第四章 隧道窑

广东潮州麦氏洋行（潮安）陶艺 有限公司48m轻型还原焰隧道窑
河南济源市巨康陶瓷有限公司68m素烧隧道窑
河北华玉股份有限公司78m日用瓷宽断面明焰隧道窑
河南焦作陶瓷总厂二瓷厂42.8m小截面隧道窑
窑型:辊道窑;
燃料及燃烧方式:轻油、气：明焰裸装;
烧成温度(°C):2800-4000; 年产量(万件):200-1500万件;
若总闸板开度小，则窑内抽力就会不足，从而排烟 量减少，不易升温。
减少预热带上下的温差的措施： 1.采用开启封闭气幕和搅动气幕 2.可采用低蓄热窑车以减少上下温差。 3.在预热带增设辅助的高速烧嘴来增加窑内气 流的强烈扰动以减少温差和强化传热。 4.加强窑的密封； 5.可增设窑底均压系统。
烧成带的温度控制：
相对布置：特点：砌筑简单、调节方便，但温度较高在烧 成带长度方向上宜出现温差，且火焰相互干扰 相错布置：窑内气体产生循环使窑内温度均匀。（常用）
两排布置：上、下两层布置烧嘴，避免温度差的 出现。
烧重油的燃烧室一般将燃烧室建得要大一些，以 降低燃烧室的空间热力强度。 烧气体燃料时，可以不设立燃烧室，直接在窑墙 上布置燃烧通道将全部燃料喷入。
逸 出 风
废
烧
冷
气
却
排
风
出
预热带
烧成带
冷却带
压力分布曲线见下图:
排烟口 预热带
烧成带
冷却带
隧道窑压力分布曲线
压强控制很重要，一般是微正压或微负压。最重要 是控制其烧成带两端的压强稳定 如果窑内的负压过大，漏入的冷空气多，使窑内的温 度降低，且气体分层严重，窑内断面上的上、下温度差 加大；同时会使烧还原气氛时，窑内的烧成带难以维持 还原气氛。所以负压大的窑是操作不好的窑。 如果窑内的正压过大，大量热气体会向外冒出，这既 损失了热量，也恶化操作人员的劳动环境。窑内的热气 体冒入车下的坑道还会烧毁窑车的金属构件，造成操作 事故。
断面上的上、下温度差不大。
❖ 隧道窑最高温度点一般控制在最末一、二对 烧嘴之间。最高温度点前移会使保温时间过 长，这样易使制品过烧变形，反之过后则保 温不足，会形成欠烧。
❖ 烧还原气氛的隧道窑，其烧成带还要控制气 氛的转化温度。
冷却带的温度控制
❖ 在700℃以前可以急冷，依靠急冷阻挡气幕喷入的 冷空气将产品急冷。而对于一些裸烧的大件产品， 为了避免冷风喷人不均匀而会引起产品的炸裂问题， 可考虑抽出200 ℃ 以下的热空气作为急冷气幕。
日用瓷釉中彩辊道窑炉
工艺品烤花辊道窑炉
第一节 概述 一. 分类
隧道窑尽管类型不同，其构造也会有一些 差别，但是其基本结构和工作原理都是一样
隧道窑属于逆流操作的热工设备，即窑车上 的坯体 在窑内逆气流方向连续移动
目前最多用的为单通道明火焰隧道窑。 。
二. 烧成制度
(一)烧成(工艺)过程
1. 20～200℃阶段： 排除残余水分
气的流动阻力损失，使废气在烟道内顺利排出。
(一)排烟口—烟气由窑内向窑外排出的出口。
1.位置： 预热带两侧靠近 车台面的窑墙上。 2.数量： 占预热带的70%， 每车布置一对。
(二)支烟道— 起联接排烟口与主烟道的作用。 (三)主烟道 1.作用：汇集各支烟道的烟气，送进烟囱。 2.布置方式：
(四)排烟机 (五)烟囱
主要控制实际燃烧温度和最高温度点温度。 火焰温度应高于制品烧成温度50—-100℃。火焰温度 的控制是调节单位时间内燃料的消耗量和助燃空气的配 比。单位时间内燃烧的燃料量多而空气配比又恰当，则 火焰温度高。 燃料燃烧后喷出的烟气有扰动作用(尤其是使用高速调 温烧嘴时)，所以烧成带内的温度分布是较为均匀的，即
3.总长和各带长度的计算 1)隧道窑的总长
当窑截面积A确定时，长度L计算： L V A G
各带长度可按下式计算：
KgA
L1
1
L
L2
2
L
Baidu NhomakorabeaL3
3
L
二.窑体
(一)窑墙 1.窑墙的作用及要求 2.结构：
(二)窑顶
1.窑顶的作用
f
2.结构
3.拱高及跨度：
f R(1 Cos )
4
2
R
燃烧系统 ： 配备高效率燃烧机。 加热燃料可以是轻柴油 、天然气、液化石油气 及煤气。 窑炉的每只燃烧机都配 有自动点火和火焰监测 系统，确保灭火的燃烧 机及时点烯和燃料供应 安全切断。
各区域的燃烧机即使用空气与燃气 （燃油）比例阀来自动控制空气与燃 料量，又可手动微调来调整火焰，以 保证燃料达到最充分的燃烧。
五、排烟系统
排烟口：主要在预热带，其目的是将隧道窑内的燃烧废
排
气引向支烟道
烟 支烟道：引导来自排烟口的排出废气进入主烟道
通
风
主烟道：汇总各支烟道的烟气，并将其引入烟囱
系
统
烟囱：将来自主烟道的废气送入高层大气空，减少废气
对工作环境的污染
排烟系统包括：排烟口-支烟道-总烟道-排烟设备 排烟机 烟囱
注：排烟口、支烟道、主烟道的布置应避免急剧转弯，保证尽量减小废
按燃烧室设置位置分（常用）
(二)烧成制度 1.温度制度： 1)各阶段应有一定的升、降温速度 2)在适宜的温度下应有一定的保温时间，使温度趋 于一致。
预热带的温度控制
目的：保证所焙烧的制品按照升温曲线的要求均匀 地加热升温。
温度检测：窑头、预热带中部(约500℃)、预热带 末端(900℃) ；
控制手段：调节排烟总闸板、各支排烟道闸板以及 各种气幕来实 例如： 若总闸板开度大，则预热带的负压值大，易漏入冷 空气，加剧窑内冷、热气体的分层，增大窑内断面的 上、下温度差。
8. 700～400℃阶段： 缓冷段 9. 400～80℃阶段： 急冷段
冷却带 (1300-80℃)
隧道窑的分带
三带：预热带、烧成带、冷却带，
预热带占窑总长的30－45% 以窑体长度分 烧成带占窑总长的10－33%
冷却带占窑总长的38－46%
以温度为界
预热带的温度范围：室温～950℃ 烧成带的温度范围：950～最高温度 冷却带的温度范围：最高温度～ 制品出窑温度
隧道窑分带及工作流程
(二)工作系统组成
1.产品烧成部分：即窑体部分，是隧道窑系统的主要部分， 窑体上设有各种气流进出口
2.窑内输送设备：窑车与窑具 3.排烟系统：包括支烟道、主烟道、烟囱等各种排烟通道。 4.燃料燃烧系统：包括燃料输送管道、燃料预热、燃烧器等。 5.气幕搅动系统：输送风管、风机、及各种调节阀 6.冷却系统：包括急冷、缓冷、快冷。 7.推车系统：为窑车运动提供动力，有液压型推车机和螺旋推车机 8.窑车回路系统：包括窑内轨道和窑外轨道以及驱动设备．
(四) 窑门
三.窑车与封闭系统
(一)窑车 窑车 窑车金属架：钢铁或铸铁
窑车衬料：由耐火粘土砖、轻质保温砖组 成，最大限度地降低窑车的蓄热能力。
窑具：现代的明焰裸烧方式的窑具都是棚架结构的，由棚板、 支柱、垫砖。窑具要有一定的高温承载力。
(二) 封闭系统
窑车两侧装有钢制群板，窑车在窑内移动时，群板插入两侧 砂封巢内构成砂封
窑顶 1、窑主体 窑墙
拱顶 平顶 工作层：直接接触火焰 保温层：用于窑直墙保温
保护层：保护窑体、并起到密封作用
窑底：窑车衬砖
2、窑内输送设备——窑车和有关的窑具
窑车
窑车金属架：用以支托耐火衬体， 窑车衬料：最大限度地降低窑车的蓄热能力
窑车两侧装有钢制群板，窑车在窑内移动时，群板插入两侧 砂封巢内构成砂封
最理想的压强控制操作是将窑内维持为 零压，但是办不到。只能将窑内的关键部 位——烧成带与预热带的交界面附近维持在 零压左右。
3.气氛制度
烧成带的气氛控制 烧氧化气氛的隧道窑，其气氛制度比较容易控制， 只需要控制空气过剩系数大于1，但不要太大，以 节约燃料和提高燃料的燃烧温度。 烧还原气氛的隧道窑在烧成带之前的一小段要控 制为氧化气氛，后一段要控制为还原气氛，用氧化 气氛幕来分隔这两段。
2. 200～500℃阶段： 排除结构水 3. 500～600℃阶段： 石英晶型转变 4. 600～1050℃阶段： 氧化阶段
预热带 (20-900℃)
5. 1050～1200℃阶段：还原阶段 6. 1200～1300℃阶段：烧结阶段
烧成带 (900-1300℃)
7. 1300～700℃阶段： 急冷段
A
B
3.隔焰隧道窑
第二节 隧道窑结构
一.断面尺寸和长度(窑体的主要尺寸)
(一)断面尺寸 1.高度(内高)：指窑内可装制品部分的空间高度。即从窑车装
载面至拱顶的高度。 2.宽度(内宽)：指窑内两侧墙间的距离。 (二)长度 1.需要考虑的因素：制品的烧成制度及产量要求。 2.各带长度的确定原则：
预热带长度根据排出烟气温度确定； 烧成带长度据制品最终烧成温度所需持续的时间长短确定； 冷却带长度根据出窑制品的温度来确定。
❖ 自700~400℃为缓冷阶段，这一冷却段由于有晶型 转变，要掌握合适的冷却速度，
❖ 400℃以后可以快速冷却至80℃左右出窑。在窑尾 可以直接鼓入冷风。
2.压力制度
隧道窑内的压力变化随气体流动而变，情况甚为复杂。 首先看一下窑内的气流分布情况。
气幕循环风
吸 入 风
燃一 料次 燃风
抽 热 风
循环风
现代烧油或烧燃气的隧道窑是通过控制燃料量与 助燃空气量的配比来控制氧化气氛和还原气氛。烧氧 化气氛时，助燃空气要略微过量；而还原气氛时助燃 空气则要略微不足。
操作员常观察火焰的状况简单判断气氛的性质： 烧氧化气氛时，火焰清晰明亮，可以一眼望到底， 清楚地看到窑内制品的轮廓； 烧还原气氛时，火焰混浊，不容易看清窑内制品的 轮廓。
窑车与窑墙、窑车与窑车之间曲折密封：
密封系统
砂封槽：隔断窑车上下空间，使冷空气不漏入， 热气体不漏出
曲封：阻止窑内外高温废气窜入窑车下部， 对窑车对保护作用。
窑具：现代的明焰裸烧方式的窑具都是棚架结构的，由棚板、 支柱、垫砖。窑具要有一定的高温承载力。
(二)工作系统举例
1.自然抽风烧煤隧道窑
2.烧油或煤气隧道窑
三.工作系统 (一)工作系统(流程)：
1.坯体的烧制过程：
窑车方向
烟气方向
2.空气流动特点 窑尾鼓入的大量冷空气在冷却带被预热，一部
分作为助燃空气，送往烧成带，另一部分抽出供坯 体干燥或气幕用。 3.烟气流动特点
燃料在烧成带燃烧后所产生的高温烟气，沿窑 内通道流入预热带，在加热坯体时本身被冷却，最 后自预热带排烟口、支烟道、主烟道经排烟机、烟 囱被排除。
第四章 隧道窑
（用于大规模的生产卫生洁具制品和较大的坯件）
❖ 隧道窑是由耐火材料、保温材料和建筑材料砌筑而成的在 内装有窑车等运载工具的与隧道相似的窑炉。
❖ 隧道窑工作时，运载工具(窑车)上装载有待烧的制品，随运 载工具从隧道窑的一端(窑头)进入，在窑内完成制品的烧制 以后，从隧道窑的另一端(窑尾)随运载工具(窑车等)输出， 而后卸下烧制好的产品，卸空的运载工具(窑车)返回窑头继 续装载新的坯体后再入窑内煅烧。
(二)燃烧室的布置
分布在两侧窑墙，布置在靠近 窑车的台面上，可分为集中和 分散布置、相对与相错布置、 一排和两排布置
①集中或分散 ②相对或相错 ③一排或二排
集中布置：在烧成带集中布置1～2对烧嘴(燃烧室)； 特点：结构简单，易于操作和自动调节， 但窑内温度均匀性难以保证。
分散布置：在烧成带自低温起，先稀后密地布置多对烧嘴。 特点：分布足够多燃烧室能保证温度制度和气氛制度。
B 2Sin
2
f B tg
24
4.拱的受力分析 1)半圆拱
2)双心拱
5.窑顶材料： 从内至外窑顶组成是：耐火砖→隔热砖→ 轻质粒状 填料→红砖
(三)检查坑道 1. 作用：清扫；冷却窑车，检修窑车；事故处理。 2.尺寸：一般宽1m，高1.8m左右。 3.要求 ：平时将坑道关闭，并设抽风和鼓风，保持与窑内相同的 压力制度。
六.气幕
概念：气幕是指在隧道窑横截面上，自窑顶及两侧 窑墙上喷射多股气流进入窑内，形成一片气体帘幕。 气幕分类：（按照其在窑上作用和要求的不同分）
窑头-------封闭气幕， 预热带-----循环搅动气幕 烧成带------氧化气氛幕， 冷却带-----急冷阻挡气幕。
封闭气幕：位于预热带窑头
窑车与窑墙、窑车与窑车之间曲折密封：
密封系统
砂封槽：隔断窑车上下空间，使冷空气不漏入， 热气体不漏出
曲封：阻止窑内外高温废气窜入窑车下部， 对窑车对保护作用。
窑尾砂封
窑头砂封
四.燃烧设备 (一)燃烧方式
1.烧嘴将燃料喷入燃烧室，再将燃烧产物喷入窑内去加热坯体； 2.烧嘴将燃料直接喷入窑内燃烧，使窑内温度均匀，热效率高。