$卫生陶瓷实用技术$

1 现代轻型隧道窑的技术特点

　　A、窑体轻薄，窑车低蓄热化；
　　B、窑道截面采用扁平形矮而宽窑顶为平弧形或平吊顶形；
　　C、加热带（预热带、烧成带）一律铺设高密度交错高速喷嘴，预热带设置一层，烧成带设置二层。采取棚板底烧，拱顶顶烧。每个喷嘴覆盖面积小，缩短了热量传递的距离，达到了传热均匀的效果。
　　D、预热带排烟吸烟口，设置在拱顶弦脚砖下。（注：原吸烟口设置在窑车平面）。窑内气流垂直循环。有效保证了预热带上下温度的均匀性（一般控制在±20℃）。
　　E、明焰裸装，快速烧成，大大缩短烧成周期。
　　F、采用微机全自动控制需操作（温度、火焰探测、扩散空气、比例调节烧成曲线、烧成气氛、压力、功率输入、安全系统、电子调节、设定/实际值等）。

2 简介引进德国RIEDH AMMER 燃气TW65/210/75-G现代轻型隧道窑特性及运行情况：

　　A、窑体基本参数
　　　 全窑长：65M
　　　 有效装载宽度：2.1M
　　　 有效装载高度：0.78M
　　　 产品种类：建筑卫生洁具
　　　 烧成能力：36万件/年
　　　 拱高：0.26M
　　　 窑车规格:长1.5M×2.1M
　　　 窑内容车：44台
　　　 烧成温度：1260℃
　　　 窑墙厚度：最厚0.72最薄0.62M

　　B、窑炉工作系统
　　（1）进车系统：
　　　由一台TW-VM无级变速液压顶车机以3.6M/h速度连续推车。
　　（2）窑头密封系统：
　　　无窑门和气幕，依靠窑内压力平衡，窑车采用常规沙曲封。
　　（3）排烟系统：
　　　以窑头2号车位起，在窑墙上部（拱顶脚）均匀设置10对排烟孔，排烟温度不超过200℃。
　　（4）加热系统：
　　　从预热带至烧成带25个车位，均匀设置50个高速喷嘴。（型号LR-PG）设置喷嘴预热带12对，烧成带13对，两侧喷嘴水平交错排列，下排喷嘴的水平位置在棚板架下。高温带交错设置两层。高速喷嘴的火焰经过灼热的棚板间隙向上对流传热或辐射传热，使坯件均匀受热。高温区上排4对喷嘴设在拱顶弦脚砖下，以补充燃成区的热量。喷嘴助燃空气温度为300℃。
　　（5）冷却系统：
　　　急冷区窑墙两侧设19组直接冷却风口，直接喷射窑内；12组冷却风口直接送入棚架下直接冷却；窑顶设有5对抽风口抽出热风达到平衡。
　　在离窑尾1个车位，窑顶设置冷却风幕，目的降低出车坯垛温度。
　　窑底设全通道。窑墙脚部留有足够与窑外相通的格子孔洞，以利冷却窑车底部。
　　（6）控制系统：
　　控制系统大体由四个部分组成：
　　A、电机系统；B、输车系统；C、热工检测及自动调动节系统；D、工况监护及报警系统。全部由微机自动调节和控制。
　　整个控制系统是：电子自动点火，火焰探测，喷嘴火焰回流防爆。自动调温及比例调节压力，推车超压报警，煤气阀联锁自动启闭等功能。
　　在控制屏中设有温度、压力、气氛、流量、燃气与助燃风调节比值等。自动显示、记录仪表显示窑炉运行状况或坐标曲线记录。
　　（7）窑炉运行升温曲线

　　从窑炉温度曲线看来，预热带氧化区域（9~13车位）坯垛上下（a点b点）温差几乎微微。（±20℃），（传统隧道窑此段温度差为300℃左右），由于温差小，坯垛进入强氧化区域易氧化透。通过气氛转换进入还原焰，中性焰区域（22~26），车位完全达到制品烧结，整个加热过程为10-20小时。建筑卫生洁具的烧成周期为10-20h。周期如此之短，可见窑炉性能之佳。（注：传统隧道一般烧成周期为20小时以上）。
　　再看其热效率，每公斤瓷耗热值不3200Jcal，而传统隧道窑每个公斤瓷耗热值（明焰套装）为7000~12000Kcal。

从以上多项窑炉技术性能指标看来已突破国内先进水平。

3 简介德国莱斯汉索夫（LAEIEHEIS HEIMSOTH）

　　PFT轻型隧道窑结构：
　　窑全长 76M
　　预热带 26M
　　烧成带 18M
　　急冷带 18M
　　冷却带 24M
　　窑内有效高度 1.26M
　　窑内有效宽度 2.6M
　　坯垛高度 0.72M
　　坯垛宽度 2.4M
　　窑车规格 长1.5M×宽2.4M
　　烧成产品 建筑卫生洁具
　　烧成能力 40~60万件/年

　　A、窑墙厚度为：0.32M
　　墙体采用绝缘和陶瓷纤维或陶瓷纤维毡折成的模块。根据温度曲线，冷却带的不同地段使用不同厚度的陶瓷纤维模块。吊平顶砖。
　　B、窑车为低蓄热窑车，绝热材料厚为0.4M。陶瓷纤维毡砌筑，外围绝热砖，底部为堇青石板平面垫板。
　　C、窑炉基础无需观察通道，只需相当窑炉宽度的深约0.2M的坑道。因窑炉基础的静负载摩擦小。在此基础上，加U形钢架作基础支架，再将各窑段固定在上面。各段窑体用螺栓紧固。
　　沙封槽采用双槽式，槽内填满锌沙，密封性能较好。其他略。

　　4 现代轻型隧道窑的主要特片之一 ——是减轻减薄窑体。
　　陶瓷工业隧道窑是硅酸盐工业的主要耗能设备。高能生产的主要原因是热效率低，热能利用率低、浪费大。例如传统的陶瓷隧道窑的窑体，体积庞大，表面温度高，散热面积大，窑体表面散热量约占总热耗的20~30%。
　　例醴陵某瓷厂传统隧道窑，窑长76M，窑宽4M，全窑散热面积为750M²。据热平衡计算，窑体厚，散热面积大是热效率低的主要原因。
　　注：窑体各带墙，拱表面温度与综合穿热计算：

　　

　　其中系数2.2，在计算拱顶时为2.8，窑体墙，拱散热（658950千卡/小时）2767590KJ/h占据总热耗的30.3%。
　　现代轻型隧道窑，最大限度的全轻质材料化，以求最大限度地减薄减轻窑体，增加热阻，降低窑体蓄、散热量。
　　德国65M现代轻型隧道窑TW65/210/75-G型窑，其窑墙厚度为720mm；德国格斯公司双层陶瓷纤维模块，窑墙厚度300mm；引进美国比克莱（BLCKLEY）窑炉公司窑炉，其墙厚度为绝热砖230mm，陶瓷纤维毡38mm，醴陵科发热工设备公司承建越南顺化GIAHU陶瓷公司88M轻型隧道窑窑墙厚度为820mm。醴陵环宇陶瓷公司46M轻型隧道窑窑墙厚度420mm。
　　现代轻型隧道窑由于充分利用现代先进的耐火材料，改变了窑炉结构，创造厚度最薄，重量较轻，蓄热散热少，抗热震性能好，抗机械震性好，为隧道窑现代化，节能化创造了有利条件。

表1 引进轻型隧道窑、国内轻型隧道窑和传统隧道窑典型窑墙节能状况比较

窑炉	结构型式	总原度（mm）	单位面积质量kg/m2	散流热流密度W/m2	总厚度(℃)	单位面积质量m2·c/w
传统隧道窑窑墙	A	1295	1753	733	78	1.6
	/
现代轻型	B	575	414	729	77	1.61
	C	400	330	694	75	1.70
隧道窑窑墙	D	300	57	756	79	1.55

　　注：蓄热量是指窑墙从常温到达稳态时的蓄热量。
　　从表1，可以看出，由于用不同的耐温材料减薄墙体，总热阻达到同样的效果。窑外表面的散热和外温度有直接关系。外墙表温越高热损失越大。根据传热计算公式：Q=εS/λ（t¹－t²）主要因素是外墙表面温度，降低表温的办法是增大热阻ε（S/λ）即增大S减少λ，选择导热系数小的耐火材料是关键。表1中可以看出，传统隧道窑A窑墙较厚，它的总热阻为1.6m²℃/w,而现代轻型隧道窑D窑墙很薄，总热阻为1.55m²℃/w，可是两者的总热阻达到相同值。
　　现代轻型隧道窑，由于窑墙砌体的减薄，整个窑炉体积缩小，窑炉散热表面积相对比传统隧道窑散热，表面积缩小40~50%，其热损失减少一半左右。

　　5 现代轻型隧道窑的主要特之二 是低蓄热窑车

　　隧道窑的弱点在于窑车运动形式的动态底部。为保持热稳定而采取的措施对窑炉能耗产生着直接的影响。
　　窑车是隧道窑的重要组成部分，窑的运行中，窑车状况直接影响着产品的装载量、装烧质量以及能源消耗。为了高温承载和机械稳定，以往的窑车采用重质耐火材料砌筑，从而造成过大的吸热，蓄热和散热损失，它在总热耗损失中一般占15%~20%左右。
　　现代轻型隧道窑，对窑车不稳定传热理论，多层组合的周期性传热工程进行了详细研究。轻质绝热砖和耐火材料纤维的主要特征是它的高绝热性和低密度。这两个性质窑炉的性能有直接影响，所以实现窑车衬砌的轻型化和低蓄热化，以减少窑车蓄热损失至关重要。二是采用新型碳化硅材料，以柱式，棚板层装式代替原匣钵式封闭装烧，可大大提高热能利用。
　　窑车衬砌的蓄热是沿厚度方向分布不均匀的，内衬材料蓄热最大，可达到80%左右，而且发生在接近火焰高温的薄层里，采用耐高温具有足够绝热能力的低密度材料是必要的。
　　高绝热低密度耐高温材料为内衬砌体，直接影响蓄热量，这是由于在稳定温度场中砌体蓄热不仅取决于材料的的密度P空压比热CP还和加热开始，终了时温度场有关。在不稳定温度场中热量传递取决于导温系数a（a=λ/cp·p），导温系数反映物体在加热和冷却时各部分的温度趋向一致的能力。a值愈大，则在同样加热条件下，物体内部各处温度差别就愈小。所以选用莫来石轻质材料和莫来石晶体纤维低密度耐高温材料为窑车内衬材料：

　　图五

表2 现代轻型隧道窑和传统隧道窑窑车砌体节能状况比较

	结构形式	最大蓄热量（KJ/台车）	平均散热量（KJ/台车）	最高车下温度（℃）	窑车砌体重量（kg/台车）
传统隧道窑	A全耐火砖结构耐火砖厚480mm	1606246	32219	169	1149
现代轻型隧道窑窑车砌体	B围砖半承重结构耐火纤维180mm浇注料厚60mm	99374	4684	119	396
	C全纤维结构耐火纤维180mm浇注料厚60mm	64956	3405	120	148

　　从表2计算表明，现代轻型隧道窑窑车砌体与传统隧道窑窑车砌体节能状况比较，其蓄热量降低24倍；平均散热量降低10倍；窑车砌体材料重是降低7.76倍。

6 现代轻型隧道窑主要特征之三 预热带温差小

　　传统隧道窑的最大弊端，是预热带温差大（上下坯 温差高达300℃左右），已经愈来愈不能满足陶瓷工业烧成节能和产品质量要求。其主要原因1预热带上部通道切面大，烟气几何头的作用，上部流过的热烟气量多，温度高，形成下部缺热，造成良种温度曲线，因而坯垛上下温差大；2窑炉截面高，匣钵套装密集堆放，外侧与坯垛的热传递之比可达10：1，装烧制品采用大量匣钵，窑车砌体厚重，吸热量大不利均匀温度；3窑门，窑车密封不严，窑外大量冷风进入窑道下部，直接降低预热带下部温度；4窑车砌体厚，质重、吸热、蓄热量大。窑车在预热带推进中不断吸热，蓄热，其蓄热量是时间的函数，吸热饱和，严重地影响坯垛中下部温度。传统隧道窑预热带温差问题，长期来，一直未能得到解决。

　　现代轻型隧道窑，采用明焰裸装，高速喷嘴，快速烧成，一改以往弊端。窑道切面采取扁形，吊平顶，高速喷嘴，强化预热带加热方式，是改变传统窑预热带的根本。预热带水平交错安置喷嘴，各个喷嘴覆盖的面积小，缩短了热量传递的距离，确保均匀升温。由于窑道切面呈扁形，高速喷嘴燃烧空间设置在窑车棚架下，喷射之火焰经过灼热的棚架间隙向上辐射和对流，加速了热流向上传递。由于排烟孔设置在窑道拱顶砖脚处（注：传统隧道窑排烟孔设在窑车台平面两侧墙体），从而促进了窑内气流的垂直循环，有效的保证了预热带窑内温度均匀性。（温差±20℃）这样就加快了推车速度，提高了热效率。

7 现代轻型隧道窑主要特征之四 燃烧装置高速喷嘴化

　　分析陶瓷窑炉燃烧器的使用现状可知，我国上世纪60~80年代普遍使用的是低压比例调节喷嘴。这类喷嘴的射速在10m/s，雾化油滴大（一般在50um；燃烧烟气的喷射速度小；液雾与助燃空气掺混不均匀；雾化介质耗量大，噪音大；火焰长度，锥角及形状不能满足窑炉热工工艺要求；燃烧器易结焦、堵塞等缺陷）。
　　燃油高速喷嘴它是高压气体作雾化剂的。通过燃烧器实现气泡的产生、运动、变形、加速直到出口爆破雾化等全过程来实现良好的雾化，它的喷射流速＞100m/s，是一种全新的燃油喷雾燃烧技术。
　　燃气喷嘴，由于燃料是以分子状态存在，因而雾化不是主要问题。主要性能要求合理组织燃烧，即空气、燃烧的配比要充分，压力调节要方便，以利稳定燃烧，提高燃烧效率。
　　高速燃气喷嘴，采用了先进的半预湍掺混燃烧技术，燃气与助燃空气实现半予混燃烧，既达到了最佳掺混，火焰喷射速度高（100m/s）等效果，又克服了燃烧器的回火、脱火、噪音大等缺陷，提高燃烧效率。能实现自动点火，火焰监控，燃烧气氛控制，窑炉温度控制系列的全自动化。

8 现代轻型隧道窑引进与国产典型窑炉经济技术指数比较

表3 现代轻型隧道窑引进与国产典型窑炉经济技术指数比较

项目名称	单位	引进	国产	国产	国产
窑型		轻型明焰	轻型明焰	轻型明焰	轻型明焰
烧成能力	万件/年	40（卫生瓷）	25-40（卫生瓷）	4300（日用瓷）	1260（日用瓷）
窑长	M	65	69	88	46
窑内宽	M	2.1	2.1	1.56	1.0
窑内高	M	0.75	0.9	1.0	0.78
烧成温度	℃	1260	1260	1380	1350
烧成带温差	℃	±5	±5	±5	±5
预热还温差	℃	±20	＜±20	＜±20	＜±10
烧成周期	h	17－18	17－18	10:10	9:30
燃料种类		煤气	煤气	煤气	轻柴油
燃料耗用量	Nm3/h	1200	1100－1200		2.2t
产品公斤耗热	KJ/kg	13440	5040	9240	6300
烧成合格率	%	95	95	98	98
制品出窑温度	℃	153	25	80	95
车下温度	℃	60	35	50	40
装车方式		裸装层	裸装层	裸装多层	裸装多层
设计单位		西德	中南窑业集团	湖南醴陵市科发热
建造单位		RIEDHAMMER	中南窑炉集团	工设备有限公司
使用单位		湖南建筑陶瓷厂	河南焦作陶瓷二厂	越南GIAHU陶瓷厂	醴陵环宇陶瓷有限公司

请问您是什么单位的？我想和您联系一下业务，并且探讨一下燃烧的问题。13791058379  吴先生，谢谢。

吴先生：

你好！

我个人本身是从事卫生陶瓷生产方面工作的，现在重庆杜拉维特洁具有限公司就职，我想我必须和你说清楚，就文章本身而言，并不是出自我之手，我想我在我的博星留言上已经写的很清楚，之所以这样说是不想让你误会，我个人本身虽然从事卫生陶瓷生产技术工作，平时也热爱去学习这方面的技术，但毕竟不是从事窑炉的专业人事，所以有些技术上的问题我想也不能帮你什么忙，之于探讨我想我们可以相互就各自关心问题交流一下，再次，谢谢你的留言。如需联系可以加我QQ：116211728