热工过程及设备--连续式窑炉

热工过程及设备第七章 连续式窑炉刘世凯 2011.11本章学习要点：本章学习目的在于通过连续窑和间 本章学习目的在于通过连续窑和间 歇窑以及现代窑和传统窑的比较， 歇窑以及现代窑和传统窑的比较，深入 了解和掌握硅酸盐工业窑炉的共性与个 性特点， 性特点，以便根据实际工作情况运用热 工原理知识， 工原理知识，培养发现和解决高温工程 问题的基本技能。 问题的基本技能。2011-11-242/62第一节隧道窑隧道窑内断面与铁路过山洞的隧道相 似，内有轨道和彼此相连的装满坯体的窑 在推车机的作用下迎着气流连续移动。 车，在推车机的作用下迎着气流连续移动。卫生瓷隧道窑2011-11-243/622011-11-244/622011-11-245/62送干或助燃烟囱 预热带 烧成带 烟气 窑车排 烟 口 燃 烧 室 急 冷 风 机冷却带 出车 抽热风口尾 部 冷 风窑体结构示意图2011-11-24 6/62窑门 封闭气幕排烟口 搅拌气幕装置事故检查口窑车窑车垂直支烟道水平支烟道坑道抽气装置坑道预热带结构示意图2011-11-24 7/62零压检测点燃烧室氧化气氛幕还原气氛幕急冷气幕烟气烟气烟气 热 风热风 坑道 事故处理孔 事故处理孔烧成带结构示意图2011-11-24 8/62急冷气幕热风道9 8热风抽出口尾部冷风入口11 6 1 2 3 4 6 6 6 6 6 7 10 12 13 15 5坑道冷却带结构示意图2011-11-24 9/62烧煤自然通风工作系统2011-11-24 10/62总结： 总结：干燥至一定水分的坯体进入窑内，首先经过预 干燥至一定水分的坯体进入窑内，首先经过预 热带，受来自烧成带的烟气预热，然后进入烧成 热带，受来自烧成带的烟气预热，然后进入烧成 坯体在烧成带被加热至一定温度而烧结 烧结， 带，坯体在烧成带被加热至一定温度而烧结，烧 后的制品进入冷却带 冷却带， 结后的制品进入冷却带，将热量传给入窑的冷空 而制品本身被冷却出窑。 气，而制品本身被冷却出窑。被加热的空气一部 分作为助燃空气 一部分抽去供干燥坯体 助燃空气， 供干燥坯体或其它 分作为助燃空气，一部分抽去供干燥坯体或其它 之用。 之用。2011-11-2411/62第 一 节隧道窑链接) 一、隧道窑的分类和特点 (链接) 隧道窑的工作系统 工作系统及结构 链接) 二、隧道窑的工作系统及结构 (链接) 链接) 三、隧道窑的工作原理 (链接) 链接) 四、隧道窑的操作控制 (链接) 窑温均匀性与烧成曲线可调性(链接) 五、窑温均匀性与烧成曲线可调性(链接) 六、窑炉安全防爆和环境保护(链接) 窑炉安全防爆和环境保护(链接) 链接) 七、常用的气体燃料燃烧设备(链接) 八、隧道窑用耐火材料简介(链接)

链接)2011-11-24 12/62一、隧道窑的分类和特点 1、分类烧成温度的高低可分为 （1）按照烧成温度的高低可分为： ）按照烧成温度的高低可分为： 1）低温隧道窑 ）低温隧道窑(1000-1350℃)； ℃； 2）中温隧道窑 ）中温隧道窑(1350-1550℃)； ℃； 3）高温隧道窑 ）高温隧道窑(1550-1750℃)； ℃； 4）超高温隧道窑 ）超高温隧道窑(1750-1950℃) ℃ 烧成的品种可分为 按照烧成的品种可分为： （2）按照烧成的品种可分为： 耐火材料隧道窑； 陶瓷隧道窑； 1）耐火材料隧道窑； 2）陶瓷隧道窑； 红砖隧道窑。 3）红砖隧道窑。 使用的热源可分为 可分为： （3）按使用的热源可分为： 火焰隧道窑； 电热隧道窑。 1）火焰隧道窑； 2）电热隧道窑。2011-11-24 13/62(4)按火焰是否进入隧道可分为： 4)按火焰是否进入隧道可分为： 4)按火焰是否进入隧道可分为 明焰隧道窑； 隔焰隧道窑； 1）明焰隧道窑； 2）隔焰隧道窑； 半隔焰隧道窑。 3）半隔焰隧道窑。 按窑内运输设备可分为 可分为： （5）按窑内运输设备可分为： 车式隧道窑； 推板隧道窑； 1）车式隧道窑； 2）推板隧道窑； 辊底隧道窑； 输送带隧道窑； 3）辊底隧道窑； 4）输送带隧道窑； 步进式隧道窑； 气垫式隧道窑。 5）步进式隧道窑；6）气垫式隧道窑。 按通道多少可分为 可分为： （6）按通道多少可分为： 单通道隧道窑； 1）单通道隧道窑； 2）多通道隧道窑2011-11-2414/622、隧道窑的特点传统隧道窑与间歇窑相比的主要特点： 传统隧道窑与间歇窑相比的主要特点： 优点：（1 正常运转时烧成条件稳定； 优点：（1）正常运转时烧成条件稳定； ：（ （2）逆流传热，热利用好； 逆流传热，热利用好； （3）产量高； 产量高； （4）在窑外装出窑，劳动条件好； 在窑外装出窑，劳动条件好； （5）易于实现机械化、自动化。 易于实现机械化、自动化。 缺点： 缺点：（1）产品品种适应性差； 产品品种适应性差； （2）生产调度灵活性小； 生产调度灵活性小； （3）一次性投资较大。 一次性投资较大。2011-11-24 15/62传统隧道窑与现代隧道窑的主要差别： 传统隧道窑与现代隧道窑的主要差别： （1）窑型结构参数不合理。国内隧道窑高宽比大多在1 窑型结构参数不合理。国内隧道窑高宽比大多在1 以上(拱顶重体) 以上(拱顶重体)。而当今先进隧道窑有效高宽比 为0.5-1(平顶轻体)； 0.5-1(平顶轻体) 平顶轻体 （2）窑炉工艺系统不合理，产品能耗偏高； 窑炉工艺系统不合理，产品能耗偏高； （3）自动化控制水平低； 自动化控制水平低； （4）窑内工况欠佳，预热带上下温差大;而现代隧道窑 窑

内工况欠佳，预热带上下温差大; 最大上下温差可控制在30℃以下； 最大上下温差可控制在30℃以下； 30℃以下 （5）烧成工艺技术存在明显的区别。 烧成工艺技术存在明显的区别。2011-11-24 16/62现代新型隧道窑的发展趋势： 现代新型隧道窑的发展趋势：（1）具有与制品烧成工艺相适应的工艺系统设计； 具有与制品烧成工艺相适应的工艺系统设计； 工艺系统设计 窑体结构向轻质 平顶、扁宽断面方向发展。 向轻质、 （2）窑体结构向轻质、平顶、扁宽断面方向发展。窑有效宽一 般在1.2m 2m以上 有效高宽比为0.5 1.2m或 以上， 0.5般在1.2m或2m以上，有效高宽比为0.5-1； 燃烧技术现代化 除采用高速等温烧嘴外， 现代化， （3）燃烧技术现代化，除采用高速等温烧嘴外，还采用新型顶 烧高速烧嘴及退火高速调温烧嘴等； 烧高速烧嘴及退火高速调温烧嘴等； 控制智能化。广泛采用了集散控制系统，模糊控制系统， （4）控制智能化。广泛采用了集散控制系统，模糊控制系统， 自适应控制等现代最优控制技术； 自适应控制等现代最优控制技术； 低蓄热窑车技术更加完备 技术更加完备； （5）低蓄热窑车技术更加完备； 窑用附属设备系统化 自动化， 附属设备系统化、 （6）窑用附属设备系统化、自动化，可实现进出窑和回车线全 自动化； 自动化； 洁净燃料； 采用洁净燃料 （7）采用洁净燃料； 具有窑体模数化 设计制造装配化的趋势 窑体模数化， 的趋势； （8）具有窑体模数化，设计制造装配化的趋势； 具有低污染处理系统，环保效果好。 低污染处理系统 （9）具有低污染处理系统，环保效果好。2011-11-2417/62二、隧道窑的工作系统及结构 隧道窑的工作系统及结构 工作系统隧道窑因类似铁路山洞的隧道而得名，目前 多用单通道明焰车式隧道窑。101.2×2.2×1.6m粘土砖隧道窑系统图 1.推车机；2.排烟机；3.烟囱；4.气幕风机； 5.抽烟风兼一次风机；6.冷却送风机；7.燃料管2011-11-24 18/621、工作系统及分带 窑体结构系统 工作系统 通风加热系统 检测及控制系统 窑内运输系统2011-11-2419/62隧道窑的分带方法： 隧道窑的分带方法：进窑~950℃：预热带 ℃ 进窑 按温度 分带 方法 按结构 950℃ ~最高温度 ：烧成带 ℃ 最高温度 最高保温 ~出窑 ：冷却带 出窑 分布有燃烧室处 ：烧成带 有烟囱一端 ：预热带 出车端 ：冷却带2011-11-24 20/62几种典型的工作系统: （1）自然通风隧道窑工作系统 （2）一般隧道窑工作系统 （3）隔焰隧道窑工作系统 （4）现代隧道窑工作系统2011-11-2421/62（1）自然通风隧道窑工作系统8 1 4 2 5 6 7窑 车5 341-窑体

2-燃烧室 3-烟囱 4-燃料 5-一次空气 6-急冷空气 7-窑尾空气 8-废气自然通风隧道窑的工作系统图2011-11-24 22/62系统特点：无鼓风机和抽风机， 系统特点：无鼓风机和抽风机，只依靠烟囱将冷空 气自炉栅下吸入作为一次空气，燃烧产物吸入烧成带， 气自炉栅下吸入作为一次空气，燃烧产物吸入烧成带，再 流至预热带，经排烟口排出窑外； 流至预热带，经排烟口排出窑外；同时利用烟囱将冷空气 自冷却带吸入，冷却产品同时，空气本身得到预热， 自冷却带吸入，冷却产品同时，空气本身得到预热，然后 也进入烧成带作为二次空气，并成为烟气由排烟口排走。 也进入烧成带作为二次空气，并成为烟气由排烟口排走。优点： 优点：结构简单 缺点：全窑处于负压操作，预热带的负压更大， 缺点：全窑处于负压操作，预热带的负压更大，易漏 入大量冷空气，窑内温差大； 入大量冷空气，窑内温差大；且大量温度不高 的空气由冷却带流进烧成带，使温度降低， 的空气由冷却带流进烧成带，使温度降低，不 易维持还原气氛，易出现局部生烧、过烧现象。 易维持还原气氛，易出现局部生烧、过烧现象。2011-11-24 23/62（2）一般隧道窑工作系统1 234 5 6 79 10 8 111-封闭气幕送风 2-搅拌气幕 3-排烟机 4-搅拌气幕送风 封闭气幕送风 搅拌气幕 排烟机 搅拌气幕送风 5-重油或煤气 6-烧嘴 7-雾化或助燃风机 8-急冷送风 急冷送风; 重油或煤气 烧嘴 雾化或助燃风机 急冷送风 9-热风送干燥 10-热风机 11-冷风机 热风送干燥 热风机 冷风机一般隧道窑的工作系统图2011-11-24 24/62烧油或气隧道窑工作系统2011-11-2425/62系统特点： 系统特点： 西门大哥 油或煤气燃烧后，烟气经预热带通过排烟机抽走。 ①油或煤气燃烧后，烟气经预热带通过排烟机抽走。 窑头封闭气幕、搅拌气幕，使窑内上下温差减小 上下温差减小。 窑头封闭气幕、搅拌气幕，使窑内上下温差减小。 ②急冷风和窑尾直接鼓入的风都由热风机抽走，达 急冷风和窑尾直接鼓入的风都由热风机抽走， 到平衡，自成一个系统， 到平衡，自成一个系统，避免了冷风进入烧成带而影 响温度和气氛。 响温度和气氛。急冷风还有阻挡烧成带烟气倒流的作 可防止产品烟薰。 用，可防止产品烟薰。 烧成带气氛较易调整。 ③烧成带气氛较易调整。 注意：在烧还原气氛时， 注意：在烧还原气氛时，在烧成带的氧化炉与还原炉 之间还有氧化气氛幕。 之间还有氧化气氛幕。2011-11-2426/62幻灯片 26 西门大哥1 西门大哥1西门大哥, 2008-4-15（3）隔焰隧道窑工作系统1 2 3 4 5 6 7 8910 111213141516171

8191-排湿孔 2-烟 气排出孔 3-排烟机 4-换热器 5-换热器送风机 6-车 排湿孔 烟 排烟机 换热器 换热器送风机 车 下风抽出 7-换热后的热风关干燥 8-重油 9-燃烧室 10-隔焰道 11换热后的热风关干燥 重油 燃烧室 隔焰道 雾化风机 12-间接急冷 13-间接冷却 14-金属管冷却 15-热风抽 16间接急冷 间接冷却 金属管冷却 热风抽 直接冷风送入;19-冷风机 20-车下冷风送入 热风机 17-冷风机 18-直接冷风送入 冷风机 直接冷风送入 冷风机 车下冷风送入隔焰隧道窑工作系统图2011-11-24 27/62系统特点： 系统特点： ①燃烧产物从烧成带的隔焰道流至预热带的隔焰道， 燃烧产物从烧成带的隔焰道流至预热带的隔焰道， 再经排烟口进入窑顶换热器，换热降温后经排烟机、 再经排烟口进入窑顶换热器，换热降温后经排烟机、 烟囱排走。 烟囱排走。 ②车下抽出的温度不高的空气送进换热器，温度升高 车下抽出的温度不高的空气送进换热器， 后送干燥或助燃用。 后送干燥或助燃用。 ③冷却带基本上采取间接冷却，只窑尾鼓入直接冷风， 冷却带基本上采取间接冷却，只窑尾鼓入直接冷风， 将产品冷却后，同时和间接风一起被抽风机抽走作干 将产品冷却后， 燥用。 燥用。2011-11-2428/62（4）现代隧道窑工作系统图7-1 燃气隧道窑工作系统图2011-11-24 29/62图7-2 某国外设计的隧道窑工艺系统图2011-11-24 30/62现代隧道窑工作系统的五个特点： 现代隧道窑工作系统的五个特点：1）强调保证窑内温度均匀性与烧成曲线可调性。温度均 强调保证窑内温度均匀性与烧成曲线可调性。 匀性包括窑内空间场的温度均匀性和窑内实际温度与要求 工艺设定温度的符合性。 工艺设定温度的符合性。烧成曲线的可调性包括具有调出 满足工艺所需的温度曲线。 满足工艺所需的温度曲线。 采用小功率多分布烧嘴布置方式。 2）采用小功率多分布烧嘴布置方式。有利于均匀窑温和 调节烧成曲线。 调节烧成曲线。在预热带下部两侧设置多个水平交错排列 的小功率高速调温烧嘴或普通高速烧嘴， 的小功率高速调温烧嘴或普通高速烧嘴，以减少预热带截 面上下温差。 面上下温差。 排烟孔比较集中于窑头，利于充分利用烟气热量。 3）排烟孔比较集中于窑头，利于充分利用烟气热量。 4）冷却带一般分为三段：急冷段、缓冷段（退火段）及 冷却带一般分为三段：急冷段、缓冷段（退火段） 低温冷却段系统，缓冷段（退火段） 低温冷却段系统，缓冷段（退火段）还采用新型顶烧高速 烧嘴及退火高速调温烧嘴。热风则由窑顶分散抽出。 分散抽出 烧嘴及退火高速调温烧嘴。热风则由窑顶分散

抽出。 不设车下检查坑道，因为现代隧道窑窑内气流阻力小， 5）不设车下检查坑道，因为现代隧道窑窑内气流阻力小， 正压或负压都较小，可以不设置车下压力平衡系统。 正压或负压都较小，可以不设置车下压力平衡系统。2011-11-24 31/622、隧道窑的结构窑体结构系统 通风加热系统 结构系统 检测及控制系统 窑内运输系统2011-11-2432/62窑体结构：由窑墙和窑顶构成。窑墙、窑顶和窑车衬 体围成隧道，制品在隧道中完成烧成。窑体材料由外 部钢架结构和内部耐火和隔热材料构成。 通风系统：包括排烟系统，气幕和气体的循环系统， 以及冷却系统。它们由排烟机、烟囱、鼓风机及各种 烟道、管道、阀门等组成。其作用是：使窑内气流按 一定的方向移动，排出烟气，供给空气，抽出热风等， 并维持窑内一定的温度、气氛和压力制度。 加热系统：包括燃烧装置和供燃系统。加热系统为窑 内制品提供热能。2011-11-24 33/62检测和控制系统：包括温度、压力、气氛和流量检 测装置，仪表调节装置，线路及管路和控制系统。 检测和控制系统实施窑炉的温度、气氛和压力的 检测或自动控制。 窑车传输系统：包括窑车、转运车、推车机和窑内 外轨道。 砂封系统：为使窑车平面上下分开，保持密封，常 采用砂封系统。砂封由窑车、裙板、砂封槽， 砂子、加砂孔构成。2011-11-2434/62隧道窑结构的确定原则： 隧道窑结构的确定原则：（1）满足烧成制度要求（温度、气氛、压力）； 满足烧成制度要求（温度、气氛、压力）； （2）有利于传热，有利于减少同一断面上下及横 有利于传热， 向温差； 向温差； （3）有充分的调节范围； 有充分的调节范围； （4）节约投资。 节约投资。2011-11-2435/62（1）窑体结构1－预热带 2－烧成带 3－冷却带 图7－4 某小型隧道窑结构图2011-11-24 36/62一般焙烧建筑陶瓷隧道窑各带长度比例各带长度比例（%） 窑 名 预热带 焙烧卫生瓷明焰隧道窑 焙烧卫生瓷隔焰隧道窑 焙烧釉面砖素烧明焰隧道窑 焙烧釉面砖釉烧明焰隧道窑 焙烧锦砖明焰隧道窑2011-11-24 37/62烧成带 18~20 20~22 16~22 15~20 17~20冷却带 46~48 44~46 32~40 46~50 32~4032~34 34~38 36~44 30~32 40~501）窑墙 耐高温： 耐高温：窑墙与窑顶围成隧道与 坯体热交换 窑墙特点 具有一定的强度： 具有一定的强度：窑墙支撑窑顶 隔热保温：外表面温度要低， 隔热保温：外表面温度要低，以 减少散热2011-11-2438/622）窑顶 平顶（传统窑） 平顶（传统窑） 拱顶（传统窑） 拱顶（传统窑） 平吊顶（现代窑） 平吊顶（现代窑） 相结合（现代窑） 平吊顶与拱顶 相

结合（现代窑）窑顶的形式2011-11-2439/62177 889隧道窑断面示意图2011-11-24 40/621-拱顶 拱顶 2-拱脚 拱脚 3-横梁 横梁 4-立柱 立柱 5-拉杆 拉杆 6-检查坑道 检查坑道 7-曲封槽 曲封槽 8-沙封槽 沙封槽 9-轨道 轨道 R-拱半径 拱半径 B-跨度 跨度 α-拱心角 拱心角 s-拱厚 拱厚 f-拱高 拱高窑顶形式: 窑顶形式:窑顶参数计算： 窑顶参数计算：2011-11-2441/62窑顶特点: 窑顶特点:结构好，不漏气， 结构好，不漏气，坚固耐用 窑顶特点除与 窑顶特点除与 窑墙相同外， 窑墙相同外，另 有： 重量轻， 重量轻，减轻窑顶负荷 横推力小，少用钢材 横推力小， 尽量减少气体分层2011-11-2442/62现代新型窑炉用平吊顶： 现代新型窑炉用平吊顶： 平吊顶有以下5个特点： （1）能够保证窑内有效高度一致，便于装车； （2）平吊顶窑顶的跨度没有限制，可达2.0m以上； （3）窑内顶部中心空隙不会过大； （4）有利于侧墙上部装设高速烧嘴（在烧成带）； （5）窑顶和窑墙都可以采用轻质耐火材料，可以使 窑体全轻质化。大大减少窑体的蓄热量。全轻质 窑体适合采用装配式模块结构，将窑体预制成相 等长度的模块，用集装箱运到现场装配。 装配式模块结构窑炉是世界窑炉的发展趋势。2011-11-24 43/623）检查坑道 ?传统的隧道窑：为便于清扫碎屑和砂粒，冷却窑车 传统的隧道窑：为便于清扫碎屑和砂粒， 传统的隧道窑 在窑车轨道下常设置可行人的通道， 等，在窑车轨道下常设置可行人的通道，坑道内设 有人工或自然通风冷却系统或车下压力平衡系统。 有人工或自然通风冷却系统或车下压力平衡系统。 ?现代隧道窑：由于装车高度小，极少发生倒窑事故。 现代隧道窑：由于装车高度小，极少发生倒窑事故。 现代隧道窑 如有卡车或其他事故，也可停窑， 如有卡车或其他事故，也可停窑，能够很快冷却下 不设车下检查坑道和冷却带首端的事故处理孔， 来，不设车下检查坑道和冷却带首端的事故处理孔， 窑体保温也得到改善。 窑体保温也得到改善。2011-11-2444/624）窑门 ?传统的隧道窑：窑头及窑尾可设窑门，为的是防止 传统的隧道窑：窑头及窑尾可设窑门， 传统的隧道窑 窑头漏入冷空气，窑尾漏出窑内冷却热空气。 窑头漏入冷空气，窑尾漏出窑内冷却热空气。为了 减少开闭窑门对窑内压力的影响， 减少开闭窑门对窑内压力的影响，隧道窑在窑头设 置二道窑门（窑尾一般只设一道窑门）。 置二道窑门（窑尾一般只设一道窑门）。 ?现代隧道窑：现代隧道窑多不设窑门，而用封闭气 现代隧道窑：现代隧道窑多不设窑门， 现代隧道窑

幕代替，即在窑头和窑尾各设置二道封闭气幕。 幕代替，即在窑头和窑尾各设置二道封闭气幕。窑 头第一道封闭气幕用冷空气， 头第一道封闭气幕用冷空气，第二道用热风或循环 废气，这有利于预热进窑制品。 废气，这有利于预热进窑制品。2011-11-2445/625）曲封和砂封 ?曲封：为防止窑车平面上下气体相互流通，增加 曲封：为防止窑车平面上下气体相互流通， 曲封 漏气阻力在窑墙与窑车的耐火砌体之间及相连两 窑车砌体之间做成曲折封闭。 窑车砌体之间做成曲折封闭。 ?砂封：利用窑车两侧的钢制裙板，窑车在窑内运 砂封：利用窑车两侧的钢制裙板， 砂封 动时，裙板插入窑两侧墙上的内装有直径为1mm动时，裙板插入窑两侧墙上的内装有直径为 3mm砂子的砂封槽中，隔断窑车上下空间。 砂子的砂封槽中， 砂子的砂封槽中 隔断窑车上下空间。2011-11-2446/621－加砂斗 2－窑墙 3－拱顶 4－拉杆 5－立柱 6－窑外壳 7－拱脚砖 8－拱脚梁 9－排烟孔 10－曲封 11－砂封 12－窑内轨道 13－窑车图7-7 某燃气隧道窑剖面结构图2011-11-24 47/62坑道砂封槽预热带砂的作用2011-11-24 48/62砂封槽坑道烧成带砂的作用2011-11-2449/62窑车窑 墙窑车窑墙Ａ．窑墙凹进 窑车与窑车之间的曲折密封2011-11-24 50/62Ｂ．窑墙凸出进窑墙与窑车间的曲折封闭加砂口裙板2011-11-2451/62（2）隧道窑的主要附属设备: 窑车、窑头油压推车机、电动转运车、 窑车、窑头油压推车机、电动转运车、链式进窑 链式出窑机及步进回车机。 机、链式出窑机及步进回车机。 ?窑车：用来运载制品，一辆辆窑车平面在窑内构成 窑车： 窑车 用来运载制品， 封闭的活动窑底。窑车应具有足够的机械强度， 封闭的活动窑底。窑车应具有足够的机械强度，耐热 性好， 性好，以及反复在加热和冷却状态下使用不变形 。 窑车轴承润滑剂应适应于高温多用石墨或二硫化钼与 机油调制的混合物。 机油调制的混合物。 ?推车机：现代隧道窑多采用连续推车方式，多用油 推车机： 推车机 现代隧道窑多采用连续推车方式， 压推车机。 压推车机。 ?转运车：又称托车，现代隧道窑采用窑车自动运行 转运车： 转运车 又称托车， 系统 。作用是将窑车从窑内的轨道上转运至窑外轨 或将窑车从窑外的轨道上转运至窑内轨道。 道，或将窑车从窑外的轨道上转运至窑内轨道。2011-11-24 52/62（3）燃烧设备 1）燃烧设备种类和结构 形式 传统隧道窑： 传统隧道窑：多采用低压 燃气或燃油烧嘴， 燃气或燃油烧嘴，烧嘴布 置在预热带后部和烧成带 的两侧窑墙上。 的两侧窑墙

上。 现代隧道窑： 现代隧道窑：多采用中压 或高压燃气或燃油高速调 温烧嘴， 温烧嘴，由烧嘴本体和烧 嘴砖组成。 嘴砖组成。2011-11-24 53/62燃烧室喷 嘴集中或分散布置 烧嘴布置 烧嘴布置： 烧嘴布置： 相对或相错布置 一排或数排布置集中布置： 集中布置：用1~2对燃烧室 对燃烧室 分散布置：用1~10对或更多燃烧室 分散布置： 对或更多燃烧室 相对布置： 相对布置：两侧燃烧室对称 相错布置：两侧燃烧室错开 半个车位 相错布置：两侧燃烧室错开1~半个车位 一排布置： 一排布置：一排布置在近车面处 数排布置：上下两层布置， 数排布置：上下两层布置，上稀下密2011-11-24 54/62（4）排烟系统 排烟路线：排烟口→垂直支烟道→水平支烟道→ 排烟路线：排烟口→垂直支烟道→水平支烟道→主 排烟机（或烟囱） 烟道 →排烟机（或烟囱）→大气 排烟过程中面积变化： 排烟过程中面积变化：A排烟口 > A垂直支烟道 > A水平支烟道> A主烟道> A 排烟机烟气流速变化： 烟气流速变化：w排烟口 <w垂直支烟道< w水平支烟道< w主烟道< w 排烟机2011-11-2455/62主烟道 汇总主烟道 水平支烟道 垂直支烟道 排烟口 汇总主烟道调节闸板垂直烟道调节闸板排烟系统示意图2011-11-24 56/623 2 14 5 61－垂直烟道 2－垂直烟道闸板 3－排烟口 4－曲封 5 －砂封槽 6 －轨道图7-8 排烟口和垂直烟道2011-11-24 57/62排烟口 排烟 机或 烟囱垂直支烟道支烟道 烟道闸板 主烟道2011-11-24 58/62（4）排烟系统 排烟口分布: 排烟口分布: 传统隧道窑排烟口分布： 传统隧道窑排烟口分布： 预热带设置排烟口的分布约占预热带全长的 40%-70%。目的是易于控制各点的烟气流量， 40%-70%。目的是易于控制各点的烟气流量，保证 按烧成曲线进行焙烧。同时迫使烟气多次向下流动， 按烧成曲线进行焙烧。同时迫使烟气多次向下流动， 减少气体分层现象； 减少气体分层现象； 现代隧道窑排烟口分布： 现代隧道窑排烟口分布： 现代隧道窑排烟孔比较集中于窑头， 现代隧道窑排烟孔比较集中于窑头，以利于充分 利用烟气热量。一些现代隧道窑采用小分散排烟口， 利用烟气热量。一些现代隧道窑采用小分散排烟口， 为的是便于调节预热带温度曲线。 为的是便于调节预热带温度曲线。2011-11-2459/62排烟口2011-11-2460/62（4）排烟系统 主烟道： 主烟道： 主烟道布置有两种:一种是一侧主烟道穿过窑 主烟道布置有两种:一种是一侧主烟道穿过窑 底与另一侧主烟道汇合后进烟囱，结构复杂， 底与另一侧主烟道汇合后进烟囱，结构复杂，不宜 在地下水位高的地方砌筑; 另一种

是两侧主烟道平 在地下水位高的地方砌筑; 另一种是两侧主烟道平 行至窑头汇合再进烟囱，此时烟囱在窑头， 行至窑头汇合再进烟囱，此时烟囱在窑头，主烟道 平行砌筑，结构简单，阻力较小。 平行砌筑，结构简单，阻力较小。 排烟机和烟囱： 排烟机和烟囱： 烟囱的主要作用是利用其几何高度造成足够的抽 力以克服窑内的阻力， 力以克服窑内的阻力，同时也把烟气送到较高的空间 避免污染周围环境。烟囱要高于周围200m 200m范围内的最 避免污染周围环境。烟囱要高于周围200m范围内的最 高建筑物顶3m以上。 3m以上 高建筑物顶3m以上。2011-11-24 61/62（5）气幕、搅动循环装置 气幕、 1）窑头封闭气幕: 窑头封闭气幕: 封闭气幕位于预热带窑头， 封闭气幕位于预热带窑头，将气体以一定的速度自 位于预热带窑头 窑顶和两侧窑墙喷入，成为一道气帘。 窑顶和两侧窑墙喷入，成为一道气帘。由于气体的 动压转换为静压，使窑头形成1Pa 2Pa的正压 1Pa～ 的正压， 动压转换为静压，使窑头形成1Pa～2Pa的正压，避 一般是抽车下热风， 免了冷空气漏入窑内。气幕风一般是抽车下热风 免了冷空气漏入窑内。气幕风一般是抽车下热风， 或冷却带抽来的热风。送入的方式可在窑墙、 或冷却带抽来的热风。送入的方式可在窑墙、窑顶 上开孔，以与窑内气流垂直的方向送入。 上开孔，以与窑内气流垂直的方向送入。2011-11-2462/62窑 车 方 向 气流 窑 壁 45℃ 封闭 气幕垂直封闭气幕2011-11-2463/622）搅动气幕: 搅动气幕: 传统窑炉： 传统窑炉：为减少预热带气体分层，常设置23道搅动气幕。将一定量的热气体以较大的流速和 一定的角度自窑顶一排小孔喷出，迫使窑内热气体 向下运动，产生搅动，使窑内温度均匀。 现代隧道窑： 现代隧道窑：多采用高速调温烧嘴来代替搅动气 幕。高速调温烧嘴可调至该处所需的温度，且喷出 速度大，超过（80-100）m/s，使气体达到剧烈搅动， 上下温度均匀，可实现快速烧成。2011-11-2464/623）循环气幕 循环气幕是利用轴流风机或喷射泵使窑内烟气在 循环气幕是利用轴流风机或喷射泵使窑内烟气在 轴流风机或喷射泵 垂直截面上形成气体循环流动。 垂直截面上形成气体循环流动。 轴流风机装在窑顶洞穴中 装在窑顶洞穴中， 轴流风机装在窑顶洞穴中，机轴后面有夹道 通向侧墙车台面处的吸风口， 通向侧墙车台面处的吸风口，将同一截面上的烟气 抽吸并自窑顶吹向下部。多用于中低温。 抽吸并自窑顶吹向下部。多用于中低温。 喷射泵是用压缩空气自喷口高压喷出 是用压缩空气自喷口高压喷出， 喷射泵是用压缩

空气自喷口高压喷出，在该 处形成负压，将同一截面上的烟气抽走后又送入， 处形成负压，将同一截面上的烟气抽走后又送入， 形成烟气循环，减少上下温差。 形成烟气循环，减少上下温差。2011-11-2465/62排烟口 吸气口喷射泵气体循环2011-11-24 66/62轴流风机循环4）气氛气幕： 气氛气幕：烧还原气氛：在烧成带最末 对烧嘴处设置还原气氛 烧还原气氛：在烧成带最末1-2对烧嘴处设置还原气氛 气幕，保证烟气中一定浓度的CO。 气幕，保证烟气中一定浓度的 。 在氧化气氛：即使烧还原气氛时， 在氧化气氛：即使烧还原气氛时，也常在 950℃-1050℃ ℃ ℃ 处设置氧化气氛气幕。该处由窑顶及两侧墙喷入热空气， 处设置氧化气氛气幕。该处由窑顶及两侧墙喷入热空气， 均以90°角喷出。 均以 °角喷出。使与烧成带来的含一氧化碳的烟气相遇 而燃烧成为氧化气氛。 而燃烧成为氧化气氛。5）急冷阻挡气幕 为了缩短烧成时间，提高制品质量，最高保温 结束后制品进入冷却带需急速冷却（根据不同的制 品，急冷温度阶段也不同，一般在1000℃-700℃之前 结束）。急冷气幕可用冷空气，或温度较低的热空 气自侧墙和窑顶喷入。急冷气幕不但起急冷作用， 同时亦为阻挡气幕，防止烧成带烟气倒流至冷却带。2011-11-24 67/62（6）冷却系统 1）急冷阶段 为缩短烧成时间，提高制品质量， 为缩短烧成时间，提高制品质量，高温保温结束 后制品进入冷却带需要急速冷却。急冷在1000℃后制品进入冷却带需要急速冷却。急冷在 ℃ 700℃开始，至400℃结束。 ℃开始， ℃结束。 2）缓冷阶段（退火区域） ）缓冷阶段（退火区域） 现代隧道窑在烧高厚制品时常设退火烧嘴区域， 现代隧道窑在烧高厚制品时常设退火烧嘴区域，形成 局部的均温区， 局部的均温区，克服隧道窑在长度方向上存在的温度 梯度，以防止冷却过快使产品开裂， 梯度，以防止冷却过快使产品开裂，改善隧道窑退火 大砂轮的时的适应能力。 大砂轮的时的适应能力。 3）快冷阶段 ） 400 ℃以后制品温度较低，可从窑尾部直接通入冷 以后制品温度较低， 空气冷却制品， 空气冷却制品，控制出窑温度在一定范围之内可保证 产品不至开裂。 产品不至开裂。2011-11-24 68/62助燃用热风出口 急冷气幕 事故检查孔 热风抽出孔 抽热风 冷风送入燃烧室热风道 引射装置设有引射装置的冷却带结构2011-11-24 69/62急冷 气幕 送风 热风道抽送去助燃 抽送去干燥 冷风送入 冷 风 喷 头燃烧室事故检查口 急冷风 送入口热风抽出孔冷风入口直接冷却的冷却带结构2011-11-24 70/62热 风 道 侧 壁

间 接 冷 却 道 冷却 风 窑窑顶间接 冷却道道间接冷却壁和顶的结构2011-11-24 71/62（7）不同制品的隧道窑常见规格粘土砖（3-3.5万吨/年）： 预热带/烧成带/冷却带 = 41.8/22.0/37.4（米） 高铝砖（3.5万吨/年）： 预热带/烧成带/冷却带 = 72/24/60.6（米） 镁质制品（4-4.5万吨/年）： 预热带/烧成带/冷却带 = 72/24/60（米） / / 72/24/60 日用瓷（7 x 106吨/年）： 预热带/烧成带/冷却带 = 29.86/26.47/35.67（米） 电瓷（还原焰）（562万吨/年）： 预热带/烧成带/冷却带 = 38.52/28.0/50.07（米） 卫生瓷（隔 焰）（2 x 105件/年）： 预热带/烧成带/冷却带 = 30/22/40（米） 釉面砖釉烧（1.8 x 105 m2/年）： 预热带/烧成带/冷却带 = 13.47/6.9/13.51（米）2011-11-24 72/62三、隧道窑的工作原理隧道窑的工作原理包括三部分：热能供应、气体力学、 传热原理。这三部分在隧道窑中的综合作用，构成具 体的隧道窑工作原理。1、窑内气体的流动（1）各种压头对气体流动的影响： 影响窑内气体流动的因素有：几何压头、静压头、 动压头和阻力损失压头。这些压头的意义是窑内单 位体积热气体比窑外单位体积空气多具有的能量， 是相对能量。2011-11-2473/62几何压头： 几何压头：因为隧道窑和外界是相通的，窑内热气体 的密度总是小于外界冷空气的密度，而且窑内有一 个高度，所以窑内一定有几何压头存在。几何压头 使窑内热气体由下向上流动。 静压头： 静压头：隧道窑内气体是通过风机和排烟设备来完成 气体的流动，送风处为正压 正压，抽风处为负压，静压 正压 头使气体由高压向低压方向流动，中间经过零压。 动压头： 动压头：动压头给予气体流动的方向，就是气体喷出 的方向。隧道窑的各种气幕和气流循环装置就是利 用动压头喷出的不同方向和强大的动能来削弱几何 压头的作用，达到窑内上下温度均匀的目的。 阻力损失压头： 阻力损失压头：阻力损失指窑外管道系统的阻力损失 和窑内的阻力损失，包括摩擦阻力损失和局部阻力 损失以及料垛阻力。阻力的作用是阻碍气体的流动。2011-11-24 74/62（2）料垛码法对流速和流量的影响 通道气体流量与直径之间的关系：体积流量与其当量直径的2.5次方成正比。所以， 在隧道窑中大部分气流是在靠窑墙窑顶的大空隙中流 过，这是造成料垛内外温度不均匀的主要原因。 适当稀码，可使通道温度分布均匀，易于升温或 降温，可以实现快速烧窑的目的。2011-11-24 75/62码垛的基本原则是： 码垛的基本原则是：垂直方向：必须是上密下稀，增加上部阻力， 垂直方向：必须是上密下稀，增加上部阻力，避免上 上密下稀

部过多气流通过，消弱几何压头的影响， 部过多气流通过，消弱几何压头的影响，减少气流 分层现象。 分层现象。 水平方向：料垛中平行于窑长方向的各通道应当均匀 水平方向：料垛中平行于窑长方向的各通道应当均匀 一致，以保证水平方向温度均匀。 一致，以保证水平方向温度均匀。同时为了气体能 在窑内循环，使温度均匀， 在窑内循环，使温度均匀，还要适当的留一定的垂 直于窑长方向的水平通道，尤其是采用高速烧嘴时， 直于窑长方向的水平通道，尤其是采用高速烧嘴时， 这种循环通道更不可少。 这种循环通道更不可少。2011-11-2476/62影响预热带气体分层的主要因素： 影响预热带气体分层的主要因素： （1）几何压头使窑内热气体由下向上流动； （2）预热带处于负压下操作，从窑的不严密处，漏 入大量冷风，沉在隧道下部，迫使密度较小的热烟 气向上流动； （3）料垛上部和拱顶空隙大，阻力小，使大部分热 气体易从上部流过； （4）窑车衬砖底部热，使预热带下部烟气温度降低 很多，进一步加大了上下温差。 如果能克服气体分层现象 克服气体分层现象，可以大大缩短预热 克服气体分层现象 带长度，缩短烧成时间，实现快速烧成的目的。2011-11-24 77/62减小预热带气体分层的主要措施： 减小预热带气体分层的主要措施： （1）用平顶或降低拱顶高度减少上部空隙； ）用平顶或降低拱顶高度减少上部空隙； （2）适当降低窑的高度，降低几何压头的影响。现代 ）适当降低窑的高度，降低几何压头的影响。 隧道窑多采用扁平结构 扁平结构； 隧道窑多采用扁平结构； （3）设立窑头封闭气幕，减少窑门漏入冷风量； ）设立窑头封闭气幕，减少窑门漏入冷风量； （4）设立搅动气幕和循环气流装置； ）设立搅动气幕和循环气流装置； （5）排烟口在近车台面处，迫使烟气多次向下流动； ）排烟口在近车台面处，迫使烟气多次向下流动； （6）采用低蓄热窑车，减少窑车吸热； ）采用低蓄热窑车，减少窑车吸热； （7）严密砂封和曲封，减少漏风量； ）严密砂封和曲封，减少漏风量； （8）合理码垛，使窑内阻力分布合理； ）合理码垛，使窑内阻力分布合理； （9）预热带处于微负压操作，减少冷风漏入量。 ）预热带处于微负压操作，减少冷风漏入量。2011-11-24 78/622、隧道窑内的传热（1）隧道窑内的气体对流传热 对流传热是预热带低温处和冷却带的主要传热 方式。在采用了高速烧嘴之后，烧成带对流传热量 根据牛顿冷却定律， 也很高。根据牛顿冷却定律，提高对流传热有几种 根据牛顿冷却定律 途径： 途径

： ①扩大制品受热面积。将制品稀码，使制品能被 热气体包围，所有表面都成为加热面。②提高气体 温度。在保证产品质量的情况下尽可能使空气过剩 系数偏小，并用预热空气进行燃烧。③提高对流传 热系数。适当增大气体流速可提高对流传热系数， 加大对流传热量。2011-11-24 79/62（2）隧道窑内的气体辐射传热 烧成带及预热带高温段主要靠烟气辐射传热给 制品。气体辐射是体积辐射，与辐射层厚度有关。所 以窑内料垛适当稀码，增加气体辐射层的厚度，料垛 间多容纳些具有辐射能力的气体分子，可以提高气体 与制品之间的辐射能力。 所以，设计窑炉时烧成带高度及宽度尺寸比其它两 带要大些，再配以适当大的料垛内部气体通道，易于 实现快速烧成。2011-11-2480/62（3）隔焰隧道窑内的传热 ）隔焰隧道窑内用隔焰板将火焰和制品分开，与明焰窑相 比传热特点：(1)隔焰板表面温度比制品温度高，单位时 间内辐射给制品的热量较多； (2)窑内制品不装耐火窑具， 窑内气体空间大，可采用中空窑的传热计算方法。（4）隧道窑窑车的积热和散热 ）隧道窑窑车衬砖自预热带到烧成带，上表面接受烟气、 燃烧产物或电热元件供给的热量，逐渐把热量向内层传递， 使衬砖升高温度不断积热；在冷却带，窑车衬砖两面都向 外散热。窑车积热和散热约占全部热耗的20%-25%。所以， 减少窑车衬砖积热是十分重要的。同时在减少窑车衬砖积 热时，还可减少预热带气体分层现象。而且冷却带窑车放 出的热也较少，可以加快产品的冷却，有利于快速烧成。2011-11-24 81/62四、隧道窑的操作控制隧道窑的操作控制包括温度、 隧道窑的操作控制包括温度、气氛和压力制度的 温度 操作与控制。 操作与控制。 1、各带温度的控制 预热带温度的控制 主要通过调节排烟总闸 的控制： 预热带温度的控制：主要通过调节排烟总闸 排烟支闸以及各种气幕（封闭、扰动）来实现； 以及各种气幕 和排烟支闸以及各种气幕（封闭、扰动）来实现； 不仅要控制窑顶热电偶指示温度， 不仅要控制窑顶热电偶指示温度，还要控制近车 台面的温度，使上下温差减小。 台面的温度，使上下温差减小。2011-11-2482/62粘土砖隧道窑温度曲线及压力曲线2011-11-24 83/62烧成带的温度控制： 烧成带的温度控制： 主要控制实际燃烧温度 最高温度点 实际燃烧温度和最高温度点 实际燃烧温度 最高温度点。 实际火焰温度： 实际火焰温度：应比制品烧成温度高50-100℃。 火焰温度是通过调节单位时间内的燃料消耗量和 空气配比来实现。 最高温度： 最高温度：控制在最末一、二

对烧嘴之间； 气氛转换温度点： 气氛转换温度点：一般控制在1050℃左右。 冷却带的温度控制： 冷却带的温度控制： 高温保温结束-700℃急冷 急冷（可抽200℃以下冷 急冷 却夹墙、夹顶风）； 700-400℃缓冷； ＜400℃可快冷，窑尾直接鼓冷风。2011-11-24 84/622、气氛制度的控制 、 氧化气氛烧成时 氧化气氛烧成时： 略大于1，太大燃耗大且降温； α略大于 ，太大燃耗大且降温； 还原气氛烧成时 还原气氛烧成时： 设气氛气幕（ 设气氛气幕（ 900-1050℃，氧化气氛） ℃ 氧化气氛） 对烧嘴时： 如5对烧嘴时：第1， 2， 3， 4，氧化炉 强还原炉 CO=2~4%5对弱还原或 中性如7对烧嘴时：第1， 2， 3， 4， 5，6，7对 烧嘴时：氧化炉2011-11-24 85/62重还原炉轻还原3、压力制度的控制各带压力可通过“一抓，二带，三平衡”来控制。 各带压力可通过“一抓，二带，三平衡”来控制。 一抓：抓零压面的位置控制在预热带和烧成带交界处； 一抓：抓零压面的位置控制在预热带和烧成带交界处； 二带：预热带维持微负压状态。如果窑内负压过大， 二带：预热带维持微负压状态。如果窑内负压过大，漏 入的冷空气多，沉在隧道的底部， 入的冷空气多，沉在隧道的底部，使热气体更容易被托 造成气体分层严重。如果预热带处于正压， 起，造成气体分层严重。如果预热带处于正压，烧成带 正压过大，大量热气体易向烧成带坑道流动，损失热量， 正压过大，大量热气体易向烧成带坑道流动，损失热量， 烧毁窑车，造成事故。烧成带维持微正压。 烧毁窑车，造成事故。烧成带维持微正压。 三平衡： 冷却带送风量和抽热风量相平衡； 三平衡：①冷却带送风量和抽热风量相平衡；②烧成带 产生的烟气量与预热带排出的烟气量保持平衡； 产生的烟气量与预热带排出的烟气量保持平衡； ③隧道窑内的压力与车下检查坑道的压力保持平衡或接 近平衡。即冷却带车下维持正压， 近平衡。即冷却带车下维持正压，预热带车下抽风处维 持低压或负压，烧成带处于微正压。 持低压或负压，烧成带处于微正压。2011-11-24 86/62五、窑温均匀性与烧成曲线的可调性1、窑温均匀性 隧道窑截面温度均匀性是影响产品的烧 成质量的最重要因素。同时还要保证气氛制度 的均匀性。一般来说，截面温度均匀也就能保 证截面气氛均匀。 隧道窑热烟气在水平流动过程中易分层， 特别是在预热带，上下温差最大。主要有以下 几个方面的原因：①气流的自然分层；②窑内 上下空隙不均；③预热带负压操作；④窑车蓄 热。2011-11-24 87/62采取以下几个方面的措施减小温差： 采取以

下几个方面的措施减小温差： 现代隧道窑采用高速烧嘴、低蓄热窑车， 现代隧道窑采用高速烧嘴、低蓄热窑车， 底烧方式，平吊顶、降低窑内高度等措施， 底烧方式，平吊顶、降低窑内高度等措施， 已将隧道窑各带温度均匀性显著得到了改善。 已将隧道窑各带温度均匀性显著得到了改善。2011-11-2488/622、烧成曲线的可调性预热带： 预热带：现代隧道窑预热带都设置有一些小功 率烧嘴，常采用窑头集中排烟方式 集中排烟方式， 率烧嘴，常采用窑头集中排烟方式，这种预热带 温度的调整称为“正调节方式” 温度的调整称为“正调节方式”。它是靠预热带 设置有一些小功率烧嘴来调节温度的。 设置有一些小功率烧嘴来调节温度的。 旧式隧道窑预热带不设置烧嘴或燃烧室， 旧式隧道窑预热带不设置烧嘴或燃烧室，采 分散排烟的方式，此种情况下预热带 预热带温度的调 用分散排烟的方式，此种情况下预热带温度的调 整称之为“负调节方式” 整称之为“负调节方式”。它是靠排走一部分烟 气来调节预热带烧成曲线的。 气来调节预热带烧成曲线的。2011-11-2489/62预热带“正调节方式”的优缺点： 预热带“正调节方式”的优缺点：优点：可以有效升温，还能有效加热下部，更能有效搅 优点：可以有效升温，还能有效加热下部， 动预热带气流，促使预热带上下温度均匀。 动预热带气流，促使预热带上下温度均匀。 缺点：正调节方式在调节烧结曲线时只能升温， 缺点：正调节方式在调节烧结曲线时只能升温，如想降 温只能关闭烧嘴，如想再降温则无能为力。 温只能关闭烧嘴，如想再降温则无能为力。 现代隧道窑预热带上部多设有冷风或低温热风喷嘴 冷风或低温热风喷嘴， 现代隧道窑预热带上部多设有冷风或低温热风喷嘴，以 此作为降温手段。这些降温喷嘴由于风压较高， 此作为降温手段。这些降温喷嘴由于风压较高，喷出速度较 除了降温作用，还可以搅动气流，增大上部气流阻力， 大，除了降温作用，还可以搅动气流，增大上部气流阻力， 减少热气体过多地从上部流过，达到均匀上下温度的目的。 减少热气体过多地从上部流过，达到均匀上下温度的目的。预热带“负调节方式”的优缺点： 预热带“负调节方式”的优缺点：优点：是能有效地调节局部温度； 缺点：过早排走一部分烟气，导致烟气热有效利用率 低。 “负调节方式”只适合传统隧道窑，而现代隧道窑都 采用“正调节方式”。2011-11-24 90/62烧成带：主要是通过燃料和空气的比例（ 烧成带：主要是通过燃料和空气的比例（空 气系数α）进行调节。 气

系数α 进行调节。 冷却带： 冷却带：可采用直接冷却或直接与间接相结 合的冷却方式。 直接冷却：是利用高速喷嘴送冷风 和分散抽热 风来调节冷却曲线； 间接冷却：利用夹壁墙及空心顶中通冷却风量的 大小来调节冷却曲线。 有的引进窑在缓冷阶段设置有少量高速烧嘴用以 减缓冷却速度，以防止因冷却过快造成产品开裂。 国内外不少窑炉研究人员主张用热风冷却，即小温 差大流量的直接冷却，使制品得以均匀温和地进行 冷却，这是减少冷炸废品的合理措施。2011-11-24 91/62六、窑炉安全防爆和环境保护 1、窑炉爆炸的基本原因及其预防 隧道窑爆炸主要原因：发生在新窑投产点火，使用中停电停气后重新 点火，个别烧嘴故障或控制系统故障导致发生向窑内泄 露煤气，更换烧嘴后重新点火等情况。2011-11-2492/622、窑炉的安全防爆防爆措施：隧道窑的任何一种自动的燃料截止阀在下列系 统出现故障报警时必须关闭：①排烟风机、助燃或雾化风 机；②调节输入的系统（如温度控制器）；③燃烧器的空 气压力；④燃烧器的燃料压力；⑤火焰探测器的信号；⑥ 来自其它安全装置的信号，如温度超高等。 对直接电点火的中、小型燃气高速烧嘴隧道窑，操作人 员应是经培训合格后的训练有素人员。在点火前进行系统 巡检，确认燃气、空气压力低于上限而高于下限。排烟风 机和助燃风机已经工作。排烟闸板在打开状态。确认完成 吹扫操作。确保按操作规程要求点火。2011-11-2493/623、窑炉燃烧系统的环保要求为减少环境污染，烧窑操作采取相应措施：（1）采用清洁燃料，对燃煤窑炉进行改造，改用煤气 或其它清洁燃料。 （2）采用低NOx燃烧技术，减少或消除NOx排放污染。 （3）对含有C及CO的烟气进行二次燃烧。 （4）对窑具废料进行回收，可用于生产其他耐火材料， 减少废渣污染。 （5）按国家环保标准要求，在烟气检测、窑炉外表面 温度及噪音防护方面，采取相应完善措施。2011-11-24 94/62七 常用的气体燃料燃烧设备气体燃料的燃烧过程包括三个阶段： 气体燃料的燃烧过程包括三个阶段： 第一阶段：燃料与助燃空气的混合； 第一阶段：燃料与助燃空气的混合； 第二阶段：燃料与空气混合物的加热与着火； 第二阶段：燃料与空气混合物的加热与着火； 第三阶段：燃烧化学反应过程的进行与完成。 第三阶段：燃烧化学反应过程的进行与完成。 影响气体燃料燃烧速度的主要矛盾： 影响气体燃料燃烧速度的主要矛盾： 不在于化学反应本身， 不在于化学反应本身，而在于气体燃料与空气的混合速 度以及混合气体燃烧着火前的

加热速度。 度以及混合气体燃烧着火前的加热速度。 传统的气体燃料烧嘴有：长焰烧嘴、短焰烧嘴和无焰烧嘴。 传统的气体燃料烧嘴有：长焰烧嘴、短焰烧嘴和无焰烧嘴。 更先进的烧嘴为： 更先进的烧嘴为：高速调温烧嘴 长焰烧嘴:是指在烧嘴内燃气完全不与空气混合， 长焰烧嘴:是指在烧嘴内燃气完全不与空气混合，燃气喷出后靠 燃气和空气的扩散作用来进行混合和燃烧。其燃烧过程是边混合 燃气和空气的扩散作用来进行混合和燃烧。 边燃烧，以致火焰较长。 、边燃烧，以致火焰较长。 短焰烧嘴: 短焰烧嘴:是指燃气与部分空气在烧嘴内预先混合后再从烧嘴中 喷出，其燃烧的火焰较短。 喷出，其燃烧的火焰较短。 无焰烧嘴:是指燃气与助燃空气在烧嘴内完全混合后， 无焰烧嘴:是指燃气与助燃空气在烧嘴内完全混合后，再喷出燃 烧，这时火焰 无明显的轮廓，因此被称为“无焰烧嘴”。 无明显的轮廓，因此被称为“无焰烧嘴”2011-11-24 95/62高速调温烧嘴主要特点： 主要特点：一是调温方便 二是高温烟气高速喷出，喷出的速度通常在70m/s以上，有的高 以上， 二是高温烟气高速喷出，喷出的速度通常在 以上 达200～300m/s（传统的烧嘴为 ～40m/s）。 ～ （传统的烧嘴为30～ ）。 预混式高速调温烧嘴： 预混式高速调温烧嘴：指燃气与一次空气先在预混 室内混合后再进入烧嘴燃烧， 室内混合后再进入烧嘴燃烧，预混方式用引射 介质利用喷射器的原理来吸入空气 分类 非预混式高速调温烧嘴：将燃气与空气分别送入烧嘴内， 非预混式高速调温烧嘴：将燃气与空气分别送入烧嘴内， 而后混合燃烧. 而后混合燃烧.属无焰烧嘴， 属无焰烧嘴，它是指燃气和 空气在烧嘴内“完全” 空气在烧嘴内“完全”进行 燃烧， 燃烧，再与二次空气调温空 气)混合来调节所喷出的气 体温度2011-11-2496/622011-11-2497/62现代高速调温烧嘴的优点（与传统的气体燃料烧嘴相比） 现代高速调温烧嘴的优点（与传统的气体燃料烧嘴相比）： (1) 高速调温烧嘴的燃烧室体积小，其散热量也较小，燃烧热效 ) 高速调温烧嘴的燃烧室体积小，其散热量也较小， 率较高，有利于简化窑体的结构， 率较高，有利于简化窑体的结构，这对发展高温窑炉和节约燃料 都是十分有利； 高速烟气能够带动窑内气体在整个窑内作循环 都是十分有利；(2)高速烟气能够带动窑内气体在整个窑内作循环 流动，起到强烈搅拌作用 使窑内温度和气氛均匀， 起到强烈搅拌作用， 流动 起到强烈搅拌作用，使窑内温度和气氛均匀，可对制品进 行均匀、快速的加热来提高产品质量和产量以

及节约燃料； 能 行均匀、快速的加热来提高产品质量和产量以及节约燃料；(3)能 够燃烧低热值燃气； 烟气中生成的NOx含量较低 烟气中生成的NOx含量较低。 够燃烧低热值燃气；(4)烟气中生成的NOx含量较低。由于在高速 烧嘴内燃料燃烧过程中氧气浓度可控制到最小， 烧嘴内燃料燃烧过程中氧气浓度可控制到最小，且在高温区停留 时间较短。 时间较短。高速高温烟气喷入窑内大量卷吸温度较低的窑气以后 其温度迅速下降，由于窑内烟气与制品之间的热交换加强， 其温度迅速下降，由于窑内烟气与制品之间的热交换加强，又使 烟气温度进一步下降，这些对于NOx的生成都有抑制作用； 节 NOx的生成都有抑制作用 烟气温度进一步下降，这些对于NOx的生成都有抑制作用；(5)节 省燃料。高速烧嘴的燃烧热效率高 燃烧室的体积小、 高速烧嘴的燃烧热效率高， 省燃料 高速烧嘴的燃烧热效率高，燃烧室的体积小、散热量小 且窑内温度均匀，这样有利于消除窑内的过热部位， ，且窑内温度均匀，这样有利于消除窑内的过热部位，减小窑体 的蓄热损失和散热损失。同时在窑内， 的蓄热损失和散热损失。同时在窑内，温度均匀气流的强烈循环 与搅拌作用又强化了烟气对制品的传热， 与搅拌作用又强化了烟气对制品的传热，这样既可以实现安全快 速的加热，又可以降低烟气排出的温度， 速的加热，又可以降低烟气排出的温度，使窑炉的燃料消耗量明 显下降。 显下降2011-11-24 98/62八 隧道窑用耐火材料简介隧道窑对耐火材料的选用原则： (1)根据耐火材料的常温性能和高温性能来选用耐火材料 (2)选用耐火材料要考虑到其隔热保温性能 (3)选用耐火材料要考虑到成本 隧道窑用耐火材料 窑墙： 窑墙：所用耐火材料及其结构以传统型、组合型和全陶瓷 纤维型 传统型的特点: 1)是依靠加厚窑墙的厚度来达到保温隔 热之目的 2)适于现场砌筑的筑炉方式 3)具有坚固耐用。 其耐火砖为:重质耐火材料，一般为粘土 砖、高铝砖和刚玉砖等耐火砖； 保温砖为:硅藻土砖、轻质粘土砖等 传统型2011-11-24 99/62组合型组合型特点： 组合型特点 1）适合于装配式砌筑的隧道。 2）窑墙的厚度薄、自重轻、保温效果较好(即散热量和蓄热量 较小)，热效率高。 其耐火材料为：轻质耐火砖、耐火浇注料预制板等耐火材料， 其耐火材料为 保温材料有：硅酸钙保温板、岩棉(矿渣棉)，膨胀珍珠岩，膨 保温材料 胀蛭石等隔热保温材料2011-11-24 100/62全陶瓷纤维型全陶瓷纤维型特点（现代陶瓷隧道窑的一个发展方向）。 全陶瓷纤维型特点（现代陶瓷隧道窑的一个发展方向）。 1）

窑墙厚度薄、自重轻、隔热保温效果好、蓄热量少、耐火 度高。2）安装方便，安装时只需要用耐火螺栓将耐火纤维砌 块直接联接在钢板。 主要缺点： 主要缺点： 1）耐火纤维的粉尘或熔渣掉到陶瓷制品上会污染陶瓷制品， 影响到陶瓷产品的外观质量。可在耐火纤维的热表面漆刷一层 耐火涂料解决这一问题。2）价格高2011-11-24101/62拱顶：现场砌筑而成施工周期较长 窑顶 吊顶：轻质砖型、组合式、全耐火纤维型2011-11-24102/62窑车：传统型、半承重型和 窑车：传统型、半承重型和非承重型 窑具： 窑具： 传统明焰隧道窑的窑具主要是匣钵，并辅以少量的垫砖。传 传统明焰隧道窑的窑具主要是匣钵，并辅以少量的垫砖。 统窑具常用粘土质耐火材料 现代隧道窑所用的窑具有方柱、横梁、棚板、垫板、 现代隧道窑所用的窑具有方柱、横梁、棚板、垫板、高质量和 高档次的匣钵等。 高档次的匣钵等。其窑具常常是合成堇青石一莫来石质耐火材料 以及重结晶碳化硅质耐火材料等。 以及重结晶碳化硅质耐火材料等。2011-11-24103/62

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