隧道窑热工制度能等PPT课件

1、温度制度、压力制度、烧成气氛,四热工制度及热工制度的调节,图1-18,操作要求：窑内的温度制度容易控制； 窑内温度应均匀,1.温度制度（烧成曲线）,升温速率、升温时间（升温曲线）、最高烧成温度、保温时间、降温速率、降温时间（降温曲线）。,决定因素：所烧制品的种类,影响因素：燃料的种类、热值、消耗量、空气过剩系数、一次空气与二次空气的比例及温度等,预热带：前高后低、上高下低、中间高两边低 烧成带：均匀 冷却带：后高前低、下高上低、中间高两边低 但对某一砖垛：预热带：中间低两边高 冷却带：中间高两边低（传热学）,隧道窑内温度分布特点,温度的控制： 烧成带控制两侧喷枪的燃料量进行温度控制； 冷却带改

2、变冷却风机的鼓风量及抽热风机的抽风量来保证产品的冷却速度及冷却带的温度曲线； 预热带改变窑头排烟机的排烟量,温度的检测与控制,烧成曲线是保证烧成产品质量的主要工艺参数，只要保证预热带、烧成带和冷却带的温度曲线符合工艺要求即可。,温度的检测多采用接触式的测温热电偶，配以非接触式红外辐射高温计。,预热带温差产生的原因及消除措施：,窑车蓄热 砖垛码放不合理,原因： 偏流现象：窑内热气流在上部流动，流速大于底部流速,负压造成冷热气体分层：负压导致冷空气从窑体不严密处漏入窑内，并向下流动,消除预热带温差的措施：,窑底均压平衡 （窑车上下压力平衡，避免冷热气体分层-主要措施） 措施：分段抽鼓风，多挡板,图

3、1-19,加强密封（砂封、曲封、取消窑底检查廊）,设置窑顶气幕：一定压力的气体由气幕砖的喷射通道，与窑内气流成一角度喷出，在顶部形成一道道气幕。,图1-20,耐热风机把预热带的热气体由窑顶小孔抽出，通过窑顶、窑墙通道送入窑内； 喷射器将窑内砖垛下部的气体引射到窑内上部，形成窑内上下气流循环。,窑内横向循环,增热循环： 排烟孔抽出的烟气与增热炉出来的烟气混合后，从窑顶重新送入窑内各砖垛间，使烟气上下循环，可以加快对流换热，降低上下温差。,辅助烧嘴 （预热带安装高速烧嘴，耐火材料窑炉很少用）,改进窑的结构 （低、宽、短方向发展）,图1-23,图1-18,2.压力制度（压力曲线）,沿隧道窑长度方向压

4、力（静压）分布的规律。压力制度是为了保证温度制度和气氛制度的实现。理想的状况为窑内零压左右。,隧道窑内压力分布特点： 预热带负压； 冷却带正压 烧成带微正压； 预热带靠近烧成带“零压”,压力的检测与控制: 一般采用膜盒压力表或微差压变送器检测压力，组成单回路控制系统，改变排烟机的转速以改变排烟量，从而保证零压面的位置。,窑内压力制度的变化因素： 推车间隔时间的改变、装窑密度的改变、各种气流的流量、压强的变化等，使零压位改变,压力制度的调节,A.预热带负压和冷却带正压绝对值大小的调节： 低压操作 B.零压位的调节：零压位的位置，通过调节烟道闸板来控制,调整封闭或取消窑底检查廊； 调整窑底通道截面

5、和气流的流量； 窑底通道设置一定数目与高度的障碍板。,A.预热带负压和冷却带正压绝对值大小的调节： 绝对值越小越好，即低压操作:出入窑内的气体少，有利于生产，降低能耗，窑温均匀。,措施窑底均压（静压）平衡，即： 窑底通道的压力制度和窑内的压力制度趋于一致。,B.零压位的调节：零压位的位置，通过调节烟道闸板来控制 提起闸板，零压位向冷却带方向移动； 降低闸板，零压位向预热带方向移动。,0,0,在0压位00面与（预热带总烟道处）面间列伯努力方程式： hs0+hg0+hk0=hs1+hg1+hk1+hw0-1,hs0+hg0+hk0=hs1+hg1+hk1+hw0-1 近似认为： hg0 =hg1（

6、hg = Hg（h-a）， hk0 =hk1 （hk = hu2/2） ， 则 hs0=hs1+hw0-1 hs1排烟机或烟囱所造成的抽力，通常情况， 可视为常数 hs0hw0-1，hw0-1 烟道闸板。,提起烟道闸板， hw0-1减小， hs0则减小，若原为0压，经调节变为负压，0压位向冷却带方向移动，如移至01点，全窑负压增大；,hs0hw0-1，hw0-1 烟道闸板。 hs0=hs1+hw0-1,降低烟道闸板， hw0-1增大， hs0则增大，若原为0压，经调节变为正压，0压位向预热带方向移动，如移至02点，全窑正压增大。,hs0hw0-1，hw0-1 烟道闸板。 hs0=hs1+hw0

7、-1,C. 制定压力制度时，必须根据燃料发热量的高低来制订：,高热值燃料（QyDW 1850Kcal/Nm3 ）：采用小压差分散烧成的压力制度（适合于天然气、重油及混合煤气）。小压差分散烧成法是指窑内正负压绝对值的差数小，烧嘴开启范围较分散，这种烧成方法使窑内温度均匀，产品质量好且稳定，成品率高，燃料消耗低。 高热值燃料采用较大的正压操作，窑内气流流速快，燃料中一些可燃成分得不到充分燃烧就被排除窑外，导致窑内的气氛不佳，烟囱冒黑烟，浪费燃料。同时，由于压差大，窑车结构及砌体容易损毁，预热带分层严重，产品质量不均匀，成品率低。,低热值燃料（QyDW 1850Kcal/Nm3 ）： 采用大压差集中

8、烧成的压力制度。 因为小压差气流在窑内流速慢，窑内温度升不上去，要改变这种现象，必须加快气流流速，增加单位时间内气流和砖垛的传热速度，只有这样才能提高窑温，为此必须采用大压差的压力制度，并在某几个车位集中多给燃料与空气，确保砖垛中心部位的温度，防止在其它部位出现欠烧品。,空气过剩系数的概念 燃料燃烧时的实际空气量与理论完全燃烧所需的空气量的比值,3.烧成气氛,3.烧成气氛,氧化气氛空气过剩系数1 ，火焰短，冲击力强，温度高。 中性气氛空气过剩系数=1，火焰温度高，但难控制。 还原气氛空气过剩系数 1，火焰温度低，长且柔和。 烧成气氛由所烧制品的种类决定。多数制品采用弱氧化或弱还原性气氛。 气氛

9、的控制 一般采用气体分析仪进行气体成分分析，控制回路一般为单回路控制系统，控制对象一般为烧嘴助燃风量的大小。,4.热工制度的调节,所谓热工制度调节，即根据制品的特点及生产要求来改变隧道窑中某些可变因素使其达到合理的热工制度。 在隧道窑的实际操作中，主要是调节三大风机（排烟机、一次风机、冷却风机）、管道闸板开启度、燃料用量、流速的大小、压力的高低、推车制度等。,掌握预热带温度以及减少温差的措施； 关于排烟机的调节 调节排烟机一定要在预热带温度变化之前，当温度有下降的趋势，排烟机应开大，但温度的提高是需要一定时间的，一旦预热带温度有升高的趋势，排烟机必须立即关小。如果烧成带前端的温度普遍下降，应开

10、大排烟机闸板，可逐渐把温度升高。,预热带,烧成带,要求： .在烧成带要保证制品具有足够高的烧成温度和保温时间。 .为了按温度曲线升温，必须合理使用烧嘴。 .必须注意一、二次空气的配比和燃料与空气的混合程度。 .窑内必须有一定压力制度，一般烧成带处于 “微正压” 状态，将“零压”车位控制在预热带、烧成带交界处附 近的某12个车位上。,窑温不稳定的因素：,.两侧温差在同一车位上，两侧的温度不均匀。 A.窑两侧开启的烧嘴不按比例使用燃料和空气量，或燃料、空气量的变化不相对应。,窑内正常燃烧的现象： 火焰连续、均匀地充满炉膛，在正压车位的各测温孔冒火不冒烟，火焰应呈形状完整的圆锥形，火焰平稳有力并有一

11、定的方向性。,B.采用液体燃料重油烧嘴的隧道窑，若一侧被焦油堵塞，燃料喷不进去，送入的一次空气不能起到助燃作用，而起到了冷却降温的作用，这时应把堵塞的烧嘴卸下来，将焦油除掉后再安装使用。 .上下温差由于气体偏流的原因而造成上部温度高、下部温度低，为了克服此现象，必须严格执行上密下稀、边密中稀、前密后稀的装砖原则。 .前后温差窑车前后存在温差，主要与火焰的长短有关。,.首先要控制气、油、风的供给量，从少量的气、油、风开始，逐渐升温或降温，防止温度突变。 .当烧成带前端温度偏低时，可采用增加燃料和增加一次空气的办法，当效果不显著时，再增开排烟机闸板，适当增加气流流速，提高烧成带前部的温度。,窑温的

12、调节方法：,冷却带,冷却制品用的空气用量，要根据以下两个原则确定： .要保证制品的冷却效果，窑车出窑后制品的温度一般应低于100。 .保证烧成带有足够的二次空气量。 .有抽热风设备时，热风的抽出量应适当。若抽力过大，会引起该处温度急剧下降，易引起烧成带热气流向抽出热风的风口方向倒流，破坏窑内气流的运动方向。,六.码砖的原理,1.砖垛的稳定性 保证砖坯有一定强度。 必须做到“平、稳、直”。 平即窑车平面与各层砖坯都必须平整，以免砖垛歪斜。故码砖时常撒些窑砂。窑砂种类随砖种不同而异。 稳指每一块砖、每一列砖和每一垛砖都必须放置稳固。 直指砖垛上下、前后都必须码直，使各窑车的砖垛成为一条直线，以保证

13、气流通道畅通。,异型砖与普通砖有一定比例，异型砖置于上部。 此外，设计装砖图时，应保证砖剁与窑顶、窑墙间不小于100毫米的距离,2.码砖的技术操作 对标普形砖采用侧装，每块砖之间留有指缝（约10mm）。 对荷重软化点接近烧成温度的制品：平装。 对荷重软化点比烧成温度高的制品：立装。 砖垛中，下部纵向通道一般应比上部纵向通道面积大。,为了综合考虑各种因素， 码砖操作必须注意下列参数的正确选取：,装砖密度：单位体积内的装砖量。 它反映砖垛的阻力状况和传热情况。装砖密度与烧成制度相配合。装砖密度影响产量。,g装砖密度，t/车； 推车间隔时间， min; J 年工作日，日； 成品率； G成年成品产量,

14、t/年。,码垛的传热面积 指暴露在外面与气流进行热交换的面积。,横向靠自然对流换热 纵向靠强制对流换热,增加纵向比表面，有利于 提高热交换效果。,A纵向通道截面积之和，m2 F窑的横截面积，m2,m值参考数据如下： 烧成粘土、硅砖，m值一般取3035%； 烧成高铝砖、镁质制品，m值一般取4050%；,设计装砖图时一般以有效截面积m%值作为控制指标：,外内通道比K值 砖垛与窑墙、窑顶构成的外通道截面积应大于砖垛间纵向通道的截面积之和。一般用K作为控制指标。,A0砖垛与窑墙、窑顶之间的外通道 截面积，m2 Ai砖垛间纵向通道截面积之和，m2,K值一般应大于1，其参考数据为： 烧成粘土、硅砖，K值一

15、般取1.31.6； 烧成高铝砖、镁质制品，K值一般取1.31.4；,几种装砖图,七.砌筑与烘烤（自学）,烘窑：指窑炉建成后，在使用之前要先烘烤。 1.为什么要烘窑？ 窑炉砌筑时本身所含水分和砌筑泥浆掺入的水分很多，在开工生产之前，需排除这些水分。 窑体砌材在急速升温时会产生膨胀，产生应力，使某些部位产生开裂。 窑体砌体种类不同，热膨胀系数不同，急速升温时，产生的膨胀量不同，某些部位产生应力集中而开裂。,2.如何烘烤？（编制烘烤方案）,物质准备 技术准备 组织准备 制订烘烤曲线： 根据窑体的水分含量、砌材种类、施工季节、窑体结构确定，保证整个过程均匀缓慢升温，不出现裂纹，不变形等。,制订烘烤方法

16、 A.直接烘烤法：在燃烧室插入临时煤气管烘烤。 B.固定火箱法：临时砌筑一个火箱车，并将其置于烧成带与冷却带交接处。 烘窑操作 A.记录参数：各点温度、窑体膨胀情况、各风机的风量与风压、烟道闸板的开度等。 B.及时调整加固件拉杆和紧胀器、吊挂螺丝等，使之松紧适度。,八.热平衡测试与计算（自学）,1.目的与意义 评价隧道窑的热利用水平，检查各项热经济指标，以便调整操作，改进结构，提高热效率。 为改造旧窑炉，设计新窑炉，编制节能规划提供依据。,2.热平衡计算的内容 预热带和烧成带的热平衡、 冷却带的热平衡、全窑的热平衡 物料平衡计算：即进出隧道窑的物料量，它包括入窑湿砖坯、出窑制品量、湿砖坯中脱出

17、物理水、砖坯中的灼减量等,气体平衡计算：即进出隧道窑的各种气体量。 燃料燃烧计算：燃烧所需的空气量、生成的烟气量、燃烧温度的计算。 热平衡计算：根据实测与计算结果，求出物料与气体的平均温度，并据此查出相应的比热，然后逐项计算其收入、支出的热量，将结果列入热平衡表中,列出热平衡方程。 收入的热量=支出的热量,九.节能措施,1.能源利用的评价 能源的有效利用指当消耗同样的能源时可获得多少效益的问题。用“热效率”来表征。 热效率：它是指隧道窑烧成制品所消耗的有效热量与所供给的热量之比。 国标（GB258881）中规定“有效热量”：达到工艺要求时理论上所必须消耗的热量。,对于一般制品，有效热量应包括如

18、下部分： 将制品加热到最高温度所需要的热量。 坯体中加热及液化耗热量。 坯体中结晶水脱水耗热量。 其它：坯体烧成过程中发生物化反应吸收的热量（有时放热）。 供给的热量一般包括： 燃料的低位热值QDWy（主要热源）。 燃料带入的显热。 助燃空气带入的显热。 如重油之类还包括雾化剂带入的显热。 损失的热量=供给的热量有效热量。,隧道窑（工业炉）的热损失主要包括： 从炉体表面各部位散失的热量。 炉体的蓄热损失（对间歇窑来说占大部分）。 燃料不完全燃烧的热损失。 排烟带走的废气余热损失。 接缝、孔眼和炉门等密封不严的部位泄露损失的热量。 窑车蓄热损失（不稳定传热，蓄热损失较大）。,各种工业窑炉的热损失

19、一般都很大，我国工业窑炉的热效率平均为30%左右，而国际水平则为50%以上。因此，我国工业窑炉的节能仍有很大的潜力。,2.节能技术（适用于各种窑炉）,减少炉体散热和蓄热 炉体材质=耐火材料+保温材料 建立窑体的传热数学模型，进行传热计算，设计最佳的材质组成与结构。经过了三个发展阶段： 重质耐火材料+轻质保温材料+红砖 轻质耐火材料+陶瓷纤维 轻质节能筑炉材料模块 轻质节能筑炉材料模块将轻质、高温陶瓷纤维等不同材质合理地组合装配成轻型模块。,轻质节能筑炉材料模块的特点： A.高强、保温新型耐火材料的复合体，由半轻制致密耐火板、高温陶瓷纤维、耐火材料连接件、高温粘接剂有机结合而成。 B.平均容重为

20、0.30.35g/cm3，为重质耐材的1/7，轻质保温砖的1/3。 C.高温导热系数0.250.28W/Mk。 D.为系列产品，可根据不同窑炉温度的要求生产用于不同温度的轻质节能筑炉模块。,选用不同窑型 目前，陶瓷行业用的比较多的有隧道窑、梭式窑、辊道窑三大类。,改进窑的结构 窑高高度增加，窑炉的散热面积增大，而产量不变，单位制品热耗和窑墙散热量增大，且窑内上下温差增大。从节能及减少窑内温差来看，窑内高度越低越好。 宽度窑炉内宽增大，单位时间制品产量增大，单位制品热耗和减少。现在已有了大于3m的窑宽。 长度窑长增加，产量增加，单位制品的热耗减少。且窑长增加，窑内烟气能更好地加热制品，窑头烟气带

21、走的热量减少。但窑长增加，窑内气流流动的阻力增大。长度应适宜，一般100m左右。,.合理组织燃烧 对于燃料窑炉来说，燃料燃烧过程必须满足工艺要求，如炉温、火焰形状、窑内气氛等。A.合理选用燃料：从燃料的热能经济看，烧城市煤气、天然气最经济，其次是重油，人工直接烧煤最差。B.选用合理的燃烧设备近年来已开发并推广应用的燃烧装置有：调焰烧嘴、平焰烧嘴、高速烧嘴、高速调温烧嘴、自身预热烧嘴、油气两用烧嘴、预热式（低NOX）烧嘴等。 正确选用高效燃烧装置可以提高传热速率，强化窑内传热，燃料燃烧完全，提高窑炉寿命，降低窑炉燃耗。,.余热回收与利用 烟气带走的热量占工业窑炉总热量的3070%。当烟气排烟温度

22、为10001300时，烟气余热将占总能耗的5070%。,烟气余热的有效利用途径 过程内利用回收的热量直接返回窑内。 利用高温烟气直接预热物料（如隧道窑、连续退火炉上的无氧化加热）、在烟道中安装空气烟气换热装置实现对空气或燃料气进行预热。 过程外利用利用高温余热来生产蒸汽（余热锅炉）或者利用烟气发电以二次能源的形式外供。 余热回收设备主要是换热器 近年来我国开发和推广应用的高效换热器有：片状换热器、喷流管式换热器、筒式辐射喷流换热器、片状喷流换热器各种组合式换热器、蓄热器等。窑炉配置换热器可节能1520%。,制定合理的烧成制度（选用最佳烧成曲线） 减少窑炉吸冷风和冒火 采用全封闭式窑门，加强窑体的密封性能，制定合