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1、陶瓷工业窑炉（1） 连续式窑炉 2 主要内容 1 隧道窑的定义和分类（了解） 2 隧道窑的工作原理（理解） 3 隧道窑的热工制度（重点掌握） 4 隧道窑的构造（了解） 陶 瓷 建材 耐火材料 窑具材料 新型无机非金属材料-结构陶瓷 陶瓷护甲 Al2O3 陶瓷刀具 ZrO2陶瓷轴承 Si3N4 新型无机非金属材料-生物陶瓷 人造髋关节 Al2O3 假牙 ZrO2 陶瓷人造心脏瓣膜 陶瓷：陶瓷： 配料配料-成型成型-烧成烧成 热工过程热工过程 连续式（陶瓷）窑炉连续式（陶瓷）窑炉 预热带烧成带冷却带 热工过程热工过程 间歇式（陶瓷）窑炉间歇式（陶瓷）窑炉 返回返回 陶瓷窑炉 隧道窑 陶瓷窑炉 辊道
2、窑 倒焰窑 陶瓷窑炉陶瓷窑炉 陶瓷窑炉 梭式窑 1.隧道窑的定义与分类 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） 1.1 隧道窑的定义 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 河北华玉股份有限公司78m日用瓷宽断面明焰隧道
3、窑 隧道窑有各种不同的分类方法，大致归纳为： 1按照烧成温度的高低可分为： （1）低温隧道窑(10001350)； （2）中温隧道窑(13501550)； （3）高温隧道窑(15501750)； （4）超高温隧道窑(17501950)。 1.2 隧道窑的分类 2按照烧成品种可分为： （1）耐火材料隧道窑； （2）陶瓷隧道窑； （3）红砖隧道窑。 3按热源可分为： （1）火焰隧道窑； （2）电热隧道窑。 4按火焰是否进入隧道可分为： （1）明焰隧道窑； （2）隔焰隧道窑； （3）半隔焰隧道窑。 1.2 隧道窑的分类 5按窑内运输设备可分为： （1）车式隧道窑； （2）推板隧道窑； （3）辊底隧道
4、窑； （4）输送带隧道窑； （5）步进式隧道窑； （6）气垫式隧道窑。 6按通道多少可分为： （1）单通道隧道窑； （2）多通道隧道窑 1.2 隧道窑的分类 （1）连续性生产，产量大； （2）工作制度稳定，成品率较高； （3）结构复杂，占地面积大，投资大； （4）能耗低，制品烧成周期短，总成本低； （5）产品适应性差。 1.3 隧道窑的特点 2.1粘土质陶瓷的烧成过程发生的物理化学变化：9阶段 1）20200，排除残余水。 入窑水分要求：1%，快烧0.5%；升温速度：2035/h 2）200500，排除结构水。 指粘土矿物中的结晶水和层间水，安全阶段，可快烧，4050/hr 3）500700，
5、石英晶型转化。 573 时由SiO2转变成SiO2，体积膨胀，易变形开裂，升温 应慢，升温速度：2030/hr 。 4）7001050，氧化阶段。 进行氧化反应和分解反应。硫化铁、有机物氧化，碳酸盐、硫酸盐、 氢氧化铁分解，放出SO2和CO2及水蒸气等气体，应在釉面封闭以前氧清氧 透，保证良好的氧化气氛和充分的氧化时间，减少窑内温差，适当进行 中火保温，否则易出现质量缺陷，如黑点、青边，发黄、起泡等。 气氛要求：O245%，CO1% 2.隧道窑的工作原理 5）10501200，还原阶段。 使氧化铁还原为氧化亚铁，褐黄变为青色，改善制品色泽，达到 白里泛青，即“白如玉”的效果。 要求：升温慢，使
6、气体充分排除，减少坯泡； 保证气氛，避免重新氧化，CO24%； 保证时间，以利于还原反应进行彻底。 6）1200烧成温度，烧结阶段。 坯体中出现玻璃相，气、固、液相扩散而达致密化，该传质过 程与坯体的厚度平方成反比，故烧成时间与坯体厚度平方成正比。 应据此确定高火保温时间（12小时），进行高火保温。 要求：升温速度1030/hr，CO1%， 7）烧成温度700，急冷阶段。 产品处于热塑性阶段，可直接吹冷风急冷，冷却速度达120/hr 8）700400，缓冷阶段。 石英晶型转化，体积收缩，而液相刚凝结，较脆弱，易惊釉、开 裂，降温速度：8090/hr。 9）40080，快冷阶段。 此时制品强度大
7、，可直接鼓冷风快速冷却。 烧成(工艺)过程 1. 20200阶段： 排除残余水分 2. 200500阶段： 排除结构水 3. 500600阶段： 石英晶型转变 4. 6001050阶段： 氧化阶段 5. 10501200阶段：还原阶段 6. 12001300阶段：烧结阶段 7. 1300700阶段： 急冷段 8. 700400阶段： 缓冷段 9. 40080阶段： 急冷段 预热 (20-900) 烧成 (900-1300) 冷却 (1300-80) 2.2 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3045% 烧成带占窑总长的1033% 冷却带占窑总
8、长的3846% 预热带的温度范围：室温900 烧成带的温度范围：900最高温度 冷却带的温度范围：最高温度 制品出窑温度 推进窑车 气流 推出窑车 预热带烧成带冷却带 送冷空气 抽出热风 送煤气 送一次空气 烟气抽出 二次空气 图1-1 隧道窑工作原理图 2.3 隧道窑的工作原理图 窑内气体运动窑内传热 气流 对流 辐射 辐射 对流 对流 温度制度、压力制度、烧成气氛 图1-18 3.隧道窑的热工制度 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
9、：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 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。 n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。 n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。 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
10、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700400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。 预热带温差产生的原因及消除措施： 窑车蓄热 砖垛码放不合理 原因： 偏流现象：窑内热气流在上部流动，流速大于底 部流速 负压造成冷热气体分层：负压导致冷空气从窑 体不严密处漏入窑内，并向下流动 消除预热带温差的措施： 窑底均压平衡 （窑车上下压力平衡，避免冷热气体分层-主要措施 ） 措施：分段抽鼓风，多挡板 图1-19 加强密封（砂封、曲封、取消窑底检查廊） 设置窑顶气幕：
11、一定压力的气体由 气幕砖的喷射通道 ，与窑内气流成一 角度喷出，在顶部 形成一道道气幕。 图1-20 耐热风机把预热带的热气体由窑顶小孔抽 出，通过窑顶、窑墙通道送入窑内； 喷射器将窑内砖垛下部的气体引射到窑内 上部，形成窑内上下气流循环。 窑内横向循环 图1-21 7 5 增热循环： 排烟孔抽出的烟气与增热炉出来的烟气混合后 ，从窑顶重新送入窑内各砖垛间，使烟气上下循环 ，可以加快对流换热，降低上下温差。 辅助烧嘴 （预热带安装高速烧嘴，耐火 材料窑炉很少用） 改进窑的结构 （低、宽、短方向发展） 采用低蓄热窑车 窑车蓄热占总热耗的30% 以上。采用轻质材料砌筑窑车 衬砖，并改进窑炉的结构。
12、 图1-23 图1-23 图1-18 2.压力制度（压力曲线） 沿隧道窑长度方向压力（静压）分布的规律。压 力制度是为了保证温度制度和气氛制度的实现。理想 的状况为窑内零压左右。 隧道窑内压力分布特点： 预热带负压； 冷却带正压 烧成带微正压； 预热带靠近烧成带“零压” 压力的检测与控制: 一般采用膜盒压力表或微差压变送器检测压 力，组成单回路控制系统，改变排烟机的转速以 改变排烟量，从而保证零压面的位置。 窑内压力制度的变化因素： 推车间隔时间的改变、装窑密度的改变、各 种气流的流量、压强的变化等，使零压位改变 压力制度的调节 A.预热带负压和冷却带正压绝对值大小的调节： 低压操作 B.零压
13、位的调节：零压位的位置，通过调节烟道 闸板来控制 3.烧成气氛 =V/V0 氧化气氛空气过剩系数1 ，火焰短，冲击力强，温度高 。 中性气氛空气过剩系数=1，火焰温度高，但难控制。 还原气氛空气过剩系数 1，火焰温度低，长且柔和。 烧成气氛由所烧制品的种类决定。多数制品采用弱氧化或弱 还原性气氛。 气氛的控制 一般采用气体分析仪进行气体成分分析，控制回路一般为 单回路控制系统，控制对象一般为烧嘴助燃风量的大小。 断面尺寸与长度 窑顶结构 窑墙结构 隧道窑预热带结构 隧道窑烧成带结构 隧道窑冷却带结构 隧道窑窑体与窑车密封结构 规格：长内宽有效高度 有效高度：从车台平面至拱顶内衬的最大高度 图1
14、-5 图1-5 半椭圆型拱顶 H 车台平面 4.隧道窑的结构 1、断面尺寸与长度 长度L= 预热带长度L1 + 烧成带长度L2 + 冷却带长度L3 窑的长度主要取决于制品的烧成制 度及产量大小。此外，应考虑投资、燃 耗、窑的热工特性等。 1.预热带长度应根据排出废气温度来确定 ，废气离开排烟机温度应低于250； 2. 烧成带长度根据保温时间来确定 3.冷却带长度根据出窑制品的温度来确定 ，一般应低于100 窑的各带长度确定的一般原则： 高度砖坯在烧成过程中的特性（制品的 烧成温度与荷软温度。如：镁砖，1m左右， 硅砖，1.51.9m ）、允许的上下温差。 跨度产量、燃烧方式、燃烧器的类型 跨度
15、大，产量大； 顶烧式、底烧式跨度可以较大； 使用高速烧嘴跨度可以较大 隧道窑的高度与跨度 2. 窑顶结构 要求：材质应长期承受高温作用（特别是烧 成带）、重量轻、保温性好，其结构严密 ，不漏气，并有利于窑内气流的合理分布 。 结构形式：拱顶、平吊顶、吊拱 2-1. 拱顶：顶拱的中心角一般6090。 太大、太小都不利 上拉杆 立柱 拱角梁 拱角砖 下拉杆 图1-3 拱顶自重产生 的横向推力F ： 图1-4 拱顶自重横向推力分析 K温度应力系数 Q拱顶荷重，N/cm 拱的中心角 与一般共拱顶相 比的特点： 横推力小，拱下 空间小，便于气 流合理分布。 图1-5 半椭圆型拱顶 H 车台平面 “双心拱”与“三心拱”顶结构 2-2. 平吊
