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来源: 未知 发布时间:2020-01-23 11:17

  隧道窑_纺织/轻工业_工程科技_专业资料。热工设备——窑炉 ? 定义:对物料进行高温处理,使物料符合人们使用要求的设备 ? 作用: ? ? ? 原料是基础,工艺是前提,烧成是关键。 是硅酸盐工厂的心脏。 硅酸盐工业的发展均受窑炉发展的制约

  热工设备——窑炉 ? 定义:对物料进行高温处理,使物料符合人们使用要求的设备 ? 作用: ? ? ? 原料是基础,工艺是前提,烧成是关键。 是硅酸盐工厂的心脏。 硅酸盐工业的发展均受窑炉发展的制约 ? 一、窑炉的发展历史 ? 陶器 穴窑→升焰窑 ? 瓷器 : 馒头窑(葫芦窑)、景德镇窑 ? 龙窑、阶级窑 →倒焰窑、梭式窑、钟罩窑 推板窑、 辊道窑 → 隧道窑、 二、窑炉的分类 工 作 连 续 性:间歇式、连续式窑 热源(燃料):电窑,油、煤、气烧窑 制品输送方式:隧道(窑车)、辊道、推板、输送带隧道窑 用 途:素烧、釉烧、烤花、熔块窑 形 状: 1、烧成质量: 三、窑炉的基本要求 ? ? ? ? 2、生产能力: 3、自动化水平:自动操作、自动控制 保证物化过程的进行, 能按工艺要求进行控制; 4、使用寿命: 燃料能充分燃烧 5、投资:单位生产能力 传热效率高,热利用率高; 6、单位能耗:余热回收 7、环保: 四、窑炉发展方向 ? ? 决定因素:燃料、筑炉材料、控制水平、能耗 发展方向:煤气化,轻型化,自动化,宽体化。 梭式窑 返回 钟罩窑 返回 ? 采取窑罩升降式,密封性能特别好,可 在窑罩下方出装产品而不受震动。窑内 旋转气流,采取车下排烟方式,窑内温 度非常均匀。 电热推板窑 WDSJ-0.5/1000型电热升降窑 第四章 隧道窑 ? 1、定义:采用轨道窑车输送制品的连续式窑炉 ? 2、分类 ? 3、隧道窑的特点: 按热源分 分类根据 窑 名 特 点 ? 约200℃; 1. 明焰隧道窑 火焰直接进入隧道 ? 2)产品冷却之热加热空气,可助燃或作干燥 介质, 按火焰是否 2. 隔焰隧道窑 火焰在马弗道内通过固体辐射传热 进入隧道分 ? 产品出窑温度低; 3. 半隔焰隧道窑 隔焰马弗板开有小孔,部分火焰入窑 1. 窑车隧道窑 ? 3)连续窑,窑体温度不变,不蓄热,热耗低。 按窑内运 输设备分 2. 3. 4. 5. 6. 推板隧道窑 辊道窑 输送带隧道窑 步进隧道窑 气垫隧道窑 1. 火焰隧道窑 以煤、油或煤气为燃料 1)利用烟气余热预热坯体,废气排出温度低, 2. 电热隧道窑 利用电热元件加热 按通道多少分 1. 单孔隧道窑 2. 多孔隧道窑 推板隧道窑 第一节 ? 一、烧成过程 合理的烧成制度 ? 1、定义:物料经高温处理发生性能变化的过程 ? ? 广义 ? ? 狭义 熔制:液态 煅烧:散料 烧制:成型制品 指烧制 复杂的综合过程 : ⑴物料的物理化学变化过程 ⑵物料的运动过程 ⑶气体流动 ⑷ 燃料燃烧 ⑸传热 ? 2.在陶瓷生产工艺过程中的地位: ? 特殊、重要 ? ①对产品性能起着最后的决定性作用。 ? ②过程复杂,技术要求高,较难掌握。 ? ③烧成设备投资及运转费用大,所占经济成本高,烧成 ? 废品损失大。 3、粘土质陶瓷的烧成过程: 9个阶段 ? 1)20~200℃,排除残余水。 入窑水分要求:<1%,快烧<0.5%;升温速度:20~35℃/h 2)200~500℃,排除结构水。 指粘土矿物中的结晶水和层间水,安全阶段,可快烧,40~50℃/hr ? 3)500~700℃,石英晶型转化。 573 ℃时由β -SiO2转变成α -SiO2,体积膨胀,易变形开裂,升温 应慢,升温速度:20~30℃/hr 。 ? 4)700~1050℃,氧化阶段。 进行氧化反应和分解反应。硫化铁、有机物氧化,碳酸盐、硫酸盐、 氢氧化铁分解,放出SO2和CO2及水蒸气等气体,应在釉面封闭以前氧清 氧透,保证良好的氧化气氛和充分的氧化时间,减少窑内温差,适当进 行中火保温,否则易出现质量缺陷,如黑点、青边,发黄、起泡等。 气氛要求:O2=4~5%,CO<1% ? 5)1050~1200℃,还原阶段。 使氧化铁还原为氧化亚铁,褐黄变为青色,改善制品色泽,达到 白里泛青,即“白如玉”的效果。 要求:升温慢,使气体充分排除,减少坯泡; 保证气氛,避免重新氧化,CO=2~4%; 保证时间,以利于还原反应进行彻底。 ? 6)1200℃~烧成温度,烧结阶段。 坯体中出现玻璃相,气、固、液相扩散而达致密化,该传质过 程与坯体的厚度平方成反比,故烧成时间与坯体厚度平方成正比。 应据此确定高火保温时间(1~2小时),进行高火保温。 要求:升温速度10~30℃/hr,CO=1%, ? 7)烧成温度~700℃,急冷阶段。 产品处于热塑性阶段,可直接吹冷风急冷,冷却速度达120℃/hr ? 8)700~400℃,缓冷阶段。 石英晶型转化,体积收缩,而液相刚凝结,较脆弱,易惊釉、开 裂,降温速度:<80~90℃/hr。 ? 9)400~80℃,快冷阶段。 此时制品强度大,可直接鼓冷风快速冷却。 二、烧成制度的确定原则 ? 1、烧成制度:为实现烧成过程而制定的温度、气氛、 ? 压力等热工参数变化曲线、内容:温度制度,气氛制度、压力制度。 3、确定原则:到同类企业调查、收集数据,或根据中试试验取得数据. 1)各阶段有一定的升(降)温速率,不得超过; 2)有合理的保温时间; 3)保持一定的气氛制度; 4)有合理的压力制度。 只要窑内温度均匀,烧成的各阶段均可快,但应注意坯体的 强度极限,制品内部因温差产生的热应力不能超过应力极限, 以免引起变形或开裂。同时,氧化、还原和烧结还必须按反 应所需时间控制。 第二节 ? ? ? ? ? ? 砌窑用耐火材料 ? 一、窑用耐火材料的性能指标 1、耐火度: 高温下抗熔化的性能 2、荷重软化温度: 受压时抗变形的性能 3、热稳定性: 抗急冷急热性能 4、抗化学腐蚀性 5、高温体积稳定性 6、导热系数 ? 注:耐火材料的使用温度,一般低于其耐火度, 与该耐火材料的烧成温度相当,且约等于其耐火 度减去200℃。 二、砌窑用耐火材料 ? ? ? ? ? ? ? ? 1、粘土砖 2、高铝砖 3、硅 砖 4、镁质砖 5、刚玉砖 使用温度1300℃以下 使用温度1300~1400 ℃ 使用温度1400~1500 ℃ 使用温度1500~1600 ℃ 使用温度1600~1800 ℃ Al2O3 46% 46% Al2O3 = 99% 形状:普通砖 异型砖 三、不定型耐火材料 ? ? ? ? 耐火混凝土, 耐火泥, 耐火喷涂料, 耐火浇注料与捣打料 四、砌窑用隔热材料:λ 0.14 W/m · ℃。 ? ? ? ? 1、轻质粘土砖 2、轻质高铝砖 3、高铝聚轻球砖 4、陶瓷纤维材料 隔热材料 ? YK系列轻质隔热砖采用ASTM标准。 ? AB系列氧化铝空心球砖是由氧化铝空心 球,氧化铝微粉添加复合结合剂,经振 动成型,高温烧成得制品。 用于1650℃以下工业窑炉炉衬材料。 硅酸铝耐火纤维 硅酸铝陶瓷纤维 ? ? ? ? ? ? 纤维棉 纤维绳 纤维板 纤维毯毡 折叠块 成型件 硅酸铝耐火纤维性能指标 第三节 工作系统及结构 ? 一、工作系统: ? 窑炉中具有某一功能和作用的管路、设备及结构的总和 ? 排烟系统,搅动系统,冷却系统 ? 1、工作系统图:反映窑炉工作系统的示意图 ? ①最简单的工作系统 ? 特点:结构简单,全窑在负压下工作,温差大,烧成带温度不稳定,气氛 ? 不稳定,产品质量较差。 ? ②典型的工作系统 ? 优点:烧成带微正压,无冷风漏入,温度高,气氛稳定,预热带负压小, ? 漏气量较小,温差较小,气氛气幕、急冷气幕保证气氛实现。 ? 缺点:烧成带正压,车下温度高,热损失大,且要经常换润滑油,可设 ? 车下压力平衡设施。 隔焰隧道窑工作系统图 ? 2、隧道窑的主要尺寸 ? ? ? 长度 内宽 内高 15-120 m 1-3 m 0.8-2 m 三带: 预热 40~45% 烧成 25~30% 冷却 35~40% ? 3、隧道窑组成:四个部分 ? ①窑体 – 窑墙、窑顶、窑车衬砖 浙江特拉 10m 烧嘴顶装 ? ②窑内输送设备 – 窑车、推车机 ? ③燃烧设备 – 燃烧室、烧咀、管道(油、气) ? ④通风设备 – 组成:排烟系统、气幕及循环装置、冷却系统(烟道及管道、 排烟机、烟囱、鼓风机) 5、附属设施:检查坑道、砂封、钢架、轨道等窑炉 其结构如 图示。 二、窑体 1、窑墙: 1)作用: 2)要求(具备条件):耐温、隔热、一定的强度 3)形式: 厚度: 350—600 4)窑墙各段材料和厚度的确定 ①根据温度确定材料 内层 耐火 隔热 外层 加固 ②砌筑方便,厚度变化少 中间层 ③厚度为砖长、宽的整数倍,高度为 砖厚的整数倍,少切砖 ④灰缝越小越好,耐2-3、红5-8 粘土、高铝、 轻质砖 115—230 红砖 240—360 ⑤选用标准砖,预留膨胀缝20-40mm 莫来石砖 230—345 陶瓷纤维 50—150 钢板 3—5 5)砌墙所用砖材计算方法: 墙的体积由表1-6查出 2、窑顶: 1)作用: 2)要求:结构好,不漏气,坚固耐用; 质量小,减轻窑墙负荷; 横推力小,少用钢材; 图2-13 吊顶结构 尽量减少窑内气体分层。 3)形式 ——平顶 ——拱顶 应用钢架及拉杆加圈,且有调节螺母,调节松紧。 加固时注意力的传递,对保温及棉等用高强度材料代替 选用标准型拱脚砖(60°、90°) 钢架的选型:由横推力计算 拱 顶 的 砌 筑 方 法 拱顶结构 ? 拱脚砖:在两侧窑墙上 支撑拱顶的脚砖。 ? 拱脚梁:是在拱脚处沿 窑长方向水平安置的槽 钢、角钢或钢筋混凝土 横梁。 ? 立柱:是紧靠窑墙两侧 直立的工字钢、槽钢或 钢筋混凝土柱。立柱下 端埋在基础内或用拉杆 拉紧。 ? 拱顶横推力通过拱脚 梁传给立柱。 3、检查坑道 ? 1)作用:清扫碎屑、砂粒 冷却窑车 检查窑车、 处理事故 ? 2)设置:全坑道、半坑道 尺寸:宽1m、高1.8m(注意地下水位) 3)优点:便于清扫,冷却和处理事故,保护窑车,可用 于维护压力制度,减小漏锡,减小温差及散 热,保护窑车不烧坏。 缺点:加深地基深度,增加基建投资;因地下水位限 制,须防水防漏 4、 窑门:双层门、单层门 作用:1、保证操作稳定 2、防止漏气,减小气体分层和温差 3、合理冷却 设置:窑头窑尾设置窑门(升降式或对开式 基本不用,设置封闭气幕 膨胀缝:窑墙、窑顶 距离4-10m 宽度为2-4cm, 测温孔、测压孔、产品展示观察孔 三、窑车,砂封及推车机,托车,出车机 ? 1、窑车 – 包括车衬、车架、车轮等。 槽型钢槽内填 入耐火纤维绳 ?经受窑内高温的反复作用,工作条件恶劣, ?其质量的好坏直接影响全窑的正常运转与产品质量和成本。 ?造价占全窑总造价的近四分之一。 图5-2 窑车结构 承重型结构之一 (b)承重型结构之二 ? 1)车衬与棚板 ? 表 面:耐火材料大砖拼装,尺寸准确, (c)半承重型结构 (d)不承重型结构 ? 图5-3 三类四种窑车衬料结构示意图 高温荷重软化强度高; ? 中 部:隔热保温材料,增加热阻,减轻重量。 ? 棚板装烧:棚板通过码脚或立柱支在衬砖上, ? 中间留25mm左右空隙利于气体流通。 棚板装烧 2)车架 ? 铸铁车架:刚度大,变形小,抗氧化,节约钢材,造价低, ? 型钢车架:轻便,易制造,成本高,易变形,铆接成型。 3)车轮与车轴 单边轮、槽轮 轴承的润滑: <120℃,机油、钙基润滑脂; 120~400℃,多采用MoS2或石墨润滑。 图2-15 隧道窑窑体密封 曲封;2-砂封 2、曲封:窑车与窑车、窑车与窑墙之间 ? ? ? 砂封:窑车与窑墙之间 裙板、砂封槽、漏砂管 砂子直径1-3mm,加砂管2-3对。 3、推车机 – 液压式:较常用,推车速度慢,平稳可靠,振动小, 动力消耗低,无级变速,调节方便,但易漏 油。多用连续式推车。 – 螺旋式:用得较少,推车速度快,振动大,功耗大,占 地面积大,易损件多,噪声大, 速度可达 1.4m/s,间歇式推车用。 ? 间歇式推车与连续式推车的优缺点: – 间歇式推车:每车温度急剧改变,产品温度不是均匀上 升,影响产品质量,且推车快,不平稳, 易倒窑,如采用高速烧咀,则应采用。 – 连续式推车:产品温度均匀上升,推车慢,平稳不易出 事故,但对采了高速烧咀的窑没有气流通 道,易倒窑,此时可设下火道。 四、燃烧设备 ? ? ? ? ? 1、包括:烧咀,燃烧室,附属设备 2、燃烧室、烧咀的布置: 1)集中或分散 全窑只设1-2对燃烧室时为集中布置。集中布置易于操作和自动调节, 砌筑方便,但受烧咀能力的限制,且难保证温度和气氛。 全窑设置较多对且分散开来的燃烧称分散布置。分散布置有利于保证 温度制度和气氛制度的实现,但燃烧室多砌筑不便,且不易操作。 ? ? ? ? 2)相对或相错:两侧 相对:砌筑简单,易于安装钢架,但对着喷火的温度偏高,出现窑宽 度方向上的温差。 相错:产生气体循环,均匀窑温,但砌筑复杂,不易安装钢架。 ? ? ? 品字形 3)一排或二排 断面较高时用二排,均匀上下窑温。 图3-10 烧成带燃烧系统管路布置图 煤气总管;2-空气总管;3-空气直支气管;4-煤气 直支气管;5-空心方钢构架兼作空气支管;6-烧嘴 燃料供应系统 图3-13 工作油罐供油系统图 工作油罐;2-球阀;3-过滤器;4-齿轮油泵;5-压力表;6-流量表 图3-12 煤气供应系统 压力表;2-控制开关;3-旁通阀;4-安全阀;5-压力开关;6-调压阀;7-流 量控制阀;8-电动控制阀; 五、排烟系统 ? 1、组成:排烟口、支烟道、主烟道、排烟机或烟囱 ? 2、排烟口: 形状—— 方形、拱形 ? ? 布置——窑车台面 数量 ? 3、排烟方式: ? 分散排烟:分布长度占预热带总长度的50-80% ? 集中排烟: 分散排烟 易于调节温度 b 迫使烟气多次向下流动,减少上下温 差 排烟温度高、热利用率低 图4-2 主烟道布置 4、支烟道:闸板 窑 内 窑 内 5、主烟道 :地下 排烟总管:窑顶 6、烟囱:高度45m以下, 排烟机排烟时,约 10米,排出车间即可 图4-3 地下烟道结构 烟道闸板;2-排气孔;3-支烟道 图4-4 地上烟道结构 烟道闸板;2-上升烟道;3-支烟道 排烟机:使用温度300度以下, 若温度高则应 ? 掺入冷风。 窑 内 图4-5 隧道窑排废气管道结构 六、气幕循环搅动装置 ? 作用 – 克服预热带气体分层,保证温度制度及气氛制度的实现。 ? 1、封闭气幕 – 设置 在窑头或窑尾的窑墙、窑顶设置分散垂直小孔或与窑车方 向成45°夹角的狭缝,气体喷入形成1-2Pa的正压,防止 气体漏入(出)窑。 – 风源 车下抽热风,冷却带抽热风或分流部分烟气入窑头。 – 作用 防止冷风漏入窑内; 减少上下温差; 减少排烟设备的负荷。 窑 墙 封闭气幕风管 窑头 A A B B 图4-9 窑头封闭气幕(俯视图) 气幕风管喷风口 ? 2、搅动与循环气幕 1)搅动气幕 – 设置 预热带可设置2-3道,以一定角度(逆烟气方向成90°、 120°或180°)喷入,使气体激烈搅动,减小上下温差,达 到快速烧成。 – 风源 烧成带双层拱内热风,冷却带抽热风。喷出速度>10m/s。 因热气体温度低,流速小,效果不够理想,现代隧道窑多用 高速调温烧嘴代替搅动气幕。其喷出速度超过100m/s,且温 度可任意调节,效果好。 2)循环气幕 在窑墙窑顶设置轴流见机或喷射泵,利用负压循环上下气体, 减少气体分层,均匀窑温。 上风下嘴结构 ? 以上两种结构多为传统隧道窑所采用,现代隧 道窑通过高速调温烧嘴的应用等,已大大减小 了窑内温差的问题。 ? 即使是在温度较低的预热带,也是通过在底部 加高速烧嘴,上部加冷风喷管的手段使窑内温 冷风喷管 度趋于均匀。 ? 燃气窑炉 高速烧嘴 图4-11 隧道窑预热带断面图 ? 3、气氛气幕 ? 设置 – 900-1050℃位置,2-3道,顶多孔或狭缝送风,或顶、墙 多孔同时送风,风温600-800 ℃ ,α>1.2-1.5,风量适中。 ? 作用 – 1050-1200 ℃的还原焰中含有大量CO、C、H2等可燃物, 影响1050 ℃以前的氧化焰性,并与O2反应,使α降低,氧化 效果减弱,易产生坯泡,气氛气幕中的O2与CO、H2、C等 反应,阻挡其进入氧化阶段,保证气氛转换。 ? 气源 – 1)冷却带抽600-800 ℃ 热风; – 2)从窑墙、顶间壁抽间壁冷却风,经烧成带加热后送入。 ? 4、急冷阻挡气幕 ? 作用 – 1)急冷作用,使产品快速冷却,缩短烧成时间,提高产 品质量; – 2)阻挡作用,阻挡烧成带烟气倒流,避免产品烟熏,避 免冷却带气体进入烧成带,降低烧成带温度。 ? 设置 – 冷风或低温直接送入,窑墙、顶设置多个小孔,垂直窑 墙喷入料垛间隙,下部温度高,可在窑车近台面处设置 大些的小孔。 ? 其结构如图所示 七、冷却系统 – 自然冷却 冷却。 产品将热量传给入窑的冷空气及窑墙、顶而 直接有鼓冷风与抽热风结合,冷却效果好。 – 强制冷却 ? 冷却方式 – – – – 直接急冷 间接急冷 直接与间接冷却相结合 水套、锅炉急冷 ? 冷却系统结构如图示。 八、钢架结构 ? 如图示。 九、基础 ? 作用 – 承受窑体及全部窑车的总重量。 ? 分类 – 灰土基础 – 砖石基础 – 钢筋混凝土基础 ? 结构 – 有坑道基础与无坑道基础结构不同。 – 具体结构如图示。 第四节 一、隧道窑内气体流动 工作原理 (一)压头对气体流动的影响 1、几何压头: 使气体由下向上流动,温度升高,几何压头 增大,上流趋势增大。 排烟系统及抽热风系统工作时: 预热带烟气应从下部抽出,以提高下部气流速度,使下部温度升高, 均匀上下温度。 冷却带应从上部鼓冷风,使上部气流速度大,冷空气从上部流动, 使冷却均匀。 产生预热带气体分层及上下温差的原因 – 1)预热带负压操作,从不严密处漏入冷风; – 2)上部拱顶空隙大,阻力小,几何压头作用大; – 3)窑车吸热量大,降低了下部温度。 ? 解决办法 – 1)从窑炉结构上 平顶或顶向上倾斜,减小上部空隙增加阻力; 缩短窑长,降低负压; 降低高度,减小几何压头作用; 排烟口开在窑车台面处,迫使气体下流; 设立封闭、循环、搅动气幕。 – 2)从窑车结构上 减轻窑车重量,严密窑车接头、砂封、曲封,设立下部火道。 – 3)码坯方法上 适当稀码,上密下稀。 – 4)采用高速调温烧嘴 2、静压头 ? 引起窑内静压分布原因:排烟,鼓风、抽热风等设备使窑内气体的静 压与外界不同,形成烧成压力曲线。鼓风处正压,抽风处负压 ?窑内温度与气氛制度的控制主要是依靠压力控制来实现。压力控制信号检测 点应选在哪合适? 静压引起气体从压强高处向压强低处流动,由正压到负压必经一零压。 窑内压力控制最方便也是最关键处便是零压面位置。零压位移动,说明 窑内压力有变动。故经常在零压位置处设置倾斜式微压计或其它压力检 测 1)预热带烧成带零压位 为一倾斜平面,上部偏向预热带,下部偏向烧成带。 为什么? ? ? ? ? 2)冷却带零压位 抽热风口与急冷气幕之间,抽热风口与窑尾快冷风口之间。 3)零压位控制 预热带烧成带零压位控制在二带交界处。 零压位前移,烧成带正压过大,或预热带负压过小。烧成带正压 过大,则大量热气体逸出窑外,热损失增大,烧坏窑车,影响运行,恶 化操作条件;预热带负压过小,则排烟不畅,燃烧不稳定、不完全,温 度与气氛波动。 零压位后移,预热带负压过大,大量冷风漏入窑内,上下温差增 大,排烟机负荷增大,烧成时间延长,燃耗增大。 ? 冷却带零压位控制:主要是使鼓入与抽出的风量平衡,维持冷却制 度,否则影响到烧成带,或有气体进、出窑尾。 如急冷与抽热风口处零压位前移,则急冷处正压过大,超过烧成带, 则有冷风进入烧成带,降低烧成带温度,影响烧成带气氛,产品生烧或 发黄。 后移,则阻挡作用减弱,产品烟熏。 ? 设计中,为了减小烧成带正压,可外扩烧成带断面, 一般外扩5cm左右, ? 目的: – 1)减小正压,减少热风漏出,保护窑车,减小热 损失; – 2)扩大燃烧空间,增大气体辐射传热系数(烧成 带以气体辐射传热为主),利于传热。 ? 3、动压头 ? 动压头给气体流动的方向就是流速的方向。各 种搅动气幕和循环装置就是利用动压头即喷出速度 来削弱几何压头的作用,减小上下温差,均匀窑温。 ?4、阻力损失压头 窑内气流阻力包括 ? 1)摩擦阻力(hf) w2 l hf ? ? ? 2 d 2)局部阻力(hl) 3)料垛阻力(hl′) w2 hl ? ? ? 2 1 Pa/m 设计或操作窑炉时,应尽量降低窑内气流阻力 具体措施: 适当缩短窑长;合理稀码料垛;降低流 速;提高窑炉密封性,减少漏气,降低烟气 离窑温度;采用高速烧嘴均匀窑温。 二、隧道窑内传热 ? 有益传热:烟气将热量以对流辐射方式传给制品两面,制品再以不稳定 导热方式向内部传递热量,使产品烧结。 ? 有害传热:烟气将热量以对流辐射方式传给窑体,窑体以稳定导热方式 传导给窑外壁,外壁再以对流辐射方式传热给周边环境。 ? 如何增大隧道窑内有益传热,削弱有害传热? ? (一)气体对流传热 ? 预热带、冷却带以对流传热为主。由牛顿冷却定律知: ? 增大气体对流传热的途径为: ? 1) 扩大传热面积,使所有表面均为加热面(F); ? 2)提高气体温度(tf ); (如何提高?) ? 3)提高对流换热系数(αc) 增加气体循环;采用高速烧嘴;取消匣钵;稀码料垛。 (二)气体辐射传热 烧成带及预热带高温段是以气体辐射传热为主。 ?? T ? 4 ? T ? 4 ? Q=5.667 ? m? ?? ? ?? ? ?F ?? 100 ? ? 100 ? ? ? ? 增大气体辐射传热的途径为: ? 1)适当稀码料垛 ? 2)外扩烧成带 ? 3)增大火焰黑度 F增大,黑度增大 F增大,黑度增大 增C,增水蒸气 ? (三)匣钵对传热的影响 ? 1、匣钵装烧的目的 防止火焰直接冲刷制品,减少污染和变形。 ? 2、匣钵装烧的传热过程 采用匣钵装烧时,增加了匣钵外表面接受辐射的热阻、 匣钵内导热热阻及匣钵内表面辐射热阻,不利于传热。 ? 3、匣体装烧的缺点 – 1)使气流的对流换热系数减小,匣内对流为缓慢的自 然对流; – 2)在气体对制品的辐射传热中起遮热罩的作用,削弱 了有益传热。 故应尽可能取消匣钵,采用无匣裸烧,以达到快烧和降 低能耗的目的。 ? (四)明焰窑内的综合传热 ? ? ? ? 一般认为tm=tw,预热带、烧成带气体传绘制热量为: 1)气体以对流、辐射方式传热经匣钵外表面(并联) 2)匣钵外表面向内表面传导传热 3)内表面辐射及自然对流给制品(并联) ? (五)烟气温度、热电偶温度、制品温度的关系 (六)窑车积散热对烧成的影响 窑车的积散热加大了上下温差,延长了烧成周期,不利 于快烧。普通窑车积散热占全部热耗的20%~25%。 应尽量减小窑车重量,采用轻型窑车。 10%~55% (七)制品在加热与冷却过程中的热应力 加热过程,外部升温快,内部升温慢,形成内外 温差,产生热应力,如超过材料强度极限,产生变形 甚至开裂。冷却过程则恰好相反。 第五节 ? 一、各带温度控制 ? (一)预热带温度控制 ? 控制手段: 操作控制 – 1)排烟总闸 开度大小,可改变窑内负压使零压位移动 – 2)排烟支闸 分配各段烟气量,使之满足各点温度要求 – 3)各气幕风量 注意其对温度的影响 ? 1、总闸 – 1)开度增大,负压增大,零压位后移,漏风量增大,上 下温差增大,烧成带气氛难控制。 – 2)开度减小,负压减小,零压位前移,排烟量下降,烧 成带正压增大,燃烧热强度下降,不易升温。 ? 2、支闸 – 1)末端支闸开度增大,热烟气过早排出,窑头温度下降, 热利用率下降。 – 2)窑头支闸开度增大,窑头温度升高,易变形开裂。 – 3)靠近总烟道的支闸应减小,因其抽力较大,以免该处 热气体流量过大,造成坯体升温过快而开裂,如发现某 处上下温差过大,可将该处支闸拉大,抽力增大,温度 升高。 – 4)支闸的调整会引起窑内气流流量的变化,阻力相应变 化,使窑内抽力改变。如,大开末端支闸,窑内零压位 后移。 ? 3、循环气幕及搅动气幕 主要是风量及风温的控制。现代陶瓷窑炉很少有采用循 环气幕与搅动气幕的。 ? (二)烧成带温度控制 ? 手段(控制火焰温度) – 控制进风量 – 控制燃料量 – 使风量、燃料量相对稳定(α) ? 方法 – 临界温度控制 – 止火温度控制 – 气氛气幕 ? 1、临界温度控制 应控制在1050℃左右,前移,过早还原,未氧清氧透, 低温沉碳、产生坯泡、吸烟。后移,还原过迟,造成还原 不足,制品发黑、阴黄。 ? 2、止火温度控制 关系到制品的生烧和过烧。止火温度点一般应控制在最 后1-2对烧前,使保温时间在1-2小时之间,具体由窑炉决 定,如上下温差大,可适当延长保温时间。 ? 3、气氛气幕 主要是风量及风温的控制 ? (三)冷却带温度控制 ? 手段 – 进风量 – 抽热风量 主要防止产品冷却不均或过快,产品炸裂,控制缓冷区 的温度曲线。 ? 方法 主要用控制急冷风机、抽热风机的开度、各抽热风口的 开度、窑尾鼓冷风机开度及窑尾封闭气幕的开度大小。 ? 二、烧成带气氛控制 ? 手段 – 空气消耗系数 – 气氛气幕 – 抽力 ? 1、空气消耗系数 α>1,氧化气氛,不要太大,节约燃料,提高温度; α<1,还原气氛,控制O2及CO的百分含量,强还原时 CO%一般控制在2-4%,弱还原略低。 ? 2、气氛气幕 对气氛转换的影响,其风量大小影响温度及气氛制度。 ? 3、抽力 抽力增大,冷风漏入多,不易保证还原气氛。 ? 三、各带压力控制 ? 手段 – 零压位的控制 – 进出风量的控制 – 压力平衡设施 – 各气幕的控制 ? 1、零压位控制 – 1)预热带烧成带零压位控制 – 2)冷却带零压位控制 ? 2、进出风量的控制 应保持平衡,否则影响气氛及温度制度。 ? 3、车下压力平衡控制 维持窑车上下压力平衡,减小上下温差,保护窑车。 ? 4、各气幕控制 第六节 ? 一、隔焰隧道窑 ? 1、概念 其它隧道窑 用隔焰板将燃烧产物与制品隔开,借隔焰板的辐射传热使制 品烧成的隧道窑称隔焰隧道窑。火焰在隔焰道内,制品在隧道窑 内且不与火焰接触,不用装匣钵。 ? 2、分类 单隔焰道;多隔焰道 ? 3、工作原理 与明焰窑相似,亦分为三带,产品入窑后即被烧成带来的空气 预热,并受隔焰板的辐射加热,到烧成带过最高温度,保温后进 入冷却带,烟气则在隔焰道内从烧成带向预热带流动,经换热器 换热后排出窑外,冷却系统多以间接冷却为主,冷风进入间壁、 双层拱或金属排管等进行间接冷却。预热带应设置排湿孔,窑头 须用气幕封闭,隔焰道一般只在二侧墙设置,窑顶一般不设,以 减小上下温差。烧嘴一般与隔焰道成一角度,以减小对隔焰板的 冲击。 ? 4、隔焰板 ? 要求: 导热性好;耐火度高;强度大 ? 常用材质: – SiC质,30~65mm厚,高温抗氧化性能差; – 耐热钢板或铸铁板,用于低温区; – 镁铝质砖,导热系数小,但寿命长,常用于上火道。 ? SiC导热系数比一般材质大5-10倍,达7-10W/m℃,且强 度大,耐火度高,达1600 ℃,但1000 ℃左右易氧化,降低 了SiC的使用寿命。 ? 砌筑形式: ? 多为活砌,不镶嵌进墙体,更换方便,可采用填塞陶瓷纤维 进行密封。 ? 形状: ? 单板型、双壁型、标准型与盒子型。如图示。 ? 5、隔焰窑的优缺点 ? 1)优点 – 以固体辐射传热为主,传热快,温差小; – 不装匣钵,烧成周期短,产品质量好; – 可烧劣质燃料。 ? 2)缺点 – – – – – 烧成温度低 不能烧还原气氛; 废气离窑温度高,须进行换热; 隔焰板材质要求高; 结构复杂,维修不便。 隔焰窑的结构见书后附图1-47。 ? 二、推板窑 ? 以推板代替窑车作为运载工具的隧道窑。 ? 1、分类:根据通道的个数 ? 单孔、双孔和多孔 ? 2、工作系统 ? 是一种最简单的工作系统,亦可分为三带。全窑不设风 机,依靠烟囱的抽力把冷空气自炉栅下吸入作为助燃风,煤 燃烧后的燃烧产物被吸入烧成带,流经预热带,经烟囱排出 窑外。制品自预热带入窑与烧成带来的烟气发生热交换,升 温而达到烧结目的。制品冷却是依靠自然冷却,即冷风从下 部冷风入口进窑,和产品热交换,产品温度下降,窑气温度 上升,密度减小,靠浮力从顶部热风出口排出,达到冷却目 的。冷却速度依靠改变热风出口或冷风入口的面积即控制空 气流速来调节。 ? 3、工作原理 同隔焰隧道窑 ? 4、结构 ? 主要尺寸:长度<30m,内孔尺寸<500×500mm孔数一般 不超过32孔。 ? 太长,烟气流动阻力大,烟囱高度大;内孔宽度和高度太 大,则窑温不易均匀。 ? 5、优缺点 ? 1)优点 – 以推板代替窑车作为运载工具,窑具质量小,减少了 积散热,可快速升温或冷却; – 隔焰,可以烧劣质燃料; – 截面小,窑底密封,无冷风漏入,窑温均匀,可快烧。 – 结构简单,投资小,不用风机,动力消耗小,操作方 便,易于机械化和自动化。 ? 2)缺点 – 隔焰,气氛不易控制; – 各孔道温度不均匀,上下孔道温差较大; – 推板易磨损,变圆,发生堆叠卡窑事故; – 燃烧室过桥砖易断裂,积灰,要定期清灰; – 集中排烟,不易控制升温速度; – 自然冷却,不易控制冷却速度。

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