窑炉设计

窑炉分类：连续式和间歇式

连续式的主要是隧道窑，间歇式的有倒焰窑

耐火材料分类：

1、硅质和硅酸铝质耐火材料有粘土砖含氧化铝30-40%，氧化硅50-65%少量碱金属氧化物。

半硅砖氧化铝少于30%，氧化硅大于65%。高铝砖氧化铝46%以上，其耐火温度和荷重软化点比粘土砖高，化学稳定性好，但热稳定性低。硅砖含氧化硅93%以上。刚玉砖。

2、镁质和锆质有镁硅砖、镁砖、镁铝砖、含锆耐火材料有锆石英砖等。

3、碳化硅耐火材料

耐火材料的性能指标：

1、耐火度：指材料在高温下抵抗熔化的性能。

2、荷重软化点：指耐火材料在一定压强下加热，发生一定变形和坍塌的温度。

3、热稳定性：

4、化学稳定性：

5、高温体积稳定性（尺寸稳定性）：

燃料的燃烧：

隧道结构包括四个部分：

1、窑体：由窑墙、窑顶和窑车衬砖围成码烧坯体的空间。是传热和坯体进行物化反应的主

要场地。

2、窑内输送设备：一般是窑车，还有输送带、推板等，轻型窑车隧道窑是发展方向。

3、燃烧设备：

4、通风设备：使窑内的气流按一定的方向流动，并维持窑内温度、气氛、压力制度。

隧道窑的基本原理、传热技术、气体流动：

1、原理：包括燃料燃烧、气体力学、传热。

隧道窑内的气体流动：

（一）各种压头对气体流动的影响：几何压头、静压头、动压头、阻力损失压头。

（二）料垛码法对流速流量的影响：

2、隧道窑内的传热：方式有三：导热、对流传热、热辐射。（计算）

主要是燃烧产物的气体辐射传热和强制对流传热，与电热窑炉的传热方式不同。

3、烧成制度：包括压力制度、气氛制度、温度制度。

烧成阶段：

4、隧道窑炉的改善措施：

电热窑炉的优缺点：不需要燃烧设备、通风设备，结构简单、加热空间紧凑、空间热强度较高，热效率高、制品不受烟气和灰影响，温度便于精确控制，产品质量好。电热元件一般要有保护气氛，元件消耗大，设备昂贵。

电阻炉分类：采用电热元件将电能转换成热能以加热工件的设备

（一）间歇操作电阻炉：箱式、井式（立式）

（二）半连续操作电阻炉：钟罩式、台车式

（三）连续操作：窑车式电热隧道窑、传送带式电阻炉

电热体材料满足条件和性质：

1、发热温度满足工要求。

2、较高的比电阻和较小的电阻温度系数，高温下性能稳定。

3、优良的机械性能，热膨胀系数小，成本低，合理使用材料。

电阻炉的结构：

1、炉体：电热元件、炉膛、炉衬炉壳

2、供电及电气控制系统：电闸、变压器、 调压器、测温及自动控制仪表等

3、辅助机械系统：炉门机构、推舟（料）

机构、供气系统、水冷系统、供压系统等

● 电阻炉的主要参数：

● 额定电压、功率、额 定温度、炉膛空间尺寸等 电阻炉的设计步骤：

1、方案设计：调研---确定炉体结构---确定加热功率---辅助系统设计---电气控制系统设计

2、技术设计：成套设备图纸、使用说明书和安装图，总的技术验收条件

3、定型设计：按图纸加工、安装调试，定型 稳态导热基本公式：

稳态导热计算步骤：采用先假定，后验证的方法计算

1、先确定多层壁的材料、几何尺寸、和热面t 1、冷面温度t n+1；

2、然后假定中间各层壁面温度t i ,再查出相应层材料在此温度下的导热系数，带入相应的导热公式，计算热流；

3、用计算得到的热流值代入传热公式，检验各层壁面温度是否满足误差要求（两者相差在5%以内即可）

几种特殊情形下的辐射换热计算

1、当两辐射面面积相等，有很接近时

2、当一个表面F 1包围另一个表面F 2 F

T T ⎥⎥⎦⎤

⎢⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=4241100100C 导辐φ1221)11(196.4C F F -+=εε导)

/(hr KCar )

/(42K hr m KCar ⋅⋅1

1

196

.4C 2

1-+=

εε导

3、有隔热屏的情形 1）ε隔=ε1=ε2=ε： 2） ε1=ε2 ≠ ε隔：

4、n 个彼此平行且很近的表面间的辐射换热

对流放热的一般表达式 普通电热体材料的特性 1、铁铬铝电热体

1）适合在氧化或中性气氛中使用，在含碳、氮气氛中易渗碳、渗氮，高温预氧化处理能获得致密的氧化膜，延长使用寿命；

2）高温下（＞1000℃）晶粒易长大，脆性增加； 3）工作温度高（1200～1300℃），比电阻大，电阻温度系数小；

4）能与氧化铝、氧化镁耐火材料直接接触，高等级的粘土亦可，要避免与氧化硅，含氧化铁的石棉、矿渣棉。水玻璃等直接接触； 2、镍铬电热体

1）适合在氧化或中性气氛中使用； 2）晶粒长大倾向小，韧性优于铁铬铝 3）使用温度一般低于1000 ℃ 4）适用的耐火材料与铁铬铝相似 5）价格比铁铬铝贵； 3、钨和钼

1）熔点及使用温度高 （钨3410℃/2000～2500 ℃ ，钼2630℃ /1600℃ ） 2）抗氧化能力差，在400～500℃的空气中剧烈氧化成粉末，在保护气氛下使用 3）电阻温度系数大，需调压供电； 4）晶粒易长大，变脆；

5）易与石墨、酸性或碱性耐火材料反应 4、硅碳棒和硅钼棒

1） 陶瓷脆性发热体，工作温度高，避免低温长期使用； （硅碳棒：1400℃左右，硅钼棒：1600℃左右 ） 2）表面氧化形成保护膜，适合于在空气中使用； 3）硅钼棒的比电阻比硅碳棒大许多；

4）电阻温度系数大，使用中需调压，且电阻随温度变化规律不同； 硅碳棒的电阻随温度增加先将后增，硅钼棒则单调增加 5）硅碳棒使用是存在老化现象；替换性比硅钼棒差； 6）加工困难，一般为棒状和U 型棒状；

;21'（单层隔热屏）辐辐φφ≈（多层隔热屏）

辐辐φφ11'

+≈n ;

1

1112

21'（单层隔热屏）辐辐辐φεεεφ-+-≈)/(1111001001

1-n 2231124

n 4hr KCar F C F C F C T T n n -+++⎪⎭⎫

⎝⎛-⎪⎭⎫ ⎝⎛=）壳（热辐 φ；

）（对

壁流壁流放对R F t

t t t -=-=αφ