大三下課件4.1隧道窯

仰韶文化橫穴窯(半坡遺址3號(hào)窯)復(fù)原示意圖火膛火道窯室富田窯址現(xiàn)代饅頭窯

窯爐外壁和煙囪是用廢棄的匣缽和普通磚砌成的，窯爐的內(nèi)壁用耐火磚。宜興丁蜀鎮(zhèn)近600歲的前墅龍窯由窯爐頭、窯床、窯尾構(gòu)成，窯身柴孔42對(duì)。窯門5個(gè)，窯身上方建有窯棚，全長43.4米，頭低尾高。創(chuàng)燒于明代,延燒至今,是華東地區(qū)目前仍以傳統(tǒng)方法燒造紫砂陶器的唯一一座古龍窯,2006年被列為國家級(jí)文物保護(hù)單位。階級(jí)窯（階梯窯）的結(jié)構(gòu)示意圖(括號(hào)內(nèi)、外尺寸分別為大柴窯和小柴窯的尺寸)日用瓷用窯車式隧道窯日用陶瓷用輥道窯

衛(wèi)生陶瓷用梭式窯兩個(gè)窯有什么不同之處？惠達(dá)86m衛(wèi)生瓷隧道窯二、陶瓷窯爐分類1、按工作方式分類（1）間歇窯：倒焰窯、抽屜窯、鐘罩窯、電爐等▲優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)靈活，適合多品種小規(guī)模的生產(chǎn)▲缺點(diǎn)：產(chǎn)量低，能耗高（2）連續(xù)窯：（窯車）隧道窯、輥道（隧道）窯、推板（隧道）窯等。▲優(yōu)點(diǎn)：產(chǎn)量高，能耗低，適合少品種大規(guī)模的產(chǎn)品生產(chǎn)▲缺點(diǎn)：生產(chǎn)不靈活。陶瓷窯爐2、按熱源分類（1）火焰窯—常用于普通陶瓷工業(yè)（2）電熱窯—常用于電子陶瓷或特種陶瓷工業(yè)▲電熱窯優(yōu)點(diǎn)：可精確控制溫度和氣氛，可獲得900-1900℃的燒成條件。4.1隧道窯(窯車式)★按溫度分類低溫隧道窯1000～1350℃普通隧道窯1350～1550℃高溫隧道窯1550～1750℃超高溫隧道窯1750～1950℃★按燃燒裝置布置形式分類頂部加熱式底部加熱式側(cè)面加熱式（最常見）表4.1隧道窯的分類表（P310-311）

4.1.1隧道窯的分帶、流程和結(jié)構(gòu)

隧道窯內(nèi)，裝有坯體的窯車迎著氣流連續(xù)式或間歇式運(yùn)動(dòng)，一般將其分為三個(gè)帶。預(yù)熱帶燒成帶冷卻帶隧道窯的分帶：三帶：預(yù)熱帶、燒成帶、冷卻帶。

劃分方法

(三種）以溫度為界以窯體長度分

預(yù)熱帶占窯總長的30~45%

燒成帶占窯總長的10~33%

冷卻帶占窯總長的38~46%預(yù)熱帶的溫度范圍：室溫~950℃燒成帶的溫度范圍：950~最高溫度冷卻帶的溫度范圍：最高溫度~制品出窯溫度按燃燒室設(shè)置位置分（常用）預(yù)熱帶（燃燒室之前）燒成帶（設(shè)有燃燒室的位置）冷卻帶（燃燒室之后）

★窯的各帶長度確定的一般原則：1.預(yù)熱帶長度應(yīng)根據(jù)排出廢氣溫度來確定，廢氣離開排煙機(jī)溫度應(yīng)低于300℃；

2.燒成帶長度根據(jù)保溫時(shí)間來確定

3.冷卻帶長度根據(jù)出窯制品的溫度來確定，一般應(yīng)低于100℃

V—隧道窯的有效容積，m3；

G—小時(shí)成品產(chǎn)量，㎏/h；

η—成品率，%；

ρ—裝窯密度，㎏/m3

。

?—燒成時(shí)間，h；當(dāng)隧道窯的橫截面積A一旦確定，則其長度：隧道窯長度計(jì)算式：隧道窯的工作系統(tǒng)：1、產(chǎn)品燒成部分：窯體部分，設(shè)有各種氣流進(jìn)出口。2、窯內(nèi)輸送設(shè)備：窯車與窯具3、排煙系統(tǒng)：包括支煙道、主煙道、煙囪等。4、燃料燃燒系統(tǒng)：燃料輸送管道、燃燒器等。5、氣幕攪動(dòng)系統(tǒng)：輸送風(fēng)管、風(fēng)機(jī)及各種調(diào)節(jié)閥6、冷卻系統(tǒng)：包括急冷、緩冷、快冷。7、推車系統(tǒng)：液壓和螺旋推車機(jī)8、窯車回路系統(tǒng)：窯內(nèi)軌道和窯外軌道．隧道窯的主要結(jié)構(gòu)：1、窯體：由窯頂、窯墻和窯車襯磚所圍成的碼燒坯體的隧道空間，設(shè)有各種氣流進(jìn)出口。2、窯內(nèi)輸送設(shè)備：窯車與有關(guān)窯具3、燃燒系統(tǒng)：燃料輸送管道、燃燒器等。4、通風(fēng)排煙系統(tǒng)：包括各種氣幕、排煙口、支煙道、主煙道、排煙機(jī)及煙囪等。4.1.1.1窯體：窯體：由窯頂、窯墻和窯車襯磚所組成的空間。該空間是主要進(jìn)行燃料燃燒、熱傳遞和坯體進(jìn)行物理化學(xué)反應(yīng)的場所。合理地選擇窯體的砌筑材料！膨脹縫的設(shè)置（窯墻和窯頂沿縱向每隔4-10m一處，寬度20-40mm）！隧道窯各段、各層的材料和厚度由該段的溫度確定。注意：窯體內(nèi)壁所用的耐火材料由被燒制品的溫度制度決定。現(xiàn)代隧道窯的特點(diǎn)：由輕質(zhì)保溫耐火磚、耐火纖維構(gòu)筑而成，節(jié)能、使用壽命長且環(huán)保。（1）窯頂窯頂需要具備的特性：（1）耐高溫（2）有一定的機(jī)械強(qiáng)度（3）蓄熱量、散熱量要少（4）結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，密封性好（5）自重輕（6）內(nèi)高盡量低拱頂（傳統(tǒng)隧道窯多用）；平頂（現(xiàn)代隧道窯多用）（2）窯墻作用：（1）與窯頂及窯車臺(tái)面一起將工作隧道和外界隔開，窯墻要耐高溫。（2）支撐窯頂，應(yīng)具有一定的高溫強(qiáng)度。（3）保證隧道窯的熱效率，要求窯墻的保溫效果要好。注意：錯(cuò)縫濕法砌筑，耐火泥與耐火材料匹配，留設(shè)膨脹縫。（3）檢修坑道作用：便于清掃隧道窯內(nèi)落下的碎屑、砂粒與冷卻窯車；發(fā)生倒垛事故時(shí)，便于拖出窯車進(jìn)行事故處理。一般寬度約1m，高度約1.8m現(xiàn)代新型隧道窯多不設(shè)。窯車及窯具：1）、窯車：用來運(yùn)載制品，窯車在窯內(nèi)構(gòu)成封閉的活動(dòng)窯底，窯車由金屬車架及其上耐火材料組成?，F(xiàn)代隧道窯窯車與舊式窯的不同之處：¤舊式為鑄鐵車架；現(xiàn)代為輕型型鋼車架¤舊式窯車車輪直徑較大（300-450mm）；現(xiàn)代較?。?00-250mm）¤窯車上耐火材料襯料現(xiàn)代隧道窯窯車的特點(diǎn)：輕質(zhì)化，降低窯車的蓄熱量。4.1.1.2窯內(nèi)運(yùn)輸工具——窯車及窯具窯車的砂封裝置與曲折密封一般在隧道窯的預(yù)熱帶設(shè)置2-3對(duì)加砂管，在隧道窯末端設(shè)置一對(duì)漏砂槽2）、窯具（輕型化）窯具是窯車車面以上裝載制品的輔助用具。匣缽，棚板和立柱。注意：窯具的輕型化，不能將其輕質(zhì)化（降低強(qiáng)度）4.1.1.3通風(fēng)排煙系統(tǒng)與燃燒系統(tǒng)（1）預(yù)熱帶排煙系統(tǒng)、封閉氣幕及攪動(dòng)氣幕等。排煙系統(tǒng)：排煙口、支煙道、主煙道、排煙機(jī)及煙囪等排煙口的布置：分散排煙（負(fù)調(diào)節(jié)方式），易控制煙氣流量，保證燒成曲線，減少氣體分層現(xiàn)象。自第二車位起，約占預(yù)熱帶全長的70%。集中排煙（正調(diào)節(jié)方式），充分利用廢氣余熱，結(jié)合高速調(diào)溫?zé)煊谩Ｖ煹篮椭鳠煹溃涸谂艧熆诘紫?，支煙道起?lián)接排煙口和主煙道的作用，主煙道匯集各支煙道的煙氣送進(jìn)煙囪。煙道的布置應(yīng)盡量減少廢氣的流動(dòng)阻力損失。排煙機(jī)和煙囪：為排煙系統(tǒng)的最后設(shè)置，或只有煙囪而沒有排煙機(jī)。排煙機(jī)的使用溫度需≤300℃，超過此溫度需摻冷風(fēng)才能進(jìn)入排煙機(jī)。氣幕、攪動(dòng)循環(huán)裝置：封閉氣幕攪動(dòng)氣幕循環(huán)氣幕氧化氣氛幕（燒成帶）急冷阻擋氣幕（冷卻帶）

組成

窯內(nèi)氣體分層：（1）自然分層現(xiàn)象：熱氣團(tuán)上浮，冷氣團(tuán)下沉（熱氣體在上，冷氣體在下）。（2）縱向自然對(duì)流：預(yù)熱帶和燒成帶之間；燒成帶和冷卻帶之間。（3）料垛的碼法、漏風(fēng)、窯車蓄熱等。氣幕：在窯橫斷面上，自窯頂及兩側(cè)窯墻上噴射多股氣流進(jìn)入窯內(nèi)，形成一片氣體簾幕。1）、封閉氣幕：在預(yù)熱帶窯頭，將氣體以一定的速度自窯頂及兩側(cè)墻噴入，形成一道所簾以阻擋冷空氣漏入窯內(nèi)。2）、攪動(dòng)氣幕：位于預(yù)熱帶，一般設(shè)置2-3道擾動(dòng)氣幕作用：減少預(yù)熱帶氣體分層。氣體分層結(jié)果：導(dǎo)致上下溫差可達(dá)300-400℃。延長預(yù)熱時(shí)間，降低窯的產(chǎn)量，增加燃料消耗。注意：*熱氣體溫度應(yīng)盡量與該斷面處溫度接近；*噴出速度應(yīng)在10m/s以上（國外>100m/s)*攪動(dòng)氣幕的熱氣來源：煙道內(nèi)的煙氣，燒成帶窯頂二層拱內(nèi)的熱空氣或冷卻帶抽來的熱空氣。*氣流噴出角度可以90℃垂直向下，也可以120-180℃噴入。在預(yù)熱帶靠近燒成帶附近設(shè)置高速調(diào)溫?zé)齑鏀噭?dòng)氣幕。3）、循環(huán)氣幕（與擾動(dòng)氣幕作用相同）利用軸流風(fēng)機(jī)或噴射泵使窯內(nèi)煙氣循環(huán)流動(dòng)，以達(dá)到均勻窯溫的目的。軸流風(fēng)機(jī)裝在窯頂洞穴中，葉片不超出拱頂面，機(jī)軸后面有夾道通向側(cè)墻車臺(tái)面處的吸氣口，將同一截面上的煙氣抽吸并自窯頂吹向下部。（2）燒成帶燃燒室：＃集中或分散：采用1-2對(duì)燃燒室時(shí)稱集中布置。采用10或更多的燃燒室時(shí)稱分散布置。小斷面的短隧道窯，設(shè)1-2對(duì)燃燒室大斷面的長隧道窯，設(shè)5-8對(duì)燃燒室＃相對(duì)或相錯(cuò)：相對(duì)：兩側(cè)燃燒室相對(duì)稱布置相錯(cuò)：兩側(cè)燃燒室略有錯(cuò)開（以半個(gè)到一個(gè)車位為宜）氣氛氣幕（結(jié)構(gòu)同封閉氣幕）位置：位于氣氛改變的地方。隧道窯在950-1050℃處設(shè)氣氛幕——氧化氣幕。說明：(1)氣幕的氣體量要足夠，空氣過剩系數(shù)在1.5-2.0之間，空氣不能過多，以免該處溫度過低，氧化反應(yīng)不完全，引起坯泡。(2)作為氧化氣氛幕的空氣溫度不能過低。(3)要求斷面氣氛均勻，窯頂和兩側(cè)窯墻都設(shè)有噴氣孔，上密下稀，均以90°角噴出。＃一排還是二排：一排布置時(shí)接近車臺(tái)面處；燒氣且用棚板裝車時(shí)，分兩層布置。2）燒嘴：液體和氣體燃料高速燒嘴，焰氣噴出速度為70-100m/s。＊特點(diǎn)：a焰氣以高速直接噴向物料表面，可減薄物料表面的氣體層流底層，增大傳熱速率，“沖擊加熱”。b其焰氣可帶動(dòng)周圍的煙氣在窯內(nèi)循環(huán)，形成強(qiáng)烈的攪拌，使窯內(nèi)溫度和氣氛均勻，強(qiáng)化傳熱，提高產(chǎn)量和質(zhì)量。（3）冷卻帶隧道窯冷卻帶的通風(fēng)裝置是冷卻系統(tǒng)，該冷卻系統(tǒng)包括：急冷部分：有利于保留玻璃體與防止Fe2+重新被氧化以及阻隔燒成帶與冷卻帶之間的氣流交換。緩冷部分：防止573℃的α-石英向β-石英的晶型轉(zhuǎn)變?？炖洳糠郑?00℃以下，有利于提高生產(chǎn)速度急冷阻擋氣幕位置：急冷氣幕設(shè)于冷卻帶始端作用：1)坯體在700℃以前應(yīng)急冷，縮短燒成時(shí)間。提高制品質(zhì)量。2)阻擋氣幕，防止燒成帶煙氣倒流至冷卻帶，避免產(chǎn)品熏煙。結(jié)構(gòu)：同封閉氣幕說明：（1）急冷氣幕的噴入應(yīng)對(duì)準(zhǔn)料垛間隙，入窯后能迅速循環(huán)，起到均勻急冷作用。（2）噴入的冷空氣應(yīng)在不遠(yuǎn)的熱風(fēng)抽出口抽出，必須調(diào)節(jié)好急冷氣幕和熱空氣抽出量，保持平衡，否則會(huì)影響窯的正常操作，并降產(chǎn)品質(zhì)量。4.1.2隧道窯的附屬設(shè)備和窯車自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的操作程序窯頭油壓推車機(jī)電動(dòng)托車進(jìn)窯機(jī)出窯機(jī)窯車步進(jìn)回車機(jī)火焰隧道窯的工作原理隧道窯內(nèi)傳熱A、對(duì)流傳熱Q=αc(t-tm)FB、輻射傳熱Q=5.67εεm