隧道窯與輥道窯

1、第三節(jié) 隧道窯與輥道窯,隧道窯是一個(gè)長(zhǎng)長(zhǎng)的、由耐火材料、保溫材料和建筑材料砌筑而成的在內(nèi)裝有窯車(chē)等運(yùn)載工具的隧道。 隧道窯工作時(shí)，運(yùn)載工具(窯車(chē))上裝載有待燒的制品以及一些必要的待燒的制品坯體，隨運(yùn)載工具從隧道窯的一端(窯頭)進(jìn)入，在窯內(nèi)完成制品的燒制以后，從隧道窯的另一端(窯尾)隨運(yùn)載工具(窯車(chē)等)輸出，而后卸下燒制好的產(chǎn)品，卸空的運(yùn)載工具(窯車(chē))返回窯頭繼續(xù)裝載新的坯體后再入窯內(nèi)煅燒。,1 隧道窯（大規(guī)模的生產(chǎn)衛(wèi)生潔具制品和較大的坯件）,隧道窯屬于逆流操作的熱工設(shè)備，即窯車(chē)上的坯體 在窯內(nèi)逆氣流方向連續(xù)移動(dòng) 目前最多用的為單通道明火焰隧道窯。 。,一、隧道窯分類(lèi)：,分類(lèi)根據(jù),按隧道窯所用的

2、熱源,按火焰是否進(jìn)入隧道窯,按隧道窯內(nèi)運(yùn)輸設(shè)備來(lái)分,按隧道窯的使用 用途,按隧道窯內(nèi)的通道數(shù)目,按隧道窯內(nèi)的燒 成溫度,隧道窯盡管類(lèi)型不同，其構(gòu)造也會(huì)有一些差別，但是其基本結(jié)構(gòu)和工作原理都是一樣,二、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(zhǎng)度分,預(yù)熱帶占窯總長(zhǎng)的3045% 燒成帶占窯總長(zhǎng)的1033% 冷卻帶占窯總長(zhǎng)的3846%,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)熱帶預(yù)熱過(guò)程：車(chē)上坯體與來(lái)自燒成帶燃料燃燒產(chǎn)生的煙氣接 觸，逐漸被加熱，完成坯體的預(yù)熱過(guò)

3、程 1）室溫300坯體中殘余水分排出，坯體預(yù)熱升溫。 2） 300 950 氧化分解和晶形轉(zhuǎn)變，碳和一些有機(jī)物的氧化，結(jié) 構(gòu)水的排出和碳酸鹽的分解，坯體的繼續(xù)升溫且有晶型轉(zhuǎn)變,燒成帶燒成過(guò)程：坯體借助燃料燃燒所釋放出的熱量，達(dá)到所要求的 最高燒成溫度，完成坯體的燒成過(guò)程 。 9501300：燒成和高溫保溫階段：有固相反應(yīng)和液相出現(xiàn)。最終產(chǎn)物為 玻璃相、莫來(lái)石晶體和未融解的石英顆粒。 冷卻帶冷卻過(guò)程： 高溫?zé)傻闹破愤M(jìn)入冷卻帶，與從窯尾鼓入額的大 量冷空氣進(jìn)行熱交換 ，完成坯體的冷卻過(guò)程 1）1300700：急冷階段?？梢员３植Ａ啵乐沟蛢r(jià)鐵被氧化，從而提高 產(chǎn)品的光澤度、 半透明度和白度。

4、2) 700400 慢冷階段：進(jìn)行慢冷以適應(yīng)晶型轉(zhuǎn)變，從而防止因冷卻速度過(guò) 快而導(dǎo)致陶瓷產(chǎn)品的開(kāi)裂。 3）快冷階段(400C室溫)：快冷可以提高陶瓷產(chǎn)品的燒制速度，從而縮短其 燒制周期。,隧道窯供風(fēng)系統(tǒng)與比較,三、流程,氣體： 空氣:窯尾鼓入的大量冷空氣在冷卻帶被預(yù)熱，一部分作為助燃空氣，送往燒成帶，另一部分抽出供坯體干燥或氣幕用。 煙氣：燃料在燒成帶燃燒后所產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，沿窯內(nèi)通道流入預(yù)熱帶，在加熱坯體時(shí)本身被冷卻，最后自預(yù)熱帶排煙口、支煙道、主煙道經(jīng)排煙機(jī)、煙囪被排除。 物料：,四、隧道窯的工作系統(tǒng)組成 由以下幾部分組成：,1、產(chǎn)品燒成部分：即窯體部分，是隧道窯系統(tǒng)的主要部分， 窯體上設(shè)

5、有各種氣流進(jìn)出口 2、窯內(nèi)輸送設(shè)備：窯車(chē)與窯具 3、排煙系統(tǒng)：包括支煙道、主煙道、煙囪等各種排煙通道。 4、燃料燃燒系統(tǒng)：包括燃料輸送管道、燃料預(yù)熱、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。 6、推車(chē)系統(tǒng)：為窯車(chē)運(yùn)動(dòng)提供動(dòng)力，有液壓型推車(chē)機(jī)和螺旋推車(chē)機(jī) 7、窯車(chē)回路系統(tǒng)：包括窯內(nèi)軌道和窯外軌道以及驅(qū)動(dòng)設(shè)備,1、窯主體,窯頂,窯墻,窯底：窯車(chē)襯磚,保溫層：用于窯直墻保溫,工作層：直接接觸火焰,保護(hù)層：保護(hù)窯體、并起到密封作用,拱頂 平頂,窯車(chē),窯車(chē)金屬架：用以支托耐火襯體，,窯車(chē)襯料：最大限度地降低窯車(chē)的蓄熱能力,2、窯內(nèi)輸送設(shè)備窯車(chē)和有關(guān)

6、的窯具,密封系統(tǒng),砂封槽：隔斷窯車(chē)上下空間，使冷空氣不漏入， 熱氣體不漏出,曲封：阻止窯內(nèi)外高溫廢氣竄入窯車(chē)下部， 對(duì)窯車(chē)對(duì)保護(hù)作用。,窯車(chē)兩側(cè)裝有鋼制群板，窯車(chē)在窯內(nèi)移動(dòng)時(shí)，群板插入兩側(cè) 砂封巢內(nèi)構(gòu)成砂封 窯車(chē)與窯墻、窯車(chē)與窯車(chē)之間曲折密封：,窯具：現(xiàn)代的明焰裸燒方式的窯具都是棚架結(jié)構(gòu)的，由棚板、 支柱、墊磚。窯具要有一定的高溫承載力。,排煙通風(fēng)系統(tǒng),主煙道：匯總各支煙道的煙氣，并將其引入煙囪,煙囪：將來(lái)自主煙道的廢氣送入高層大氣空，減少?gòu)U氣 對(duì)工作環(huán)境的污染,排煙口：主要在預(yù)熱帶，其目的是將隧道窯內(nèi)的燃燒廢 氣引向支煙道,支煙道：引導(dǎo)來(lái)自排煙口的排出廢氣進(jìn)入主煙道,3、排煙通風(fēng)系統(tǒng),注：排

7、煙口、支煙道、主煙道的布置應(yīng)避免急劇轉(zhuǎn)彎，保證盡量減小廢氣的流動(dòng)阻力損失，使廢氣在煙道內(nèi)順利排出。,4、隧道窯燃燒系統(tǒng)：(分布在燒成帶） 燃料的使用： 氣體燃料和液體燃料，用燒嘴將燃料噴入燃燒室或直接噴入隧道窯。 燃燒室布置： 分布在兩側(cè)窯墻，布置在靠近窯車(chē)的臺(tái)面上，可分為集中和分散布置、相對(duì)與相錯(cuò)布置、一排和兩排布置 集中布置：在燒成帶集中布置12對(duì)燒嘴(燃燒室)； 特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作和自動(dòng)調(diào)節(jié)， 但窯內(nèi)溫度均勻性難以保證。 分散布置：在燒成帶自低溫起，先稀后密地布置多對(duì)燒嘴。 特點(diǎn)：分布足夠多燃燒室能保證溫度制度和氣氛制度。,相對(duì)布置：特點(diǎn)：砌筑簡(jiǎn)單、調(diào)節(jié)方便，但溫度較高在燒成帶長(zhǎng)度

8、方向上宜出現(xiàn)溫差，且火焰相互干擾 相錯(cuò)布置：窯內(nèi)氣體產(chǎn)生循環(huán)使窯內(nèi)溫度均勻。（常用） 兩排布置：上、下兩層布置燒嘴，避免溫度差的出現(xiàn)。 燒重油的燃燒室一般將燃燒室建得要大一些，以降低燃燒室的空間熱力強(qiáng)度。 燒氣體燃料時(shí)，可以不設(shè)立燃燒室，直接在窯墻上布置燃燒通道將全部燃料噴入。,5、冷卻系統(tǒng)（即為冷卻帶的通風(fēng)裝置）,注意：鼓入冷卻帶的冷空氣必須在燒成帶之前抽出，使鼓入和抽出的風(fēng)量達(dá)到平衡，不使冷空氣流入燒成帶，保證燒成帶能燒到高溫并維持還原氣氛，保證燒成帶煙氣不倒流入冷卻帶使產(chǎn)品熏煙。,冷卻系統(tǒng),急冷部分,緩冷部分,快冷部分,急冷氣幕（傳統(tǒng)隧道窯）,急冷噴嘴（現(xiàn)代隧道窯）,間接冷卻（傳統(tǒng)隧道窯

9、） 間接與直接冷卻相結(jié)合（現(xiàn)代隧道窯）,在400以下，靠近隧道窯出口端鼓入一定量的空氣時(shí)燒好的產(chǎn)品快速冷卻，以縮短燒成周期。,6、氣幕 概念：氣幕是指在隧道窯橫截面上，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。 氣幕分類(lèi)：（按照其在窯上作用和要求的不同分） 窯頭-封閉氣幕， 預(yù)熱帶-循環(huán)攪動(dòng)氣幕 燒成帶-氧化氣氛幕， 冷卻帶-急冷阻擋氣幕。,封閉氣幕：位于預(yù)熱帶窯頭 目的：窯頭形成12Pa的微正壓， 避免了冷空氣漏入窯內(nèi)。,將氣體以一定的速度自窯頂及 兩側(cè)墻噴入，成為一道氣簾，,該熱空氣一般是抽車(chē)下熱風(fēng)或冷卻帶熱風(fēng)。,氣幕氣體送入方式：1）與窯車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相垂直 2）與出車(chē)方向成

10、45,設(shè)為兩道： 第一道：用冷空氣 第二道：用熱空氣,擾動(dòng)氣幕： 位于預(yù)熱帶，一般設(shè)置2-3道擾動(dòng)氣幕 工作過(guò)程：以一定量的熱氣體以較大的流速和一定的角度自窯頂一排小孔噴出，迫使窯內(nèi)熱氣體向下運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生擾動(dòng)，使窯內(nèi)溫度均勻。氣流噴出角度垂直向下，或以一定角度逆煙氣流動(dòng)方向噴出。,擾動(dòng)氣幕作用：為了克服預(yù)熱帶氣體分層 現(xiàn)象而采取的措施， 氣體分層原因：隧道窯預(yù)熱帶處于負(fù)壓，易漏入冷風(fēng)，冷風(fēng)密度大，沉在下部，迫使熱氣體向上，產(chǎn) 生氣體分層現(xiàn)象。 氣體分層結(jié)果：氣體分層導(dǎo)致上下溫差最大可達(dá)300400。這樣就必須延長(zhǎng)預(yù)熱時(shí)間，等待下部制品 預(yù)熱好，反應(yīng)完全，因此降低了窯的產(chǎn)量，增加了燃料消耗。,要求

11、： （1）作為攪動(dòng)氣幕的熱氣體溫度應(yīng)盡量與該斷面處溫度相近，否則易使窯內(nèi)局部溫度下降造成制品炸裂。 （2）作為攪動(dòng)氣幕的熱氣來(lái)源可以是煙道內(nèi)的煙氣，燒成帶窯頂二層拱內(nèi)的熱空氣或冷卻帶抽來(lái)的熱空氣。噴出速度應(yīng)在10m/s以上才起作用。國(guó)外隧道窯攪動(dòng)氣幕噴出速度大，超過(guò)100ms，使窯內(nèi)氣流達(dá)到激烈的攪動(dòng)，上下溫度均勻，達(dá)到快速燒成。 （3）氣流噴出角度可以使90垂直向下，也可以120-180角度噴入。 現(xiàn)代隧道窯在熱帶靠近燒成帶的一端附近設(shè)置高速調(diào)溫?zé)靵?lái)代替攪動(dòng)氣幕。其噴出速度大，燒嘴噴出的氣體溫庫(kù)可以調(diào)節(jié)到該處所需的溫度，達(dá)到快速燒成。,循環(huán)氣幕（與擾動(dòng)氣幕作用相同） 是利用軸流風(fēng)機(jī)或噴射泵

12、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(chē)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。,采用噴射泵時(shí)，用壓縮空氣自噴口高壓噴出，在該處造成負(fù)壓，將同一截面上的煙氣抽出后又送入，形成煙氣循環(huán)，減少上下溫差。,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9501050處設(shè)氣氛幕氧化氣幕，即在該處由窯頂及兩側(cè)窯墻噴入熱空氣，使之與燒成帶來(lái)的含一氧化碳的煙氣相遇而燃燒成為氧化氣氛。 說(shuō)明： (1)氣幕的氣體量要足夠，空氣過(guò)剩系數(shù)在1.52.0之間， 空氣不能過(guò)多， 以免該處溫度過(guò)低，氧化反應(yīng)不完全，引起

13、坯泡。 (2)作為氧化氣氛幕的空氣溫度也不能過(guò)低，一般是從冷卻帶內(nèi)，或窯頂二層拱中、間接冷卻壁中抽出的熱空氣，再經(jīng)燒成帶二層拱進(jìn)一步加熱提高溫度。 （3）要求整個(gè)斷面氣氛均勻，較好地起分隔氣氛的作用，窯頂和兩側(cè)窯墻都設(shè)有噴氣孔，上部密些，下部稀些，均以90角噴出。,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(shuō)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

14、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。,五、工作原理 1 窯內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 長(zhǎng)度方向上（即窯內(nèi)氣流的主要流向）: 由冷卻帶到燒成帶，再到預(yù)熱帶。它是由于排煙機(jī)或煙囪的負(fù)壓造成的。 高度方向上： 氣體由下向上的流動(dòng)。它是由熱氣體的幾何壓頭造成的 (1）幾何壓頭對(duì)氣體流動(dòng)的影響： 原因： 隧道窯是和外界相通的，窯內(nèi)熱氣體的密度小于外界冷空氣的密度，窯內(nèi)有一個(gè)高度，所以窯內(nèi)一定有幾何壓頭存在。 作用結(jié)果：幾何壓頭使窯內(nèi)熱氣體由下向上流動(dòng)，氣體溫度愈高，幾何壓頭愈大，向上流動(dòng)的趨勢(shì)也愈大。,因?yàn)椋?燒成帶溫度高于預(yù)熱帶和冷卻帶， 所以：有熱氣體從燒成帶上部流向 預(yù)熱 帶和冷卻

15、帶， 同時(shí)：有較低溫度的氣體自該兩帶下部 回流至燒成帶，形成兩個(gè)循環(huán). 預(yù)熱帶: 上部主流和循環(huán)氣流方向相同。 下部主流和循環(huán)氣流方向相反。 從預(yù)熱帶垂直斷面看: 總的流速是上部 大而下部小。 冷卻帶: 上部主流和循環(huán)氣流方向相反。 下部主流和循環(huán)氣流方向相同。 從冷卻帶垂直斷面看: 總的流速是上部小，而下部大。,2 隧道窯內(nèi)的傳熱 （1）制品和窯墻(頂)內(nèi)部傳熱為傳導(dǎo)傳熱。 （2）氣體與制品、窯墻(頂)之間的傳熱 預(yù)熱帶：對(duì)流傳熱與輻射傳熱。 燒成帶：對(duì)流傳熱與輻射傳熱。 冷卻帶：對(duì)流傳熱。 （3）制品與窯墻(頂)之間的傳熱：輻射傳熱。,3、隧道窯的熱制度及操作 1）壓力制度 隧道窯內(nèi)的壓力

16、變化隨氣體流動(dòng)而變，情況甚為復(fù)雜。首先看一下窯內(nèi)的氣流分布情況。,壓力分布曲線見(jiàn)下圖:,隧道窯壓力分布曲線,結(jié)論：壓強(qiáng)控制，最重要是控制其燒成帶兩端的壓強(qiáng)穩(wěn)定 原因： 如果窯內(nèi)的負(fù)壓過(guò)大，則漏入的冷空氣必然多，會(huì)使窯內(nèi)的溫度降低，且氣體分層嚴(yán)重，窯內(nèi)斷面上的上、下溫度差加大；同時(shí)會(huì)使燒還原氣氛時(shí)，窯內(nèi)的燒成帶難以維持還原氣氛。所以負(fù)壓大的窯就是操作不好的窯。 如果窯內(nèi)的正壓過(guò)大，則大量熱氣體會(huì)向外界冒出，這樣既損失了熱量，也惡化操作人員的勞動(dòng)環(huán)境。窯內(nèi)的熱氣體冒入車(chē)下的坑道還會(huì)燒毀窯車(chē)的金屬構(gòu)件，造成操作事故。 最理想的壓強(qiáng)控制操作是將窯內(nèi)維持為零壓，但是辦不到。只能將窯內(nèi)的關(guān)鍵部位燒成帶與預(yù)

17、熱帶的交界面附近維持在零壓左右。,2） 各帶溫度的控制,預(yù)熱帶的溫度控制 目的：保證所焙燒的制品自入窯起到燒成帶的第一對(duì)燃燒室止，按照升溫曲線的要求均勻地加熱升溫。 溫度檢測(cè)：窯頭、預(yù)熱帶中部(約500)、預(yù)熱帶末端(900) ； 靠近窯車(chē)臺(tái)面的溫度，使窯通道內(nèi)上、下的溫度差減小 控制手段：調(diào)節(jié)排煙總閘板、各支排煙道閘板以及各種氣幕來(lái)實(shí) 例如： 若總閘板開(kāi)度大，則預(yù)熱帶的負(fù)壓值大，易漏入冷空氣，加劇窯內(nèi)冷、熱氣體的分層，增大窯內(nèi)斷面的上、下溫度差。 若總閘板開(kāi)度小，則窯內(nèi)抽力就會(huì)不足，從而排煙量減少，不易升溫。,減少預(yù)熱帶上下的溫差的措施： 1.采用開(kāi)啟封閉氣幕和攪動(dòng)氣幕 2.可采用低蓄熱窯車(chē)

18、以減少上下溫差。 3.在預(yù)熱帶增設(shè)輔助的高速燒嘴來(lái)增加窯內(nèi)氣流的強(qiáng)烈擾動(dòng)以減少溫差和強(qiáng)化傳熱。 4.加強(qiáng)窯的密封； 5.可增設(shè)窯底均壓系統(tǒng)。,一般地： 火焰溫度應(yīng)高于制品燒成溫度50-100。火焰溫度的控制是調(diào)節(jié)單位時(shí)間內(nèi)燃料的消耗量和助燃空氣的配比。單位時(shí)間內(nèi)燃燒的燃料量多而空氣配比又恰當(dāng)，則火焰溫度高。 燃料燃燒后噴出的煙氣有擾動(dòng)作用(尤其是使用高速調(diào)溫?zé)鞎r(shí))，所以燒成帶內(nèi)的溫度分布是較為均勻的，即斷面上的上、下溫度差不大。 隧道窯最高溫度點(diǎn)一般控制在最末一、二對(duì)燒嘴之間。最高溫度點(diǎn)前移會(huì)使保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，這樣易使制品過(guò)燒變形，反之過(guò)后則保溫不足，會(huì)形成欠燒。 燒還原氣氛的隧道窯，其燒成帶還要控制氣氛的轉(zhuǎn)化溫度。,主要控制實(shí)際燃燒溫度和最高溫度點(diǎn)溫度。,燒成帶的溫度控制,冷卻帶的溫度控制 在700以前可以進(jìn)行急冷，即依靠急冷阻擋氣幕噴入的冷空氣將產(chǎn)品急冷