抽屜窯設(shè)計(jì)控制

1、抽屜窯的設(shè)計(jì)與控制(提綱)一、 窯的命名和發(fā)展：60年代末，70年代初，發(fā)明了高速燒嘴和等溫高速燒成技術(shù)后應(yīng)運(yùn)而生。二、 抽屜窯與高速燒嘴的關(guān)系，什么叫等溫高速燒成？上世紀(jì)60年代70年代的燃燒技術(shù)創(chuàng)新。三、 淘退了倒焰窯；提高了技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，如何增產(chǎn)節(jié)能，縮短生產(chǎn)周期減少溫差，提高產(chǎn)量。四、 主要設(shè)計(jì)參數(shù)的確定：1、 車臺面至窯頂?shù)母叨?，例如裝燒蜂窩陶七層，窯高2m左右，太高了不好干活，一般h2.3m，配上下兩燒嘴。h3.5m，配上、中、下三燒嘴。最上層產(chǎn)品不能緊靠窯頂，要留有150mm200mm縫隙，以利流通。2、 窯的內(nèi)寬b（2m、3m、4m、5m、7m），一般在2.84.2m范圍較多，

2、要看燒什么產(chǎn)品來定。增加寬度是降低單位能耗的有效途徑。也有利于降低造價(jià)。但窯越寬，燒嘴的速度要越高。3、 窯車的長度；如果手工裝卸，不拆窯具，長度1.8m,去除火道0.350.4m，裝載長度為1.45m，便于干活。4、 火道寬度300400mm,燒嘴出口大，速度低、火道反而要越寬，火道寬度要考慮產(chǎn)品坯件的耐熱度，還與燒嘴能否裝準(zhǔn)火道中心有關(guān)。5、 總?cè)莘e和裝載容積（有效容積）國內(nèi)最大容積180m3(燒高壓電瓷)，國外有216m3燒中低溫耐火制品。窯車4.5m寬，窯內(nèi)寬4.9m。燒嘴最高速度165m/s。裝窯要考慮火路如何通暢，火路通暢是窯爐設(shè)計(jì)中必須考慮的問題。棚板之間要留出2540縫隙！6、

3、 下圖表示窯車和地面排煙口的接縫，如果窯內(nèi)有多個(gè)窯車，則每個(gè)縫隙大小都要一致，否則縫大者吸冷風(fēng)量大，抽窯內(nèi)煙氣減少，造成窯內(nèi)溫差。這個(gè)問題，經(jīng)常疏忽，施工時(shí)應(yīng)特別注意。如果這條縫隙為30mm，當(dāng)要窯壓5pa。窯內(nèi)1400時(shí)，由于接縫處負(fù)壓漏風(fēng)，使地下煙道的溫度降至650，所以這條縫是很關(guān)鍵的，如果窯?；疬M(jìn)入急冷階段。燒嘴中風(fēng)量大增，這時(shí)如排煙風(fēng)機(jī)升到50HZ，窯內(nèi)壓力仍然達(dá)到20Pa左右，那條縫會漏出大量高溫?zé)煔?，車下溫度高達(dá)300以上，損壞車軸承。窯壓自控+5pa,測壓位置的選定很重要，窯壓太大會影響窯車輪子軸承的安全，使窯車卡死在窯里拉不出來?；鸬?、 火焰在抽屜窯里是如何流動的，要想象清

4、楚，才能使窯溫真正均勻。搞不好熱電偶溫度都一樣，但實(shí)際產(chǎn)品溫度還有溫差。甚至超過25（搞不好的情況下）。理想的流動路徑應(yīng)該是：料垛（棚架） 上下燒嘴要同向， 才能旋轉(zhuǎn)快。排煙孔 產(chǎn)生漩渦，排煙 孔像漩渦中心?？梢砸粋€(gè)中心排煙孔？也可以兩個(gè)排煙孔？窯車長寬比相差太大時(shí)，應(yīng)該兩個(gè)孔。紅色箭頭水平方向流動，燒嘴可以上下交叉，也可以僅僅水平交叉。8、 窯高度方向的流動，不能像樓板一樣，隔死，要留出上下通縫，實(shí)在沒辦法也要搞個(gè)“直通煙道”。只有氣流均勻，受熱才會均勻，溫差才會變小。窯燒得好不好跟裝窯碼坯設(shè)計(jì)關(guān)系重大，所以設(shè)計(jì)圖紙中包含裝車圖和窯具尺寸等。指出哪里要留縫，每層裝載高度等。要提示設(shè)計(jì)要求，碼

5、的火路不通的只能提升延長保溫時(shí)間，燃料就燒多了。當(dāng)窯的基本尺寸，總體結(jié)構(gòu)確定下來之后，燃燒系統(tǒng)和自控系統(tǒng)就成為技術(shù)的最核心的部分。能否合理的使用各階段的風(fēng)量，既縮短周期燒好產(chǎn)品，又能節(jié)能。這好比一個(gè)人的心血管系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)。這兩個(gè)沒搞好，窯就不得安穩(wěn)。因?yàn)榉彩歉G爐都存在多燒多排、少燒少排的問題。如何燒的合理，排的合理，這也是要以計(jì)算為基礎(chǔ)。例如對高速燒嘴來說，就要根據(jù)你產(chǎn)品工藝特性和燒嘴出口大小，來計(jì)算窯低溫各階段的風(fēng)量。再根據(jù)工藝要求、曲線最高燒成溫度和燃料消耗量計(jì)算一個(gè)合理的風(fēng)量。然后編制出跟燒成溫度曲線相對應(yīng)的風(fēng)量曲線，在點(diǎn)火之前把風(fēng)量曲線或變頻器或閥門的開度曲線輸入到控制軟件里面。這就

6、是為什么抽屜窯離不開孔板的原因。有人覺得裝孔板又費(fèi)錢又麻煩，什么前十后五的，其實(shí)在條件合適的情況下。您也可以將孔板裝在助燃風(fēng)機(jī)的吸風(fēng)口上，連1寸管子都不需要。我們常用的國產(chǎn)差壓流量變送計(jì)也就千元左右一臺。在宜興大量使用至今已有五年以上，在一條燒蜂窩陶瓷的隧道窯上就要裝七套，價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。9、 窯墻的厚度：上世紀(jì)80年代，為提升電壓等級由政府出資引進(jìn)國外先進(jìn)窯爐，電瓷行業(yè)主要引進(jìn)美國、德國的大型抽屜窯。都是80m3以上的 ，國外公司設(shè)計(jì)的最高燒成溫度1300的抽屜窯，墻厚為273mm（耐火磚230mm+保溫棉38mm+鋼板5mm）。外國專家指出：“抽屜窯的墻體、窯車都是處于不穩(wěn)定傳熱的，窯

7、體的外表面的散熱損失和窯體的蓄熱損失都是熱損失，設(shè)計(jì)計(jì)算的是這兩者之和是最小的，才是最節(jié)能的。”等到我們仿制的時(shí)候，考慮到國內(nèi)外材質(zhì)方面的差距，把窯墻搞成：348mm磚+90棉+5mm棉=443mm。為了不把燒嘴磚做的太長，把燒嘴磚長度定為350mm再加上一塊90mm的喇叭磚。所以抽屜窯的爐體和窯車砌體輕質(zhì)化、優(yōu)質(zhì)化才是考慮重點(diǎn)，而不是一味的加厚墻體。根據(jù)燒窯最高溫度和總的加熱時(shí)間的長短來考慮才是科學(xué)合理的。10、燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和燒嘴的選型。12表一.燒嘴出口火焰溫度與空燃比（空氣:天然氣）對照表序號燒嘴出口火焰溫度（）膨脹系數(shù)空燃比煙燃比空氣過剩系數(shù)天然氣在混合氣中濃度燃燒煙氣中O2備注11

8、6006.39 10.511.51.03 8.6960.52(助燃風(fēng)200)215006.05 10.511.51.03 8.330.52314805.98 11121.08 7.691.4414505.88 12131.18 7.412.9514205.78 12.513.51.23 7.1433.58613905.68 13141.28 6.8974.2713555.56 13.514.51.32 6.6674.78813125.41 14151.37 6.455.31912775.29 14.515.51.42 6.255.821012425.17 15161.47 6.06 5.911

9、112185.09 15.516.51.52 5.886.7451211854.98 16171.57 5.5567.1651311254.77 17181.67 5.2637.931410664.57 18191.76 58.621510084.37 19201.86 4.7629.24169374.13 20211.96 4.5459.8178743.91 21222.05 10.31187603.53 22232.10 10.78195752.89 33.534.53.28 14.18203902.26 45464.41 15.88212001.61 91928.92 18.442210

10、01.27 18318417.94 19.7223701.17 20921020.00 19.85表格基于：標(biāo)態(tài)助燃風(fēng)20，天然氣20，天然氣低位發(fā)熱量8500kcl/Nm3。注：=（273+t）/（273+20）從表一我們可以領(lǐng)會到:燒嘴磚里面的火焰溫度取決于空燃比,空氣富裕越多,火焰溫度越低,同樣是1Nm3的天然氣，配多少空氣決定了火焰溫度，從6070到16001700。全在您對風(fēng)量的掌握之中，因此，在整個(gè)燒窯過程中都要關(guān)注空燃比的問題。因此，一座成熟的的抽屜窯是不可能沒有天然氣的流量和助燃風(fēng)的流量檢測的，從抽屜窯點(diǎn)火開始，整個(gè)升溫保溫過程中，每時(shí)每刻空燃比都在不停的變化。在曲線的各階段，

11、您是用多少風(fēng)，多少氣來燒窯的，涉及到1、窯內(nèi)溫度的均勻性、溫差的大??；2、產(chǎn)品質(zhì)量；3、窯的能耗大?。?、燒嘴磚的壽命都與此有關(guān)，不可忽視。1、 關(guān)于溫差和產(chǎn)品質(zhì)量問題，窯內(nèi)熱電偶都只相差12是否說明窯的溫差只有12呢？非也，還要看看算算您的燒嘴在什么工況下燒的。在窯較寬的情況下，火焰速度與窯內(nèi)實(shí)際溫差緊密相關(guān)，產(chǎn)品裝在棚架的不同工位，溫差還是存在的，而溫差的大小，也和燒嘴的火焰溫度即和燒嘴使用風(fēng)量密切相關(guān)。2、 如何既燒好產(chǎn)品，又節(jié)約用氣？根據(jù)具體某種產(chǎn)品的燒成工藝特點(diǎn)，對曲線各階段的供用風(fēng)量要進(jìn)行具體問題具體分析。對某些低溫階段允許溫差大些，也不影響質(zhì)量的產(chǎn)品。此溫度階段，風(fēng)量可以適當(dāng)減小

12、，也是節(jié)能的。相反對于某些溫度超高也不會報(bào)廢的產(chǎn)品。燒窯時(shí)高溫階段取的風(fēng)量也可用小一些。用較高的火焰溫度（即較小空燃比）來燒窯，也會省些燃?xì)狻７粗?，就?yīng)增大風(fēng)量至一個(gè)合理的范圍，才能確保產(chǎn)品質(zhì)量。3、 設(shè)計(jì)時(shí)上述兩問題的考慮，也將影響對燒嘴出口的計(jì)算。4、 風(fēng)氣比的合理選用，也關(guān)乎到燒嘴磚的材質(zhì)和其使用壽命，譬如說某座窯設(shè)計(jì)最高溫度為800。那火焰最高溫度不需要超過1000。那么為了節(jié)約資金，可能就選用了磷酸鹽這類低溫?zé)齑u。結(jié)果，由于您燒窯的過程中，不知道在某個(gè)階段風(fēng)、氣比是否太小，造成火焰溫度超過了1000很多。以致燒嘴磚很快就燒壞了！5、 如果助燃風(fēng)進(jìn)的是熱風(fēng)，風(fēng)溫越高，空氣帶入燒嘴的熱

13、量越大，促使天然氣的用量減少，就有了節(jié)能效果，但各階段助燃空氣都應(yīng)該以標(biāo)態(tài)Nm3/h表示，流量曲線是不需要改變的。6、 在風(fēng)量既定的條件下，根據(jù)當(dāng)時(shí)的燒成工藝曲線，已定的升溫速度和燃?xì)饬砍烧汝P(guān)系，因此升溫速度快時(shí)，空燃比會自動變小。這是正常的，一般不需要進(jìn)行人工干涉。當(dāng)然，如果小過了頭，變成還原氣氛了，那還是要人工干預(yù)，修改風(fēng)量設(shè)定值。 表二.在相同動壓頭下高速燒嘴工況性能表說明：高速燒嘴的火焰出口動壓頭（2）下限取值應(yīng)在1500以上，即無論在高溫狀態(tài)還是低溫狀態(tài)，要保證21500。才具備流體力學(xué)中流股噴出所具備的吸卷和攪拌作用，當(dāng)21500時(shí)，這個(gè)作用就很小了。（表格基于：標(biāo)態(tài)助燃風(fēng)20，

14、天然氣20，天然氣低位發(fā)熱量8500kcl/Nm3）序號噴出火焰溫度（）氣體密度氣體流速（m/s)40出口下流量（Nm3/h）空燃比煙燃比耗氣量Nm3/h空氣量Nm3/h備注1201.200 35.36 160.00 要求該燒嘴噴出火焰動壓頭即21500下工作，工況數(shù)據(jù)。23130.625 48.99 110.80 72.473.41.51109.290 36060.417 60.00 90.48 31322.8387.650 48990.313 69.28 78.35 20.521.53.6474.710 511920.250 77.46 70.08 15.916.94.1565.930 6

15、12800.236 79.75 68.07 14.515.54.3963.680 714850.208 84.85 64.00 10.911.95.3858.620 83130.625 69.28 156.70 72.473.42.14154.560 要求該燒嘴噴出火焰動壓頭即2=3000下工作，工況數(shù)據(jù)。96060.417 84.80 128.00 31324124.000 108990.313 97.98 110.80 20.521.55.15105.650 1111920.250 109.54 99.00 15.916.95.8693.140 1212800.236 112.78 96.

16、20 14.515.56.2190.060 1314850.208 120.00 90.48 10.911.97.682.880 結(jié)論：當(dāng)2翻倍時(shí)，燒嘴的燃燒功率會增加2倍。燒窯過程中風(fēng)量與氣量變化示意圖(據(jù)表一、表二)中間這塊面積變化過程就是空燃比由大變小的變化過程.根據(jù)表二：計(jì)算高速燒嘴的運(yùn)用參數(shù)，還是離不開2的概念，它比動壓頭少除了2g，是為了便于計(jì)算。先以燒嘴的助燃風(fēng)管為例。冷風(fēng)（20）可取2025m/s其2值為202×1.2=480；252×1.2=750，那么如果熱風(fēng)313時(shí)，可取管內(nèi)最大流速多大呢？313下，=2，2×1.2/2=750，=35.35

17、m/s,此時(shí)的管道管阻力與冷風(fēng)25m/s相同，在一根內(nèi)徑85管子里，可達(dá)流量：0.36×/4×8.52×35.35÷2=361Nm3/h，而如果這根管子通冷風(fēng)，則可達(dá)流量：0.36×/4×8.52×25=510Nm3/h，可見同樣壓力條件下熱風(fēng)因膨脹使其流通量下降了。高速燒嘴的2值范圍:2=15005600在火焰出口溫度1280；=（1280+273）/(20+273)=5.3(膨脹系數(shù))；=0/煙氣標(biāo)況密度1.25kg/Nm3(20)；空氣標(biāo)況密度1.2kg/Nm3(20)；出口火焰速度：值 2值 80m/s 1510 9

18、0m/s 1910 舉例：902×1.25/5.3=1910100m/s 2358 1002×1.25/5.3=2358110m/s 2853120m/s 3400150m/s 5306155m/s 56002=5600時(shí)，1280火焰的噴出速度可達(dá)到150m/s，那么問此時(shí)燒嘴磚內(nèi)的壓力有多大呢？可先算出其動壓頭2/2g=5600/(2×9.81)=285.4mm*H2O，壓強(qiáng)285.4mm×1.0×9.81=2797pa,根據(jù)帕努力方程，此時(shí)燒嘴磚內(nèi)壓力約為2.8kpa。那么當(dāng)達(dá)到155m/s時(shí)，燒嘴的進(jìn)風(fēng)管壓力要達(dá)到多大呢？仿美燒嘴基本都

19、在4.54.6Kpa。所以助燃風(fēng)機(jī)有75008000pa就夠用了。在此前提下，選用2=2800。是旱澇保收的。1280時(shí)出口速度108m/s,其功率是可以在額定功率的72141范圍內(nèi)實(shí)際應(yīng)用，都具備高速燒嘴的特性。如何計(jì)算確定燒嘴磚出口直徑：1、 根據(jù)產(chǎn)品燒成工藝，窯的最高燒成溫度確定；燒嘴的火焰最高溫度應(yīng)比窯的最高燒成溫度高出50150，由此選用燒嘴磚的材質(zhì)。2、 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場調(diào)查了解，定窯爐的燒成曲線，根據(jù)曲線中燒成溫度和升溫速度確定小時(shí)最大燃?xì)饬俊?、 根據(jù)窯的內(nèi)寬尺寸和焙燒產(chǎn)品對溫差的要求，確定火焰出口速度和最大2值，要求溫差越小時(shí)，選用速度越高。選用2值時(shí)還要考慮，您核定的最大流量

20、（天然氣）準(zhǔn)不準(zhǔn)？如果把握很大，可選用2高些。把握不大時(shí)，應(yīng)選在28003000值范圍內(nèi)。4、 為給設(shè)計(jì)留有余地，以仿美燒嘴為例，如果按120m/s工況火焰流速設(shè)計(jì)（2=3400），那么，該燒嘴在進(jìn)口風(fēng)壓4.5Kpa時(shí)，可以燒到150m/s流速，已留有余地：150/120=1.25,即25余地。所以不要怕燒嘴口選小了，萬一不夠怎么辦?實(shí)際高速燒嘴也可以留有較大余地的。只要助燃風(fēng)機(jī)壓力有余地，也就是為燒嘴留了余地。5、 實(shí)際真正在燒窯時(shí)，并不是要求在同一個(gè)2值下工作，根據(jù)該階段所需氣量、風(fēng)量可以選擇在150056002值范圍內(nèi)工作，都是允許的。6、 口徑小，速度較高的燒嘴會節(jié)能一些，什么原因呢？

21、因?yàn)榈蜏仉A段所需要風(fēng)量變小，而高溫階段其均溫作用好。7、 速度高了，燒嘴磚里壓力大了，容易漏火、滲火。所以燒嘴磚的設(shè)計(jì)和材質(zhì)是有講究的，要細(xì)講。8、 燒嘴磚出口大了，會迫使我們在窯低溫階段使用更大的風(fēng)量，因?yàn)轱L(fēng)量小了，窯里的溫度均勻性就不行，風(fēng)量太大，會浪費(fèi)燃料。抽屜窯上的燒嘴設(shè)計(jì)是為了燒好從低溫到高溫的整個(gè)過程，必須全程兼顧，不能顧此失彼。9、 以上說的是抽屜窯設(shè)計(jì)燒嘴的一般規(guī)律，同一燒嘴選用不同大小的出口，使其功率隨之變化，被燒產(chǎn)品對溫差耐受性較好的，可以適當(dāng)減少風(fēng)量，以利于節(jié)能。但對溫差很敏感的產(chǎn)品，如蜂窩陶瓷等，就要非常講究了。10、 其實(shí)在實(shí)際燒窯過程中，燒嘴并不是在一個(gè)恒定的2值運(yùn)

22、行的，燒嘴出口是根據(jù)這座窯的最大小時(shí)耗氣量和此時(shí)的火焰溫度等因素來計(jì)算的，可以選用較高的2值來計(jì)算，即高溫狀態(tài)，燒嘴速度更高，用較高的2值，如2=3600計(jì)算，這樣算出的燒嘴出口較小。這樣就可以兼顧到燒嘴在低溫時(shí)的工況，可以減少燒嘴低溫階段所需要的風(fēng)量（以2=1500來計(jì)算）。簡單的說，高溫狀態(tài)燒嘴以高2值（如3600）計(jì)算，而低溫階段，只要產(chǎn)品質(zhì)量情況許可。也可以用2值（如1500）計(jì)算最小風(fēng)量，根據(jù)工藝要求設(shè)定升溫各階段的燒嘴火焰2值。計(jì)算出風(fēng)量，連成曲線，就有了整個(gè)燒窯過程中的風(fēng)量（Nm3/h）曲線。11、 如果要的寬度較窄，是否燒嘴的出口速度就不易過高嗎？其實(shí)只能說要較窄，燒嘴的出口速

23、度可以允許有所降低，但如果有條件使用高的火焰速度，窯溫只會更均勻，更節(jié)能，而沒有什么不良反應(yīng)。案例（以萍鄉(xiāng)為案例）燒LPG 760kg/窯 1200窯溫 每窯燒17小時(shí)760÷17=44.7kg/h LPG小時(shí)最大用氣量：44.7×1.666=74.5kg/h 每個(gè)燒嘴9.313kg/h（4.65Nm3/h）總發(fā)熱量： 74.5×11600=864200kcal/h換算消耗燃?xì)饬浚?864200/8500=101.67Nm3/h102 Nm3/h全窯8支燒嘴、平均每支燒嘴： 102/8=12.75 Nm3/h火焰溫度約為1350 (窯溫1250) =5.56 查表：空燃比13.5：1助燃風(fēng)量為：13.5×12.8=172.8 Nm3/h 煙氣量為：12.75+172.8=185.55 Nm3/h 選擇2=2800 即2×1.25/5.56=2800 =111.6m/s總煙氣量：172.8+4.65=177.5 Nm3/h（177.5×5.56）/(0.36×/4×D2)=111.6m/sD