高溫下(一般>800 C)燒制產(chǎn)品的熱工設(shè)備廣義的工業(yè)用窯類型很多,包括應(yīng)用于冶金、化工、建材和輕工等部門(mén)的各類窯。由于以硅酸鹽為主要原料的產(chǎn)品(如瓷器、水泥、玻璃和耐火材料等無(wú)機(jī)非金屬材料)都是用窯燒制的,這類窯的類型最多,數(shù)量也很大?,F(xiàn)代工業(yè)用窯一般均指硅酸鹽工業(yè)常用的熱工設(shè)備。 沿革 “窯”字淵源于古代燒羊制佳肴的“穴”。中國(guó)是世界上使用窯爐生產(chǎn)陶瓷制品最早的國(guó)家。約在公元前3000年中國(guó)已有燒制陶器的穴窯。
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這種古老的窯(圖1[古代窯復(fù)原示意])已經(jīng)是由燃燒室、窯室、火道以及調(diào)節(jié)爐溫用的大小不一的火眼所組成,燒成溫度可達(dá)1200 C左右。商代(約公元前17世紀(jì)初~前11世紀(jì))出現(xiàn)了燒成溫度更高的半陶半瓷窯;戰(zhàn)國(guó)(公元前475~前221)時(shí)開(kāi)始有饅頭窯及龍窯,燒成溫度可達(dá)1300 C;明末清初(17世紀(jì)中葉)出現(xiàn)了景德鎮(zhèn)窯,這種窯利用空氣隔熱層保溫,砌筑高達(dá)17~18m的薄壁煙囪,并能調(diào)節(jié)燒成制度以適應(yīng)不同類型制品的要求。
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隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要,改進(jìn)工藝、降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量成為窯的發(fā)展方向,從19世紀(jì)后期開(kāi)始陸續(xù)出現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)的各類新型窯,如1867年F.西門(mén)子建造了第一座連續(xù)熔制玻璃的池窯,1883年K.迪奇建造了第一臺(tái)連續(xù)生產(chǎn)水泥熟料的立窯,1885年英國(guó)F.蘭塞姆建造了連續(xù)煅燒水泥熟料的回轉(zhuǎn)窯并于1889年建廠生產(chǎn)水泥,1899年法國(guó)的福熱隆建造了機(jī)械化連續(xù)操作的隧道窯(見(jiàn)彩圖[鎳催化劑生產(chǎn)用隧道窯])等,從而奠定了現(xiàn)代化窯爐的基礎(chǔ)。 20世紀(jì)以來(lái),尤其是近幾十年,各類窯都在向大型化方向發(fā)展,取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。
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分類:窯有許多不同的分類方法。根據(jù)窯爐的形狀分為方形窯、圓形窯等;按照制品的種類分為陶瓷窯、水泥窯、玻璃窯、磚瓦窯等;從火焰流動(dòng)的特征分為橫焰窯、升焰窯、倒焰窯、馬蹄形焰窯等;根據(jù)所用燃料種類分為燒煤窯、燃油窯、煤氣窯等;根據(jù)物料輸送方式又可分為窯車(chē)窯、輥底窯、推板窯等。更為通用的是根據(jù)焙燒制品的物理狀態(tài)、結(jié)合生產(chǎn)方式進(jìn)行分類,
間歇式窯的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)的靈活性大,用得較多的是倒焰窯(圖2c[幾種典型連續(xù)式窯結(jié)構(gòu)示意])。連續(xù)式窯(圖2a、b、d、e[ 幾種典型連續(xù)式窯結(jié)構(gòu)示意])較之間歇式窯具有產(chǎn)量高、燃料消耗低、勞動(dòng)條件好、易于機(jī)械化自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn),是現(xiàn)代化生產(chǎn)普遍采用的窯型。 窯的組成 :窯系統(tǒng)由供熱、窯室、氣體輸送裝置和傳送物料設(shè)備等部分組成。①供熱設(shè)備。硅酸鹽工業(yè)大多采用煤、石油、天然氣和各種人工合成煤氣為燃料,窯爐設(shè)有專門(mén)的燃燒室(或燃料在窯室內(nèi)進(jìn)行燃燒),以供應(yīng)系統(tǒng)所需的熱量。②窯室。放置所焙燒的物料或制品的操作空間。以氣體作為載熱體進(jìn)行氣-固(或氣- 液)間的換熱,因此兼有分配熱量、進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),有時(shí)也有冷卻產(chǎn)品的功能,是完成煅燒工藝過(guò)程的主要場(chǎng)所。③氣體輸送裝置。提供助燃或冷卻用空氣及排送煙氣,兼有調(diào)節(jié)壓力、控制氣氛的作用,一般選用煙囪(自然通風(fēng))和鼓(排)風(fēng)機(jī)(強(qiáng)制通風(fēng))作為驅(qū)使氣體流動(dòng)的裝置。④傳送物料設(shè)備。原料、燃料的供應(yīng),通常選用各種類型的運(yùn)輸機(jī)、加料機(jī)等。產(chǎn)品在窯內(nèi)傳送及排卸方法因窯類型不同而異,如回轉(zhuǎn)窯利用兩端高差及筒體本身的回轉(zhuǎn)而輸送物料;隧道窯則用專門(mén)的窯車(chē)及推車(chē)機(jī)輸送制品,池窯利用進(jìn)料和卸料位差使玻璃液流動(dòng)等等。 近年來(lái),為進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境,還增設(shè)了廢氣余熱利用裝置(如各類原料預(yù)熱器、空氣預(yù)熱器及廢熱鍋爐等)、含塵氣體凈化裝置(如旋風(fēng)收塵器、布袋收塵器及電收塵器等)以及成品顯熱回收裝置(用以預(yù)熱助燃用空氣等),組成更為經(jīng)濟(jì)完善的窯系統(tǒng)。 窯型選擇和燒成制度在設(shè)計(jì)中,窯型的選擇主要根據(jù)產(chǎn)品品種、質(zhì)量要求、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式、原料、燃料供應(yīng)以及資金情況,經(jīng)過(guò)方案對(duì)比而選定。窯爐的燒成制度包括窯的升溫速率、燒成溫度、保溫時(shí)間、窯內(nèi)氣氛、壓力分布、傳熱速率、物料運(yùn)動(dòng)速度及停留時(shí)間、冷卻速率等。燒成制度的波動(dòng)將直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。長(zhǎng)期以來(lái),燒成制度都根據(jù)經(jīng)驗(yàn)掌握,如中國(guó)景德鎮(zhèn)瓷器的精湛燒成技藝,就是長(zhǎng)期積累經(jīng)驗(yàn)的結(jié)果。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,目前有些大型窯爐,已經(jīng)按照選定的燒成制度,通過(guò)儀表和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制其操作,以達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)和提高制品產(chǎn)量、質(zhì)量的要求。 窯爐系統(tǒng)在工藝上開(kāi)展了低溫?zé)珊涂焖贌傻难芯?;在熱工上開(kāi)發(fā)新的余熱利用技術(shù)和先進(jìn)的燃燒調(diào)溫技術(shù);在結(jié)構(gòu)上采用高溫輕質(zhì)新型隔熱材料和各類特殊的窯體結(jié)構(gòu)如隔焰窯、多通道隧道窯等。其中以水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的改革最為活躍,以20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的懸浮預(yù)熱器和70年代出現(xiàn)的窯外分解爐為主要標(biāo)志。懸浮預(yù)熱器是一種多級(jí)串聯(lián)的氣固懸浮態(tài)換熱裝置,普遍使用的有四級(jí)旋風(fēng)預(yù)熱器(見(jiàn)窯外分解技術(shù))和立筒預(yù)熱器兩種類型。采用懸浮預(yù)熱器可以有效地回收窯尾廢氣余熱,從而大幅度降低單位熟料的熱耗,若與分解爐配合使用,還可使窯的單位容積產(chǎn)量成倍增長(zhǎng)。
來(lái)源:http://www./news/info_880_1.html
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