无机材料机械设备第七篇煅烧

第八篇煅烧设备主要内容第十九章回转窑第二十章立窑第二十一章陶瓷、耐火材料工业窑炉第二十二章玻璃工业窑总纲第十九章回转窑§19-1

概

述§19-2

回转窑结构第八篇§19-1

概

述回转窑属于可以旋转的窑炉。回转窑最先用于煅烧水泥统料，目前已被广泛应用于水泥、耐火材料和冶金工业等部门。一、工作原理回转窑的窑体与水平成一定角度，由电动机通过减速器由大齿轮带动旋转。燃料及助燃用的一次空气通过伸进窑头小车的烧嘴送入窑内，助燃用的二次空气从冷却筒进入并被预热后经热烟室入窑。燃烧产物流经窑体、集尘室、除尘器用排烟机送至烟囱排入大气。被煅烧的原料经窑后加料管入窑，利用倾斜的窑体的转动，使物料向前运动，在此同时，被煅烧的原料与从窑头方向来的燃烧产物相遇而加热并达到烧结，再从窑头落入冷却筒。冷却筒内物料的运动也是借助于筒体的倾斜和旋转进行的。二、回转窑分类回转窑可以按煅烧物料的种类、生产工艺特点、预热设备类型、筒体的特征等进行分类。

按煅烧物料的种类分，有煅烧耐火原料(粘土质熟料，高铝质熟料，制砖镁砂等)的回转窑；煅烧水泥熟料的回转窑；煅烧石灰的回转窑等。

按生产工艺特点分，有干法回转窑；半干法回转窑；湿法回转窑等。

按生料预热设备分，有具有回转炉箅子加热机的回转窑；具有悬浮预热器的回转窑；有立筒预热器的回转窑；具有窑外分解系统的回转窑等。

按回转窑的筒体特征分，有直筒式回转窑；一端扩大的回转窑；两端扩大的回转窑等。三、回转窑内段带的划分根据煅烧原料的物理化学变化原理及回转窑虽部余热利用装置的不同，煅烧不同原料的回转窑的段带有不同的划分方法。对于煅烧水泥熟料，一般要经过自由水分蒸发、粘土质原料脱水、碳酸盐分解、固相反应、烧成和冷却六个过程，因此相应地将回转窑内分为干燥、预热、分解、放热反应、烧成及冷却各带。当然各带不一定都在回转窑筒体内，装有炉蓖加热机或悬浮预热装置的回转窑，干燥、预热过程都在窑外相应装置上进行，具有窑外分解炉的回转窑，其分解过程也在窑外进行。只有湿法长窑各带均在回转窑筒体内进行。回转窑内各带的划分第十九章§19-2

回转窑结构一、窑体二、支撑及传动装置三、窑口及密封装置四、回转窑生料预热装置五、预分解炉六、回转窑熟料冷却装置一、窑体1、形状2．长径比窑的长度与直径的比值称为长径比。其表示方法为筒体的有效长度L与筒体内径D之比。3、窑体内衬材料窑体内衬材料的选择主要根据内衬工作条件的要求、如煅烧物料的种类，性质，最高煅烧温度等，还要

尽量减少窑体的散热损失，施工及拆卸方便，提高

窑村的综合寿命。煅烧水泥熟料窑的内衬材料

卸料口：高铝砖、以刚玉为骨料的耐热混凝土

冷却带：高铝砖、耐热震高铝砖、尖晶石砖和镁铬砖

煅烧带：镁铬质等碱性耐火材料

放热反应带：普通或直接结合镁铬砖和优质高铝砖

分解带：高铝砖、普通镁铬砖

预热带：粘土砖第二节二、支撑及传动装置1、滚圈在回转窑的筒体上安装有滚圈。回转窑通过该圈和窑基上的托轮接触，该圈在托轮上转动。托轮安装在钢筋混凝土的窑基上。2．托轮托轮是回转窑的支撑装置，它是筒体的立足点，托轮除了文撑筒体的重力外，还在径向和轴向

对筒体起着定位的作用。3．挡轮挡轮安装在靠近传动设备附近的‘个滚圈的两侧。它的作用是检验窑体是否有纵向移动。第二节三、窑口及密封装置1．窑口结构

现代大型回转窑，窑口的热负荷非常大，所以窑口必须用专门的耐热钢扇形板保护，使窑筒体钢板免受高温直接辊射。

目前回转窑窑口结构形式主要是气冷式窑口，导热管式窑口和剧冷式窑口三种形式。窑头风冷及密封2、密封装置回转窑的密封装置主要有摩擦式、迷宫式(曲径式)和气封式三种结构形式。迷宫式密封装置石墨块摩擦式密封装置第二节四、回转窑生料预热装置（一）、炉蓖式加热机（二）、悬浮预热器（一）、炉蓖式加热机炉篦子加热机的工作过程在干生料粉中加12％-14％的水，经过成球盘制成直径为5-15mm的料球，由下料溜子均匀分布在活动篦床上，由料层控制板控制一定的料层厚度，一般为150-200mm。随着炉蓖子的移动，料球经过各室，先后被干燥、预热和部分分解后，被加热至850℃左右，由刮板刮入回转窑内进行燃烧。优点在炉篦子加热机中传热的主要方式为对流换热和传导传热。由于气体和料球接触较好，料球间的气体流速高，所以传热效率较高，窑的熟料单位热耗较低。缺点带有炉篦子加热机的回转窑的主要缺点是：对原料的适应性不强。这是因为生料需预先成球才可入窑煅烧，因此对原料的可塑性应有一定的要求；在加热机内，同截面料层上下及内部间的温差较大，因而使生料预热不均，从而进一步影响燃烧的均匀性，使熟料质量降低；加热机结构复杂，磨损零件多，容易损坏，维修工作量大，窑的运转率较低。（二）、悬浮预热器1、悬浮预热窑的发展及应用悬浮预热窑的诞生，是水泥工业生产的重大革新，受到了世界各国的普遍重视。自五十年代初期联邦德国洪堡公司建造的第一台带旋风预热器的回转窑(称洪堡窑)投产以来，已相继出现了许多类型的悬浮预热窑。特别是六十年代发展更快，并且日趋大型化，窑径已由3m左右发展到6m左右，单机日产量可达一万吨以上。2、悬浮预热窑的特点悬浮预热窑的特点是，在窑后装设了悬浮预热器，使原来在窑内以堆积态进行的物料预热及部分碳酸盐分解过程，移到悬浮预热器内以悬浮状态进行，因此呈悬浮状态的生料粉能与热气流充分接触，气、固相接触面大，传热速度快、效率高，有利于提高窑的生产能力，降低期料烧成热耗。同时它尚具有运动部件少，附属设备不多，维修比较简单，占地面积较小，投资费用较低等优点。其不足之处是，预热器系统流体阻力较大，电耗较高，需要高大的建筑物，对原料的碱、氯、硫等含量限制较严，在这些有害成份含量较高时，容易使预热器产生粘结、堵塞等。3、各种悬浮预热窑的特性各种悬浮预热窑的不同特性，主要取决于同它配套的悬浮预热器的特性，而各种悬浮预热器的特性，又取决于它的结构及热交换方式。构成各种悬浮预热器的热交换单元设备有旋风筒(包括管道)及立筒(涡室)两种。所有悬浮预热窑都是由这两种热交换单元设备中的一种单独组成或两种混合组成。4、分类悬浮预热器的种类较多，其分类方法主要有以下三种：按制造厂商命名分类：有洪堡型、史密斯型、多波尔型、维达格型、盖波尔型、ZAB型等数种；按热交换工作原理分类：有以同流热交换为主的，以逆流热交换为主的及混流热交换的三种；按预热器组成分类：有数级旋风筒组合式、以立筒为主的组合式及旋风筒与立筒(或涡空)混合组合式三种。（1）旋风预热器由旋风筒及其连接管道组成的热交换单元设备，属于化学工业中流态化床的一种，即稀相输送床。料粉与气流之间在其中的传热问题是一个非稳态的对流和导热问题，并且由于料粉颗粒浓度相稀，直径很小，颗粒内部的传导热阻比起外部的热膜阻小得很多，往往可以忽略不计，故可主要研究其对流传热问题。旋风预热器内的热交换在每一个热交换单元级中，生料粉状颗粒总是从本级旋风筒及下一级旋风筒的连接管道中接近于下一级旋风筒气流出口处的上升管道区段中加入。生料沿加入输送床被撤料装置分散后，首先被气流携带作加速运动，而后进入等速运动阶段。在加速段，随着生料粉颗粒被加速，气流与颗粒间相对速度不断减小，对流换热系数也不断减小，在等速段由于气固相对速度稳定，对流换热系数也基本保持恒定。但无论在加速段或等速段，随着热交换的进行，气体与料粉间的温差则不断减小。几种常见的旋风预热器洪堡型预热器史密斯型预热器E·V·S型预热器标椎型维达格预热器大型维达格预热器（2）立筒预热器由立筒组成的热交换单元设备，亦属化学工业流态化床的一种，在盖波尔型、ZAB型分钵室的立筒预热器中，物料在多级喷射气流中形成一种稀相流态化的复杂运动，回转窑废气自窑尾进入立筒，通过各钵空缩口脉冲变速，由顶部进入旋风收尘器。而粒径为40μm左右的生料粉由立筒顶部上升风道加入，随气流进入旋风筒，经受初步同流热交换后被捕集送

入立筒肩部，以悬浮与聚合状态自上而下在立筒各个

钵室内分散、集聚、循环往复呈复杂运动，进行气固

热交换后，由立筒底部入窑。以立筒为主组合的悬浮预热窑（3）旋风筒与立筒混合组合的悬浮预热窑多波尔型预热器改进型多波尔预热器米亚格型预热器第二节五、预分解炉1、预分解窑的发展及应用预分解窑是在悬浮预热窑基础上发展起来的，它是悬浮预热窑发展的更高阶段，是水泥工业生产继悬浮预热窑出现后的又一次重大革新．1971年第一台预分解窑在日本出现后，受到各国的广泛重视，发展十分迅速。世界各国已建成投产和正在建设的各种类型的预分解窑。1、预分解窑的特点预分解窑的特点是在悬浮预热器与回转窑之间增

设一个分解炉，或利用窑尾上升烟道、原有预热

器装设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与

生料的碳酸盐分解的吸热过程，在其中以悬浮态

或流化态下极其迅速地进行，从而使入窑生料的

分解率从悬浮预热窑的30％左右提高到85～90％。这样，不仅可以减轻窑内煅烧带的热负荷，有利

于缩小窑的规格及生产大型化。并且可以节约单

位建设投资，延长衬料寿命，有利于减少大气污

染。预分解窑的特点近年来，预分解窑的发展有以下特点；(1)改进分解窑结构，向高效化方向发展；

(2)采用五级及低压损的高效旋风筒，进一步降低热耗；(3)尽量利用预热器及篦冷机的废气余热；

(4)改变燃料构成，以煤代油，并重视利用劣质燃料；预分解窑的特点(5)在设备大型化的同时，寻求合理规模

(6)重视环境保护要求(7)实现稳定生产和操作控制自动化(8)为了扩大对原料的适应性，力求完善旁路放风设施2、预分解窑的分类目前，预分解窑已发展了许多类型，早期研制成功的SF、MFC、RSP、KSV等类型分解炉，由于燃料构成变化及节能等原因，也在不断改进和发展。预分解窑的分类(1)、按制造厂命名分类：

SF型(其改进型有N—SF型、C—SF型)，日本石川岛公司与秩父水泥公司研制；

MFC型(改进型有N—MFC型)，日本三菱公司研制；

RSP型，日本小野田公司研制；

KSV型(改进型有N—KSV型)，日本川崎公司研制；

FLS型，丹麦史密斯公司研制；(1)、按制造厂命名分类：

DD型，日本神户制铁公司研制；

GG型，日本三菱公司研制；

SCS型，日本住友公司研制；

FCB型，法国FCB公司研制；

普列波尔型，联邦德园伯力鸠斯公司研制；

派洛克朗型，联邦德园洪堡-维达格公司研制；

普列洛夫型，捷克普列洛夫水泥机械厂研制；(2)、按分解炉内气流的主要运动形式按分解炉内气流的主要运动形式分类有旋风式、喷腾式、悬浮式及沸腾式(或称流态化床式)四种分解炉。生料及燃料在分解炉内分别依靠“旋风效应”、

“喷腾效应”、“悬浮效应”及“流态化效应”高度分散了气流之中，并滞后于气流运动，从而增加物料与气流间的接触面积，延长物料在分解炉内的停留时间，达到提高燃烧效率、热交换效率及入窑生料分解率的目的。(3)按全窑系统气体流动方式分类：

第一种类型：分解炉(或分解室)需要的二次风由窑内通过，一般也不设专门的分解炉，而是利用窑用与最下一级的旋风筒之间的上升烟道，经过适当改进或加长作为分解室；

第二种类型：设有单独的二次风管，从冷却机抽取的热风在炉前或炉内与窑气混合，

第三种类型：设有单独的二次风管，但窑气不在炉前或炉内与二次风混合，炉内燃料燃烧全部用从冷却机抽取的二次风。3、分解炉简介（1）旋流式分解炉(SF型分解炉)N-SFN-FF炉与FF炉对比图C-SF（2）RSP型预分解窑（3）KSV型预分解窑N-KSV（4）史密斯型（FLS）预分解窑（5）MFC（6）DD炉第二节六、回转窑熟料冷却装置1、冷却装置的作用：

回收热量，预热二次空气，改善燃料燃烧过程．从而节约能源，保证质量，降低生产成本；

将出窑的高温熟料(约1300℃左右)冷却至尽可能低的温度，保证输送和储存熟料的设施安全运转；

高温熟料经急速冷却后，易磨性得到改善，有利于粉磨；

熟料急冷可以阻止熟料矿物晶体的发育，有利于水泥强度的发挥。同时还可提高其抗硫酸盐溶液侵蚀能力，减少晶体氧化镁的存在，有利于镁含量较高的水泥成品长期的安定性。2、分类冷却机按其结构不同主要可分为筒式冷却机和蓖式冷却机两大类型。3、筒式冷却机（1）单筒冷却机（2）多筒冷却机4、篦式冷却机（1）回转篦式冷却机（2）富勒型推动篦式冷却机富勒型推动篦式冷却机第十九章第二十章立窑§20-1

概述§20-2、立窑内物料的煅烧过程及特点§20-3、立窑的结构§20-4

立窑的工作原理§20-5

立窑的设计计算第八篇§20-1

概述立窑是干法生产水泥熟料的一种煅烧设备。它的优点：基建投资低，钢材用量少。占地面积小，建厂快，热耗低等，特别适合于因地制宜发展地方工业的需要。它的缺点：立窑的单机产量较低，熟料质量不够均匀。我国的立窑生产发展较快，目前已建成了一批大直径的机械化立窑，有的立窑还实现了自动化生产。第二十章§20-2、立窑内物料的煅烧过程及特点(一)立窑内物料的煅烧过程用立窑煅烧水泥熟料时，生料与一定配比的煤

混合均匀，成球后从窑顶喂入窑内，料球自上

而下运动。助燃空气则从窑底(或腰部)鼓进，

通过已经烧成的熟料颗粒间隙使熟料受到冷却。而助燃空气本身却被预热并与料球中的煤粉接

触而燃烧，空气自下而上运动。(二)立窑内物料的煅烧特点在燃烧时所发生的物理化学变化与回转窑大致

相同，但由于燃料均匀掺人生料中，成球后才

入窑，窑内生料和气体运动条件与回转窑不同，因此显示出不同的特点。1、熟料烧成过程在立窑中把生料烧成熟料，所发生的物理化学反开始于料球表面，然后逐渐发展到料球中心部分。在同一时间里，料球表面与中心部分的物料发生着不同的反应，如在窑内某一地段料球表面已烧成，而中心可能还处于预热阶段，或小球已全烧透，而大球可能尚未烧到中心。因此，要按照物料的反应来将立窑分带是比较困难的。通常只能按照立窑里不同高度上的物料所发生的主要反应，把立窑自上而下分为三带：干燥预热带、高温煅烧带和冷却带。2、燃料燃烧与选择在立窑中，物料的填充系数很高。燃料又是掺合在料球内，因此，燃料的燃烧反应和生料的

烧成反应是紧密结合在一起进行的。燃料随着

料球由上向下运动并逐渐被加热，首先是游离

水蒸发，接着煤中挥发分逸出，由于温度较低，气流中氧含量少，逸出的挥发分来不及燃烧便

被废气带走，造成热损失。为了减少化学不完

全燃烧损失，在立窑生产中，总是选用挥发分

低的无烟煤或焦炭作燃料，这是立窑的热工特

点所决定的。煤的完全燃烧挥发分去除后的固定碳是立窑煅烧中的主要发热

体。当下面料球外部达到一定温度时，在空气充

足的条件下．煤粒周围的高温多孔的料粒，发生

表面燃烧作用，在高温煅烧带内进行快速的燃烧，其化学反应式为：C

+O2

fi

CO2煤的不完全燃烧之包氏反应但在预热带，由于空气不足固定碳也会同包围它的CO2及少量O2作用，其化学反应式为C

+CO2

fi

2CO

2C

+O2

fi

2CO这两个反应又称为包氏反应、是在预热带产生的。生成的CO随气流上升，此处温度较低，气流中氧含量少，CO只能部分再燃烧成CO2．另一部分与挥发分一样来不及燃烧便被废气带走。煤的不完全燃烧之郝氏反应在高温煅烧带内，在料球内部的固定碳与CaCO3作用，其化学反应式为C

+CaCO2

fi

2CO

+CaO在预热带产生的CO，因缺氧不能再燃烧；而在高温燃烧带内产生的CO，可以穿透料球直接与氧燃烧而放出热量，其化学反应式为：CO

+O2

fi

2CO2上述反应为间接反应，又称郝氏反应。第二十章§20-3、立窑的结构立窑按操作方式可分为普通立窑和机械化立窑两种类型。普通立窑是机械加料和机械鼓风，人工出料；机械化立窑是机械加料、机械鼓风和机械自动卸料。普通立密加料与出料是交替地进行的，机械化立窑则是连续地加料与卸料。由于机械化立窑内物料煅烧较均匀，热工制度较稳定，热力强度较高，散热较少，产量较高，质量较好，消

耗较低，已逐渐取代普通立窑。机械化立窑机械化立窑主要由窑体、成球与加料装置、卸料装置、密封装置、通风装置组成。(一)窑体窑体是横截面为圆形竖放的筒体。窑的规格用内径和有效高度表示。有效高度是指窑筒装填了物料层的高度。确定立窑高度的原则是保证熟料的充分烧成和熟料的充分冷却。机械化立窑，配备罗茨鼓风机，风压较高。熟料冷却更快、更均匀，窑的高度可适当降低。立窑内径立窑产量的决定因素之一是立窑内径的大小，

当立窑有足够高度能保证冷却带熟料与助燃空

气的热交换充分进行时，扩大立窑内径，窑的

容积增大，可望提高熟料产量。但随着窑径的

扩大，助燃空气在窑的横截面上分布不易均匀，窑内物料也难于均匀下降。窑径过大时，风力

分市不均及落料不均的影响更大，致使底火难

以稳定，窑内热工制度波动较大．熟料产质量

降低、热耗提高。立窑高度立窑高度与内径的比称为高径比。它与燃烧工艺、操作技术、窑的直径等有关。目前大部分立窑由于采用黑生料燃烧法，采取提高鼓风压力，改造送风系统、加强中心通风等一系列措施后，立窑高度已倾向降低，高径比由4减到

3.3左右。喇叭口高度也由0.6～0.7D减到0.5D左右(D为高温带内径)。但立窑高度也不宜太矮，否则缩短了冷却，使熟料冷却差、助燃空气预热温度降低，影响熟料的烧成。(二)成球与加料装置生料与一定配比的煤混合均匀，成球后入窑燃

烧。成球装置有成球盘、成球筒和碾式压坯机。国内普通采用成球盘，因其结构简单，控制方

便，动力消耗少，运转平稳，所制备的料球，

球粒较均匀，水分较低，强度较高，成球质量

好。立窑对料球质量的要求

(1)具有一定的强度，使料球经输送喂入窑时不致破裂。

(2)具有一定的孔隙率，料球较疏松，透气性好，热稳定性高。料球孔隙率一般以30一35%为宜，高于35％时则不能保证足够的机械强度，低于30％时，则易引起料球炸裂。立窑对料球质量的要求

(3)料球水分要适当，加水要均匀。水分过多使料球在窑内搭结成团块，影响通风；但水分过少，粒球强度低，粉料多，又易炸裂，破裂后的细粉状粒会堵塞料层的空隙，使窑内通风不良，我国立窑厂料球水分一般控制在12～14％；

(4)料球粒度均匀、大小适宜、球粒圆滑，机械立窑的料球粒径为5～10mm。当粒径大小均齐时，料层的空隙率为0.4～0.5，但在实际操作中成球粒度难以均齐一致，由于细料球填充于大料球的空隙中，使料层的空隙率减小，阻力增大。当料球水分在12～14％范围内，空隙率以不小于0.27为好；1、成球装置——成球盘（1）结构与尺寸（2）成球盘操作若其斜度、转速和盘边高度配合适当，可制得质量好的料球。当成球盘的斜度小．转速慢时，料球粒径较大，强度较低；反之斜度大，转速快时，可得强度高而粒径较小的料球。此时若要使粒径增大，可适当加高盘边。成球盘边高通常为盘径的0.16～0.20倍，成球盘直径一般在1.0～3.2M。为提高成球质量，加料和加水要保持连续和均匀，料水加入速度要求严格控制。为此喂料系统需设置带溢流的料粉小仓以稳定料位压力，配以稳定的计量输送设备，并设置稳压水箱，采用可控硅成球水分控制器控制成球水分。（3）成球盘改进——预加水成球技术所谓预加水成球是使生料先在预湿双轴搅拌机里与水充分拌和成潮湿状物料后，再进入成球盘成球。生料预先经过搅拌机自动控制喷雾加水均匀搅拌，形成球核，再进入成球盘后迅速形成所需粒径和一定强度和孔隙率的料球。预加水成球技术特点预加水成球改变了原有成球盘内喷水成球法，同时采用仪表和微机自动控制水量与料粉的比例。保证成球质量的稳定，同时也提高了产量、改善了粉尘污染。预加水成球工艺，除了与普通成球盘一样，对物料的可塑性、生料温度、细度等有一定要求外，还要求生料水分小于1％，以免影响计量。对煤的质量及粒度也有要求，无烟煤表面比焦炭表面光滑，成球注能好s全黑生料中细煤粉对成球有利；半黑生料或白生料中的外加煤粒较粗时，在预加水的球核形成阶段，会影响球该的均匀制成。预加水成球技术工艺布置2

机立窑加料装置——回转下料器(三)卸料装置机械化立窑采用连续卸料方式，物料徐徐沉落，窑内始终填满物料，物料煅烧速度和卸料速度

相均衡，高温带位置和厚度能保持稳定，高温

带热力强度高，熟料质量好、产量高，窑壁辐

射热损失较小。构造机械化卸料的主要部件是卸料蓖子和密封装置。卸料蓖子有盘式、塔式、辊式和往复式等。近年来，对塔式卸料笛子进行了不少改进，是机械立窑使用得较多的型式。对卸料篱子结构的要求是：

①能在窑的整个横截面上连续均匀地卸出熟料；

②能破碎大块的熟料；

③能将鼓入的风均匀地分布于窑内横截面；

④本身要坚固耐磨；

⑤要有可调速，可逆运转的传动机构。1、盘式卸料蓖子2、塔式卸料蓖子改进后塔式卸料蓖子3、辊式卸料蓖子通常有回转辊式和摆辊式两种型式，均由四根带齿的辊子组成。回转辊式蓖子工作原理与双辊式破碎机相似，由于齿辊的长径比大，转速低。工作温度高，齿辊上压有料层，因此，其耐热性、密封性以及材料的强度、刚度要求比双辊破碎机高。摆辊式卸料蓖子摆辊式与回转辊式不同之处是它由液压传动，借助动力油缸与连秆驱动，使齿辊在25º～60º范围内来回摆动。熟料层压在齿辊上，被破碎成小块后，由齿间卸出。调整齿辊摆度和摆动次数，便可控制卸料量。目前回转辊式卸料器已为摆辊卸料器所取代。摆辊式卸料蓖子4．往复式卸料蓖子往复式卸料蓖子是由两块半圆形带齿的蓖板组成。蓖板上有卸料孔。当蓖板作周期性的相对往复运动时，熟料受挤压而被破碎，由卸料孔卸料。往复式卸料蓖子有机械传动和液压传动两种。每块蓖板的运动用行程开关和继电器换向、并用变极电机交速，以改变住复理板移动速度，控制卸料量。(四)密封装置立窑采用机械鼓风，风压较高，可达20kPa。窑底漏风，一方面会使入窑的助燃空气量减少．影响热料产质量；另一方面造成粉尘飞扬，恶化操作环境，料耗、热耗也会升高。因此机械化立窑必须安装有效的密封装置。密封装置的结构要保证能连续地从窑内卸出，而高压空气能连续地入窑。密封装置分类及特点立窑有液压传动的三道闸门密封装置、分格轮密封装置和料封管卸料装置。

液压传动的三道闸门密封装置体积庞大，结构复杂，加工因难，不易维修，容易磨损，而且高压阀件来源困难；

分格轮密封装置结构简单，体积小，但很容易卡料，造成停车处理维修频繁，也容易磨损。料封管卸料装置料封管卸料装置具有结构简单、体型小，易制造，电耗低、锁风效果好，操作维修方便、易损磨件小以及控制可靠等优点。料封管密封装置是立窑的锁风和出料器。它是由料封管、自动控制的电磁振动节流器和收尘器三部分所组成。料封管内料位高低的自动控制方法主要有两种：一种是压差控制法，即根据料位高低所产生的压差变化来控制料封管下面的振动节流器；另一种用γ射线直接测定料比的变化，借以控制振动节流器。料封卸料装置(用γ射线控制)(五)通风装置立窑窑口上部接一钢板制成的锥形窑罩，其周壁均匀开有几个操作门。通过操作门可观察及控制窑内燃烧情况。特别是普通立窑，需要从操作门观察卸料是否正常，以便及时处理窑面。窑罩上方与烟囱连接。1、烟囱它是排除立窑废气的装置。烟囱愈高，抽力愈大。2、鼓风方式根据风管插入窑体的位置可分为底部鼓风和腰部鼓风两种基本鼓风方式。

底部鼓风是将总风管引至窑体底部，从卸料蓖子下

受料斗的两例鼓风入窑。普通立窑总风管由立窑底

部炉篱子下面插入，进风口上装风帽对准窑心送风。所以底部鼓风管是属于中心鼓风方式。

腰部鼓风是将总风管环绕窑身中部。从风管上沿窑体均匀设置的风嘴鼓风入窑，风嘴正对立窑横截面中心，所以腰部鼓风属于周边鼓风方式。第二十章§20-4

立窑的工作原理(一)立窑内物料的运动立窑内物料基本是垂宜向下的运动。水平方向的分速度很小，因此料球间相互混杂均化的作用不显著，属于整体移动床。机械化立窑中物料的运动速度．主要决定于卸料的速度。而卸料速度受制于正常煅烧和冷却所需的时间。运动速度：0.8～1.2m/s停留时间：7～10h(二)立窑内气体的流动立窑中气体的流动有几个显著的特点：1、气体自下向上流动过程中，其温度与组成都在变化；2、立窑中沿横截面的气体分布往往不很均匀。通常情况下，立窑中部料球堆积得比较紧密，因而中心通风不足是立窑操作中易出现的问题。这在送风蓖子的设计中要给予考虑。3．气体流过立窑时的阻力损失比较大，一般达到15～25kPa。硬特性风机来驱动气体运动。目前生产上大都采用罗茨风机或叶氏风机正压鼓入方式送风。(三)立窑内燃料的燃烧用立窑煅烧熟料，常用挥发分低的无烟煤或焦炭屑作燃料，燃料均匀掺入生料中成球后喂入窑内，立窑内填满物料，煤粒与生料接触，在高温燃烧带炽热多孔的料粒触煤作用下，同助燃空气相遇，发生表面燃烧，迅速产生热量。煤粉细度在立窑生产中，准确配煤和控制煤的粒度很重要，这关系到煤的燃烧速度，高温燃烧带即底火的厚度，料球在燃烧过程的透气性等。

掺入生料的煤粒较细，燃烧速度快。使燃烧反应过分集

中，高温矿物来不及形成，则影响熟料质量，也会使煤

耗增加。煤粒细，煤灰掺入熟料也较均匀，但其燃烬后

留下的孔洞也较小，易被煤灰所堵塞，使料球透气性差，球心部煤粒燃烧不完全，CO较多，热耗增大。

掺入生料中煤枝较粗，燃烧速度慢，高温燃烧带长，火

力不集中．降低高温燃烧带的温度，使冷却带相对缩短，使冷却带中熟料与助燃空气热交换变差，影响熟料质量。煤粉细度掺入生料中煤的粒度控制，是同煤的质量、不同的配煤方式及料球粒径等有关。一般料球粒径为5～15mm时、无烟煤的粒度控制在5mm以下，其中小于3mm的应占80％以上。(四)立窑内的传热立窑内各带传热情况不同:

在预热带，热烟气以对流及辐射方式传热给生料球，料球表面再以传导方式向料球中心传热。其中以对

流传热为主。

在高温煅烧带，燃烧着的煤粒以传导方式直接传热给物料，高温烟气以对流及辐射方式传热给物料。高温燃烧带中料球表面温度决定于内部及外部热交换的情况。

在冷却带，热物料则以对流方式传热给空气。立窑提高热交换能力的措施1、提高气流速度，一方面使对流传热系数加大，传热速率加快；另一方面，由于空气流速的提

高，增加了空气流量，燃烧的燃料量增加即产

生的热量增多，使气体温度提高．从而提高产

量。2、熟料块度大小对传热速率相有影响。熟料

块度减小，一方面可减少物料内部的导热阻力；另一方面增加了气体与物料的接触面积。第二十章§20-5

立窑的设计计算(一)窑体尺寸的确定1、立窑的设计计算步骤：

首先根据原料和燃烧情况，熟料的质量、产量、投资金额等，确定立窑的类型及结构；

计算窑体尺寸、燃料消耗量和全窑流体阻力；

最后根据风量、风压选择风机，设计烟囱。具体计算根据工厂的生产任务和要求(如机械化程度、操作技术等)确定立窑的台致及每台窑的产量。 确定立窑煅烧带的单位截面积产量mA，立窑的产量与直径的平方成正比，窑的内径愈大，产量愈高。立窑的产量还与鼓风压力、物料的性质及所采取的工艺措施等因素有关。机械立窑mA＝1500～2000kg/m2·h；普通立窑mA

＝600～1000kg／m2·h。3)确定立窑的内径。立窑的内径可按下式计算：iA4mp

mD

=具体计算4)根据立窑的高径比确定立窑的高度。因为大多数立窑的高径比为H/Di=3～4，故H

=

(3

4

Di机械立窑H/Di=3～3.5普通立窑H/Di=3.5～45)确定立窑窑口扩大直径和喇叭口的高度。窑口扩大直径主要决定于料球的线缩率；

喇叭口的高度主要决定于烧成带的位置。(二)产量的计算q

HDpG

=

y

F(三)立窑风量、风压的计算(四)立窑燃料消耗量的确定降低立窑熟料热耗的主要措施

(1)采用料煤分别粉磨工艺，减少因包氏反应而引起的化学不完全燃烧热损失：或减少半黑生相中入磨煤掺量，并选用合适的破煤机械，缩小外加媒粒度。以降低化学相机械不完全燃烧热损失；

(2)采用复合矿化剂、炭化煤球渣、煤渣配料，以改善易烧性、降低熟料形成热，并可利用废渣中部分热量，减少原煤消耗。降低立窑熟料热耗的主要措施

(3)采用预加水成球技术，提高成球质量，改善窑内通风，强化燃料燃烧，有利于减少化学及机械不完全燃烧热损失。

(4)合理操作。均匀加料和卸料，稳定窑的

热工制度。采用暗火操作，适当加厚湿料层。以降低废气带走的热损失。降低立窑熟料热耗的主要措施

(5)进行窑体综合改造，选用合适的喇叭口角度；改进卸料蓖子，加强中心通风，减少窑内通风阻力；加厚窑体隔热保温，减少窑堵散热损失。

(6)完善煤料配合设备，加强能源管理，使煤料计量、配比准确，减少煤的浪费。降低立窑熟料热耗的主要措施

(7)采用原燃料简易均化技术，生料微机自动配料技术，生料均化等技术，提高入窑生料的质量及合格率。

(8)采用仪表、微机监测控制立窑煅烧过程，稳定立窑热工制度，实现立窑闭门操作，降低熟料烧成热耗。第二十章第二十一章陶瓷、耐火材料工业窑炉§21-1

概述§21-2

隧道窑§21-3

间歇窑§21-1

概述常见的烧成设备有两大类。一类是连续加热窑，如隧道窑；一类为间歇加热窑，如倒焰窑。隧道窑主要优点：产量大、煤料消耗低、热效率高以及劳动条件好。主要缺点：基建投资大、热工制度不易经常调整、钢材用量以及附属设备较多，故多用于产量大、品种单一的制品。间歇窑间歇窑主要包括倒焰窑、梭式窑、钟罩窑、蒸笼窑等。具有热工制度易调整、灵活性大、窑内温度分布均匀、基建投资少等特点。传统倒焰窑由于砌筑蓄热室热量大，烟气带走热量多，热效率低，单位产品燃料消耗高，且装窑出窑操作劳动强度大。因此这些窑炉常用于中小型工厂以及小批量、多品种制品的烧成。第21章§21-2

隧道窑一、分类1、按烧成温度分(1)低温隧道窑(1000～1350℃)；(2)中温隧道窑(1350～1550℃)；(3)高温隧道窑(1550～1750℃)；(4)超高温隧道窑(1750～1950℃)。2、按热源分

(1)火焰隧道窑；

(2)电热隧道窑。一、分类3、按烧成品种分

(1)耐火材料隧道窑；

(2)陶瓷隧道窑；

(3)红砖隧道窑。4、按通道多少分(1)单通道隧道窑；

(2)多通道隧道窑。一、分类5、按火焰是否进入隧道

(1)明焰隧道窑；(2)隔焰隧道窑；

(3)半隔焰隧道窑。一、分类6

按窑内运输设各分

(1)车式隧道窑；

(2)推板隧道窑；

(3)辊底隧道窑：

(4)输送带隧道窑：

(5)步进式隧道窑；

(6)气垫式隧道窑。二、工作系统逆流操作隧道窑沿窑长分为预热、烧成、冷却三带图解三、隧道窑的规格粘土砖(3万～3.5万吨)：预热带、烧成带、冷却带分别为41.8m、22.0

m、37.4m。高铝砖(3.5万吨)：预热带、烧成带、冷却带分别为72m、24m、60.6m。镁质制品(4万～4.5万吨)：预热带、烧成带、冷却带分别为72m、24m、60m。日用瓷(700万吨)：预热带、烧成带、冷却带分别为29.86m、26.47m、35.67m。三、隧道窑的规格电瓷(还原焰)(562万吨)：预热带、烧成带、冷却带分别为38.52m、28.0m、50.07m。卫生瓷(隔焰)(20万件)：预热带、烧成带、冷却带分别为30m、22m、40m。釉面砖釉烧(18万m2)：预热带、烧成带、冷却带分别为13.47m、6.9m、13.51m。四、隧道窑温度制度合理而稳定的热工制度对所有的热工设备都很重要。热工制度主要包括温度制度、压力制度和气氛制度。这些制度相互影响，且与窑车砖垛码放及推车制度密切相关。1、温度制度温度制度是核心，对稳定产品产量和质量非常重要。其中烧成带的温度十分关键。影响温度制度的因素有两类：一类为工艺方面的，如原料、品种、配方、加工工艺各过程直至半成品的强度、水分、形状等。另一类是窑炉方面的，如结构、燃料种类及性能、空气过剩系数、燃烧室和烧嘴的结构，以及一次、二次空气的比例及预热温度等。热工曲线动画示意图自动控制界面常用温度制度沿窑车前进方向要求考虑砖垛温度的合理性，在预热至烧成带要求前部高后部低、上部高下部低、中间高两边低。造成预热带温差形成的原因有：①热气体的浮升力；②负压形成的冷热气体分层；③砖垛码放不合理；④窑车蓄热。第21章§21-3

间歇窑一、工作原理倒焰窑有圆窑与方窑(或矩形窑)之分，且多以容积大小进行分类，也可以最高烧成温度或焙烧品种来分类。倒焰窑的基本结构大致相同。其工作原理为：将煤加入燃烧室2的炉箅上．一次助燃空气由燃烧室下面的灰坑穿过炉箅，通过煤层并使之燃烧。燃烧产物自喷火口喷至窑顶。再自窑顶经过坯体倒流至窑底，经吸火孔5、支烟道6及主烟道7流向烟囱底部。最后由烟囱排出。坯体自装好至烧成出窑前一直停在窑内，因火焰在窑内倒流，故称倒焰窑。烟气流经坯体，以对流和辐射将热量传给坯体。工作流程示意图二、倒焰窑容积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。窑的容积计算分成两部分，即拱顶部分与拱顶以下的窑墙部分。高决定倒焰窑窑高的因素：制品在烧成过程中所允许的负荷，即高温荷重；沿窑高温度分布的均匀性；是否方使装卸制；经验高度：一般耐火材料的倒焰窑窑高为2.5～4.0m，圆窑的拱高一般为直径的1/6～1/4。直径窑的直径是根据窑的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3m，烧无烟煤时控制的距离为2m，所以窑的直径一般为5～8m。常见规格我国倒焰窑的设计系列为30m3、50m3、80m3、100m3、150m3、270m3等。陶瓷用工业窑炉的容积多为100m3。三、窑体结构1、窑体由窑墙与窑顶构成。设计时要考虑足够的机械强度以及蓄热和散热问题。在熔烧时砌体所蓄积的热量占总耗量的10％～15％，往往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、热导率低的轻质材料作中间保温层。一般砌墙的厚度为0.8～1.2m。2、燃烧室（火箱）以液体燃料(重油)烧成的倒焰窑无需灰坑和炉箅；燃气倒焰窑可不设置燃烧室。以固体燃料(煤)燃烧必须皆有。高温阶段的最大燃料消耗量为平均的1.2～1.6倍。目前多数倒焰窑为烟煤燃料燃烧，采用阶梯炉箅或内倾15°的梁状炉箅。3、挡火墙挡火墙的作用是使火焰具有一定的方向与流速，并防止部分煤灰污染制品。挡火墙高度要合理选择并根据生产实践调整(一般为0.5—1m)，使得大部分火焰送到窑顶，小部分直接进入窑的下部。4、喷火门喷火门是挡火墙与燃烧室上部窑墙之间的空间。若其截面积过大，火焰喷出速度小，达不到窑顶的中心而造成上部温度低、下部温度高。反之，喷火口太小，火焰喷出阻力大，容易将燃烧室耐火砖及炉箅烧坏。合理的截面积是炉箅水平面积的1/5～1/4。5、窑门一般1～2个，用于装卸制品。较大的窑门高、宽分别为1.8m和0.8m。第21章第二十二章玻璃工业窑§22-1

玻璃的熔制过程§22-2

玻璃池窑§22-1

玻璃的熔制过程玻璃生产中所用的热工设备统称为玻璃窑炉，其中包括玻璃熔窑、退火窑和一些玻璃加工用的窑炉。本章学习的目的是掌握玻璃的熔制过程和玻璃池窑工作原理，进而了解玻璃的安全、低耗与清洁生产工艺。一、硅酸盐形成阶段该阶段为配合料在入窑后，经800～1000℃作用下迅速发生的一系列物理的、化学的和物理

化学变化，如粉料受热、水分蒸发、盐类分解、多晶转变等。二、玻璃液形成阶段配合料加热至1200℃，形成了各种硅酸盐以及出现熔融体。直到温度达到1300℃左右，玻璃液开始形成。三、玻漓液澄清阶段玻璃液形成阶段完成后，熔体中存在许多气泡和灰泡(小气泡)。从玻璃液中除去肉眼可见的气体夹杂物