武理工无机非金属材料热工设备教案04隧道窑与辊道窑

模块4隧道窑与辊道窑

课程模块4是关于隧道窑与辊道窑介绍，具体是关于这两种窑炉的工作原理、结构特点、操作要点等方面内容的介绍。隧道窑与辊道窑主要用于普通陶瓷产品的烧制过程。对于薄件陶瓷产品、小件陶瓷产品，辊道窑比隧道窑具有更优的技术指标，而且可以实现快速烧成。而隧道窑不仅能够用于烧制陶瓷产品，还可以用于烧制砖、瓦等建筑材料以及烧制耐火砖，还可以用于微晶玻璃的烧结或晶化。在本模块的教学过程中，先讲隧道窑，再讲辊道窑。而且，还要通过讲解这两种窑炉的相互关联与相互类比来加深同学们对于这两种窑炉工作原理与具体结构的理解与认识。所以，本模块的教学纲领是：整体概述、逐次讲解、相互类比、各自评述、彼此关联。本模块的主要内容是：（1）隧道窑；（2）辊道窑；（3）这两种窑炉的操作原理、自动测控与安全保护；（4）燃气燃烧器简介；（5）所用耐火材料简介；（6）其他类型隧道窑简介。

课程模块4概要：关于本模块的概要，如下所述：

教学要求是：本模块的教学要求是要讲清楚"隧道窑"与"辊道窑"这两种普通陶瓷生产的核心热工设备。也就是说，这些热工设备的由来、优点、流程、组成以及基本原理、设备结构、操作要点、耐火衬料等方面的知识要在讲课过程中讲清楚。让同学们能够彻底地弄懂弄通上述热工设备的原理、结构以及操作等方面的知识，从而针对这两种热工设备对于普通陶瓷产品的重要性有一个全新的认识。

重点难点：本模块的重点在于隧道窑内基本结构与辊道窑内基本结构。本模块的难点在于隧道窑内产生冷热气体分层的原因及其防治措施；辊道窑能够快速烧成的原因探究与辊道窑节能减排的原因探究。

教学设计：本课程中所说的隧道窑室是指窑车式隧道窑，而辊道窑则是一种典型的无窑车式隧道窑。基于这样的联系，我们课程团队将本模块的教学内容设计为按照以下的思路来进行讲解：对于隧道窑，重点讲解古代陶瓷窑是怎样逐渐演化为现代陶瓷隧道窑，隧道窑各部分结构的作用所在。对于辊道窑，由于它是一种典型的无窑车式隧道窑，所以，它与辊道窑之间有一种"平行"的关系，因此，将利用一种"平行类比"的方法来将辊道要的工作原理与具体结构讲解清楚。这种寻求平行教学法的教学思路设计既有利于任课教师的讲课，又能够使同学们理解，从而有利于同学们全面完整地学习与理解本章中的有关内容。

评价考核：本章教学效果的评价考核主要是考察同学们对于"隧道窑"与"辊道窑"这两个普通陶瓷产品生产过程中所用的核心热工设备重要性是否有充分的认识？对于这两种窑炉内有关结构的设置目的与工作原理有没有正确的认识？对于有关的新技术是否能够科学地认识？对于这两种窑炉的操作要点、测控原理与安全保护与耐火衬料的选用原则有没有着重去学习与掌握？

教材内容：本课程所选用的教材是由武汉理工大学出版社出版的《无机非金属材料热工设备（第5版）》这本国家级规划教材。本章具体讲课的内容就体现在该教材的4章之中，具体来说是其第.41节

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第4.5节。

知识点注释：隧道窑

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隧道窑是窑车式隧道窑的简称，它是一种连续式窑。虽然在19世纪50年代索道窑就已经在其欧洲其他工业中得到应用，但是直到1887年法国人Faugeron才成功地将隧道窑应用于烧制陶瓷制品。顾名思义，隧道窑就是一个长长的、由耐火材料与保温材料以及建筑材料砌筑而成的隧道。在隧道内装有窑车等运载工具，窑车上装载着待烧的坯体与必要的窑具（它们统称为：坯件）。坯件随窑车从隧道窑的一端（窑头）进入隧道窑，在窑内完成烧制过程以后，再从隧道窑的另一端（窑尾）随窑车出窑，而后卸下烧制好的制品，卸空后的窑车继续装载着新的坯件并返回窑头入窑煅烧。

辊道窑

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20世纪上半叶问世的辊道窑作为快速烧成、高效节能、自动化程度高和环保程度高的陶瓷烧成设备，在陶瓷工业中显示出巨大的优势。与隧道窑相比，辊道窑最突出的特点是：采用由许多平行排列的、转动的辊子组成的辊道来代替窑车作为烧制坯件的运载工具，坯件可以直接方在辊道上（例如，面砖类），也可以放在垫板上（例如，小型陶瓷洁具、日用陶瓷类）。隧道窑中的窑车消耗了很多热量，窑具消耗的热量也较多。而在辊道窑中，这些热量损失就可以大大降低。另外，辊道窑的中空结构、无匣钵的裸烧方式也使其内的传热速率与传热效率大大增加，这既有利于实现快速烧成，有能够有效地降低烧成热耗。同时，辊道窑广泛地采用轻质保温耐火材料也进一步降低了热量损失。辊道窑的窑体横断面呈扁平状，这样可以最大程度地减弱预热带内热、冷气流的上、下分层，从而最大程度地保持断面气流温度的均匀性。而且，辊道窑属于中空窑，所以窑内的气流阻力小，故而窑内的正、负压强都不大，再加上辊道窑内没有像辊道窑那样需要用砂封装置来密封的严重漏风部位，因而漏风量大大减少，这也有利于窑内横断面上气流温度的均匀分布。这样，可以保证所焙烧陶瓷纸皮的质量及其稳定性，同时也为快速烧成创造了条件。由于易于控制，所以辊道窑的机械化和自动化程度很高。而且因为所使用的燃料绝大多数为清洁燃料，因此辊道窑的环境污染程度很低。辊道窑还具有以下的优点：占地面积小、结构简单、建造周期短。总之，现代化辊道窑的综合效益高，优质、高产、低消耗、低污染，其应用有利于社会的可持续发展。只是对于一些大件的陶瓷制品（例如，大件的卫生陶瓷制品），辊道窑快速烧成与节能减排的优势并不明显，而且还受到辊道窑断面高度低的限制，而还需要利用隧道窑来烧成。

快速烧成

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传统的陶瓷烧制周期为几天的时间。隧道窑的烧成周期为20小时左右。而辊道窑的烧成周期可以缩短到30分钟

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1个小时，这就是所谓的快速烧成。辊道窑可以实现快速烧成，但是，不同陶瓷产品的快速烧成周期有所不同，其中烧成周期最短的是烧制面砖之类的薄件陶瓷制品。

其他类型隧道窑

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以上所述的隧道窑是指窑车式、明焰式、单通道的隧道窑，简称为：隧道窑。实际上，在陶瓷工业中，还存在着非窑车式隧道窑；多通道隧道窑；隔焰式隧道窑及半隔焰式隧道窑。具体的非窑车式隧道窑则包括：推板窑、辊底窑（即辊道窑）、输送带式窑、步进窑、气垫窑、梁式窑、旋转移动式隧道窑等。

专家讲座：有待于本课程团队在以后的课程建设中邀请相关的专家进行相关的学术讲座。

学习手册：本次课的学习手册参见本网站【课程概要】＞学习指南。

文献资料：本模块的文献资料以教材为主：

教材：姜洪舟.

无机非金属材料热工设备（第5版）.武汉：武汉理工大学出版社，2015

当然，其他的文献资料也可以供同学们在学习本章有关内容时

阅读参考，例如，如下所述的文献资料可以阅读参考：

[1]陈凯.现代陶瓷工业技术装备.北京：中国建材工业出版社，1999

[2]胡国林.建陶工业辊道窑.北京：中国轻工业出版社，1998

[3]

李家驹.陶瓷工艺学.北京：中国轻工业出版社