间歇式窑炉热工制度及操作

1、间歇式窑炉热工制度及操作胡浩，刘小健，刘杰，李越倒焰窑 圆形倒焰窑工作流程示意图圆形倒焰窑工作流程示意图工作过程：工作过程： 将需要烧制的砖坯由窑门运到窑里，按码砖规则码好，然后加热，将煤加入燃烧室的炉篦上，一次助燃空气由燃烧室下面的灰坑穿过炉篦，通过煤层并使之燃烧，燃烧产物自喷火口喷至窑顶，再自窑顶经过坯体倒流至窑底，经吸火孔、支烟道及主烟道流向烟囱底部，最后由烟囱排出，当烧制过程完成后，就停止加煤，使砖坯冷却，冷却到一定温度后出窑。 坯体自装好至出窑前一直停在窑内，当烟气流经坯体时，以对流与辐射的方式将热量传递给坯体。因火焰在窑内倒流，故称为倒烟窑。 传热形式：属于周期性不稳定传热 低温阶

2、段：窑内以对流传热为主 辐射传热较少 高温阶段：窑内以气体辐射传热为主 压力制度：顶部正压，底部零压（调节烟道闸板） 提起闸板，阻力减小，抽力加大；反之抽力减小 气流方式：热气体由上而下（倒焰）流动 利用“气体垂直分流法则”可自动调节倒焰窑横截面上的温度分布。 但是，我们还应注意“气体垂直分流法则”的自动调节作用是有条件的。 应用条件：只有在能量损失较几何压头较小的场合下，且并联通道阻力不大时，才有较显著的作用。 如果由于码垛不当等原因造成各通道间阻力差别较大时，仅靠“垂直分流法则”的作用是不能达到自动调节倒焰窑横截面上温度分布的目的的。倒焰窑主要问题：1、随着窑内制品的加热与冷却，窑内的温度

3、随之而变化，需要不断调节燃料与空气的比例以实现窑内烧成制度，烧成制度不易控制。2、烧窑时窑体积蓄热量，冷窑时窑体积蓄之热量又散发于空气中，造成能量损失。另外，烟气离窑温度较高，排烟热损失较大。所以传统倒焰窑的热效率较低。 倒焰窑是间歇式操作，制品在焙烧过程中，窑体同时被加热，砌筑体所蓄积的热量往往很大，当制品冷却时，砌筑体所蓄积的热量大部分又传给窑室，使制品冷却受到阻碍。当然砌体减薄可减少蓄热，但太薄向外散热损失又会增加，且环境温度升高，操作条件恶化，我们可以采用一些密度小，导热系数低的轻质材料作中间保温层，可使其蓄热和散热量相应减少，节省燃料，降低成本。梭式窑 梭式窑的工作原理梭式窑的工作原

4、理 （1 1）窑内气体流动）窑内气体流动 窑内气体的运动力：窑内气体的运动力：在自然通风的梭式窑中，燃烧烟在自然通风的梭式窑中，燃烧烟气由烧嘴出口上升至窑顶，然后由窑顶向下流至窑车台面气由烧嘴出口上升至窑顶，然后由窑顶向下流至窑车台面（窑底），经吸火孔排出。上升的几何压头（窑底），经吸火孔排出。上升的几何压头H H1 1（aa11）g g是是推动力推动力，并在窑顶转变为静压头。而烟气由窑顶倒流，并在窑顶转变为静压头。而烟气由窑顶倒流至窑底的几何压头至窑底的几何压头 H H1（aa22）g g是燃烧产物流动时的是燃烧产物流动时的阻力阻力。上升平均温。上升平均温度比倒流的平均温度高。因此，上升时平

5、均密度比倒流时度比倒流的平均温度高。因此，上升时平均密度比倒流时平均密度小些。这样，作为平均密度小些。这样，作为推动力推动力大于大于阻力阻力。所以，上升。所以，上升至窑顶时的至窑顶时的静压头静压头能够克服向下流动时的全部阻力（阻力能够克服向下流动时的全部阻力（阻力是靠消耗静压头来克服的）。是靠消耗静压头来克服的）。 （2 2）窑内压强分布）窑内压强分布 采用高速烧嘴的梭式窑，由排烟风机强制排烟，窑内的零采用高速烧嘴的梭式窑，由排烟风机强制排烟，窑内的零压面一般是维持在排烟口平面，以保证窑内热气体不外泻，压面一般是维持在排烟口平面，以保证窑内热气体不外泻，窑外冷空气不漏入。自然通风的引射式梭式窑

6、，窑内的零窑外冷空气不漏入。自然通风的引射式梭式窑，窑内的零压面一般是维持在窑底平面。压面一般是维持在窑底平面。 （3 3）窑内传热）窑内传热 间歇操作的窑炉，窑内制品及窑墙、窑顶的温度随着时间间歇操作的窑炉，窑内制品及窑墙、窑顶的温度随着时间的不同而变化。窑内传热全都是属于不稳定的传热。因此，的不同而变化。窑内传热全都是属于不稳定的传热。因此，要应用有限差量法来计算窑墙、窑顶砌体内不同时间的温要应用有限差量法来计算窑墙、窑顶砌体内不同时间的温度分布，从而可计算任意时间窑墙、窑顶所积蓄之热量及度分布，从而可计算任意时间窑墙、窑顶所积蓄之热量及其外表面散失之热量。其外表面散失之热量。梭式窑 梭式

7、窑工作系统由：窑体、窑车、传输系统、通风及燃烧系统、检测及控制系统组成。窑体一般采用全轻质结构。工作系统见图： 1、燃烧系统 供应燃气：燃气经稳压过滤及调压后进入各区支管，经燃烧系统后在调温高速烧嘴内燃烧并进入窑内。 助燃风：采用经烟道换热器预热后的洁净空气，风压6 000Pa以上，经各种阀门和管路后，进入烧嘴，助燃空气压力不小4000Pa 。 采用燃气等温高速烧嘴：配有自动点火器和火焰监视器，可在控制室内实现点火。烧嘴出口燃气温度调节范围80-1400，在整个调温区间内，可保持火焰出口速度在100m/s以上。烧嘴可使用高温助燃风。 等温高速烧嘴的布置：根据窑的尺寸要求和产品的特点，双向立体交

8、错布置，分布在窑内垂直火道位置，每个火道上下布置两只烧嘴。 在使用高速调温烧嘴时，码放坯体时要留适当的火焰通道，使窑内气体能旋转，避免高速火焰直接冲刷到坯体表面，影响火焰流动，造成较大温差。烧嘴应在同一水平面上交错布置，以免互相干扰，减弱高速喷射作用，其布置如图高速调温烧嘴的布置高速调温烧嘴的布置窑内气体再循环窑内气体再循环 燃高速烧嘴的主要作用有以下三点： 1）提高气流喷出速度，可使窑内温度均匀性和综合换热系数的均匀性相应提高，使烟气的热量得到充分利用。最主要的是起搅拌均化的作用，而不是靠提高热气流的喷出速度来提高对流换热系数。 2）调温高速烧嘴和过剩空气高速烧嘴可使焰气喷出温度和窑内温差降

9、低，掺入的调温空气使烟气的流量和流速同时增大; 3）焰气是以高速喷入由制品形成的火道中，经过大幅度的降温后，才与窑墙、窑顶相遇。所以，窑墙和窑顶的温度较低，减少蓄热和散热损失。 2、检测及控制系统 控制技术可实现温度、气氛和压力的准确控制：温度控制： 采用分区控制，每个控制区可控制一至多个烧嘴。每一控制区的空气管道设电动调节阀一只，煤气管道设电磁切断阀、手动调节阀、煤气/空气比例调节阀、溢流阀各一只，通过各控温区的闭环控制系统组件，结合控制软件，实现窑炉内产品烧成全过程准确温度控制。在窑内垂直火道位置，每个火道上下布置两只烧嘴。 气氛控制： 通过调节总管及各区的燃气量和助燃空气量来实现。首先，

10、控制煤气和助燃空气总管的流量及二者的比率。第二，通过比例调节器控制每一控制区的燃气/空气比率实现燃烧的空气过剩系数控制。从环保角度出发，在保证产品质量的情况下尽可能控制空气系数越小越好，这样可有利于减少烟气中氮化物的生成量。 窑内的压力控制： 主要通过变频调节控制排烟机来实现。 控制系统：用可靠性好的智能仪表和计算机控制系统。 智能仪表控制主要特点有：可根据产品情况选定产品烧成曲线。烧嘴可自动点火，火焰自动监测。具有信号报警、信号联锁和联锁保护功能。系统可数字显示控制窑内各温度、预热空气温度、烟气排烟温度。显示助燃空气量、天然气压力和流量记录。窑压自动调节，数字显示。 DCS计算机集散控制系统的主要特点有： 具有功能强和可靠性好等特点。能进行双向通讯，带打印机可打印实时烧成工艺参数及储存的工艺曲线。可以菜单选项方式实现各种功能的选择。可完成对工艺曲线的总设定和修改。软件可实现动态管理，对各区的给定、实测、偏差、控制状态进行适时显示与监控，并用功能键提示操作。可实现各区烧成制度的自动调用并实时显示。可实现窑炉动态显示各烧嘴的燃烧状态及窑炉系统各检测控制参数值。查看一年时间任一工艺曲线记录情况。 窑内压力的调节：可通过烟道闸门的开度调节流通的阻力来实现窑内压力的变化，也可用调节排烟装置产生的抽力来实行。 钟罩窑 又称罩式窑或