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窯|什么是窯|窯的分類|窯的作用

文章來源: 作者: 發布時間:2020年02月08日 點擊數: 次 字號:
窯:高溫下(一般>800°C)燒制產品的熱工設備。廣義的工業用窯類型很多,包括應用于冶金、化工、建材和輕工等部門的各類窯。由于以硅酸鹽為主要原料的產品(如陶瓷、水泥、玻璃和耐火材料等無機非金屬材料)都是用窯燒制的,這類窯的類型最多,數量也很大。現代工業用窯一般均指硅酸鹽工業常用的熱工設備。   沿革 “窯”字淵源于古代燒羊制佳肴的"穴"。中國是世界上使用窯爐生產硅酸鹽制品最早的國家。約在公元前3000年中國已有燒制陶器的穴窯。這種古老的窯(圖1)已經是由燃燒室、 窯室、火道以及調節爐溫用的大小不一的火眼所組成,燒成溫度可達1200°C左右。商代(約公元前17世紀初~前11世紀)出現了燒成溫度更高的半陶半瓷窯;戰國(公元前475~前221)時開始有饅頭窯及龍窯,燒成溫度可達1300°C;明末清初(17世紀中葉)出現了景德鎮窯,這種窯利用空氣隔熱層保溫,砌筑高達17~18m的薄壁煙囪,并能調節燒成制度以適應不同類型制品的要求。   隨著工業生產發展的需要,改進工藝、降低成本和提高產品質量成為窯的發展方向,從19世紀后期開始陸續出現了連續生產的各類新型窯,如1867年F.西門子建造了第一座連續熔制玻璃的池窯,1883年K.迪奇建造了第一臺連續生產水泥熟料的立窯,1885年英國F.蘭塞姆建造了連續煅燒水泥熟料的回轉窯并于1889年建廠生產水泥,1899年法國的福熱隆建造了機械化連續操作的隧道窯(見彩圖)等,從而奠定了現代化窯爐的基礎。20世紀以來,尤其是近幾十年,各類窯都在向大型化方向發展,取得了很好的技術經濟效益。   分類 窯有許多不同的分類方法。根據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;從火焰流動的特征分為橫焰窯、升焰窯、倒焰窯、馬蹄形焰窯等;根據所用燃料種類分為燒煤窯、燃油窯、煤氣窯等;根據物料輸送方式又可分為窯車窯、輥底窯、推板窯等。更為通用的是根據焙燒制品的物理狀態、結合生產方式進行分類  間歇式窯的優點是生產的靈活性大,用得較多的是倒焰窯(圖2c)。連續式窯(圖2a、b、d、e)較之間歇式窯具有產量高、燃料消耗低、勞動條件好、易于機械化自動化等優點,是現代化生產普遍采用的窯型。   窯的組成 窯系統由供熱、窯室、氣體輸送裝置和傳送物料設備等部分組成。①供熱設備。硅酸鹽工業大多采用煤、石油、天然氣和各種人工合成煤氣為燃料,窯爐設有專門的燃燒室(或燃料在窯室內進行燃燒),以供應系統所需的熱量。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行氣-固(或氣-液)間的換熱,因此兼有分配熱量、進行化學反應,有時也有冷卻產品的功能,是完成煅燒工藝過程的主要場所。③氣體輸送裝置。提供助燃或冷卻用空氣及排送煙氣,兼有調節壓力、控制氣氛的作用,一般選用煙囪(自然通風)和鼓(排)風機(強制通風)作為驅使氣體流動的裝置。④傳送物料設備。原料、燃料的供應,通常選用各種類型的運輸機、加料機等。產品在窯內傳送及排卸方法因窯類型不同而異,如回轉窯利用兩端高差及筒體本身的回轉而輸送物料;隧道窯則用專門的窯車及推車機輸送制品,池窯利用進料和卸料位差使玻璃液流動等等。   近年來,為進一步提高經濟效益、節約能源和?;せ肪?,還增設了廢氣余熱利用裝置(如各類原料預熱器、空氣預熱器及廢熱鍋爐等)、含塵氣體凈化裝置(如旋風收塵器、布袋收塵器及電收塵器等)以及成品顯熱回收裝置(用以預熱助燃用空氣等),組成更為經濟完善的窯系統。   窯型選擇和燒成制度 在設計中,窯型的選擇主要根據產品品種、質量要求、生產規模、生產方式、原料、燃料供應以及資金情況,經過方案對比而選定。窯爐的燒成制度包括窯的升溫速率、燒成溫度、保溫時間、窯內氣氛、壓力分布、傳熱速率、物料運動速度及停留時間、冷卻速率等。燒成制度的波動將直接影響到產品的產量和質量。長期以來,燒成制度都根據經驗掌握,如中國景德鎮窯的精湛燒成技藝,就是長期積累經驗的結果。隨著科學技術的發展,目前有些大型窯爐,已經按照選定的燒成制度,通過儀表和計算機自動控制其操作,以達到穩定生產和提高制品產量、質量的要求。   窯爐系統在工藝上開展了低溫燒成和快速燒成的研究;在熱工上開發新的余熱利用技術和先進的燃燒調溫技術;在結構上采用高溫輕質新型隔熱材料和各類特殊的窯體結構如隔焰窯、多通道隧道窯等。其中以水泥回轉窯系統的改革最為活躍,以20世紀50年代出現的懸浮預熱器和70年代出現的窯外分解爐為主要標志。懸浮預熱器是一種多級串聯的氣固懸浮態換熱裝置,普遍使用的有四級旋風預熱器(見窯外分解技術)和立筒預熱器兩種類型。采用懸浮預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量成倍增長。