熱工窯爐-隧道窯

1、熱工窯爐-隧道窯緒論我國窯爐的現(xiàn)狀隧道窯(tunnel kiln)我國窯爐的發(fā)展方向及實現(xiàn)途徑 窯爐是一門綜合性應用技術(shù)。主要介紹了隧道窯（耐火材料、陶瓷工業(yè)用）的工作原理、結(jié)構(gòu)特征、熱工制度、設計理論和設計方法（參數(shù)確定原則，材料性能及選擇依據(jù)）、計算方法。 介紹工程應用和分析、研究、解決問題的基本方法和觀點。相關知識：傳熱學、氣體力學、機械學、電工學、微電子學及材料科學等學科的理論基礎，還應具有生產(chǎn)實踐經(jīng)驗和有關加工制造的專業(yè)知識。 現(xiàn)代化的工業(yè)窯爐，機械化、自動化程度高，進行計算機控制與管理。窯爐面臨全面技術(shù)革新，需要研究現(xiàn)有窯爐，設計研制新型節(jié)能、多用途窯爐，提高我國窯爐工業(yè)的整體設計

2、與制造水平 。燃料使用潔凈的氣體燃料（天然氣、液化石油氣、發(fā)生爐煤氣等）、液體燃料；但某些老型窯爐依然燒煤，浪費燃料，污染環(huán)境。結(jié)構(gòu)輕型化、密封性能好，寬斷面、低高度；砌筑材料采用輕質(zhì)、高強耐火材料，耐火纖維砌筑窯體；三、我國窯爐的現(xiàn)狀自動控制多數(shù)窯爐實現(xiàn)自動控制系統(tǒng)；自動控制水平不高，還僅限于熱工操作方面。歐洲國家已實現(xiàn)了裝、出窯及熱工操作的遠程自動控制。高溫窯爐高溫隧道窯、高溫梭式窯等有效實現(xiàn)高溫燃燒；燃燒器高速燒嘴的使用。 污染嚴重，能耗高、電耗高等。 耐火制品窯的分類連續(xù)式窯隧道窯間歇式窯：傳統(tǒng)式窯倒焰窯(down-draft kiln)新型式窯梭式窯(shuttle kiln) 鐘罩

3、窯等隧道窯的特點：優(yōu)點：生產(chǎn)能力大、燃耗低、使用壽命長、 機械化、自動化程度高、勞動條件好。缺點：投資大、附屬設備多、熱工制度不宜 經(jīng)常調(diào)節(jié)，只適合燒成品種單一的制 品。一、隧道窯分類低溫隧道窯10001350普通隧道窯13501550高溫隧道窯15501750超高溫隧道窯17501950按溫度分類頂部加熱式底部加熱式側(cè)部加熱式（最常見）按燃燒裝置布置形式分類推進窯車氣流推出窯車預熱帶燒成帶冷卻帶送冷空氣抽出熱風送煤氣送一次空氣煙氣抽出二次空氣圖1-1 隧道窯工作原理圖1.預熱帶長度應根據(jù)排出廢氣溫度來確定，廢氣離開排煙機溫 度應低于250；2. 燒成帶長度根據(jù)保溫時間來確定3.冷卻帶長度根據(jù)

4、出窯制品的溫度來確定，一般應低于100窯的各帶長度確定的一般原則：高度磚坯在燒成過程中的特性（制品的燒成溫度與荷軟溫度。如：鎂磚，1m左右，硅磚，1.51.9m ）、允許的上下溫差?？缍犬a(chǎn)量、燃燒方式、燃燒器的類型 跨度大，產(chǎn)量大； 頂燒式、底燒式跨度可以較大； 使用高速燒嘴跨度可以較大 隧道窯的高度與跨度8/27/2022112. 窯頂結(jié)構(gòu)要求：材質(zhì)應長期承受高溫作用（特別是燒成帶）、重量輕、保溫性好，其結(jié)構(gòu)嚴密，不漏氣，并有利于窯內(nèi)氣流的合理分布。窯體的結(jié)構(gòu) 上通道半馬弗推板窯：由推板通道、馬弗火道和窯墻組成。 下窯道明焰隧道窯：由窯車、窯墻和頂蓋組成。窯體的燒成帶兩側(cè)安裝高速調(diào)溫燒嘴和火

5、焰監(jiān)控裝置，采用上下交錯布置的形式。窯體的預熱帶和冷卻帶設置可調(diào)式的上下貫通的煙氣余熱排放孔，在窯頭、急冷和窯尾設氣幕裝置。燃燒系統(tǒng)上推板窯不需安裝燃燒裝置，完全利用下煙道的煙氣和余熱。下窯道的燃燒系統(tǒng)分二組，設置四只高速調(diào)溫燒嘴，上下交錯布置。供氣系統(tǒng)采用液化石油氣為燃料，由儲氣罐通過管道送到窯爐上的每個燒嘴。通風系統(tǒng)選用一臺ZJNT-4.3A型風機，提供和滿足燃氣燒嘴、急冷氣幕、窯頭和窯尾氣幕的所需風量。氣幕裝置 窯體的下窯道設置了三道氣幕裝置，即窯頭、急冷和窯尾氣幕，它們主要是起窯頭封閉、高溫快冷和窯尾冷卻的作用。排煙設置 上推板窯在加熱帶區(qū)域設置兩個集氣孔，下窯道利用熱氣體產(chǎn)生幾何壓頭

6、原理。根據(jù)上馬弗窯爐燒成的工藝需要，在窯體不同溫度區(qū)域設置四對可調(diào)式上下貫通的煙氣余熱孔，由于對稱布置，兩側(cè)熱氣體熱均勻，能使窯內(nèi)溫度均勻，余熱充分利用，節(jié)約能源。節(jié)能措施1.能源利用的評價 能源的有效利用指當消耗同樣的能源時可獲得多少效益的問題。用“熱效率”來表征。熱效率：它是指隧道窯燒成制品所消耗的有效熱量與所供給的熱量之比。 國標（GB258881）中規(guī)定“有效熱量”：達到工藝要求時理論上所必須消耗的熱量。對于一般制品，有效熱量應包括如下部分： 將制品加熱到最高溫度所需要的熱量。坯體中加熱及液化耗熱量。坯體中結(jié)晶水脫水耗熱量。其它：坯體燒成過程中發(fā)生物化反應吸收的熱量（有時放熱）。供給的

7、熱量一般包括： 燃料的低位熱值QDWy（主要熱源）。 燃料帶入的顯熱。 助燃空氣帶入的顯熱。 如重油之類還包括霧化劑帶入的顯熱。損失的熱量=供給的熱量有效熱量。 隧道窯（工業(yè)爐）的熱損失主要包括： 從爐體表面各部位散失的熱量。 爐體的蓄熱損失（對間歇窯來說占大部分）。 燃料不完全燃燒的熱損失。 排煙帶走的廢氣余熱損失。 接縫、孔眼和爐門等密封不嚴的部位泄露損失的熱量。 窯車蓄熱損失（不穩(wěn)定傳熱，蓄熱損失較大）。 各種工業(yè)窯爐的熱損失一般都很大，我國工業(yè)窯爐的熱效率平均為30%左右，而國際水平則為50%以上。因此，我國工業(yè)窯爐的節(jié)能仍有很大的潛力。2.節(jié)能技術(shù)（適用于各種窯爐）減少爐體散熱和蓄熱

8、爐體材質(zhì)=耐火材料+保溫材料 建立窯體的傳熱數(shù)學模型，進行傳熱計算，設計最佳的材質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)。經(jīng)過了三個發(fā)展階段：重質(zhì)耐火材料+輕質(zhì)保溫材料+紅磚輕質(zhì)耐火材料+陶瓷纖維輕質(zhì)節(jié)能筑爐材料模塊輕質(zhì)節(jié)能筑爐材料模塊將輕質(zhì)、高溫陶瓷纖維等不同材質(zhì)合理地組合裝配成輕型模塊。輕質(zhì)節(jié)能筑爐材料模塊的特點：A.高強、保溫新型耐火材料的復合體，由半輕制致密耐火板、高溫陶瓷纖維、耐火材料連接件、高溫粘接劑有機結(jié)合而成。B.平均容重為0.30.35g/cm3，為重質(zhì)耐材的1/7，輕質(zhì)保溫磚的1/3。C.高溫導熱系數(shù)0.250.28W/Mk。D.為系列產(chǎn)品，可根據(jù)不同窯爐溫度的要求生產(chǎn)用于不同溫度的輕質(zhì)節(jié)能筑爐模塊。

9、改進窯的結(jié)構(gòu)窯高高度增加，窯爐的散熱面積增大，而產(chǎn)量不變，單位制品熱耗和窯墻散熱量增大，且窯內(nèi)上下溫差增大。從節(jié)能及減少窯內(nèi)溫差來看，窯內(nèi)高度越低越好。寬度窯爐內(nèi)寬增大，單位時間制品產(chǎn)量增大，單位制品熱耗和減少?，F(xiàn)在已有了大于3m的窯寬。長度窯長增加，產(chǎn)量增加，單位制品的熱耗減少。且窯長增加，窯內(nèi)煙氣能更好地加熱制品，窯頭煙氣帶走的熱量減少。但窯長增加，窯內(nèi)氣流流動的阻力增大。長度應適宜，一般100m左右。.合理組織燃燒 對于燃料窯爐來說，燃料燃燒過程必須滿足工藝要求，如爐溫、火焰形狀、窯內(nèi)氣氛等。A.合理選用燃料：從燃料的熱能經(jīng)濟看，燒城市煤氣、天然氣最經(jīng)濟，其次是重油，人工直接燒煤最差。B

10、.選用合理的燃燒設備近年來已開發(fā)并推廣應用的燃燒裝置有：調(diào)焰燒嘴、平焰燒嘴、高速燒嘴、高速調(diào)溫燒嘴、自身預熱燒嘴、油氣兩用燒嘴、預熱式（低NOX）燒嘴等。 正確選用高效燃燒裝置可以提高傳熱速率，強化窯內(nèi)傳熱，燃料燃燒完全，提高窯爐壽命，降低窯爐燃耗。煙氣余熱的有效利用途徑過程內(nèi)利用回收的熱量直接返回窯內(nèi)。 利用高溫煙氣直接預熱物料（如隧道窯、連續(xù)退火爐上的無氧化加熱）、在煙道中安裝空氣煙氣換熱裝置實現(xiàn)對空氣或燃料氣進行預熱。過程外利用利用高溫余熱來生產(chǎn)蒸汽（余熱鍋爐）或者利用煙氣發(fā)電以二次能源的形式外供。余熱回收設備主要是換熱器 近年來我國開發(fā)和推廣應用的高效換熱器有：片狀換熱器、噴流管式換熱

11、器、筒式輻射噴流換熱器、片狀噴流換熱器各種組合式換熱器、蓄熱器等。窯爐配置換熱器可節(jié)能1520%。四、窯爐的發(fā)展方向軌道化、煤氣化、輕型化、自動化、大型化向綠色（環(huán)保節(jié)能型）窯爐方向發(fā)展。綠色窯爐的標準：低消耗（節(jié)能型）： 低燃耗、低電能消耗、低水耗等；低污染（環(huán)保型）： 低廢氣（CO2）排放、低SO2及NOX氣體排放、 低煙塵、無黑煙、低污水、低噪音及振動；低成本： 初投資成本低，投資回收期短，運行費用低，勞動成本低；高效率： 窯內(nèi)溫度均勻，熱效率高，操作靈活方便，自動化水平高，生產(chǎn)過程適應性強，勞動生產(chǎn)率高，競爭性強，經(jīng)濟效益高。實現(xiàn)綠色窯爐的途徑：窯爐風機降低電耗和噪音的研究 目前國外先進風機噪音5070分貝，國產(chǎn)8090分貝，甚至100分貝。國外一條窯爐風機使用功率5070kW，國產(chǎn)窯爐90190kW。研究先進的窯爐燃燒器研究適用于窯爐使用的的NOX