陶瓷窑炉与设计：第二章 辊道窑4

1、第一章 隧 道 窑(3)school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑3)排烟系统 排烟系统:排烟口，支烟道，主烟道，排烟机及烟囱 隧道窑预热带设置分散的排烟口 分散排烟的目的: 易于控制各点的烟气流量，保证按烧成曲线进行焙烧 迫使烟气多次向下流动，减少气体分层现象。 分布排烟口的地段。约占预热带全长的70 自进窑第二车位起，每车布置一对排烟口。按烧成曲线在不同距离的温度转折点上设排烟口排烟口设置得多些，容易进行调节。school of material science and engineering S U S

2、T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑排烟口之上为支烟道和主烟道支烟道联接排烟口和主烟道主烟道汇各支烟道的烟气进烟囱排烟口垂直支烟道水平支烟道汇总烟道主烟道调节闸板school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑排烟口和垂直支烟道宽200300mm高134270mm排烟口上有过桥砖school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道

3、窑主烟道的布置：主烟道穿过窑底与另一侧主烟道会合进烟囱烟囱在窑的一侧。 结构复杂，主烟道基础深，不宜在地下水位高的地方砌筑，且阻力较大，使烟囱高度增加。两侧主烟道平行至窑头会合再进烟囱烟囱在窑头。主烟道平行砌筑，结构简单，阻力较小，烟囱高度二十余米school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑主烟道布置school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S

4、U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑排烟口、支烟道及主烟道的设计尽量减少阻力损失， 烟气进入烟道即能顺利地排走，烟道应避免急剧弯曲。排烟系统的断面积在砌筑条件允许下大些好，不能太大，以免浪费。设计主烟道能顺利进行清扫灰渣为宜。排烟口，支烟道及主烟道是砌在窑体内或基础内和地面下的砖砌管道。在小型隧道窑中，可用金属管引出窑外。原则上排烟口的总面积应等于支烟道的总截面积，等于主烟道的截面积，等于烟囱出口截面积。school of material science and en

5、gineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑设计：排烟口和支烟道中气体流速为1.02.0 Bm/s 主烟道中和烟囱出口为2.04.0 Bm/s。 采取了高速调温烧嘴，则流速有所增加。 烟气的流量根据燃料消耗数据可以算出，选定流速，用流速除流量，即可求出各处的截面积。主烟道不宜过长，过长则散热损失大，烟气温度降落大，本身阻力也大，使烟囱抽力减小。在不影响操作的条件下，越短越好。但有的窑因为烟囱建得过高，抽力过大，不得已将烟道延长，才好控制，这种设计是不好的。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道

6、窑排烟机和烟囱只用烟囱窑炉把烟气排除出去要有一个烟囱。在自然抽风的窑炉，没有排烟机，烟囱作用：有一定的高度，足够的抽力能克服窑内的阻力把烟气送到较高的空间去避免污染住宅区。机械通风的窑炉，窑内阻力有抽风机克服，不能放在低空住宅区，需要烟囱。烟囱高于周围100m范围内的最高屋顶3m。隧道窑烟囱在45m以下，倒焰窑烟囱在35m以下。 国外为了避免烟气污染，烟囱300m以上。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑烟囱下部高温段内衬粘土耐火砖，外砌红砖。 烟囱上部低温段可以全用红砖砌筑。 75m以上烟囱外壳要用钢

7、筋混凝土特高烟囱宜采用轻质高强度材料砌筑。砖烟囱自顶至底，外表面有1.52.5的倾斜度。 烟囱上口筒身厚度120240mm 自烟囱口向下每高1015m分为一节，每节筒身厚度相同， 下节比上节厚度增加120mm， school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑当窑内阻力大，烟气温度不很高的情况，采用排烟机，配以一个合乎卫生条件的不大烟囱。排烟机使用温度不超过300，超过此温度时，则需掺冷空气后使用。 烟囱或排烟机所要克服的窑内阻力，应该自窑内零压面算起，经料垛，排烟口，支烟道、主烟道至烟囱底的全部阻力。在隧道窑中，当

8、冷却带鼓风维持正压，烧成带近于零压时，则自烧成带算起，经预热带至烟囱止。当冷却带无鼓风机呈负压时，则应从冷却带开始经烧成带，预热带至烟囱止。烧成带负压操作烧煤的隧道窑，零压面在煤层下，应自煤层经烧成带，预热带至烟囱底止。烧成带正压，煤层下鼓风的窑，零压面可能在预热带和烧成带交界处。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑采用排烟机，后面的烟囱又不足以克服其本身的阻力，则排烟机还要考虑克服这个阻力。 可以两窑共用一个烟囱，烟气流量是两窑之和，阻力却是一个窑的阻力。要在烟囱底内部砌一不高的隔墙，以免两股烟气相撞

9、产生涡流增加阻力。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑5)气幕、搅动循环装置 隧道窑预热带处于负压，易漏入冷风，冷风密度大，沉在下部，迫使热气体向上，产生气体分层现象，上下温差最大可达300400。克服预热带气体分层现象，采取气幕或循环装置 气幕：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；气幕的形式: 在窑头有封闭气幕，预热带有循环搅动气幕。在烧成带还有氧化气氛幕在冷却带有急冷阻挡气幕。 school of material science and engineering

10、 S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（1） 封闭气幕位置：预热带窑头,一车位处由窑顶和两侧送入； 12Pa正压形式：格子或狭缝；气体来源：车下热风或冷却带热风或烟气方向：垂直或向入车方向斜30度到40度；间歇推车:窑内气流垂直的方向送入。 连续推车:在窑顶做成向出车方向的45缝隙，喷出气流，阻止热烟气外溢。在两侧窑墙上做成向进车方向的45缝隙school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑垂直封闭气幕school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设

11、计第一章隧道窑45封闭气幕school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（2）搅动气幕 位置： 预热带设23道搅动气幕。在600800区间方向：自窑顶一排小孔喷出，使窑内热气体向下运动，产生搅动，使窑内温度均匀。气流喷出角度可以90垂直向下，或以120 180 角逆烟气流动方向喷出热气来源:是烟道内的烟气。烧成带窑顶二层拱内的热空气或冷却带抽来的热空气。喷出速度：10m/s，用高速调温烧嘴来

12、代替搅动气幕。高速调温烧嘴喷出的气体温度调节到该处所需的温度，喷出速度大，超过100msschool of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑120搅动气幕school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（ 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循环流动，以达到均匀窑温的目的。轴流风机装在窑顶洞穴中，叶片不

13、超出拱顶面，机轴后面有夹道通向侧墙车台面处的吸气口，将同一载面上的烟气抽吸并自窑顶吹向下部。采用喷射泵时，用压缩空气自喷口高压喷出，在该处造成负压，将同一截面上的烟气抽出后又送入，形成烟气循环，减少上下温差school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑轴流凤机循环喷射泵气体循环school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（4） 气氛幕 烧还原气氛，坯体在900前充分氧化，还原带前须有氧化带，在气氛改变的地方，9501050处设气氛幕氧

14、化气幕窑顶及两侧窑墙喷入热空气，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。气幕的气体量要足够，使氧化反应完全，空气不能过多，以免该处温度过低，氧化反应不完全，引起坯泡。气体来源：从冷却带、窑顶二层拱中、间接冷却壁中抽出的热空气，经烧成带二层拱加热方向：窑顶和两侧窑墙都设有喷气孔，上密，下稀，90角喷出school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（5）急冷阻挡气幕作用：急冷产品；隔绝烧成带和冷却带气体系统；气源：用冷空气、温度低的热空气自侧墙和窑顶喷入急冷气幕的对准料垛间隙喷入，能迅速循环，均匀急冷喷入

15、的冷空气应在不远的热风抽出口抽出，须调节好急冷气幕和热空气抽出量，务使达到平衡，否则会影响窑的正常操作，并降低产品质量。结构型式同气氛幕。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑4)燃烧设备 燃烧设备：燃烧室、烧嘴、其他附属设备。 a烧嘴将燃料喷入燃烧室，燃料在燃烧室燃烧，燃烧产物喷入窑内加热坯体。b燃料直接喷入窑内燃烧，使窑内温度均匀，热效率高。料垛间留有空间， c烧重油，须雾化后直接喷入窑内。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计

16、第一章隧道窑（1）燃烧室的布置 隧道窑燃烧室的分布：集中或分散相对或相错一排或二排。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑集中或分散 隧道窑自900950左右开始一直到最高烧成温度处布置燃烧室和烧嘴烧成带占全窑长度的1530左右。 燃烧室布置自低温起，先稀后密。 全窑每小时要烧多少燃料，是根据热平衡或实际生产燃耗指标算出的，燃料必须在烧成带烧完。 集中布置燃烧室: 用12对燃烧室。 分散布置燃烧室: 用近10对或更多的燃烧室school of material science and engineerin

17、g S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑集中布置:易于操作和自动调节 烧还原气氛的隧道窑: 氧化燃烧室，强还原燃烧室、弱还原或中性气氛燃烧室，须分布足够多的燃烧室保证温度制度和气氛制度。 烧还原气氛的窑：前一二对为氧化燃烧室后56对为还原燃烧室氧化燃烧室和还原燃烧室应有一定的距离，便引入氧化气氛幕。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑相对还是相错 燃烧室两侧相对布置砌筑简单，易于安置钢架结构。相对布置，对着喷火口的两侧料垛温度较高， 在烧成带长度上出现温差。 当烧嘴喷出的火焰长而速度高，如果相对布置

18、，势必产生火焰猛烈冲击的不良影响。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑相错的布置：两侧燃烧室不全相对而略有错开。窑内气体产生循环，可使温度进一步均匀。采用高速烧嘴，更应相错布置。注意：相错的间距以半个车位到一个车位为宜，对准烧嘴的料垛应留适当的气体循环通道，将喷火口对准装载制品的下部或垫砖通道。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering

19、S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑喷火口对准垫砖通道school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑一排还是二排燃烧室都是一排布置在近车台面处。 喷火口对准窑车衬砖中的气体通道， 窑车面上垫砖通道及料垛下部喷火口最高可达侧墙的70。烧煤气的隧道窑，烧嘴布置较多，喷火口较矮。当料垛较密，或用棚板装车，上下气体沟通困难。避免下部温度高于上部，分上下两层布置烧嘴。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of mate

20、rial science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（2） 烧煤的燃烧室烧煤的燃烧室：人工烧煤和机械烧煤两种。人工烧煤不稳定，劳动强度大，燃烧不完全，热耗太。设备简单，投资少 人工烧煤燃烧室：用块煤时用微倾式梁状炉栅烧粉煤时用阶梯式炉栅。用烟囱自然抽风，炉栅下敞开，烧成带呈微负压下操作窑结构简单，预热带负压大，易漏进冷风，造成气体分层，上下温差大。将炉栅下密闭鼓风(或水封鼓风)，使烧成带呈微正压操作，劳动强度较大，预热带温度较均匀。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一

21、章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（3）烧重油的燃烧室 重油雾化油滴大部分要在燃烧室内燃烧，进窑把热传给制品。重油燃烧室的温度比烧煤和煤气的高，容易烧坏燃烧室的内衬，燃烧室建得大些，适当降低空间热强度，用较好的耐火材料来砌。用高铝砖砌筑燃烧室，注意重烧收缩要小。用硅砖砌筑燃烧室，留有足够大的膨胀缝，烘窑时加以小心，烧到高温也就安全了。school of material

22、science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑烧重油的燃烧室有挡火墙(实际上是燃烧室比车台面下落一个距离，扩大燃烧空间，喷火口仍自车台面开始)。烧嘴对准挡火墙，以免重油雾滴直冲料垛，造成结焦。燃烧室前有烧嘴砖，烧嘴砖的喷口做成喇叭状，其张角应和烧嘴扩散角相配合，否则，燃烧室内易结焦。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑DT型低压天然气烧嘴

23、school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑RK型低压油嘴school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（4）烧煤气的燃烧室 烧煤气的燃烧室砌在两侧窑墙上，比烧煤或烧油的小，一部分煤气在燃烧室内燃烧，大部分煤气直接喷入窑内燃烧 不设燃烧室， 在窑墙上布置燃烧通道，将全部煤气喷入窑内燃烧的。 应将烧成带两侧适当加

24、宽， 在料垛中留有空隙，具备足够的燃烧空间。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（5）陶瓷工业隧道窑对煤气烧嘴的要求 烧煤气的隧道窑采用发生炉煤气，压力不高；用短焰烧嘴。陶瓷工业隧道窑宽度不大， 要求比较短而软的火焰， 多用低压涡流式烧嘴， 结构简单， 操作

25、方便。短焰烧嘴有一部分燃烧在窑内进行，可使窑内温度均匀。 用天然煤气或液化石油气烧窑，压力高，用喷射式无焙烧嘴喷出速度不高的话，火焰长度上的温度降落大，与初喷火焰接触的制品温度高，与火焰尾部接触的制品温度低，窑内温度不均。用高速烧嘴，克服这个缺点。将天然气降压使用，也就可以采用低压涡流式烧嘴。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（6）陶瓷工业隧道窑对重油饶嘴的要求 雾化要好，雾滴要小而均匀，与空气混合要好，使火焰喷出短而软，不直接冲刷制品或匣钵，火焰扩散角适当(2030)。当喷油量发生变化时，要求空气能成

26、比例地调节，能维持一定的气氛。 要结构简单，易于调节，操作方便，噪音较小。目前用得最多的为低压比例调节油烧嘴，用一般离心风机就可满足压力要求。动力消耗也小。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑6)冷却系统 烧好的产品进入冷却带，热传给入窑的冷空气及窑墙、窑顶，产品被冷却后出窑。冷却方法：自然冷却，强制冷却强制冷却的方法：直接鼓风入窑冷却产品，间接冷却直接和间接冷却相结合。直接冷却方法：最高温度至700段鼓风入窑内使产品急冷冷却带末端鼓入冷风使产品强制冷却。抽热风口位置：从700400每车位一对，设在车台面

27、处，也可设上下两排抽风口。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑抽出的热风作用：干燥干燥室作湿坯，供各气幕烧成带作一次或二次风燃烧冷却方法，在装有匣钵或棚板装车而顶部和两侧设有挡板时，效果很好。在明焰露装时，要将冷风喷向垫砖或窑车的气体通道，避免冷风不均匀地冲击产品。或将冷风经过夹壁后再向窑内喷出，间接急冷和直接急冷相结合。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑 直接冷却的冷却带结构1燃烧室； 2事故检查孔； 3急冷气

28、幕孔， 4急冷气幕送风，5热风抽出孔，6热风道， 7抽送去助燃； 8抽送去干燥，9热风道分隔闸板，10冷风送入，11冷风喷头，12一冷风入口school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑设有引射装置的冷却带结构1燃烧室，2事故检查孔，3急冷气幕，4助燃用热风抽出口，5引射装置， 6热风抽出孔， 7热风道，8抽进去干燥9冷风送人；10一冷风喷头； 1l冷风送入school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑窑尾直接冷风的鼓入：窑顶鼓入为主，

29、两侧为辅。冷风送入与隧道中心线成3060角。在冷风送入的前端要有一个空间，以免冷风受到窑拱或产品阻挡而向出车端外溢 窑尾间接冷却方法：冷空气鼓入两侧窑墙空隙夹壁窑顶双层拱内抽出热空气作气幕二次风及干燥。school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑1侧壁间接冷却道 2热风道 3窑顶间接冷却道 4车下自然冷却通风孔道school of material science and engineer

30、ing S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material scien

31、ce and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑44school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school

32、of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与

33、设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineeri

34、ng S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑7) 钢架结构 隧道窑用钢架结构是为了克服拱顶的横推力。须算出拱半径R， 拱心，拱顶各层材料的厚度s及其密度，沿窑长度立柱之间的距离l，上下拉杆中心线间的距离h、上拉杆至拱脚中心线的距离d。钢架计算示意图school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑（1）横推力计算 两立柱间的窑顶重量P （N） 两立柱间窑顶横推力 （N）（2）拱脚粱计算： 弯曲

35、力矩： （Nm） 截面模数： 为材料许用应力，一般选=157106 Nm2 根据W1确定所用材料的规格及数量。 school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑(3)上拉杆的计算拉力F1 （N）拉杆截面积f1 (m2)拉杆的计算直径d1 (m)选用材料school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑(4 ) 下拉杆的计算拉力F2 N拉杆截面积f m2 拉杆计算直径d m选用材料school of material science and e

36、ngineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑(5)立柱计算弯曲力矩M Nm截面模数W2选用材料school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑例某隧道窑，在20750温度范围内，窑顶材料如图，内衬耐火粘土砖230mm,耐火涂层10mm，轻质砖65mm，上以粒状高炉渣填平，拱心处后120mm，在平放一层红砖，其他尺寸如图，立柱间距为2.5mm，上下拉杆中心线距离h为2.15m。上拉杆与拱脚中心线距离d为0.59m，试计算该段钢结构。R=800mm=600 解 横推力计算： 两立柱间窑顶所受重力P 耐火粘土砖所受重力P1school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道窑轻质砖所爱重力P2 高炉矿渣的截面积作为两个三角形近似计算，则其所受重力P3P3=0.50.280.5522.55509.80=2090 N红砖所受重力P4 P40.0531.12.517509.802520 N PP1+P2+P3+P49700+2060+2090+252016370 N，school of material science and engineering S U S T陶瓷窑炉与设计第一章隧道