第四章隧道窑1

第四章隧道窑隧道窑是由耐火材料、保温材料和建筑材料砌筑而成的在内装有窑车等运载工具的与隧道相似的窑炉。隧道窑工作时，运载工具(窑车)上装载有待烧的制品，随运载工具从隧道窑的一端(窑头)进入，在窑内完成制品的烧制以后，从隧道窑的另一端(窑尾)随运载工具(窑车等)输出，而后卸下烧制好的产品，卸空的运载工具(窑车)返回窑头继续装载新的坯体后再入窑内煅烧。（用于大规模的生产卫生洁具制品和较大的坯件）

广东潮州麦氏洋行（潮安）陶艺

有限公司48m轻型还原焰隧道窑

河南济源市巨康陶瓷有限公司68m素烧隧道窑

河北华玉股份有限公司78m日用瓷宽断面明焰隧道窑河南焦作陶瓷总厂二瓷厂42.8m小截面隧道窑

窑型:辊道窑;燃料及燃烧方式:轻油、气：明焰裸装;烧成温度(°C):2800-4000;年产量(万件):200-1500万件;

日用瓷釉中彩辊道窑炉工艺品烤花辊道窑炉第一节概述一.分类隧道窑属于逆流操作的热工设备，即窑车上的坯体在窑内逆气流方向连续移动目前最多用的为单通道明火焰隧道窑。。隧道窑尽管类型不同，其构造也会有一些差别，但是其基本结构和工作原理都是一样烧成制度(一)烧成(工艺)过程1.20～200℃阶段：排除残余水分2.200～500℃阶段：排除结构水3.500～600℃阶段：石英晶型转变4.600～1050℃阶段：氧化阶段5.1050～1200℃阶段：还原阶段6.1200～1300℃阶段：烧结阶段7.1300～700℃阶段：急冷段8.700～400℃阶段：缓冷段9.400～80℃阶段：急冷段预热带(20-900℃)烧成带(900-1300℃)冷却带(1300-80℃)

隧道窑的分带三带：预热带、烧成带、冷却带，以温度为界以窑体长度分预热带占窑总长的30－45%烧成带占窑总长的10－33%冷却带占窑总长的38－46%预热带的温度范围：室温～950℃烧成带的温度范围：950～最高温度冷却带的温度范围：最高温度～制品出窑温度按燃烧室设置位置分（常用）(二)烧成制度1.温度制度：1)各阶段应有一定的升、降温速度2)在适宜的温度下应有一定的保温时间，使温度趋于一致。

预热带的温度控制

目的：保证所焙烧的制品按照升温曲线的要求均匀地加热升温。温度检测：窑头、预热带中部(约500℃)、预热带末端(900℃)；控制手段：调节排烟总闸板、各支排烟道闸板以及各种气幕来实例如：若总闸板开度大，则预热带的负压值大，易漏入冷空气，加剧窑内冷、热气体的分层，增大窑内断面的上、下温度差。若总闸板开度小，则窑内抽力就会不足，从而排烟量减少，不易升温。减少预热带上下的温差的措施：1.采用开启封闭气幕和搅动气幕2.可采用低蓄热窑车以减少上下温差。3.在预热带增设辅助的高速烧嘴来增加窑内气流的强烈扰动以减少温差和强化传热。4.加强窑的密封；5.可增设窑底均压系统。烧成带的温度控制：

主要控制实际燃烧温度和最高温度点温度。火焰温度应高于制品烧成温度50—-100℃。火焰温度的控制是调节单位时间内燃料的消耗量和助燃空气的配比。单位时间内燃烧的燃料量多而空气配比又恰当，则火焰温度高。燃料燃烧后喷出的烟气有扰动作用(尤其是使用高速调温烧嘴时)，所以烧成带内的温度分布是较为均匀的，即断面上的上、下温度差不大。隧道窑最高温度点一般控制在最末一、二对烧嘴之间。最高温度点前移会使保温时间过长，这样易使制品过烧变形，反之过后则保温不足，会形成欠烧。烧还原气氛的隧道窑，其烧成带还要控制气氛的转化温度。冷却带的温度控制在700℃以前可以急冷，依靠急冷阻挡气幕喷入的冷空气将产品急冷。而对于一些裸烧的大件产品，为了避免冷风喷人不均匀而会引起产品的炸裂问题，可考虑抽出200℃以下的热空气作为急冷气幕。自700~400℃为缓冷阶段，这一冷却段由于有晶型转变，要掌握合适的冷却速度，400℃以后可以快速冷却至80℃左右出窑。在窑尾可以直接鼓入冷风。2.压力制度

隧道窑内的压力变化随气体流动而变，情况甚为复杂。首先看一下窑内的气流分布情况。废气排出预热带烧成带冷却带冷却风逸出风循环风抽热风一次风燃料燃烧吸入风气幕循环风压力分布曲线见下图:预热带烧成带冷却带排烟口隧道窑压力分布曲线

压强控制很重要，一般是微正压或微负压。最重要是控制其烧成带两端的压强稳定如果窑内的负压过大，漏入的冷空气多，使窑内的温度降低，且气体分层严重，窑内断面上的上、下温度差加大；同时会使烧还原气氛时，窑内的烧成带难以维持还原气氛。所以负压大的窑是操作不好的窑。如果窑内的正压过大，大量热气体会向外冒出，这既损失了热量，也恶化操作人员的劳动环境。窑内的热气体冒入车下的坑道还会烧毁窑车的金属构件，造成操作事故。最理想的压强控制操作是将窑内维持为零压，但是办不到。只能将窑内的关键部位——烧成带与预热带的交界面附近维持在零压左右。3.气氛制度烧成带的气氛控制烧氧化气氛的隧道窑，其气氛制度比较容易控制，只需要控制空气过剩系数大于1，但不要太大，以节约燃料和提高燃料的燃烧温度。烧还原气氛的隧道窑在烧成带之前的一小段要控制为氧化气氛，后一段要控制为还原气氛，用氧化气氛幕来分隔这两段。现代烧油或烧燃气的隧道窑是通过控制燃料量与助燃空气量的配比来控制氧化气氛和还原气氛。烧氧化气氛时，助燃空气要略微过量；而还原气氛时助燃空气则要略微不足。操作员常观察火焰的状况简单判断气氛的性质：烧氧化气氛时，火焰清晰明亮，可以一眼望到底，清楚地看到窑内制品的轮廓；烧还原气氛时，火焰混浊，不容易看清窑内制品的轮廓。三.工作系统(一)工作系统(流程)：

1.坯体的烧制过程：

窑车方向烟气方向2.空气流动特点窑尾鼓入的大量冷空气在冷却带被预热，一部分作为助燃空气，送往烧成带，另一部分抽出供坯体干燥或气幕用。

3.烟气流动特点燃料在烧成带燃烧后所产生的高温烟气，沿窑内通道流入预热带，在加热坯体时本身被冷却，最后自预热带排烟口、支烟道、主烟道经排烟机、烟囱被排除。隧道窑分带及工作流程(二)工作系统组成1.产品烧成部分：即窑体部分，是隧道窑系统的主要部分，窑体上设有各种气流进出口2.窑内输送设备：窑车与窑具3.排烟系统：包括支烟道、主烟道、烟囱等各种排烟通道。4.燃料燃烧系统：包括燃料输送管道、燃料预热、燃烧器等。5.气幕搅动系统：输送风管、风机、及各种调节阀6.冷却系统：包括急冷、缓冷、快冷。7.推车系统：为窑车运动提供动力，有液压型推车机和螺旋推车机8.窑车回路系统：包括窑内轨道和窑外轨道以及驱动设备．1、窑主体窑顶窑墙窑底：窑车衬砖保温层：用于窑直墙保温工作层：直接接触火焰保护层：保护窑体、并起到密封作用拱顶平顶窑车窑车金属架：用以支托耐火衬体，窑车衬料：最大限度地降低窑车的蓄热能力2、窑内输送设备——窑车和有关的窑具密封系统砂封槽：隔断窑车上下空间，使冷空气不漏入，热气体不漏出曲封：阻止窑内外高温废气窜入窑车下部，对窑车对保护作用。窑车两侧装有钢制群板，窑车在窑内移动时，群板插入两侧砂封巢内构成砂封窑车与窑墙、窑车与窑车之间曲折密封：窑具：现代的明焰裸烧方式的窑具都是棚架结构的，由棚板、支柱、垫砖。窑具要有一定的高温承载力。(二)工作系统举例

1.自然抽风烧煤隧道窑2.烧油或煤气隧道窑AB3.隔焰隧道窑一.断面尺寸和长度(窑体的主要尺寸)(一)断面尺寸1.高度(内高)：指窑内可装制品部分的空间高度。即从窑车装载面至拱顶的高度。2.宽度(内宽)：指窑内两侧墙间的距离。(二)长度1.需要考虑的因素：制品的烧成制度及产量要求。2.各带长度的确定原则：

预热带长度根据排出烟气温度确定；

烧成带长度据制品最终烧成温度所需持续的时间长短确定；

冷却带长度根据出窑制品的温度来确定。第二节隧道窑结构3.总长和各带长度的计算1)隧道窑的总长当窑截面积A确定时，长度L计算：各带长度可按下式计算：二.窑体(一)窑墙1.窑墙的作用及要求2.结构：(二)窑顶1.窑顶的作用2.结构f3.拱高及跨度：

4.拱的受力分析1)半圆拱5.窑顶材料：从内至外窑顶组成是：耐火砖→隔热砖→轻质粒状填料→红砖2)双心拱(三)检查坑道1.作用：清扫；冷却窑车，检修窑车；事故处理。2.尺寸：一般宽1m，高1.8m左右。3.要求：平时将坑道关闭，并设抽风和鼓风，保持与窑内相同的压力制度。(四)窑门三.窑车与封闭系统(一)窑车窑车窑车金属架：钢铁或铸铁窑车衬料：由耐火粘土砖、轻质保温砖组成，最大限度地降低窑车的蓄热能力。窑具：现代的明焰裸烧方式的窑具都是棚架结构的，由棚板、支柱、垫砖。窑具要有一定的高温承载力。窑车两侧装有钢制群板，窑车在窑内移动时，群板插入两侧砂封巢内构成砂封窑车与窑墙、窑车与窑车之间曲折密封：密封系统砂封槽：隔断窑车上下空间，使冷空气不漏入，热气体不漏出曲封：阻止窑内外高温废气窜入窑车下部，对窑车对保护作用。(二)封闭系统窑尾砂封窑头砂封四.燃烧设备(一)燃烧方式1.烧嘴将燃料喷入燃烧室，再将燃烧产物喷入窑内去加热坯体；2.烧嘴将燃料直接喷入窑内燃烧，使窑内温度均匀，热效率高。(二)燃烧室的布置分布在两侧窑墙，布置在靠近窑车的台面上，可分为集中和分散布置、相对与相错布置、一排和两排布置①集中或分散②相对或相错③一排或二排集中布置：在烧成带集中布置1～2对烧嘴(燃烧室)；特点：结构简单，易于操作和自动调节，但窑内温度均匀性难以保证。

分散布置：在烧成带自低温起，先稀后密地布置多对烧嘴。特点：分布足够多燃烧室能保证温度制度和气氛制度。相对布置：特点：砌筑简单、调节方便，但温度较高在烧成带长度方向上宜出现温差，且火焰相互干扰相错布置：窑内气体产生循环使窑内温度均匀。（常用）两排布置：上、下两层布置烧嘴，避免温度差的出现。烧重油的燃烧室一般将燃烧室建得要大一些，以降低燃烧室的空间热力强度。烧气体燃料时，可以不设立燃烧室，直接在窑墙上布置燃烧通道将全部燃料喷入。燃烧系统：配备高效率燃烧机。加热燃料可以是轻柴油、天然气、液化石油气及煤气。窑炉的每只燃烧机都配有自动点火和火焰监测系统，确保灭火的燃烧机及时点烯和燃料供应安全切断。各区域的燃烧机即使用空气与燃气（燃油）比例阀来自动控制空气与燃料量，又可手动微调来调整火焰，以保证燃料达到最充分的燃烧。排烟通风系统主烟道：汇总各支烟道的烟气，并将其引入烟囱烟囱：将来自主烟道的废气送入高层大气空，减少废气对工作环境的污染排烟口：主要在预热带，其目的是将隧道窑内的燃烧废气引向支烟道支烟道：引导来自排烟口的排出废气进入主烟道五、排烟系统注：排烟口、支烟道、主烟道的布置应避免急剧转弯，保证尽量减小废气的流动阻力损失，使废气在烟道内顺利排出。排烟系统包括：排烟口-支烟道-总烟道-排烟设备排烟机烟囱(一)排烟口—烟气由窑内向窑外排出的出口。1.位置：预热带两侧靠近车台面的窑墙上。2.数量：占预热带的70%，每车布置一对。(二)支烟道—

起联接排烟口与主烟道的作用。(三)主烟道1.作用：汇集各支烟道的烟气，送进烟囱。2.布置方式：(四)排烟机(五)烟囱六.气幕概念：气幕是指在隧道窑横截面上，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。气幕分类：（按照其在窑上作用和要求的不同分）窑头-------封闭气幕，预热带-----循环搅动气幕烧成带------氧化气氛幕，冷却带-----急冷阻挡气幕。封闭气幕：位于预热带窑头目的：窑头形成1～2Pa的微正压，避免了冷空气漏入窑内。将气体以一定的速度自窑顶及两侧墙喷入，成为一道气帘，该热空气一般是抽车下热风或冷却带热风。气幕气体送入方式：1）与窑车运动方向相垂直

2）与出车方向成45℃设为两道：第一道：用冷空气第二道：用热空气封闭气幕扰动气幕：位于预热带，一般设置2-3道扰动气幕工作过程：以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，产生扰动，使窑内温度均匀。气流喷出角度垂直向下，或以一定角度逆烟气流动方向喷出。扰动气幕作用：为了克服预热带气体分层现象而采取的措施，气体分层原因：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。气体分层结果：气体分层导致上下温差最大可达300—400℃。这样就必须延长预热时间，等待下部制品预热好，反应完全，因此降低了窑的产量，增加了燃料消耗。要求：（1）作为搅动气幕的热气体温度应尽量与该断面处温度相近，否则易使窑内局部温度下降造成制品炸裂。（2）作为搅动气幕的热气来源可以是烟道内的烟气，烧成带窑顶二层拱内的热空气或冷却带抽来的热空气。喷出速度应在10m/s以上才起作用。国外隧道窑搅动气幕喷出速度大，超过100m／s，使窑内气流达到激烈的搅动，上下温度均匀，达到快速烧成。（3）气流喷出角度可以使90℃垂直向下，也可以120-180℃角度喷入。现代隧道窑在热带靠近烧成带的一端附近设置高速调温烧嘴来代替搅动气幕。其喷出速度大，烧嘴喷出的气体温库可以调节到该处所需的温度，达到快速烧成。撹动气幕循环气幕（与扰动气幕作用相同）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，将同一截面上的烟气抽吸并自窑顶吹向下部。气氛气幕（结构同封闭气幕）位置：位于气氛改变的地方。隧道窑在950—1050℃处设气氛幕——氧化气幕，即在该处由窑顶及两侧窑墙喷入热空气，使之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。说明：(1)气幕的气体量要足够，空气过剩系数在1.5—2.0之间，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。(2)作为氧化气氛幕的空气温度也不能过低，一般是从冷却带内，或窑顶二层拱中、间接冷却壁中抽出的热空气，再经烧成带二层拱进一步加热提高温度。（3）要求整个断面气氛均匀，较好地起分隔气氛的作用，窑顶和两侧窑墙都设有喷气孔，上部密些，下部稀些，均以90‘角喷出。急冷阻挡气幕

位置：急冷气幕设于冷却带始端作用：1)坯体在700℃以前应急冷，缩短烧成时间。提高制品质量。2)阻挡气幕，防止烧成带烟气倒流至冷却带，避免产品熏烟。结构：同封闭气幕说明：（1）急冷气幕的喷入应对准料垛间隙，入窑后能迅速循环，起到均匀急冷作用。（2）喷入的冷空气应在不远的热风抽出口抽出，必须调节好急冷气幕和热空气抽出量，保持平衡，否则会影响窑的正常操作，并降产品质量。（七）冷却系统（即为冷却带的通风装置）注意：鼓入冷却带的冷空气必须在烧成带之前抽出，使鼓入和抽出的风量达到平衡，不使冷空气流入烧成带，保证烧成带能烧到高温并维持还原气氛，保证烧成带烟气不倒流入冷却带使产品熏烟。冷却系统急冷部分缓冷部分快冷部分急冷气幕（传统隧道窑）急冷喷嘴（现代隧道窑）间接冷却（传统隧道窑）间接与直接冷却相结合（现代隧道窑）在400℃以下，靠近隧道窑出口端鼓入一定量的空气时烧好的产品快速冷却，以缩短烧成周期。冷却