8间歇窑与电热窑炉解析

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陶瓷窑炉与设计－－－－第五章
电热窑炉
4.电窑的缺点：
附属的电气设备复杂昂贵；
主要为固体辐射传热，窑内空间有限，太大则窑内温度不均； 如要烧还原焰须外加还原性气体。
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电热窑炉
Chapter 2 电窑的分类
1.按电能转变为热能的方式分： 电阻炉：当电源接在导体上时，导体就有电流通过，由于 导体有电阻而发热的一种电热设备。 感应炉：由于电磁感应作用在导体内产生感应电流，而这 感应电流因为导体的电阻而产生热能的一种电炉 电弧炉：热量主要由电弧产生的电加热炉。
外形有丝、带、棒、管4种。 2.根据生产工艺等条件要求选择合适的电热体材料 既做到技术上合理，又节约投资 电阻炉对电热元件有以下要求：
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电热窑炉
（ 1）电热元件最高使用温度（元件在干燥空气中发热时本 身的表面温度）应比炉子最高温度高50～100℃； （2）较高的比电阻和较小的电阻温度系数； 比电阻又叫电阻系数，用ρ表示，和物理当中的电阻率相同
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陶瓷窑炉与设计－－－－第四章
4.2.3.通风设备
间歇窑
倒焰窑的通风系统包括窑底吸火孔、支烟道、主烟道和烟囱。
吸火孔：设在窑底作用类似于隧道窑的排烟孔；
吸火孔的面积太大，火焰在窑内停留时间较短，不能充分地 把热量传给产品，烟气离窑温度过高，热利用较差，燃料消 耗较大，且烧窑不易控制，窑内温度变化对加煤量较为敏感； 吸火孔面积太小，排烟阻力大，这样就限制了每小时燃料的 燃烧量，窑内温度无法正常上升；
电子束炉：用高速运动的电子能量作为热源来加热的电炉
等离子炉：用电能所产生的等离子体的能量来加热的电炉
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2.按操作形式分类
电热窑炉
间歇操作电炉 半连续操作电阻炉 连续操作电热窑炉
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电热窑炉
Chapter 3 电热元件
1.定义：将电能转变为热能的元件，有金属及非金属的
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3.常用的电热材料：
电热窑炉
金属：钼、钨、钽、铂、铂铑合金和一些高电阻合金， 如：镍铬合金、铁铬铝合金。 非金属：石墨、碳、碳化硅、二硅化钼、氧化锆、氧化 钍。 （1）钼： ①物理性质：
高熔点稀有金属：2630℃，银灰色光泽，硬而坚韧。
密度：10.3g/cm3，比电阻为0.045(1+5.5×10-3t) Ω·mm2/m。
多数采用电窑。
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3.电窑与火焰窑的主要区别：
电热窑炉
火焰窑炉－利用燃料燃烧产物（烟气）在窑内强制流动进行 气体辐射传热及强制对流传热。 电热窑炉－把电能转化为热能一般无须燃烧产物因而窑内主 要是用电热体的固体辐射传热及窑内气体的自然对流传热。 但是若电窑中要强制冷却制品，或维持窑内压力也存在一定 的强制对流传热。
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间歇窑
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间歇窑
日本高沙梭式窑
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间歇窑
德国RIEDHAMMER公司梭式窑 （瑞得哈姆）
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间歇窑
美国SD宽截面梭式窑
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（4）铁铬铝合金
电热窑炉
其熔点比镍铬合金的高，约在 1500℃ ，加热后其表面 生成一层氧化铝，起保护作用。 最高使用温度可达到 1300－ 1400℃。强度不太高，比 镍铬合金低得多，加工性能不是很好，性硬脆，在高温下 与酸性耐火材料和氧化铁反映强烈。
利用力高－有多台窑车轮换烧成
占地面积小－工艺布置紧凑
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梭式窑结构示意图 1－窑室； 2－窑墙；3－窑顶；4－烧嘴； 5－升降窑门； 6－支烟道，7－窑车，8－轨道 SDUST
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间歇窑
日本NGK公司电瓷梭式窑可烧3％还原气氛
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电热窑炉
钼在1400℃时，其电阻比室温时电阻大8倍多，所以钼丝炉 必须有调节范围很宽的调压装置。 钼可以制成丝状、带状或棒状。因为钼的性质很脆， 不容易加工成型成螺旋状。一般钼丝聚成一束在炉膛四周 竖绕，或捣打在刚玉管中。钼丝经高温使用后由于再结晶 变得更脆，所以不能重复使用。 ②化学性质 耐酸的腐蚀性强，但易被氧化；在任何温度下，不与纯氢、 氩、氦反应。
30~40
179 3~3.5
10
92 0.45~0.5
<5
6 7
8
年产量（t/年） 烧成合格率（%）
单位热耗量 （MJ/kg产品）
300 <50
84
336.7 92.7
58.8
737.8 96.7
43.5
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陶瓷窑炉与设计－－－－第四章 4.3梭式窑
间歇窑
梭式窑特点
适应性强－可根据不同产品的工艺要求改变工艺制度
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间歇窑
一般吸火孔面积稍大，可以通过勤加煤，适当操作， 快速烧窑；另外可以防止吸火孔变形，部分赌塞使面积变 小，若真的过大，可以用垫脚砖适当赌一点； 吸火孔均匀分布在窑底上，且注意烟气不易到达的地
方，如，远离烟囱一端，窑的角落处，窑门附近等散热较
例如：梭式窑（抽屉窑），钟罩窑。
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间歇窑
与旧式倒焰窑相比新型间歇窑具有的特点：
（1）窑外装出窑，减轻了劳动强度，改善了劳动条件；
（2）采用高速调温烧嘴，加强了窑内传热，缩短了制品
的烧成时间，增加了窑的产量，降低了单位制品燃料能耗 （3）采用高温轻质隔热材料，降低了窑体的蓄热量，便 于快速烧成和冷却； （4）制品在烧成和冷却过程中实现自动控制，提高产品
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间歇窑
Bickley梭式 窑 64 发生炉冷煤气
烧制大型棒型电瓷几种间歇窑的比较
序号 1 2 项 目 旧式倒焰圆窑 80 重油 国产梭式窑 80 发生炉冷煤气
窑容积（m3） 燃料
3 4
5
烧成周期（h） 窑具与产品质量比
保温阶段温差（º C）
>240 4.3~5.3
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钨 ①物理性质
电热窑炉
难熔稀有金属，熔点高达3410℃，沸点为5900℃，密 度为19.3g/cm3。硬度大，只有在加热的条件下才能加工， 导电性好，比电阻为 0.05(1+5.5×10-3t)Ω·mm2/m 。电阻温 度系数较大，使用时要用变阻器或变压器进行调节。 ②化学性质 化学性质稳定，低温时表面生成氧化膜，但在较高温 度下，钨被氧化成 W2O3 ，室温时，水和水蒸汽对钨不起 作用，只有在红热时钨才被氧化。钨与氮在温度超过 2000℃时发生反应，生成氮化钨。
间歇窑
美国SD钟罩窑
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第五章
电热窑炉
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电热窑炉
Chapter 1 概述
1.定义：以电为能源的窑炉，与火焰窑相对应。
2.产生的历史背景： 随着科学技术的不断发展，陶瓷已超越了日用、建筑及 一般工业用途的范围，而应用于电子工业、原子能、火箭 及宇宙科学等尖端技术。可以说，近代高强、高温材料的 发展与高温技术水平密切相关。以上一些新型陶瓷材料大
电阻温度系数：单位1/℃，和热膨胀系数相同。
t0－一般指20℃；
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电热窑炉
（3）高温下，电热体必须稳定，不易氧化，不与炉内的衬 砖和气体发生化学反应，否则需保护，如钼丝、钨丝炉容易 被氧化，需加入氢气保护； （4） 机械性能好，在高温下不变形，有足够的机械强度和 良好的塑性和韧性，容易加工成型； （5）热膨胀系数不能太大，否则容易损耗，特别是间歇式 窑炉 （6）取材容易，价格便宜。
质量。
（5） 采用换热装置充分利用烟气余热来预热助燃风，提 高燃烧效率并降低窑体的热散失。
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4.2 倒焰窑
间歇窑
4.2.1
倒焰窑的流程与结构
窑体 燃烧wenku.baidu.com备 通风设备
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陶瓷窑炉与设计－－－－第四章
矩形窑和圆窑的比较 1）圆窑比矩形窑温度更易均匀。
间歇窑
2）窑式容积在相同的条件下，圆窑比矩形窑有较少的窑墙 侧面积及较少的砌筑砖体积，圆窑窑体向外界散失和积聚 的热量比矩形窑少，即单位制品的燃料消耗量相应较少。 3）圆窑的直径增至很大时，增加了每个火箱所控制的加热 范围，因而增加了窑内横截面上的温差。而矩形窑可以在 窑宽不变的条件下，通过加长窑的长度来增大窑的容积。 100m2 4）圆窑砌筑要用大量的异形砖，尤其窑顶是一个球缺形， 砖形复杂，砌筑更为困难。
挡火墙太高，火焰全部送至窑顶，甚至集中在窑的最顶点，上部
温度高，下部温度低。 有的还在挡火墙上开设几个小的通气孔，用以调节上下温差。
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（2）喷火口
间歇窑
喷火口为挡火墙和火箱上面窑墙之间的长方形截面空间，面
积过大，火焰喷出速度小，火焰喷出无力，不能到达窑顶和 窑的中心，造成上部温度低下部温度高； 喷火口不能太小，以免火焰喷出阻力太大，喷出困难，容易 烧坏燃烧室和炉栅，且容易造成上部温度高，下部温度低；
大的地方 吸火孔多是圆形孔，以免产生局部回流
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陶瓷窑炉与设计－－－－第四章
支烟道和主烟道
间歇窑
支烟道连接吸火孔和主烟道，主烟道是连接支烟道和烟囱
的。 为使烟囱对窑内各吸火孔的抽力基本相同，支烟道一般设 计成“非”字形和蜘蛛网等对称形。 在设计烟道时，希望烟气的流动阻力主要集中在吸火孔上， 有利于主烟道上闸板对窑内抽力大小的调节。 面积：吸火孔<支烟道<主烟道＝烟囱
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间歇窑
CERIC THERMIC 钟罩窑 （液压顶起窑车）
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间歇窑
美 国 贝 克 莱 公 司 钟 罩 窑 采用烟道式预热系统的高温钟罩窑， 可用1760º C温度烧成高纯度的氧化铝。
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第四章 间歇窑
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4.1概 述
间歇窑
间歇窑历史 悠久，属于另外一种烧成模式
缺点：能耗高，效率低，装出窑劳动条件差，窑内温差大。 优点：产品机动性好，烧成灵活，窑内上下温差小，投资少， 可烧成大件产品，因而具有生命力 后人在原来的基础上，进行了改进，建成了新型的间歇窑，
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陶瓷窑炉与设计－－－－第四章 4.2.2.燃烧设备
间歇窑
倒焰窑的燃烧设备包括燃烧室、挡火墙和喷火口组成。 燃烧室体积一般根据生产经验数据。 （1) 挡火墙 挡火墙的作用：使火焰具有一定的方向和流速，合理地将其送至 窑内，并防止一定的煤灰入窑玷污制品； 挡火墙太低，火焰大部分不到窑顶，上部温度低，下部温度高；
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电热窑炉
低于熔点时，不与氢发生反应，钨的加工可在氢气中进 行。
钨棒炉可通氢气保护。
高温下钨也要避免与耐火材料相接触。钨与氧化锆在 1600℃ 时，虽然在真空度为 10-4mmHg 的情况下，也会发生 反应。 在1900℃以上与氧化铝起作用。2000℃时与MgO和BeO 起作用。钨是贵重金属，钨作电热体，用于小型的实验炉子
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（3）镍铬合金
电热窑炉
熔点随合金成分改变，约在1400℃，在1100℃以下的炉子 均可以使用镍铬合金为电热材料。
最大的优点是高温下不易氧化。因为在其表面生成氧化 铬薄膜，起保护作用。
比电阻为1.11Ω·mm2/m，电阻温度系数为(8.5-14)×10－5， 所以当温度升高时，电功率较稳定。 高温强度较高，塑性和韧性较好，易加工成型，可绕制 成各种形状的电热元件。镍是比较稀少的金属，综合考虑在 电热元件中节省镍和不用镍是比较好的选择
间歇窑
意大利吊装梭式窑 用来烧成氧化铝瓷辊
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陶瓷窑炉与设计－－－－第四章
间歇窑
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陶瓷窑炉与设计－－－－第四章 4.4 钟罩窑
间歇窑
钟罩窑特点
适应性强－可根据不同产品的工艺要求改变工艺制度
利用率高－有两台窑车轮换烧成
密封性好－无窑门，窑内温差小，特别适合高温及特殊气氛烧成 容易搬迁－转售价高于其他形式窑炉 车下排烟－减少上下温差，易于控制窑内压力 规格范围广－一般可从1M3到50M3；可以是单窑车或多窑车的