隧道窑与辊道窑共80页文档
辊道窑窑炉设计.doc
辊道窑窑炉设计1 前言陶瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉,比如本设计书设计的辊道窑。
辊道窑是当代陶瓷工业的先进窑炉，我国70 年代开始已陆续应用于日用陶瓷工业、建筑陶瓷工业。
80 年代后，滚到窑已广泛地用于我国建陶工业中。
辊道窑由于窑内温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而快烧又保证了产量，降低了能耗。
产品单位能耗一般在2000～3500 kJ/kg ，而传统隧道窑则高达5500～9000 kJ/kg 。
所以，辊道窑是当前陶瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用。
烧成在陶瓷生产中是非常重要的一道工序。
烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉决定。
在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。
没有合理的烧成控制，产品质量和产量都会很低。
要想得到稳定的产品质量和提高产量，首先要有符合产品的烧成制度。
然后必须维持一定的窑内压力。
最后，必须要维持适当的气氛。
通过对其窑炉结构和控制的了解，借鉴经验数据，本文设计的辊道窑，全窑长200 米，内宽2.81米，烧成温度是1180 摄氏度，燃料采用天然气，单位质量得产品热耗为2543.6 kJ/kg。
热效率高，温度控制准确、稳定，传动用电机、链传动和齿轮传动结构，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式，传动平衡、稳定，维护方便，控制灵活。
经过紧张的三周，有时候，特别是画图时，对于没有经过训练的我们来说，很是不容易，进入状态时饭也顾不上吃，叫外卖，夜以继日的，就像绣花一样，不经历还真不知道这其中的滋味，我想这次的窑炉设计实习，给予我们的不仅仅是设计的本身，还让我们知道什么是细致，什么叫技术。
在此，特别感谢周露亮、朱庆霞、孙健、李杰几位老师的细心指导，没有他们的指导，我们就无从下手。
由于水平所限，设计书中一定有不少缺点和不足之处，诚挚地希望老师批评指正。
2 设计任务书一、设计任务:日产10000 平米玻化砖辊道窑设计设计任务：日产10000 平米玻化砖天然气辊道窑炉设计（一）玻化砖1．坯料组成（%）：SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 K2O Na2O I.L68.35 16.27 2.30 2.65 0.85 1.76 2.15 4.852．产品规格：400×400×8mm，单重3 公斤/块；3．入窑水分：＜1%4．产品合格率：95%5．烧成周期：60 分钟（全氧化气氛）6．最高烧成温度：1180℃（温度曲线自定）（二）燃料天然气CO H2 CH4 C2H4 H2S CO2 N2 O2 Qnet(MJ/Nm3)0.2 0.2 95.6 3.5 0.3 0.1 0.1 0 41.58（三）夏天最高气温：37℃3 窑体主要尺寸的确定3.1 窑内宽的确定产品的尺寸为400×400×10mm，设制品的收缩率为8%。
3.1 隧道窑与辊道窑
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。 （3）气流喷出角度可以使90℃垂直向下，也可以120-180℃ 角度喷入。 现代隧道窑在预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，烧嘴喷出的气体温度可 以调节到该处所需的温度，达到快速烧成。
无机非金属材料热工设备—陶瓷部分
＊ 烧嘴的调节：调节燃气和空气的流量来控制 烧嘴的燃烧过程，以达到烧成工艺所需的最佳参 数（温度、气氛等）。
无机非金属材料热工设备—陶瓷部分
4、排烟系统： 由排烟口、支烟道、主烟道、排烟机、及烟囱等 排烟口的布置：隧道窑预热带设置分散的排烟口， 易控制各点的烟气流量，保证烧成曲线，可减少气 体分层现象。 其布置是自进窑第二车位起，每车布置一对排烟 口，其地段约占预热带全长的70%。排烟口可设 置得多些，以随焙烧制品的变动而进行调节。 支烟道和主烟道：在排烟口底下，支烟道起联接排 烟口和主烟道的作用，主烟道汇集各支烟道的烟气 送进烟囱。
无机非金属材料热工设备
——陶瓷部分
主讲 李小雷
Email: lixl@
材料类专业课程
绪
论
• 一.烧成在陶瓷生产中作用和地位
• 二.烧成设备 • ——各种窑炉
三.窑炉的发展历程
• 1．古代陶瓷窑炉（1850年前）
• ※距今5000年前（竖穴窑和横穴窑）1200℃ 氧化焰 → • ※距今2500年前 战国时代 南方（龙窑）北方（馒头窑）
变化的规律。
③ 压力制度：窑内气体压力随时间（或位置）变化的规律。
关于隧道窑与辊道窑的若干问题
关于隧道窑与辊道窑的若干问题热工设备一、简述隧道窑产生上下温差的原因及克服方法答：产生原因：首先，热烟气的密度较小，在几何压头的作用下会向上运动造成上下温差，尤其在预热带，因为该带处于负压下操作，从窑的不严密处，如窑门，窑车接头处，沙封板不密处等漏入大量冷风，冷风密度大，使大部分热气体向上流动，因而大大促进了该带的几何压头的作用，使气体分层严重，上下温差最大可达300－400℃.还有一个原因，窑车衬砖吸收了大量的热，使预热带下部温度降低很多，进一步扩大了上下温差。
另外，上部拱顶，窑墙上部空隙大，气体阻力小，几何压头大，上下温差大。
克服方法：1.从窑的结构上1. 预热带采用平顶或降低窑顶（相对于烧成带来说）2. 预热带窑墙上部向内倾斜3. 适当缩短窑长，减少窑的阻力，减少预热带负压，减少冷风漏入量4. 适当降低窑的高度，减少几何压头的影响5. 烟气排除口开在下部近车台面处，迫使烟气多次向下流动6. 设立封闭气幕，减少窑门漏入冷风7. 设立搅动气幕，使上部热气向下流动8. 设立循环气幕流装置，使上下温度均匀9. 采取提高窑内气体流速的措施，增加动压的作用，削弱几何压头的作用。
现多采用高速烧嘴直接造成紊流。
2.从窑车结构上1. 减轻窑车重量，采用高强度高温轻质隔热材料，减少窑车吸热；2. 车上砌气体通道，使一部分热气体从这些通道流过，提高隧道下部温度；3. 严密窑车接头，沙封板和窑墙曲折封闭，减少漏风量。
3.从码坯方法上料垛码得上密下稀，增加上部阻力，减少下部阻力，使热气体多向下流；1．适当稀码料垛，减少窑内阻力，减少预热带负压，减少冷风漏入量。
2．所以稀码可以快速烧窑。
4.在预热带长度上很多温度点设高速调温烧嘴，这种烧嘴能调节二次空气使燃烧产物达到适于该点的温度，自车台面高速喷入窑内，大大提高下部温度。
二、隧道窑的膨胀缝如何设置答：在窑墙，窑顶每隔4－10cm的距离留一热胀缝，该缝的宽度为2－4cm，胀缝应呈形布置，以增加窑体的稳定性。
辊道窑2
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烧重油的燃烧室一般将燃烧室建得要大一些， 重油的燃烧室一般将燃烧室建得要大一些， 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。 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 气体燃料时，可以不设立燃烧室， 燃料时 窑墙上布置燃烧通道将全部燃料喷入。 窑墙上布置燃烧通道将全部燃料喷入
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封闭气幕： 封闭气幕：位于预热带窑头
目的：窑头形成1 2Pa的微正压， 目的：窑头形成1～2Pa的微正压，避免了冷空气漏 入窑内，窑内烟气的溢出。 入窑内，窑内烟气的溢出。
设为两道： 设为两道： 第一道：用冷空气 第一道： 第二道： 第二道：用热空气 将气体以一定的速度自窑顶及 两侧墙喷入，成为一道气帘， 两侧墙喷入，成为一道气帘，
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！！） （2）辊道窑的分带（重点！！） ）辊道窑的分带（重点！！
三带：预热带、烧成带、冷却带； 三带：预热带、烧成带、冷却带； 1）按窑长划分： ）按窑长划分： 预热带占窑总长的30-45%，烧成带占 预热带占窑总长的 ，烧成带占1030%，冷却带 ，冷却带35-45%； ； 2）以温度来划分： ）以温度来划分： 预热带室温 室温～ ℃ 烧成带950℃～最高温 预热带室温～950℃，烧成带 ℃ 冷却带最高温度 室温； 最高温度～ 度，冷却带最高温度～室温； 3）按燃烧室或者烧嘴的设置划分 ）
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辊道窑结构——窑体 窑体 辊道窑结构
拱顶 窑顶 平顶 工作层：直接接触火焰 工作层： 窑主体 窑墙 保温层： 保温层：用于窑直墙保温 保护层：保护窑体、 保护层：保护窑体、并起到密封作用 窑底：工作层、 窑底：工作层、保温层和保护层
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辊道窑结构——钢架结构 钢架结构 辊道窑结构
陶瓷窑炉及设计 辊道窑1
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陶瓷窑炉与设计－－－－第二章 辊道窑 5.辊道窑的运载装置 包括辊子和辊子的传动装置，它的质量往往影响到窑炉的工作 性能和产量的高低等。应很重视辊道窑的运载装置。
（1）辊子 （a）辊子的材质要求： 一致和平直；很好的抗热震性 ；强的高温抗氧化性能 ；高的 荷重软化温度和小的蠕变性 ；好的耐久性；好的去污性能。
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陶瓷窑炉与设计－－－－第二章 辊道窑
辊道窑优点+低温快烧技术＝理想烧成设备 陶瓷墙地砖和扁平产品的
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陶瓷窑炉与设计－－－－第二章 辊道窑
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陶瓷窑炉与设计－－－－第二章 辊道窑
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陶瓷窑炉与设计－－－－第二章 辊道窑
4.结构
现代辊道窑结构: 窑体、 燃烧系统、 运载装置、 入出窑机组、 钢结构 自动控制系统
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陶瓷窑炉与设计－－－－第二章 辊道窑
（1）窑体
➢窑体分节按模数设计，2.2m为一个模数段，模数段的长度 应为棍子间距的整数倍。
分节模数化实现了辊道窑设计制造的标准化，选用不同的 节数可以十分灵活地组成各种窑长、形成同一的型号，多种 生产能力的辊道窑系列，扩大了实用范围。节与节间用陶瓷 纤维毡子赌塞，起到膨胀缝的作用。
➢窑体采用金属框架承载结构，内衬耐火材料分段定制，现 场组装。
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陶瓷窑炉与设计－－－－第二章 辊道窑
➢窑顶采用悬挂式吊顶结构。 减少窑墙的承重，窑体轻型化，取代了老式窑顶采用大板
或拱形砖顶结构，可以延长窑顶的寿命，吊顶横向推力很小， 减少窑内气体分层现象。
➢窑选用轻质隔热耐火材料和陶瓷纤维毡、金属外壳。
辊道窑窑炉设计说明
辊道窑窑炉设计1 前言瓷窑炉可分为两种:一种是间歇式窑炉,比如梭式窑;另一种是连续式窑炉,比如本设计书设计的辊道窑。
辊道窑是当代瓷工业的先进窑炉，我国 70 年代开始已陆续应用于日用瓷工业、建筑瓷工业。
80 年代后，滚到窑已广泛地用于我国建工业中。
辊道窑由于窑温度场均匀，从而保证了产品质量，也为快烧提供了条件；而快烧又保证了产量，降低了能耗。
产品单位能耗一般在 2000～3500 kJ/kg ，而传统隧道窑则高达 5500～9000kJ/kg 。
所以，辊道窑是当前瓷工业中优质、高产、低消耗的先进窑型，在我国已得到越来越广泛的应用。
烧成在瓷生产中是非常重要的一道工序。
烧成过程严重影响着产品的质量，与此同时，烧成也由窑炉决定。
在烧成过程中，温度控制是最重要的关键。
没有合理的烧成控制，产品质量和产量都会很低。
要想得到稳定的产品质量和提高产量，首先要有符合产品的烧成制度。
然后必须维持一定的窑压力。
最后，必须要维持适当的气氛。
通过对其窑炉结构和控制的了解，借鉴经验数据，本文设计的辊道窑，全窑长 200 米，宽2.81米，烧成温度是 1180 摄氏度，燃料采用天然气，单位质量得产品热耗为 2543.6 kJ/kg。
热效率高，温度控制准确、稳定，传动用电机、链传动和齿轮传动结构，联接方式主要采用弹簧夹紧式，从动采用托轮磨擦式，传动平衡、稳定，维护方便，控制灵活。
经过紧的三周，有时候，特别是画图时，对于没有经过训练的我们来说，很是不容易，进入状态时饭也顾不上吃，叫外卖，夜以继日的，就像绣花一样，不经历还真不知道这其中的滋味，我想这次的窑炉设计实习，给予我们的不仅仅是设计的本身，还让我们知道什么是细致，什么叫技术。
在此，特别感周露亮、朱庆霞、健、杰几位老师的细心指导，没有他们的指导，我们就无从下手。
由于水平所限，设计书中一定有不少缺点和不足之处，诚挚地希望老师批评指正。
2 设计任务书一、设计任务:日产 10000 平米玻化砖辊道窑设计设计任务：日产 10000 平米玻化砖天然气辊道窑炉设计（一）玻化砖1．坯料组成（%）：SiO2Al2O3CaOMgOFe2O3K2ONa2OI.L2．产品规格：400×400×8mm，单重 3 公斤/块；3．入窑水分：＜1%4．产品合格率：95%5．烧成周期：60 分钟（全氧化气氛）6．最高烧成温度：1180℃（温度曲线自定）（二）燃料天然气COH2CH4C2H4H2SCO2N2O2Qnet(MJ/Nm3)（三）夏天最高气温：37℃3 窑体主要尺寸的确定3.1 窑宽的确定产品的尺寸为400×400×10mm，设制品的收缩率为 8%。
隧道窑与辊道窑
（用于墙面砖、釉的面砖等建筑陶瓷制品以及一些日用陶瓷制品的生产）
烧轻质柴油的辊道窑 按使用能源分 烧燃气的辊道窑 电热辊道窑 分类 按通道单数分 单层辊道窑
双层辊道窑
多层辊道窑
辊道窑最突出的特点（与隧道窑相比较） 采用有许多平行排列的，转动着的棍子来代替窑车作为 运载工具。坯件可直接放在辊道上，也可放在垫板上。 辊道窑主要优点有： １、温差小： 由于断面呈扁平形，制品一般为单层烧成，故基本上不存 在上下温差。 辊子的上下能同时加热，制品裸烧不装匣钵。传热速率加 快，窑内断面温度均匀，故大大缩短了烧成时间。 由于没有窑车，没有车下漏风，所以也保证了窑内上下温 度的均匀； ２、节能： 由于辊道窑广泛采用新型轻质耐火材料，取消了窑车和 匣钵，辊道窑属中空窑，窑内阻力小，压降小，故窑内的正 负压都不大，加上无曲封、车封、砂封等空隙，窑体密封性 好，大大提高了热利用率；
１）窑体：窑墙、窑顶、窑底 2）燃烧装置：主要由烧嘴、燃料供应设备及管线组成；
现代辊道窑广泛使用是烧气体燃料（天然气、发生炉煤气等）的 明焰裸烧式和烧轻质柴油的明焰裸烧式。烧嘴在窑墙两侧，垂直、水平 交错排列。
3）排烟装置：包括排烟风机、烟囱及排烟管道等；
现代化明焰裸烧式辊道窑的排烟系统则多采用集中排烟的排烟系统。集中排
３、机械化、自动化程度高：不仅降低了工人的劳动强度，而 且保证了产品质量的稳定，辊道窑能与前后工序连成完整的生 产线，大大提高效率； ４、经济效益高：辊道窑占地面积小，结构简单，建造快（一 般不超过三个月），因而见效快，经济效益十分明显。 5、使用的燃料为清洁燃料环境污染程度降低。
工作流程：
辊道窑的结构（单层结构的辊道窑）
烟的辊道窑排烟系统通常是在离窑头不远处的窑顶及窑底设置2～3排的排烟 口，排烟口可为矩形，也可为圆形。 具体的排烟过程为：废气自烧成带流向预热带，从窑头的排烟口抽出，再经 排烟总管、排烟风机、大烟囱排向大气。 由于辊道窑不设置窑门，一部分排出的废气可以进行循环来作为封闭气幕用
陶耐热工设备-辊道窑 7
辊道窑结构——传动系统
利用交流、直流传动电机等实现传动，由锥形齿轮或 链条驱动辊棒转动。
齿轮传动
链条传动
辊道窑结构——传动系统
在辊道窑设计上，通常将整个传动系统分为前后两部分 。一方面可 以降低传动负荷，另一方面也便于生产控制。在辊道窑正常运转过 程中，两部分各有一个无极调速电机驱动，各自相对独立，可以实 现差速控制（前慢后快）。 当遇到停电情况时，两者可以通过中央电磁离合器联接起来，然后 由备用直流电机驱动运行。
辊道窑 70×1.5×0.2 一次烧成外墙砖
焦炉煤气 明焰单片裸烧
1150 1319 0.72
0 1860
82.2
隧道窑 64×1.2×1.9 釉面砖素烧
水煤气 明焰叠装裸烧
1050 1069 60 0.24 3050
44.7
六、辊道窑的发展趋势
(1) 扁平宽体（1.2m，1.5m，1.8m，2.5m，3.2m）
（三）辊棒
对辊子的质量要求主要是：足够高的高温机械强度、高温抗蠕 变性、抗热震性、良好的高温体积稳定性；以及足够高的尺寸 精度——圆度和平直度。
2、辊子的几何性状
辊子的长度比窑宽尺寸大一些，约比窑内宽度大 75~113 cm。 现代辊道窑的内宽已达 2300~2450 mm，因此辊子长度已达 3000~3600 mm。——要满足很高的尺寸精度要求，其制造难 度是相当高的。
（三）辊棒
陶瓷棍棒 金属棍棒
1、材质类型及质量要求
● 氮化硅结合碳化硅辊：使用温度≤ 1450℃ ● 重结晶碳化硅辊：使用温度≤ 1600℃ ● 高铝（莫来石质）瓷辊：使用温度1200℃左右 ● 601耐热钢辊：使用温度≤1170℃ ● 310镍铬合金辊：使用温度≤ 1000℃ ● 304镍铬合金辊：使用温度≤ 700℃ ● 铝合金辊：使用温度≤ 350℃