，助燃空气压力不小4000Pa 。 采用燃气等温高速烧嘴：配有自动点火器和火焰监视器，可在控制室内实现点火。烧嘴出口燃气温度调节范围80-1400，在整个调温区间内，可保持火焰出口速度在100m/s以上。烧嘴可使用高温助燃风。等温高速烧嘴的布置：根据窑的尺寸要求和产品的特点，双向立体交错布置，分布在窑内垂直火道位置，每个火道上下布置两只烧嘴。高速调温烧嘴的布置高速调温烧嘴的布置窑内气体再循环窑内气体再循环燃高速烧嘴的主要作用有以下三

16、点： 1）提高气流喷出速度，可使窑内温度均匀性和综合换热系数的均匀性相应提高，使烟气的热量得到充分利用。最主要的是起搅拌均化的作用，而不是靠提高热气流的喷出速度来提高对流换热系数。 2）调温高速烧嘴和过剩空气高速烧嘴可使焰气喷出温度和窑内温差降低，掺入的调温空气使烟气的流量和流速同时增大; 3）焰气是以高速喷入由制品形成的火道中，经过大幅度的降温后，才与窑墙、窑顶相遇。所以，窑墙和窑顶的温度较低，减少蓄热和散热损失。（5）检测及控制系统 控制技术可实现温度、气氛和压力的准确控制：温度控制： 采用分区控制，每个控制区可控制一至多个烧嘴。每一控制区的空气管道设电动调节阀一只，煤气管道设电磁切断阀、

17、手动调节阀、煤气/空气比例调节阀、溢流阀各一只，通过各控温区的闭环控制系统组件，结合控制软件，实现窑炉内产品烧成全过程准确温度控制。在窑内垂直火道位置，每个火道上下布置两只烧嘴。气氛控制： 通过调节总管及各区的燃气量和助燃空气量来实现。首先，控制煤气和助燃空气总管的流量及二者的比率。第二，通过比例调节器控制每一控制区的燃气/空气比率实现燃烧的空气过剩系数控制。从环保角度出发，在保证产品质量的情况下尽可能控制空气系数越小越好，这样可有利于减少烟气中氮化物的生成量。窑内的压力控制： 主要通过变频调节控制排烟机来实现。控制系统：用可靠性好的智能仪表和计算机 控制系统。智能仪表控制主要特点有：可根据产

18、品情况选定产品烧成曲线。烧嘴可自动点火，火焰自动监测。具有信号报警、信号联锁和联锁保护功能。系统可数字显示控制窑内各温度、预热空气温度、烟气排烟温度。显示助燃空气量、天然气压力和流量记录。窑压自动调节，数字显示。 DCS计算机集散控制系统的主要特点有：具有功能强和可靠性好等特点。能进行双向通讯，带打印机可打印实时烧成工艺参数及储存的工艺曲线。可以菜单选项方式实现各种功能的选择。可完成对工艺曲线的总设定和修改。软件可实现动态管理，对各区的给定、实测、偏差、控制状态进行适时显示与监控，并用功能键提示操作。可实现各区烧成制度的自动调用并实时显示。可实现窑炉动态显示各烧嘴的燃烧状态及窑炉系统各检测控制

19、参数值。查看一年时间任一工艺曲线记录情况。 （6）通风排烟系统排烟系统：由烟道、烟道闸门、烟囱、排烟机或喷射排烟器等组成。排烟分机械排烟与自然排烟两种。排烟路线：吸火孔垂直支烟道水平支烟道 汇总烟道和主烟道烟囱。烟道断面基本要求：下游的烟道流通断面积大于或等于其上游各烟道流通断面积之和。窑内压力的调节：可通过烟道闸门的开度调节流通的阻力来实现窑内压力的变化，也可用调节排烟装置产生的抽力来实行。 （7）其它梭式窑 1）引射式梭式窑：用于一些小企业烧成小规格的产品。具有结构简单、造价低的特点。但温差较大，温度难以准确控制，但对烧成中小规格砂轮一般可满足要求，适宜对产品要求不高的中小型企业。 工作原

20、理：类似于传统倒焰窑，燃料燃烧和空气依靠其自身压力引入。引射式烧嘴布置于窑底，依靠烟囱抽力，烟气汇入窑车中间烟道，经烟囱排入大气。通过调节燃气压力，实施升温和保温。冷却时只能靠烟道闸板来调节窑内温度。窑内温差较大 （如图59）。 1- 1-窑门窑门2-2-产品料跺产品料跺3-3-轨道轨道4-4-烟囱烟囱 5- 5-引射式烧嘴引射式烧嘴6-6-窑车窑车7-7-窑体窑体 图图5 59 9 引射式焙烧陶瓷磨具梭式窑引射式焙烧陶瓷磨具梭式窑2）蓄热式烧嘴梭式窑 它是把回收烟气余热与高效燃烧及降低NOx排放等技术有机地结合起来，从而实现极限节能和降低NOx排放的双重目的。 工作原理：从助燃风机出来的常温

21、空气由换向阀切换进入蓄热式燃烧器后，在极短时间内常温空气被加热到接近炉内温度，被加热的高温空气进入炉膛后，卷吸周围烟气形成一股含氧量较低的稀薄贫氧高温气流，同时往稀薄高温空气附近注入燃料，燃料在贫氧状态下实现燃烧。与此同时，炉膛内燃烧后的烟气经另一个蓄热式燃烧器排入大气，工作温度不高的换向阀以一定的频率切换，使两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替的工作状态，从而达到节能和降低NOx排放的目的。3）电热梭式窑 电热梭式窑的结构紧凑，占用厂房面积小，操作方便，灵活性好，因此，适合中小型厂生产使用，也适合大型厂生产小批量特殊产品使用。它是利用电热组件进行加热的，常用的有：硅钼棒（MoSi2）：在空气中

22、连续使用的最高温度为1 650。 硅碳棒（SiC）：1000以下氧化极慢，1350时分解和氧化显著，并在其表面生成一层SiO2玻璃保护膜，使内层不再继续分解和氧化，在1350度以下长期使用。 4）电热保护气氛窑 随着新技术、新型工业，尤其是电子工业的发展，特种陶瓷制品得到迅速的发展，有的需要在真空条件下或保护气氛下烧成。常用的保护气氛是N2和H2，在1200以下加热组件常用铁铬铝电热丝；在1400以下常用等直径硅碳棒；在1600以下常用硅钼棒。返回43、梭式窑的工作原理、梭式窑的工作原理（1 1）窑内气体流动）窑内气体流动 窑内气体的运动力：窑内气体的运动力：在自然通风的梭式窑中，在自然通风的

23、梭式窑中，燃烧烟气由烧嘴出口上升至窑顶，然后由窑顶向下燃烧烟气由烧嘴出口上升至窑顶，然后由窑顶向下流至窑车台面（窑底），经吸火孔排出。上升的几流至窑车台面（窑底），经吸火孔排出。上升的几何压头何压头H H1 1（aa11）g g是是推动力推动力，并在窑顶转变为，并在窑顶转变为静压头。而烟气由窑顶倒流至窑底的几何压头静压头。而烟气由窑顶倒流至窑底的几何压头H H1（aa22）g g是燃烧产物流动时的是燃烧产物流动时的阻力阻力。上升。上升平均温度比倒流的平均温度高。因此，上升时平均平均温度比倒流的平均温度高。因此，上升时平均密度比倒流时平均密度小些。这样，作为密度比倒流时平均密度小些。这样，作为推动力推动力大大于于阻力阻力。所以，上升至窑顶时的。所以，上升至窑顶时的静压头静压头能够克服向能够克服向下流动时的全部阻力（阻力是靠消耗静压头来克服下流动时的全部阻力（阻