8间歇窑与电热窑炉教程

SDUST第四章间歇窑SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SDUST4.1概述间歇窑历史悠久，属于另外一种烧成模式缺点：能耗高，效率低，装出窑劳动条件差，窑内温差大。优点：产品机动性好，烧成灵活，窑内上下温差小，投资少，可烧成大件产品，因而具有生命力后人在原来的基础上，进行了改进，建成了新型的间歇窑，例如：梭式窑（抽屉窑），钟罩窑。SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑与旧式倒焰窑相比新型间歇窑具有的特点：（1）窑外装出窑，减轻了劳动强度，改善了劳动条件；（2）采用高速调温烧嘴，加强了窑内传热，缩短了制品的烧成时间，增加了窑的产量，降低了单位制品燃料能耗（3）采用高温轻质隔热材料，降低了窑体的蓄热量，便于快速烧成和冷却；（4）制品在烧成和冷却过程中实现自动控制，提高产品质量。（5）采用换热装置充分利用烟气余热来预热助燃风，提高燃烧效率并降低窑体的热散失。SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑4.2倒焰窑4.2.1倒焰窑的流程与结构窑体燃烧设备通风设备SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUST矩形窑和圆窑的比较1）圆窑比矩形窑温度更易均匀。2）窑式容积在相同的条件下，圆窑比矩形窑有较少的窑墙侧面积及较少的砌筑砖体积，圆窑窑体向外界散失和积聚的热量比矩形窑少，即单位制品的燃料消耗量相应较少。3）圆窑的直径增至很大时，增加了每个火箱所控制的加热范围，因而增加了窑内横截面上的温差。而矩形窑可以在窑宽不变的条件下，通过加长窑的长度来增大窑的容积。100m24）圆窑砌筑要用大量的异形砖，尤其窑顶是一个球缺形，砖形复杂，砌筑更为困难。SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUST4.2.2.燃烧设备倒焰窑的燃烧设备包括燃烧室、挡火墙和喷火口组成。燃烧室体积一般根据生产经验数据。（1)挡火墙挡火墙的作用：使火焰具有一定的方向和流速，合理地将其送至窑内，并防止一定的煤灰入窑玷污制品；挡火墙太低，火焰大部分不到窑顶，上部温度低，下部温度高；挡火墙太高，火焰全部送至窑顶，甚至集中在窑的最顶点，上部温度高，下部温度低。有的还在挡火墙上开设几个小的通气孔，用以调节上下温差。SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUST（2）喷火口喷火口为挡火墙和火箱上面窑墙之间的长方形截面空间，面积过大，火焰喷出速度小，火焰喷出无力，不能到达窑顶和窑的中心，造成上部温度低下部温度高；喷火口不能太小，以免火焰喷出阻力太大，喷出困难，容易烧坏燃烧室和炉栅，且容易造成上部温度高，下部温度低；SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUST4.2.3.通风设备倒焰窑的通风系统包括窑底吸火孔、支烟道、主烟道和烟囱。吸火孔：设在窑底作用类似于隧道窑的排烟孔；吸火孔的面积太大，火焰在窑内停留时间较短，不能充分地把热量传给产品，烟气离窑温度过高，热利用较差，燃料消耗较大，且烧窑不易控制，窑内温度变化对加煤量较为敏感；吸火孔面积太小，排烟阻力大，这样就限制了每小时燃料的燃烧量，窑内温度无法正常上升；SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUST一般吸火孔面积稍大，可以通过勤加煤，适当操作，快速烧窑；另外可以防止吸火孔变形，部分赌塞使面积变小，若真的过大，可以用垫脚砖适当赌一点；吸火孔均匀分布在窑底上，且注意烟气不易到达的地方，如，远离烟囱一端，窑的角落处，窑门附近等散热较大的地方吸火孔多是圆形孔，以免产生局部回流SDUST支烟道和主烟道支烟道连接吸火孔和主烟道，主烟道是连接支烟道和烟囱的。为使烟囱对窑内各吸火孔的抽力基本相同，支烟道一般设计成“非”字形和蜘蛛网等对称形。在设计烟道时，希望烟气的流动阻力主要集中在吸火孔上，有利于主烟道上闸板对窑内抽力大小的调节。面积：吸火孔支烟道主烟道＝烟囱陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUSTSDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUST序号项目旧式倒焰圆窑国产梭式窑Bickley梭式窑1窑容积（m3）8080642燃料重油发生炉冷煤气发生炉冷煤气3烧成周期（h）240179924窑具与产品质量比4.3~5.33~3.50.45~0.55保温阶段温差（ºC）30~401056年产量（t/年）300336.7737.87烧成合格率（%）5092.796.78单位热耗量（MJ/kg产品）8458.843.5烧制大型棒型电瓷几种间歇窑的比较SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SUST梭式窑特点适应性强－可根据不同产品的工艺要求改变工艺制度利用力高－有多台窑车轮换烧成占地面积小－工艺布置紧凑4.3梭式窑SDUST梭式窑结构示意图1－窑室；2－窑墙；3－窑顶；4－烧嘴；5－升降窑门；6－支烟道，7－窑车，8－轨道SDUSTSDUSTSDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑日本NGK公司电瓷梭式窑可烧3％还原气氛SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑日本高沙梭式窑SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑德国RIEDHAMMER公司梭式窑（瑞得哈姆）SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑美国SD宽截面梭式窑SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑意大利吊装梭式窑用来烧成氧化铝瓷辊SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑钟罩窑特点适应性强－可根据不同产品的工艺要求改变工艺制度利用率高－有两台窑车轮换烧成密封性好－无窑门，窑内温差小，特别适合高温及特殊气氛烧成容易搬迁－转售价高于其他形式窑炉车下排烟－减少上下温差，易于控制窑内压力规格范围广－一般可从1M3到50M3；可以是单窑车或多窑车的4.4钟罩窑SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑CERICTHERMIC钟罩窑（液压顶起窑车）SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑采用烟道式预热系统的高温钟罩窑，可用1760ºC温度烧成高纯度的氧化铝。美国贝克莱公司钟罩窑SDUST陶瓷窑炉与设计－－－－第四章间歇窑美国SD钟罩窑SDUST第五章电热窑炉SDUST1.定义：以电为能源的窑炉，与火焰窑相对应。2.产生的历史背景：随着科学技术的不断发展，陶瓷已超越了日用、建筑及一般工业用途的范围，而应用于电子工业、原子能、火箭及宇宙科学等尖端技术。可以说，近代高强、高温材料的发展与高温技术水平密切相关。以上一些新型陶瓷材料大多数采用电窑。Chapter1概述陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST3.电窑与火焰窑的主要区别：火焰窑炉－利用燃料燃烧产物（烟气）在窑内强制流动进行气体辐射传热及强制对流传热。电热窑炉－把电能转化为热能一般无须燃烧产物因而窑内主要是用电热体的固体辐射传热及窑内气体的自然对流传热。但是若电窑中要强制冷却制品，或维持窑内压力也存在一定的强制对流传热。陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST4.电窑的缺点：附属的电气设备复杂昂贵；主要为固体辐射传热，窑内空间有限，太大则窑内温度不均；如要烧还原焰须外加还原性气体。陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUSTChapter2电窑的分类1.按电能转变为热能的方式分：电阻炉：当电源接在导体上时，导体就有电流通过，由于导体有电阻而发热的一种电热设备。感应炉：由于电磁感应作用在导体内产生感应电流，而这感应电流因为导体的电阻而产生热能的一种电炉电弧炉：热量主要由电弧产生的电加热炉。电子束炉：用高速运动的电子能量作为热源来加热的电炉等离子炉：用电能所产生的等离子体的能量来加热的电炉陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST2.按操作形式分类间歇操作电炉半连续操作电阻炉连续操作电热窑炉陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUSTChapter3电热元件1.定义：将电能转变为热能的元件，有金属及非金属的外形有丝、带、棒、管4种。2.根据生产工艺等条件要求选择合适的电热体材料既做到技术上合理，又节约投资电阻炉对电热元件有以下要求：陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST（1）电热元件最高使用温度（元件在干燥空气中发热时本身的表面温度）应比炉子最高温度高50～100℃；（2）较高的比电阻和较小的电阻温度系数；比电阻又叫电阻系数，用ρ表示，和物理当中的电阻率相同电阻温度系数：单位1/℃，和热膨胀系数相同。t0－一般指20℃；陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST（3）高温下，电热体必须稳定，不易氧化，不与炉内的衬砖和气体发生化学反应，否则需保护，如钼丝、钨丝炉容易被氧化，需加入氢气保护；（4）机械性能好，在高温下不变形，有足够的机械强度和良好的塑性和韧性，容易加工成型；（5）热膨胀系数不能太大，否则容易损耗，特别是间歇式窑炉（6）取材容易，价格便宜。陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST3.常用的电热材料：金属：钼、钨、钽、铂、铂铑合金和一些高电阻合金，如：镍铬合金、铁铬铝合金。非金属：石墨、碳、碳化硅、二硅化钼、氧化锆、氧化钍。（1）钼：①物理性质：高熔点稀有金属：2630℃，银灰色光泽，硬而坚韧。密度：10.3g/cm3，比电阻为0.045(1+5.5×10-3t)Ω·mm2/m。陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST钼在1400℃时，其电阻比室温时电阻大8倍多，所以钼丝炉必须有调节范围很宽的调压装置。钼可以制成丝状、带状或棒状。因为钼的性质很脆，不容易加工成型成螺旋状。一般钼丝聚成一束在炉膛四周竖绕，或捣打在刚玉管中。钼丝经高温使用后由于再结晶变得更脆，所以不能重复使用。②化学性质耐酸的腐蚀性强，但易被氧化；在任何温度下，不与纯氢、氩、氦反应。陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST钨①物理性质难熔稀有金属，熔点高达3410℃，沸点为5900℃，密度为19.3g/cm3。硬度大，只有在加热的条件下才能加工，导电性好，比电阻为0.05(1+5.5×10-3t)Ω·mm2/m。电阻温度系数较大，使用时要用变阻器或变压器进行调节。②化学性质化学性质稳定，低温时表面生成氧化膜，但在较高温度下，钨被氧化成W2O3，室温时，水和水蒸汽对钨不起作用，只有在红热时钨才被氧化。钨与氮在温度超过2000℃时发生反应，生成氮化钨。陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST低于熔点时，不与氢发生反应，钨的加工可在氢气中进行。钨棒炉可通氢气保护。高温下钨也要避免与耐火材料相接触。钨与氧化锆在1600℃时，虽然在真空度为10-4mmHg的情况下，也会发生反应。在1900℃以上与氧化铝起作用。2000℃时与MgO和BeO起作用。钨是贵重金属，钨作电热体，用于小型的实验炉子陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST（3）镍铬合金熔点随合金成分改变，约在1400℃，在1100℃以下的炉子均可以使用镍铬合金为电热材料。最大的优点是高温下不易氧化。因为在其表面生成氧化铬薄膜，起保护作用。比电阻为1.11Ω·mm2/m，电阻温度系数为(8.5-14)×10－5，所以当温度升高时，电功率较稳定。高温强度较高，塑性和韧性较好，易加工成型，可绕制成各种形状的电热元件。镍是比较稀少的金属，综合考虑在电热元件中节省镍和不用镍是比较好的选择陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST（4）铁铬铝合金其熔点比镍铬合金的高，约在1500℃，加热后其表面生成一层氧化铝，起保护作用。最高使用温度可达到1300－1400℃。强度不太高，比镍铬合金低得多，加工性能不是很好，性硬脆，在高温下与酸性耐火材料和氧化铁反映强烈。炉里或支撑要考虑用比较纯的氧化铝耐火材料。线膨胀系数比较大，设计时要考虑留有余地，供其伸缩。铁铬镁与镍铬合金对比：各有优点，但总得说来铁铬铝电热合金优点比较多，铁铬铝合金的使用温度高，电阻系数大，电阻温度系数小，表面容许负荷高，价格低。陶瓷窑炉与设计－－－－第五章电热窑炉SDUST1）碳化硅发热体的种类与制造使用的碳化硅发热体为两端加粗的柄型棒状发热体它由中部的发热段和非发热的端部构成端部加粗的目的:通过增大端部的断面积以降低端