隧道窑结构

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。
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℃。
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、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。
•
•
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。
• 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
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。
6. 气垫隧道窑 按通道多少分
火焰直接进入隧道 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 3. 半隔焰隧道窑 隔焰马弗板开有小孔，部分火焰入窑 1）利用烟气余热预热坯体，废气排出温度低， 约200℃；
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
• 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
• • •
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
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 •
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wenku.baidu.com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
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。
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%
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
• •
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。
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 冷却 25～30% 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
• 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。
• 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。
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 。
• 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%，
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
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
电热推板窑
WDSJ-0.5/1000型电热升降窑
第四章
隧道窑
• 1、定义： 分类根据采用轨道窑车输送制品的连续式窑炉 窑 名 特 点 • 2、分类 1. 火焰隧道窑 以煤、油或煤气为燃料 按热源分
• 3、隧道窑的特点： 1. 明焰隧道窑 按火焰是否
2. 电热隧道窑 利用电热元件加热
• 1. 窑车隧道窑 • 2）产品冷却之热加热空气，可助燃或作干燥 介质， 2. 推板隧道窑 • 产品出窑温度低； 按窑内运 3. 辊道窑 输设备分 4. 输送带隧道窑 • 3）连续窑，窑体温度不变，不蓄热，热耗低。 5. 步进隧道窑
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。
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
①根据温度确定材料 内层 耐火 中间层 隔热 外层 加固 ②砌筑方便，厚度变化少 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
• 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%
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
• 2、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。