材料成型工藝學基礎知識課件第一章隧道窯第二章原料輕燒設備第三章回轉(zhuǎn)窯第四章電弧爐第五章電阻爐第六章中間包冶金11/18/202315第一章隧道窯分類工作原理結(jié)構(gòu)特點（重點）熱工制度及其調(diào)節(jié)（重點）碼磚的原理與操作（重點、難點）砌筑與烘烤（自學）熱平衡測試與計算（自學）節(jié)能措施其它類型隧道窯設計計算11/18/202325一、隧道窯分類低溫隧道窯1000～1350℃普通隧道窯1350～1550℃高溫隧道窯1550～1750℃超高溫隧道窯1750～1950℃★按溫度分類頂部加熱式底部加熱式側(cè)部加熱式（最常見）★按燃燒裝置布置形式分類11/18/202335推進窯車氣流推出窯車預熱帶燒成帶冷卻帶送冷空氣抽出熱風送煤氣送一次空氣煙氣抽出二次空氣圖1-1隧道窯工作原理圖11/18/202345隧道窯系統(tǒng)圖圖1-211/18/202355三、隧道窯的結(jié)構(gòu)斷面尺寸與長度窯頂結(jié)構(gòu)窯墻結(jié)構(gòu)隧道窯預熱帶結(jié)構(gòu)隧道窯燒成帶結(jié)構(gòu)隧道窯冷卻帶結(jié)構(gòu)隧道窯窯體與窯車密封結(jié)構(gòu)規(guī)格：長×內(nèi)寬×有效高度有效高度：從車臺平面至拱頂內(nèi)襯的最大高度

圖1-5圖1-5半橢圓型拱頂H車臺平面11/18/2023651、斷面尺寸與長度長度L=預熱帶長度L1

+燒成帶長度L2

+冷卻帶長度L3

窯的長度主要取決于制品的燒成制度及產(chǎn)量大小。此外，應考慮投資、燃耗、窯的熱工特性等。11/18/202375

1.預熱帶長度應根據(jù)排出廢氣溫度來確定，廢氣離開排煙機溫度應低于250℃；

2.燒成帶長度根據(jù)保溫時間來確定

3.冷卻帶長度根據(jù)出窯制品的溫度來確定，一般應低于100℃★窯的各帶長度確定的一般原則：11/18/202385

V—隧道窯的有效容積，m3；

G—小時成品產(chǎn)量，㎏/h；

η—成品率，%；

ρ—裝窯密度，㎏/m3

。

τ—燒成時間，h；當隧道窯的橫截面積A一旦確定，則其長度：隧道窯長度及各帶長度計算式：11/18/202395各帶長度分別為：

其中：L1、L2、L3——分別為預熱、燒成及冷卻帶長度，m；τ1

、τ2

、τ3——分別為預熱、燒成及冷卻所需時間，h；11/18/2023105高度——磚坯在燒成過程中的特性（制品的燒成溫度與荷軟溫度。如：鎂磚，1m左右，硅磚，1.5~1.9m）、允許的上下溫差。跨度——產(chǎn)量、燃燒方式、燃燒器的類型跨度大，產(chǎn)量大；頂燒式、底燒式跨度可以較大；使用高速燒嘴跨度可以較大★隧道窯的高度與跨度11/18/2023112.窯頂結(jié)構(gòu)要求：材質(zhì)應長期承受高溫作用（特別是燒成帶）、重量輕、保溫性好，其結(jié)構(gòu)嚴密，不漏氣，并有利于窯內(nèi)氣流的合理分布。結(jié)構(gòu)形式：拱頂、平吊頂、吊拱2-1.拱頂：頂拱的中心角一般60°～90°。太大、太小都不利11/18/2023125上拉桿立柱拱角梁拱角磚下拉桿圖1-311/18/2023135拱頂自重產(chǎn)生的橫向推力F：

圖1-4拱頂自重橫向推力分析K—溫度應力系數(shù)Q——拱頂荷重，N/cmα—拱的中心角11/18/2023145與一般共拱頂相比的特點：橫推力小，拱下空間小，便于氣流合理分布。圖1-5半橢圓型拱頂H車臺平面“雙心拱”與“三心拱”頂結(jié)構(gòu)11/18/20231552-2.平吊頂優(yōu)點：窯頂不易下沉，磚垛與窯頂間的空隙小，有利于氣流的合理分布。便于碼磚。缺點：鋼材用量大；氣密性差。窯頂磚吊掛機構(gòu)鋼梁圖1-611/18/20231652-3.吊拱頂：

圖1-711/18/20231752-4.雙層拱頂：圖1-811/18/20231853.窯墻結(jié)構(gòu)要求：耐高溫、有一定的強度，保溫性能好。耐火材料+保溫材料組成。材質(zhì)組成與厚度：用正交法，通過傳熱計算來確定，并取經(jīng)濟厚度。經(jīng)濟厚度：年均費用（保溫層投資費+保溫層砌筑費+散熱損失費）最低的厚度。11/18/2023195高鋁磚75%高鋁磚60%11/18/20232051—年均總費用（1=2+3+4）；2—窯墻散熱年均損失費用；3—年均消費的保溫層投資費用；4—保溫層砌筑維修年均費用圖1-911/18/20232154.各帶的結(jié)構(gòu)4-1.預熱帶：排煙裝置；氣幕裝置4-2.燒成帶：燃燒室；燃料、一次空氣輸送裝置4-3.冷卻帶：抽熱風裝置、送冷卻風裝置11/18/20232254-1-1.預熱帶排煙裝置：兩側(cè)墻靠近車臺平面處設有排煙孔。排煙孔的多少、數(shù)量由隧道窯的類型決定。

圖1-1排煙方式：地下煙道排煙：

圖1-10金屬煙道排煙：

圖1-11窯墻內(nèi)煙道排煙(窯頂排煙）：

圖1-1211/18/2023235圖1-10★地下煙道排煙：所有煙道均埋設于底下，鋼材用量少，窯體美觀；土方工程大，不適用于地下水位較高的地區(qū)。11/18/2023245

圖1-11

金屬煙道排煙★窯墻金屬煙道排煙：鋼材用量大，窯墻結(jié)構(gòu)簡單11/18/2023255圖1-12

窯墻內(nèi)煙道排煙★窯墻內(nèi)煙道排煙（窯頂排煙）：窯墻結(jié)構(gòu)復雜。11/18/20232654-1-2.預熱帶氣幕裝置圖1-1311/18/2023275工作條件：高溫、氣流沖刷、承受窯墻重量。結(jié)構(gòu)：拱頂或雙層拱頂，氣密性好材質(zhì)：耐高溫、高強度、抗熱震，荷軟溫度高多數(shù)窯爐的損毀主要是燃燒室的損毀。目前，一些隧道窯，特別是高溫窯爐取消了側(cè)墻燃燒室，將燒嘴直接插入窯內(nèi)，火焰直接在磚垛間隙燃燒。4-2-1.燒成帶側(cè)墻燃燒室11/18/2023285概念：一次空氣：通過燒嘴直接進入燃燒室（或直接進入窯內(nèi)空間）與燃料混合燃燒的空氣。它可以是冷卻帶抽出的多余熱風，可以是冷空氣。二次空氣：在冷卻帶吹入的冷風的一部分，流到燒成帶，與燃料混合燃燒。

圖1-1圖1-24-2-2.燒成帶一次空氣送風裝置11/18/2023295一次空氣送風裝置：風機、噴射器★一次空氣為冷空氣時：冷空氣→通風機→空氣管道→燒嘴?！镆淮慰諝鉃闊犸L時：冷卻帶的多余熱風→耐熱風機→管道→燒嘴；或冷卻帶熱風→噴射器（窯兩側(cè)）→窯兩側(cè)氣道→燒嘴（抽出空氣溫度可達950～1000℃）11/18/2023305

圖1-1圖1-14位置：不宜太靠近燒成帶，易引起煙氣倒流。⑴抽出風溫以400左右為宜。⑵大型窯距燒成帶不小于3個車位（9米），小型窯不小于4個車位（8.8米）。⑶燒成帶有噴射器裝置時，抽熱風孔的位置與噴射器的距離大型窯一般不小于3個車位。數(shù)量：一般2～3對，孔口的實際流速4～6m/s.4-3-1.冷卻帶抽熱風裝置11/18/2023315圖1-1411/18/2023325冷卻方式：分散送冷風、集中送冷風位置與數(shù)量：集中冷卻——⑴靠窯門兩側(cè)應設置集中送風孔1對；⑵送風孔的數(shù)量一般3～5對，均勻布置在最后一個車位。⑶對有分散送風裝置的，集中送風孔數(shù)量一般2～3對。分散冷卻——根據(jù)窯冷卻帶的長短而定。一般5對以上。4-3-2.冷卻帶送冷風裝置11/18/2023335

圖1-15

集中送風裝置

1——窯頂送風裝置；2——窯兩側(cè)送風孔11/18/20233455.窯體的密封結(jié)構(gòu)★窯車的結(jié)構(gòu)★窯車與窯墻間的密封（曲封與砂封）★窯車與窯車間的密封（曲封）★窯內(nèi)壓力平衡系統(tǒng)密封（壓力制度）11/18/2023355由車架、窯車襯磚、裙板組成★車架：金屬支架，由型鋼鉚接或焊接而成，或由鑄鐵做成。★裙板：鑄鐵件?！锔G車襯磚：承重、承受高溫及溫度的變化。由耐火材料+保溫材料構(gòu)成或由耐火混凝土預制塊構(gòu)成。影響窯車的蓄熱量，從而影響窯爐的能耗；影響窯內(nèi)的溫度分布。

圖1-165-1窯車的結(jié)構(gòu)11/18/2023365圖1-1611/18/20233755-2.窯內(nèi)曲封結(jié)構(gòu)5-3.窯內(nèi)砂封結(jié)構(gòu)圖1-17窯車裙板窯砂砂封槽窯砂：三種不同的粒度組成，小粒度量≥25%。砂封槽：等邊角鋼溜砂管：鋼板焊接窯砂→加砂孔→溜砂管→砂封槽11/18/2023385溜砂管砂封槽11/18/2023395窯車與窯車間的密封

11/18/2023405

溫度的控制：燒成帶——控制兩側(cè)噴槍的燃料量進行溫度控制；冷卻帶——改變冷卻風機的鼓風量及抽熱風機的抽風量來保證產(chǎn)品的冷卻速度及冷卻帶的溫度曲線；預熱帶——改變窯頭排煙機的排煙量溫度的檢測與控制燒成曲線是保證燒成產(chǎn)品質(zhì)量的主要工藝參數(shù)，只要保證預熱帶、燒成帶和冷卻帶的溫度曲線符合工藝要求即可。溫度的檢測

多采用接觸式的測溫熱電偶，配以非接觸式紅外輻射高溫計。11/18/2023415預熱帶溫差產(chǎn)生的原因及消除措施：⑶窯車蓄熱⑷磚垛碼放不合理原因：⑴偏流現(xiàn)象：窯內(nèi)熱氣流在上部流動，流速大于底部流速⑵負壓造成冷熱氣體分層：負壓導致冷空氣從窯體不嚴密處漏入窯內(nèi)，并向下流動11/18/2023425消除預熱帶溫差的措施：⑴窯底均壓平衡（窯車上下壓力平衡，避免冷熱氣體分層----主要措施）措施：①分段抽鼓風，②多擋板圖1-1911/18/2023435⑵加強密封（砂封、曲封、取消窯底檢查廊）⑶設置窯頂氣幕：一定壓力的氣體由氣幕磚的噴射通道，與窯內(nèi)氣流成一角度噴出，在頂部形成一道道氣幕。圖1-2011/18/2023445①耐熱風機把預熱帶的熱氣體由窯頂小孔抽出，通過窯頂、窯墻通道送入窯內(nèi)；②噴射器將窯內(nèi)磚垛下部的氣體引射到窯內(nèi)上部，形成窯內(nèi)上下氣流循環(huán)。⑷窯內(nèi)橫向循環(huán)

圖1-2111/18/20234557511/18/2023465⑸增熱循環(huán)：排煙孔抽出的煙氣與增熱爐出來的煙氣混合后，從窯頂重新送入窯內(nèi)各磚垛間，使煙氣上下循環(huán)，可以加快對流換熱，降低上下溫差。11/18/2023475⑹輔助燒嘴（預熱帶安裝高速燒嘴，耐火材料窯爐很少用）⑻改進窯的結(jié)構(gòu)（低、寬、短方向發(fā)展）⑺采用低蓄熱窯車

窯車蓄熱占總熱耗的30%以上。采用輕質(zhì)材料砌筑窯車襯磚，并改進窯爐的結(jié)構(gòu)。

圖1-23圖1-2311/18/2023485圖1-18

圖1-182.壓力制度（壓力曲線）11/18/2023495

沿隧道窯長度方向壓力（靜壓）分布的規(guī)律。壓力制度是為了保證溫度制度和氣氛制度的實現(xiàn)。理想的狀況為窯內(nèi)零壓左右。隧道窯內(nèi)壓力分布特點：預熱帶負壓；冷卻帶正壓燒成帶微正壓；預熱帶靠近燒成帶“零壓”11/18/2023505壓力的檢測與控制:

一般采用膜盒壓力表或微差壓變送器檢測壓力，組成單回路控制系統(tǒng)，改變排煙機的轉(zhuǎn)速以改變排煙量，從而保證零壓面的位置。窯內(nèi)壓力制度的變化因素：推車間隔時間的改變、裝窯密度的改變、各種氣流的流量、壓強的變化等，使零壓位改變11/18/2023515壓力制度的調(diào)節(jié)A.預熱帶負壓和冷卻帶正壓絕對值大小的調(diào)節(jié)：低壓操作

B.零壓位的調(diào)節(jié)：零壓位的位置，通過調(diào)節(jié)煙道閘板來控制11/18/2023525調(diào)整①封閉或取消窯底檢查廊；②調(diào)整窯底通道截面和氣流的流量；

③窯底通道設置一定數(shù)目與高度的障礙板。A.預熱帶負壓和冷卻帶正壓絕對值大小的調(diào)節(jié)：絕對值越小越好，即低壓操作:出入窯內(nèi)的氣體少，有利于生產(chǎn)，降低能耗，窯溫均勻。措施

窯底均壓（靜壓）平衡，即：

窯底通道的壓力制度和窯內(nèi)的壓力制度趨于一致。11/18/202353511/18/2023545B.零壓位的調(diào)節(jié)：零壓位的位置，通過調(diào)節(jié)煙道閘板來控制提起閘板，零壓位向冷卻帶方向移動；降低閘板，零壓位向預熱帶方向移動。11/18/2023555

00在0壓位0—0面與Ⅰ—Ⅰ（預熱帶總煙道處）面間列伯努力方程式：hs0+hg0+hk0=hs1+hg1+hk1+hw0-1ⅡⅡⅠⅠ11/18/2023565hs0+hg0+hk0=hs1+hg1+hk1+hw0-1

近似認為：

hg0=hg1（hg=

Hg（ρh-ρa）），

hk0=hk1（hk

=

ρhu2/2）

，則

hs0=hs1+hw0-1hs1—排煙機或煙囪所造成的抽力，通常情況，可視為常數(shù)

hs0

hw0-1，hw0-1

煙道閘板。11/18/2023575ⅡⅡⅠⅠ①提起煙道閘板，hw0-1減小，hs0則減小，若原為0壓，經(jīng)調(diào)節(jié)變?yōu)樨搲海?壓位向冷卻帶方向移動，如移至01點，全窯負壓增大；hs0

hw0-1，hw0-1

煙道閘板。hs0=hs1+hw0-111/18/2023585②降低煙道閘板，hw0-1增大，hs0則增大，若原為0壓，經(jīng)調(diào)節(jié)變?yōu)檎龎海?壓位向預熱帶方向移動，如移至02點，全窯正壓增大。hs0

hw0-1，hw0-1

煙道閘板。hs0=hs1+hw0-1ⅡⅡⅠⅠ11/18/2023595C.制定壓力制度時，必須根據(jù)燃料發(fā)熱量的高低來制訂：①高熱值燃料（QyDW

>1850Kcal/N·m3

）：采用小壓差分散燒成的壓力制度（適合于天然氣、重油及混合煤氣）。小壓差分散燒成法是指窯內(nèi)正負壓絕對值的差數(shù)小，燒嘴開啟范圍較分散，這種燒成方法使窯內(nèi)溫度均勻，產(chǎn)品質(zhì)量好且穩(wěn)定，成品率高，燃料消耗低。高熱值燃料采用較大的正壓操作，窯內(nèi)氣流流速快，燃料中一些可燃成分得不到充分燃燒就被排除窯外，導致窯內(nèi)的氣氛不佳，煙囪冒黑煙，浪費燃料。同時，由于壓差大，窯車結(jié)構(gòu)及砌體容易損毀，預熱帶分層嚴重，產(chǎn)品質(zhì)量不均勻，成品率低。

11/18/2023605②低熱值燃料（QyDW

<1850Kcal/N·m3

）：

采用大壓差集中燒成的壓力制度。因為小壓差氣流在窯內(nèi)流速慢，窯內(nèi)溫度升不上去，要改變這種現(xiàn)象，必須加快氣流流速，增加單位時間內(nèi)氣流和磚垛的傳熱速度，只有這樣才能提高窯溫，為此必須采用大壓差的壓力制度，并在某幾個車位集中多給燃料與空氣，確保磚垛中心部位的溫度，防止在其它部位出現(xiàn)欠燒品。11/18/2023615空氣過剩系數(shù)α的概念燃料燃燒時的實際空氣量與理論完全燃燒所需的空氣量的比值α＝Ｌα／Ｌ０3.燒成氣氛11/18/20236253.燒成氣氛氧化氣氛—空氣過剩系數(shù)α>1，火焰短，沖擊力強，溫度高。中性氣氛—空氣過剩系數(shù)α=1，火焰溫度高，但難控制。還原氣氛—空氣過剩系數(shù)α<1，火焰溫度低，長且柔和。燒成氣氛由所燒制品的種類決定。多數(shù)制品采用弱氧化或弱還原性氣氛。氣氛的控制

一般采用氣體分析儀進行氣體成分分析，控制回路一般為單回路控制系統(tǒng)，控制對象一般為燒嘴助燃風量的大小。11/18/20236354.熱工制度的調(diào)節(jié)

所謂熱工制度調(diào)節(jié)，即根據(jù)制品的特點及生產(chǎn)要求來改變隧道窯中某些可變因素使其達到合理的熱工制度。在隧道窯的實際操作中，主要是調(diào)節(jié)三大風機（排煙機、一次風機、冷卻風機）、管道閘板開啟度、燃料用量、流速的大小、壓力的高低、推車制度等。11/18/2023645①掌握預熱帶溫度以及減少溫差的措施；②關于排煙機的調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)排煙機一定要在預熱帶溫度變化之前，當溫度有下降的趨勢，排煙機應開大，但溫度的提高是需要一定時間的，一旦預熱帶溫度有升高的趨勢，排煙機必須立即關小。如果燒成帶前端的溫度普遍下降，應開大排煙機閘板，可逐漸把溫度升高。⑴預熱帶11/18/2023655⑵燒成帶★要求：

ⅰ.在燒成帶要保證制品具有足夠高的燒成溫度和保溫時間。

ⅱ.為了按溫度曲線升溫，必須合理使用燒嘴。

ⅲ.必須注意一、二次空氣的配比和燃料與空氣的混合程度。

ⅳ.窯內(nèi)必須有一定壓力制度，一般燒成帶處于“微正壓”狀態(tài)，將“零壓”車位控制在預熱帶、燒成帶交界處附近的某1－2個車位上。11/18/2023665★窯溫不穩(wěn)定的因素：ⅰ.兩側(cè)溫差——在同一車位上，兩側(cè)的溫度不均勻。

A.窯兩側(cè)開啟的燒嘴不按比例使用燃料和空氣量，或燃料、空氣量的變化不相對應。★窯內(nèi)正常燃燒的現(xiàn)象：火焰連續(xù)、均勻地充滿爐膛，在正壓車位的各測溫孔冒火不冒煙，火焰應呈形狀完整的圓錐形，火焰平穩(wěn)有力并有一定的方向性。11/18/2023675B.采用液體燃料—重油燒嘴的隧道窯，若一側(cè)被焦油堵塞，燃料噴不進去，送入的一次空氣不能起到助燃作用，而起到了冷卻降溫的作用，這時應把堵塞的燒嘴卸下來，將焦油除掉后再安裝使用。ⅱ.上下溫差——由于氣體偏流的原因而造成上部溫度高、下部溫度低，為了克服此現(xiàn)象，必須嚴格執(zhí)行上密下稀、邊密中稀、前密后稀的裝磚原則。ⅲ.前后溫差——窯車前后存在溫差，主要與火焰的長短有關。11/18/2023685

ⅰ.首先要控制氣、油、風的供給量，從少量的氣、油、風開始，逐漸升溫或降溫，防止溫度突變。ⅱ.當燒成帶前端溫度偏低時，可采用增加燃料和增加一次空氣的辦法，當效果不顯著時，再增開排煙機閘板，適當增加氣流流速，提高燒成帶前部的溫度。窯溫的調(diào)節(jié)方法：11/18/2023695③冷卻帶冷卻制品用的空氣用量，要根據(jù)以下兩個原則確定：ⅰ.要保證制品的冷卻效果，窯車出窯后制品的溫度一般應低于100℃。ⅱ.保證燒成帶有足夠的二次空氣量。

ⅲ.有抽熱風設備時，熱風的抽出量應適當。若抽力過大，會引起該處溫度急劇下降，易引起燒成帶熱氣流向抽出熱風的風口方向倒流，破壞窯內(nèi)氣流的運動方向。11/18/2023705六.碼磚的原理1.磚垛的穩(wěn)定性①保證磚坯有一定強度。②必須做到“平、穩(wěn)、直”。平—即窯車平面與各層磚坯都必須平整，以免磚垛歪斜。故碼磚時常撒些窯砂。窯砂種類隨磚種不同而異。穩(wěn)—指每一塊磚、每一列磚和每一垛磚都必須放置穩(wěn)固。直—指磚垛上下、前后都必須碼直，使各窯車的磚垛成為一條直線，以保證氣流通道暢通。11/18/2023715③異型磚與普通磚有一定比例，異型磚置于上部。此外，設計裝磚圖時，應保證磚剁與窯頂、窯墻間不小于100毫米的距離2.碼磚的技術操作對標普形磚采用側(cè)裝，每塊磚之間留有指縫（約10mm）。對荷重軟化點接近燒成溫度的制品：平裝。對荷重軟化點比燒成溫度高的制品：立裝。磚垛中，下部縱向通道一般應比上部縱向通道面積大。11/18/2023725為了綜合考慮各種因素，碼磚操作必須注意下列參數(shù)的正確選取：①裝磚密度：單位體積內(nèi)的裝磚量。它反映磚垛的阻力狀況和傳熱情況。裝磚密度與燒成制度相配合。裝磚密度影響產(chǎn)量。g—裝磚密度，t/車；△τ—推車間隔時間，min;J—年工作日，日；η—成品率；G成—年成品產(chǎn)量,t/年。11/18/2023735

②碼垛的傳熱面積指暴露在外面與氣流進行熱交換的面積。橫向靠自然對流換熱縱向靠強制對流換熱增加縱向比表面，有利于提高熱交換效果。A—縱向通道截面積之和，m2F—窯的橫截面積，m2m值參考數(shù)據(jù)如下：燒成粘土、硅磚，m值一般取30～35%；燒成高鋁磚、鎂質(zhì)制品，m值一般取40～50%；設計裝磚圖時一般以有效截面積m%值作為控制指標：11/18/2023745③外內(nèi)通道比K值磚垛與窯墻、窯頂構(gòu)成的外通道截面積應大于磚垛間縱向通道的截面積之和。一般用K作為控制指標。A0—磚垛與窯墻、窯頂之間的外通道截面積，m2Ai—磚垛間縱向通道截面積之和，m2K值一般應大于1，其參考數(shù)據(jù)為：燒成粘土、硅磚，K值一般取1.3－1.6；燒成高鋁磚、鎂質(zhì)制品，K值一般取1.3－1.4；11/18/2023755幾種裝磚圖11/18/202376511/18/2023775七.砌筑與烘烤（自學）烘窯：指窯爐建成后，在使用之前要先烘烤。

1.為什么要烘窯？①窯爐砌筑時本身所含水分和砌筑泥漿摻入的水分很多，在開工生產(chǎn)之前，需排除這些水分。②窯體砌材在急速升溫時會產(chǎn)生膨脹，產(chǎn)生應力，使某些部位產(chǎn)生開裂。③窯體砌體種類不同，熱膨脹系數(shù)不同，急速升溫時，產(chǎn)生的膨脹量不同，某些部位產(chǎn)生應力集中而開裂。

11/18/20237852.如何烘烤？（編制烘烤方案）①物質(zhì)準備

②技術準備

③組織準備④制訂烘烤曲線：根據(jù)窯體的水分含量、砌材種類、施工季節(jié)、窯體結(jié)構(gòu)確定，保證整個過程均勻緩慢升溫，不出現(xiàn)裂紋，不變形等。

11/18/2023795⑤制訂烘烤方法

A.直接烘烤法：在燃燒室插入臨時煤氣管烘烤。

B.固定火箱法：臨時砌筑一個火箱車，并將其置于燒成帶與冷卻帶交接處。

⑥烘窯操作

A.記錄參數(shù)：各點溫度、窯體膨脹情況、各風機的風量與風壓、煙道閘板的開度等。

B.及時調(diào)整加固件拉桿和緊脹器、吊掛螺絲等，使之松緊適度。11/18/2023805八.熱平衡測試與計算（自學）1.目的與意義①評價隧道窯的熱利用水平，檢查各項熱經(jīng)濟指標，以便調(diào)整操作，改進結(jié)構(gòu)，提高熱效率。②為改造舊窯爐，設計新窯爐，編制節(jié)能規(guī)劃提供依據(jù)。2.熱平衡計算的內(nèi)容預熱帶和燒成帶的熱平衡、冷卻帶的熱平衡、全窯的熱平衡①物料平衡計算：即進出隧道窯的物料量，它包括入窯濕磚坯、出窯制品量、濕磚坯中脫出物理水、磚坯中的灼減量等11/18/2023815②氣體平衡計算：即進出隧道窯的各種氣體量。③燃料燃燒計算：燃燒所需的空氣量、生成的煙氣量、燃燒溫度的計算。④熱平衡計算：根據(jù)實測與計算結(jié)果，求出物料與氣體的平均溫度，并據(jù)此查出相應的比熱，然后逐項計算其收入、支出的熱量，將結(jié)果列入熱平衡表中,列出熱平衡方程。

收入的熱量=支出的熱量11/18/2023825九.節(jié)能措施1.能源利用的評價能源的有效利用指當消耗同樣的能源時可獲得多少效益的問題。用“熱效率”來表征。熱效率：它是指隧道窯燒成制品所消耗的有效熱量與所供給的熱量之比。國標（GB2588－81）中規(guī)定“有效熱量”：達到工藝要求時理論上所必須消耗的熱量。11/18/2023835★對于一般制品，有效熱量應包括如下部分：①將制品加熱到最高溫度所需要的熱量。②坯體中加熱及液化耗熱量。③坯體中結(jié)晶水脫水耗熱量。④其它：坯體燒成過程中發(fā)生物化反應吸收的熱量（有時放熱）?！锕┙o的熱量一般包括：①燃料的低位熱值QDWy（主要熱源）。

②燃料帶入的顯熱。

③助燃空氣帶入的顯熱。

④如重油之類還包括霧化劑帶入的顯熱。損失的熱量=供給的熱量－有效熱量。11/18/2023845

★隧道窯（工業(yè)爐）的熱損失主要包括：①從爐體表面各部位散失的熱量。②爐體的蓄熱損失（對間歇窯來說占大部分）。

③燃料不完全燃燒的熱損失。

④排煙帶走的廢氣余熱損失。

⑤接縫、孔眼和爐門等密封不嚴的部位泄露損失的熱量。

⑥窯車蓄熱損失（不穩(wěn)定傳熱，蓄熱損失較大）。

各種工業(yè)窯爐的熱損失一般都很大，我國工業(yè)窯爐的熱效率平均為30%左右，而國際水平則為50%以上。因此，我國工業(yè)窯爐的節(jié)能仍有很大的潛力。11/18/20238552.節(jié)能技術（適用于各種窯爐）⑴減少爐體散熱和蓄熱爐體材質(zhì)=耐火材料+保溫材料建立窯體的傳熱數(shù)學模型，進行傳熱計算，設計最佳的材質(zhì)組成與結(jié)構(gòu)。經(jīng)過了三個發(fā)展階段：①重質(zhì)耐火材料+輕質(zhì)保溫材料+紅磚②輕質(zhì)耐火材料+陶瓷纖維③輕質(zhì)節(jié)能筑爐材料模塊輕質(zhì)節(jié)能筑爐材料模塊——將輕質(zhì)、高溫陶瓷纖維等不同材質(zhì)合理地組合裝配成輕型模塊。11/18/202386511/18/2023875輕質(zhì)節(jié)能筑爐材料模塊的特點：A.高強、保溫——新型耐火材料的復合體，由半輕制致密耐火板、高溫陶瓷纖維、耐火材料連接件、高溫粘接劑有機結(jié)合而成。B.平均容重為0.3～0.35g/cm3，為重質(zhì)耐材的1/7，輕質(zhì)保溫磚的1/3。C.高溫導熱系數(shù)0.25～0.28W/Mk。D.為系列產(chǎn)品，可根據(jù)不同窯爐溫度的要求生產(chǎn)用于不同溫度的輕質(zhì)節(jié)能筑爐模塊。11/18/2023885⑵選用不同窯型目前，陶瓷行業(yè)用的比較多的有隧道窯、梭式窯、輥道窯三大類。11/18/2023895⑶改進窯的結(jié)構(gòu)窯高——高度增加，窯爐的散熱面積增大，而產(chǎn)量不變，單位制品熱耗和窯墻散熱量增大，且窯內(nèi)上下溫差增大。從節(jié)能及減少窯內(nèi)溫差來看，窯內(nèi)高度越低越好。寬度——窯爐內(nèi)寬增大，單位時間制品產(chǎn)量增大，單位制品熱耗和減少?，F(xiàn)在已有了大于3m的窯寬。長度——窯長增加，產(chǎn)量增加，單位制品的熱耗減少。且窯長增加，窯內(nèi)煙氣能更好地加熱制品，窯頭煙氣帶走的熱量減少。但窯長增加，窯內(nèi)氣流流動的阻力增大。長度應適宜，一般100m左右。11/18/2023905⑷.合理組織燃燒

對于燃料窯爐來說，燃料燃燒過程必須滿足工藝要求，如爐溫、火焰形狀、窯內(nèi)氣氛等。

A.合理選用燃料：從燃料的熱能經(jīng)濟看，燒城市煤氣、天然氣最經(jīng)濟，其次是重油，人工直接燒煤最差。

B.選用合理的燃燒設備——近年來已開發(fā)并推廣應用的燃燒裝置有：調(diào)焰燒嘴、平焰燒嘴、高速燒嘴、高速調(diào)溫燒嘴、自身預熱燒嘴、油氣兩用燒嘴、預熱式（低NOX）燒嘴等。

正確選用高效燃燒裝置可以提高傳熱速率，強化窯內(nèi)傳熱，燃料燃燒完全，提高窯爐壽命，降低窯爐燃耗。11/18/2023915C.改進燃燒方法——采用先進的燃燒技術：間歇燃燒方法、重油燃燒新技術重油摻水乳化燃燒技術乳化——將一種液體以液珠的形式均勻分散于另一種不與之相溶的液體之中的工藝。3～30%的水+重油乳液（油包水型）乳化燃燒的效果：①節(jié)油：節(jié)油率已達8～10%；②火焰變短，發(fā)亮，剛性增強，溫度生高；③燃燒完全；④降低污染乳化劑11/18/2023925⑸.余熱回收與利用煙氣帶走的熱量占工業(yè)窯爐總熱量的30～70%。當煙氣排煙溫度為1000～1300℃時，煙氣余熱將占總能耗的50～70%。11/18/2023935★煙氣余熱的有效利用途徑過程內(nèi)利用——回收的熱量直接返回窯內(nèi)。利用高溫煙氣直接預熱物料（如隧道窯、連續(xù)退火爐上的無氧化加熱）、在煙道中安裝空氣——煙氣換熱裝置實現(xiàn)對空氣或燃料氣進行預熱。過程外利用——利用高溫余熱來生產(chǎn)蒸汽（余熱鍋爐）或者利用煙氣發(fā)電以二次能源的形式外供。余熱回收設備——主要是換熱器近年來我國開發(fā)和推廣應用的高效換熱器有：片狀換熱器、噴流管式換熱器、筒式輻射噴流換熱器、片狀噴流換熱器各種組合式換熱器、蓄熱器等。窯爐配置換熱器可節(jié)能15～20%。11/18/2023945⑹制定合理的燒成制度（選用最佳燒成曲線）⑺減少窯爐吸冷風和冒火采用全封閉式窯門，加強窯體的密封性能，制定合理的壓力制度，避免出現(xiàn)過大的正壓或負壓。⑻采用自動檢測與控制系統(tǒng)⑼采用低蓄熱窯車⑽窯爐附屬設備的改進把降低用電量作為節(jié)能的措施和途徑之一。在全窯通風系統(tǒng)中，所有風機應采用“單機單用”，并選用高效節(jié)能風機，降低動力消耗，減少管道阻力損失，避免出現(xiàn)若干支管“大馬拉小車”現(xiàn)象。⑾改善窯爐的管理制度11/18/2023955十.其它類型的隧道窯1.輥道式(推板式）隧道窯11/18/20239653.雙窯道燃氣節(jié)能隧道窯窯爐上下兩窯道重疊，下窯道為明焰車式，上通道為半馬弗推板窯。下窯車式隧道窯使用氣體燃料明焰裸燒產(chǎn)品，上半馬弗推板窯利用下窯道的煙氣和余熱焙燒產(chǎn)品，且上下排煙孔相互貫通。11/18/2023975⑴窯體的結(jié)構(gòu)

上通道半馬弗推板窯：由推板通道、馬弗火道和窯墻組成。下窯道明焰隧道窯：由窯車、窯墻和頂蓋組成。窯體的燒成帶兩側(cè)安裝高速調(diào)溫燒嘴和火焰監(jiān)控裝置，采用上下交錯布置的形式。窯體的預熱帶和冷卻帶設置可調(diào)式的上下貫通的煙氣余熱排放孔，在窯頭、急冷和窯尾設氣幕裝置。11/18/202398511/18/2023995⑵燃燒系統(tǒng)上推板窯不需安裝燃燒裝置，完全利用下煙道的煙氣和余熱。下窯道的燃燒系統(tǒng)分二組，設置四只高速調(diào)溫燒嘴，上下交錯布置。⑶供氣系統(tǒng)采用液化石油氣為燃料，由儲氣罐通過管道送到窯爐上的每個燒嘴。⑷通風系統(tǒng)選用一臺ZJNT-4.3A型風機，提供和滿足燃氣燒嘴、急冷氣幕、窯頭和窯尾氣幕的所需風量。11/18/20231005⑸氣幕裝置

窯體的下窯道設置了三道氣幕裝置，即窯頭、急冷和窯尾氣幕，它們主要是起窯頭封閉、高溫快冷和窯尾冷卻的作用。

⑹排煙設置

上推板窯在加熱帶區(qū)域設置兩個集氣孔，下窯道利用熱氣體產(chǎn)生幾何壓頭原理。根據(jù)上馬弗窯爐燒成的工藝需要，在窯體不同溫度區(qū)域設置四對可調(diào)式上下貫通的煙氣余熱孔，由于對稱布置，兩側(cè)熱氣體熱均勻，能使窯內(nèi)溫度均勻，余熱充分利用，節(jié)約能源。11/18/20231015第二章原料輕燒設備概述多層爐沸騰爐

懸浮爐

11/18/20231025一.概述★二步煅燒工藝：

對某些高純原料如白云石、鎂石等，一步煅燒時，煅燒質(zhì)量差，燃耗高。此時，采用二步煅燒工藝，即：先輕燒，再煅燒?！镌陷p燒設備的種類：

主要有：多層爐、沸騰爐、懸浮輕燒爐?！飳σ徊捷p燒設備的基本要求：①熱工制度穩(wěn)定；

②輕燒后物料的活性好，即物料已完全分解，但沒有燒結(jié)；③熱效率高，能耗低。11/18/20231035二.多層爐1.概述：

多層爐又名多膛爐或耙式爐。最初，主要用于焚燒城市垃圾和有色金屬礦粉，后來用于輕燒輕氧化鎂濾餅和浮選天然菱鎂礦等礦石原料。2.結(jié)構(gòu)⑴爐殼→鋼板或槽鋼加工而成

保溫材料

耐火材料根據(jù)物料的性質(zhì)和輕燒溫度確定11/18/20231045中間數(shù)層安裝若干交錯布置的燒嘴，每層設有若干小門，每個小門內(nèi)設有觀察孔。每層爐底與耙臂間插入若干支熱電偶。⑵護爐柱由鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)成。與槽鋼、扇形鋼板一起支撐爐體。⑶中心轉(zhuǎn)軸由鑄鐵制成，設計成若干可組裝的區(qū)段，內(nèi)部中空，由鼓風機送入冷卻空氣。11/18/20231055圖4-111/18/20231065⑷耙臂用鑄鐵或耐熱鎳合金、不銹鋼制成，裝配在軸筒內(nèi)。用冷卻空氣冷卻。冷卻空氣中心轉(zhuǎn)軸內(nèi)部中心轉(zhuǎn)軸的內(nèi)外管間的環(huán)形通道排出或用作二次空氣耙臂前端耙臂外層間隔室耙臂根部11/18/20231075⑸耙齒：用以攪拌物料。隨著耙臂旋轉(zhuǎn)。內(nèi)耙齒→把周邊的物料耙向中心。外耙齒→把中部的物料耙向周邊。⑹傳動裝置電機→（皮帶）→減速齒輪→斜人字齒輪→斜齒輪→中心轉(zhuǎn)軸（0.4～4r/min）（帶動耙臂旋轉(zhuǎn)）⑺其它裝置給料裝置、出料裝置、除塵、儀表、自動控制等。11/18/202310853.工作原理物料下料口第一層

卸出依次經(jīng)過各層（干燥、預熱、分解、冷卻）下料口燃料、一次空氣燒嘴排出呈螺旋路線與物料反向依次經(jīng)過各層排煙機窯內(nèi)燃燒煙氣除塵器爐頂11/18/202310954.特點優(yōu)點

熱交換條件好，產(chǎn)品質(zhì)量均勻。缺點

煙氣中含塵較多，設備復雜。11/18/20231105二.沸騰爐1.概述沸騰爐是按固體流態(tài)化原理進行工作的熱工設備。流態(tài)化——使用固體顆粒與液體或氣體接觸而懸浮起來，在床層內(nèi)做劇烈運動，象沸騰的液體那樣上下翻滾的現(xiàn)象。2.沸騰爐的結(jié)構(gòu)爐體

耐火材料砌筑而成。爐內(nèi)下部是濃相流化床，上部是稀相流化床。爐頂蓋（爐帽）空氣分布器11/18/2023111511/18/2023112511/18/202311353.沸騰爐的工作原理固體流態(tài)化原理。工作過程：物料預熱系統(tǒng)輕燒沸騰爐煅燒隨煙氣帶出換熱器產(chǎn)品回收冷卻系統(tǒng)出料煅燒好的物料未煅燒好的物料給料裝置11/18/202311454.特點優(yōu)點①可使用低熱值、劣質(zhì)的燃料；②減輕污染，可在低溫燃燒下進行爐內(nèi)脫硫，減少NOX的排放；③熱效率高。缺點

使用壽命短。11/18/20231155三.懸浮燒爐1.概述懸浮爐是在載熱氣體的作用下，使細粒狀或粉狀物料懸浮于熱氣流中，氣固間發(fā)生激烈的傳熱和傳質(zhì)過程的一種窯爐。2.結(jié)構(gòu)主要三部分：原料預熱系統(tǒng)、原料輕燒系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。⑴原料預熱系統(tǒng)

由各級旋風預熱器、進氣管、下料溜子等組成。在旋風預熱器中，物料懸浮在煙氣中，與煙氣進行熱交換，并與煙氣一起輸送到下一級旋風預熱器。預熱器的級數(shù)取決于物料加工的特性，一般1～4級。11/18/20231165⑵原料輕燒系統(tǒng)

主要由煅燒器、反應管旋風收料器和下料溜子等組成。已預熱好的物料由煅燒器的底部進入，并恰好位于燃料進口噴嘴的上方。燃燒放出的熱量被懸浮于氣流中的物料立即吸收，物料分解在瞬間完成。物料在煅燒器中僅停留1.3～1.5s。11/18/20231175⑶冷卻系統(tǒng)

主要由各級旋風冷卻器、進口管和下料溜子等組成。物料與冷空氣進行熱交換，可使空氣溫度達到500～800℃。冷卻器的級數(shù)一般1～4級。3.工作原理固體流態(tài)化原理，物料呈懸浮狀態(tài)，爐內(nèi)氣體處于劇烈的紊流狀態(tài)。物料下料溜子旋風預熱器煅燒器分級冷卻器下料溜子排出11/18/202311854.特點①物料煅燒均勻；②燃料燃燒完全，熱利用率高；③結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。11/18/202311951-窯體；2523圖3-13第三章

回轉(zhuǎn)窯㈠概述窯體傾斜放置且不斷旋轉(zhuǎn)。由進料端集塵室、窯體、窯頭小車、熱煙室、冷卻機組成。各帶劃分：一般分為干燥、預熱、煅燒、冷卻四帶。水泥窯干燥、預熱、分解、放熱反應、燒成、冷卻六帶。11/18/20231205工藝流程圖熟料冷卻機出料二次空氣熱煙室窯頭（熱端）煅燒帶預熱帶窯尾（冷端）除塵器煙囪排出物料集塵室燃料、一次空氣加料管燒嘴煙氣11/18/20231215㈡回轉(zhuǎn)窯的結(jié)構(gòu)1.窯體⑴窯體形式：

直筒形—窯體直徑相同，結(jié)構(gòu)簡單，便于制作和維修；

熱端擴大型—擴大燃燒區(qū)域（煅燒帶）的直徑，加大煅燒帶的容積，提高窯的發(fā)熱能力，同時加大火焰氣體輻射層的厚度，改善了窯內(nèi)高溫區(qū)域的傳熱。

冷端擴大型—擴大干燥帶和預熱帶，提高窯的預熱能力，降低窯尾風速和廢氣溫度。主要用于濕法長窯。

啞鈴型—冷端擴大是為了放置熱交換裝置而不致過多地提高氣體的流速，熱端擴大是為了提高窯的發(fā)熱能力，中間收縮可節(jié)省鋼材。11/18/20231225⑵長徑比回轉(zhuǎn)窯長徑比KL的選擇：原料的煅燒溫度——溫度高，KL大；加熱制度——加熱時間長，KL大；窯尾是否設置余熱裝置——有預熱裝置，KL??；我國現(xiàn)有耐材回轉(zhuǎn)窯：(有預熱裝置取下限）粘土、高鋁

KL取15～20；鎂石、白云石

KL取30～40；水泥工業(yè)用回轉(zhuǎn)窯：(有預熱裝置取下限）干法長窯

KL30～35；干法短窯

KL15～20；

濕法長窯

KL30～40；11/18/20231235⑶筒體鋼制圓筒，用20～40mm的鋼板焊接。沿長度方向，每隔一定距離裝設有加固圈。筒體通過若干滾圈支撐在拖輪上。大型窯，筒體內(nèi)側(cè)每隔一定距離設有一卡磚圈。⑷窯體內(nèi)襯材質(zhì)材質(zhì)選擇根據(jù)工作條件的要求。窯頭化學侵蝕嚴重。要求耐高溫性和較高的熱震穩(wěn)定性。煅燒帶承受高溫沖擊、化學侵蝕。要求材質(zhì)有耐高溫性，在高溫下易于粘掛窯皮，保護襯料。11/18/20231245放熱反應帶溫度變化頻繁、溫度高、化學侵蝕嚴重。要求窯襯能承受高溫沖擊，有較高的熱態(tài)抗折強度和較小的彈性模量。分解帶與預熱帶相鄰區(qū)熱應力、化學應力小，可采用各種質(zhì)量的粘土磚、高鋁磚。分解帶與放熱反應帶相鄰區(qū)高溫、機械磨損。選用Ⅱ等高鋁磚、普通鎂鉻磚。預熱帶采用普通耐火磚，如粘土磚。卸料口、冷卻帶機械磨損、化學侵蝕嚴重。要求良好的抗磨蝕性和較高的熱震穩(wěn)定性。11/18/202312552.支撐與傳動裝置⑴滾圈安裝在筒體上，并在托輪上轉(zhuǎn)動。滾圈通過墊板、座板與窯體連接。圖3-1411/18/20231265⑵托輪作用

借滾圈支撐窯體，還在徑向和軸向?qū)ν搀w起著定位作用。數(shù)量

取決于窯體長短，一般

2～9對。位置

與滾圈的位置相對應。安裝

托輪中心線與窯的中心線平行。為保護托輪，在托輪底座上裝有水槽，由冷水進行冷卻。在窯體熱端的托輪上安裝易于拆卸的遮熱板。圖3-1511/18/20231275⑶擋輪回轉(zhuǎn)窯傾斜安裝，斜率一般3%～5%，絕大多數(shù)3.5%～4%之間。正常情況，窯體本身的重力在沿軸線方向向下滑動的分力等于滾圈與托輪間的摩擦力，窯體平衡。當失去平衡時，大小齒輪的輪齒會離開嚙合范圍，密封裝置受到破壞，嚴重時出現(xiàn)掉窯或窯體下坑的重大事故。作用

檢驗窯體是否有縱向移動并控制窯體上下移動?；剞D(zhuǎn)窯正常運轉(zhuǎn)時，滾圈處于兩擋輪中間位置，滾圈兩側(cè)與擋輪的工作面間的間隙為30～40mm。當滾圈與任何一側(cè)擋輪接觸，說明窯體發(fā)生了竄動。11/18/20231285擋輪的結(jié)構(gòu)形式：普通擋輪、推力擋輪、液壓擋輪、自控式推力擋輪。①普通擋輪

不能防止窯體上下竄動，只能起信號作用，又叫信號擋輪。調(diào)節(jié)窯體上下竄動，主要是靠歪斜托輪的方法。且有很多不良后果，如：輪帶與托輪接觸不良；活動摩擦增大；表面潤滑不良；托輪調(diào)整過于頻繁；增大了主電機功耗。②推力擋輪

11/18/20231295③液壓擋輪。結(jié)構(gòu)

圖3-16。擋輪布置于滾圈的下側(cè)，通過空心軸支撐在兩根平行的支承軸（由上底座、下底座固定在基礎上）上。空心軸可在活塞—活塞桿的推動下，沿支承軸軸向滑移。11/18/20231305圖3-1611/18/20231315工作原理

設有這種擋輪的窯，托輪與滾圈可以平行安裝，窯筒體在下滑力的作用下向下滑動，到達一定位置后觸動限位開關而啟動液壓油泵，靠液壓油的壓力推動活塞—活塞桿，從而推動擋輪，由擋輪強制推動滾圈即窯筒體上竄，上竄到一定位置后觸動限位開關，油泵停止工作，滑閥換向，擋輪推動窯筒體的力消失，筒體向下滑動。如此往返，時滾圈在托輪表面上以每8～12小時有1～2次的上下滑行游動。缺點

11/18/20231325特征

工作原理

④自控式推力擋輪11/18/20231335⑷傳動裝置作用

通過大齒輪帶動窯體旋轉(zhuǎn)。圖3-16安裝

大齒輪通過彈簧鋼板與窯體相連，安裝在窯體中部，中心線與窯體中心線重合。工作原理

電動機通過減速器帶動小齒輪轉(zhuǎn)動，小齒輪帶動大齒輪轉(zhuǎn)動，大齒輪帶動窯體轉(zhuǎn)動。新的傳動裝置：液壓傳動裝置11/18/202313453.窯頭及密封裝置⑴窯頭小車回轉(zhuǎn)窯的窯頭的下部裝有四個輪子，可以在軌道上移動。窯頭正面留有安裝燒嘴的圓孔和看火孔，下部有一大方孔與熱煙室相連。⑵密封裝置11/18/20231355圍。特點：密封結(jié)構(gòu)形式：氣封式密封11/18/20231365迷宮式軸向密封徑向密封前者固定在不動的構(gòu)筑物上（如窯頭或窯尾），后者固定在筒體上。兩組擋風圈相互嚙合密封效果與間隙大小及迷宮數(shù)量有關。相鄰迷宮圈之間一般留有20～40mm的間隙。特點

結(jié)構(gòu)簡單，沒有接觸面，因而不受磨損。密封效果差。結(jié)構(gòu)靜止密封環(huán)和活動密封環(huán)構(gòu)成。圖3-1711/18/20231375端面摩擦式氣缸式密封11/18/20231385圖3-1811/18/20231395如圖3-19彈簧杠桿式密封11/18/20231405圖3-1911/18/20231415徑向摩擦式密封石墨塊密封11/18/20231425薄片式密封特點

11/18/20231435

4.生料預熱裝置為利用窯尾煙氣余熱，提高熱效率，在回轉(zhuǎn)窯窯尾安裝有生料預熱、預分解裝置。⑴爐篦式預熱機結(jié)構(gòu)：金屬外殼罩著的活動爐篦，有可動爐床和爐篦子

等組成，爐篦子在上下支撐裝置的支撐下，由主動輪帶動回轉(zhuǎn)。爐篦子上部空間分為干燥室Ⅲ、預熱室Ⅱ、分解室Ⅰ三部分。爐篦子上有篦孔，總的有效通風面積占加熱機工作面積的20%～30%。特點：優(yōu)點

熱效率高，熱耗??；缺點

附屬設備多，結(jié)構(gòu)復雜；對原料的適應性不強，難以適應塊狀原料的煅燒。11/18/20231445圖3-1811/18/20231455爐篦子加熱機的工作過程料球（5～15mm）活動篦床（料層控制板控制料層厚度（150～200mm）下料溜子干燥室預熱室分解室回轉(zhuǎn)窯刮板高溫氣體900～1000℃分解室Ⅰ加熱料球Ⅱ室600～700℃

斜煙道冷風煙囪吸風口1#排煙機Ⅲ室350～500℃

2#排煙機煙氣排出煙氣排出加熱料球11/18/20231465⑵其它預熱器①豎式預熱器②懸浮預熱器

優(yōu)點

生料呈懸浮狀態(tài)，能與氣流充分接觸，傳熱速度快，效率高；附屬設備不多，結(jié)構(gòu)簡單，投資費用低。缺點

流體阻力大，電耗高；原料中有害成分氯、堿、硫含量高時，易使預熱器粘結(jié)、堵塞。11/18/202314755.熟料冷卻裝置熟料出窯溫度可達1000℃以上，經(jīng)過冷卻裝置，可以回收熟料中的余熱，提高二次空氣的入窯溫度。⑴筒式冷卻機單筒冷卻機冷卻筒直徑一般1.2～3.0m，長度14～20m，長徑比10左右；筒體轉(zhuǎn)速比回轉(zhuǎn)窯高，2～10r/min；斜度3%～4%。圖3-1911/18/20231485工作過程：冷卻筒熱交換熟料窯尾出料冷空氣回轉(zhuǎn)窯優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，堅固；熱效率高，電耗低。缺點：冷卻效果差，揚塵大。特點：（靠窯尾排煙機在窯頭處產(chǎn)生的負壓吸進來）11/18/20231495多筒冷卻機:

由圍繞窯的卸料端的6～14個冷卻筒構(gòu)成。屬于逆流工作方式。冷卻空都是靠窯尾排煙機在窯頭處產(chǎn)生的負壓吸進來。篦式冷卻機：11/18/20231505㈢回轉(zhuǎn)窯的工作原理1.物料的運動理想狀況

不考慮物料顆粒在窯壁上和料層內(nèi)的滑動，以及物料顆粒大小對物料運動的影響。

圖3-20。實際狀況

物料間由于粉料的存在或加料量太少，粉料或中間一層物料不能與其它物料均勻混合，往往夾在中間滑動。物料顆粒在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的運動呈周期性變化，只有在物料顆粒降落的過程中，才能沿窯長方向移動。11/18/20231515圖3-2011/18/20231525圖3-2111/18/20231535物料在窯內(nèi)的運動速度：經(jīng)驗公式11/18/20231545影響物料運動速度的因素：①u與Di、α、n成正比，與β1/2成反比；②當Di一定時，u與nα成正比。若u一定，則α越大，

n越低；③實際生產(chǎn)中，Di、α、β已定，u與n成正比；④窯內(nèi)有結(jié)圈（煅燒帶與冷卻帶交界處）、擋料圈（加在窯的出口處）時，u降低；⑤窯內(nèi)的換熱裝置影響u。物料運動速度影響窯的產(chǎn)量與產(chǎn)品質(zhì)量。11/18/20231555料層厚度的選擇：料層厚

帶起高，在窯回轉(zhuǎn)一周時，物料被帶起的次數(shù)少，受熱的均勻性和傳熱效果差；料層太薄

物料受熱均勻性好，但窯的產(chǎn)量低，且物料易發(fā)生滑動。因此，應根據(jù)物料煅燒的難易與粉料量的多少選擇合理的物料厚度。物料厚度用窯內(nèi)物料填充系數(shù)來表示。物料填充系數(shù)——物料所占窯橫斷面積與窯凈空橫斷面積之比。窯內(nèi)物料填充系數(shù)一般在6%～15%。11/18/20231565氣體的流速：影響傳熱速率、窯的產(chǎn)量、熱耗及成品率。流速過大

產(chǎn)量高，出窯廢氣溫度升高，熱耗大；流速太小

產(chǎn)量低，傳熱速率低，熱耗大。所以，應選擇合適的氣體流速。直徑為3m的窯，氣體流速3m0/s左右。2.氣體的運動與窯內(nèi)的熱交換11/18/20231575窯內(nèi)的熱交換：高溫氣體物料上表面暴露的襯磚表面對流、輻射方式對流、輻射方式輻射襯磚物料環(huán)境物料導熱綜合傳熱綜合傳熱包括物料間的接觸導熱、顆粒表面間的熱輻射、氣體與物料表面間的對流換熱。11/18/202315853.燃料燃燒

中低溫回轉(zhuǎn)窯多使用固體燃料煤灰等，高溫窯多使用液體燃料重油或氣體燃料天然氣等。使用固體燃料煤灰的要求：熱值≥21000kJ/kg，灰分小。應控制的因素：⑴火焰溫度

根據(jù)物料所要求的煅燒溫度來控制。一次空氣主要是用來輸送煤粉以及供給燃料揮發(fā)分燃燒，一般情況：一次空氣/二次空氣=30/70或25/75。二次空氣的溫度隨冷卻機的形式而異，一般在400～800℃

11/18/20231595⑵火焰的長度火焰長度

指煤粉從開始燃燒到完全燒盡所經(jīng)過的距離。即煅燒帶的長度?；鹧孢^短→燃燒集中，局部溫度過高，影響該處窯襯壽命；火焰過長→火力不集中，火焰溫度低，出窯廢氣溫度高，熱量損失多。11/18/20231605影響火焰長度的因素：①主要是窯內(nèi)氣體的流速及燃料燃燒所需的時間。即：L∝uτ

（m）

u取決于一、二次空氣的速度。一次空氣速度增加，火焰變長，但當風速增加超過一定值后，火焰變短。二次空氣速度增加，火焰變長。②τ與煤粉細度、揮發(fā)分含量、煤粉與空氣混合情況有關。11/18/20231615火焰的形狀與位置位置：略靠近物料處。

2A或2B處形狀：C能較短時間內(nèi)放出熱量，且保持位置的穩(wěn)定11/18/20231625㈣操作控制1.控制煅燒帶的溫度、位置和長度主要通過調(diào)整加料量、窯轉(zhuǎn)速、負壓、燃料、助燃空氣量等參數(shù)來達到控制煅燒帶的目的。2.控制生料的位置3.觀察熟料情況4.觀察窯襯磚及窯皮顏色5.控制窯尾溫度6.防止和消除回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。11/18/20231635

（1)保護燒成帶耐火磚，使耐火磚不直接受機械、高溫和化學侵蝕；

(2)儲存熱能，減少窯筒體向周圍的熱損失，提高窯的熱效率；(3)作為傳熱介質(zhì)；

(4)由于窯皮的表面比較粗糙，它產(chǎn)生的阻力可以降低粉料的流動速度，延長物料在窯內(nèi)的反應時間，使物料的物理化學反應充分進行，有利于熟料中各礦物的形成。窯皮是由熟料或粉塵通過液相粘掛在窯襯上形成的具有一定厚度的物料層。它的作用主要有以下幾方面：11/18/20231645影響窯皮形成的因素

窯皮的形成主要受物料的特性、窯襯的種類、窯內(nèi)溫度和窯內(nèi)火焰形狀等因素的影響。2．1物料的特性

從熟料的三率值講，KH值高，C3S的含量就增多，C2S的含量相對減少，物料不易煅燒，形成的液相量就少，不易掛窯皮，反之則易掛窯皮.2．2窯襯的種類

不同的耐火磚其性能各不相同，掛窯皮的性能也有很大的差異。就窯內(nèi)燒成帶用磚及其窯皮易掛性來講，目前國內(nèi)普遍認可的是鎂鉻磚。11/18/202316552．3窯內(nèi)溫度

窯皮的形成取決于窯內(nèi)的液相量，而液相的出現(xiàn)既與熟料三率值有關，又與窯內(nèi)溫度有關。一般認為水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度在1380～1450℃較合適。2．4窯內(nèi)火焰形狀

長火焰對窯皮較為有利，但會使窯內(nèi)的熱量分散，形成厚窯皮，對熟料的燒成不好。

太粗、太短、太急的火焰，溫度較集中，對熟料的燒成有利，但對窯皮的侵蝕損壞比較厲害11/18/20231665防止和消除回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈

結(jié)圈的形成

煤中的灰分或原料中的鐵礦石在一定的溫度下，形成低熔點化合物，粘附于窯壁上，形成結(jié)圈。結(jié)圈的危害

工藝制度失常、失控，影響產(chǎn)量、質(zhì)量，增加能耗，嚴重時不得不熄火停窯。發(fā)生結(jié)圈的判斷

火焰急促，熱力集中，窯尾廢氣溫度下降，負壓升高等。11/18/20231675防止和消除結(jié)圈的措施

①選用還原煤的灰熔點≥1200℃；②保證入窯礦的強度（入窯礦在窯內(nèi)滾動、磨損中不能產(chǎn)生過多的破碎和粉末，因為粉末是窯內(nèi)產(chǎn)生結(jié)圈的重要因素）；③控制合理的窯內(nèi)溫度分布曲線；④及時發(fā)現(xiàn)結(jié)圈產(chǎn)生的先兆（根據(jù)溫度、壓力的變化，結(jié)合實際經(jīng)驗來判斷是否有結(jié)圈）。11/18/20231685防止和消除結(jié)圈的措施

①選用還原煤的灰熔點≥1200℃；②保證入窯礦的強度（入窯礦在窯內(nèi)滾動、磨損中不能產(chǎn)生過多的破碎和粉末，因為粉末是窯內(nèi)產(chǎn)生結(jié)圈的重要因素）；③控制合理的窯內(nèi)溫度分布曲線；④及時發(fā)現(xiàn)結(jié)圈產(chǎn)生的先兆（根據(jù)溫度、壓力的變化，結(jié)合實際經(jīng)驗來判斷是否有結(jié)圈）。11/18/20231695消除結(jié)圈

①改變結(jié)圈部位的溫度；②不投料空燒法；③停窯、冷窯、人工通打。11/18/20231705第四章電弧爐1分類電弧爐分為電?。瓱彡帢O發(fā)射電子所激起的氣體電離（包括金屬蒸汽）的導電現(xiàn)象。間接—

電弧在兩電極之間，主要用于銅和銅合金的熔煉，但由于噪聲大，熔煉質(zhì)量差。（淘汰）直接—電弧在電極與物料之間三相交流煉鋼直流電弧爐真空自耗爐埋弧爐11/18/20231715氣體電離產(chǎn)生等離子

2直流電弧的伏安特性（1）電弧電壓

一定的供電電壓維持電弧外加適當?shù)碾娮枞鐖D示：維持電弧所需的電壓正離子負離子(V)(4-3)11/18/20231725Ua－陽極壓降；Uk－陰極壓降；Uc－弧柱電壓。Ua與Uk

與電極材料、極間氣體有關，當材料和極間氣體一定則弧柱電阻Rc

、壓降U為分析：Uc－弧柱壓降，隨I變化；

γc－電弧的電導率，I

，溫度T弧

，電離度

，

γc

（但增長率隨I

而減小，因T弧

，散熱

溫升慢）。11/18/20231735Ac－電弧的截面積，I

，Ac

（但Ac最大值接近電極截面

隨著I

，受電磁力的壓縮作用，Ac又

。Rc－弧阻隨電流變化，I

，Rc

，即非線性負特性電阻，但I

，γc

，Ac

，Rc趨于穩(wěn)定。

所以熔化期，Im4(最小耗電電流）小，T弧

，Rc不穩(wěn)定；精練期，Im2（最大電弧功率電流）大，T弧

，Rc穩(wěn)定。電源電壓U

R－電路電阻：優(yōu)點：①限流（當電極與鋼夜短路時，I

R起限流作用）；②穩(wěn)定電弧工作點。(V)(4-4)11/18/20231745缺點：耗電，盡量?。唬?）直流電弧靜態(tài)伏安特性指電弧穩(wěn)定時（弧長不變）弧壓與弧流的關系。下圖是在改變電路電阻R，得到UA與I的關系。1點－燃弧最小電流；UR＝IR－電路電阻壓降，調(diào)節(jié)器作用；1-2段－I

，UA

，電流不大時，隨著I

，弧溫度T弧

，γc、Ac

，Uc

；2-3段－I

，γc

，而Ac

，Uc變化不大；3-4段－I

，γc因T弧

，散熱

，變化不大，Ac因壓縮性有限，變化不大，故γc、Ac趨于定值，Uc

。11/18/20231755改變弧長，得到不同弧長l1、l2、l3l

，曲線上移，a左移，b右移，電弧電流區(qū)Ia－Ib縮小。維持長弧所需能量

（P＝UI，即I

，U

，故b左移，a右移）l

，凹度減小，即長弧的功率隨電流變化?。ㄒ蜷L弧的散熱能力

，長弧的溫度隨電流變化較小,γc變化小Ac變化小，則弧壓UA的變化減弱）每個曲線上只有一點電弧是穩(wěn)定的，P1、P2、P3是工作點。11/18/20231765（3）電弧工作點（參看圖4-4，cd為短網(wǎng)的伏安特性線）IR－電路電阻壓降；Ue－電極電壓；靜態(tài)工作點－短網(wǎng)的伏安特性曲線與靜態(tài)特性曲線交點P為工作點。靜態(tài)工作點三要素：弧長lc、弧壓Uc、弧流Ic，(由三要素決定爐子功率。)首先確定lc（lc

，弧不穩(wěn)，弧光暴露，爐襯壽命

；lc

，功率不足，易短路）；(V)(4-5)11/18/20231775其次確定Uc、Ic，在上升段上，P

。電弧電壓UA＝電極電壓Ue，是平衡值。則對應于該點的功率穩(wěn)定。（例在P的左邊某點，則Ue>UA，電壓過?！鱑，△U促使I

，直到P點停止）分析：①電弧爐的伏安特性取決于爐子構(gòu)造（如多大容量的爐子）、物料和爐中氣氛，不隨工作電壓和外電阻改變）；②工作電壓和外電阻可根據(jù)需要選定或調(diào)整；③工作電壓一定時，改變弧長，則改變靜態(tài)工作點；④電弧爐在伏安特性曲線的上升段工作；⑤電弧電壓可近似為11/18/20231785a－取決于電極材料，由實驗定，

a＝Ua＋Uk；b－單位弧長壓降，V/mm。（4）直流電弧爐構(gòu)造及特點特點：電弧穩(wěn)定，電流的方向始終一致；一根電極，對爐襯的燒損比三根小；電極調(diào)節(jié)器只有一個，維修容易，成本

短網(wǎng)的XL＝0;石墨電極只有一根，消耗減少50%。11/18/20231795（5）直流電弧爐的主電路圖電源：二極管整流與多檔變壓器配合（價廉)

可控硅整流（無級調(diào)壓）主要電器：電爐變壓器、整流設備、直流電抗器、電爐控制系統(tǒng)及調(diào)節(jié)器等。線路特點：①副邊兩繞組，一個△接，一個Y接，△Y并聯(lián)，減少供電電流波形畸變，消除三次諧波。②在短路時，電抗器起限流作用。11/18/202318054.2交流電弧爐電熱理論優(yōu)點：①能量集中，熔池表面功率達560～1200kW/m2，電弧溫度達3000℃以上。②工藝靈活性大，能有效地去除硫、磷等雜質(zhì)，溫控方便。③與轉(zhuǎn)爐比，可全部以廢鋼為爐料。④生產(chǎn)率高（熔煉電耗350～600kW

h/t)。⑤占地面積小，投資費用少。缺點：①煙塵多，噸鋼落灰2.5～8kg。②噪聲大，達90～120dB。③電弧閃爍干擾電網(wǎng)。11/18/202318151交流電弧（直流電弧的形成與結(jié)構(gòu)規(guī)律對交流也適用，但也有特殊規(guī)律）瞬時電流隨時間變化瞬時功率隨時間變化（1）單相電弧，無XL、XC時假設：①電源電壓按正弦曲線規(guī)律變化；②電路中無XL、XC；③電弧電壓穩(wěn)定。則交流電弧的規(guī)律如圖示：電源瞬時電壓：可能不連續(xù)燃弧11/18/20231825電弧電流iA隨電源電壓u變化；τ1時間內(nèi)iA=0，因u＜UA；電弧熄滅，τ1

電弧不穩(wěn)定

；在半周時間內(nèi)，熄弧時間為2τ1（）τ1取決于f、Um、UA；f

，Um

，UA

，τ1

電弧越不連續(xù)。長弧時，UA

，τ1

，弧不穩(wěn)定。（2）單相電弧，有XL時有XL，電壓超前

角，

角足夠時，電弧連續(xù)。11/18/20231835τ=0，iA=0，，如果，電弧連續(xù)（起弧)

時，電感元件釋放電能，電弧仍存在。單相電弧連續(xù)不斷的條件之一是：相位差

角不宜過大，以免過份降低電路的功率因數(shù)。11/18/20231845（3）XL>>R的電弧電路（XL>4R，實際情況，忽略R）

由圖4-8知，使電弧連續(xù)不斷的另一個條件，是僅僅在時間τ=/時，電弧電流為0，因此對比值UA/Um有所限制在第一個半周未了，ωτ=π，若iA=0，則上式簡化為或單相電弧連續(xù)不斷的條件之二是：

或(4-9)11/18/20231855

＝0