陶瓷烧成窑的三种窑炉类型，它们都用这些耐火材料
(2016-12-22 11:45:50)
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分类：耐火材料
烧成是生产陶瓷很重要的工序，它是在热工设备--窑炉中进行。陶瓷用的窑炉类型有：
（1）按其外形和操作分，有间歇式和连续式。间歇式窑如倒焰窑，连续式窑如隧道窑。
（2）按热源分，有使用燃料的火焰窑（烧煤、煤气或重油等）及电热窑炉。
（3）按火焰是否接触产品分，有明焰窑及隔焰窑（马弗窑）。
以上焙烧陶瓷的窑炉，因其具体用途不同，工作环境不一，应使用不同的耐火材料。
一
、陶瓷烧成窑分类
（一）隧道窑
隧道窑因其产量高，燃耗低，劳动条件好，易机械化、自动化，是目前陶瓷及耐火材料工业应用较多的现代化窑炉。
隧道窑有多种分类，其划分见下表。
隧道窑的窑顶用耐火砖砌筑，或用耐火浇注料预制块砌筑。窑底则由多台窑车组成。窑车沿固定的导轨移动。料坯放在窑车上由窑头推入窑内，经过预热、烧成和冷却，最后从窑尾出窑而获得成品。
（二）倒焰窑
倒焰窑是陶瓷工业目前常用的一种火焰窑炉，亦是烧制耐火制品的热工设备。因为火焰在窑内是自窑顶倒向窑底的，所以叫倒焰窑。
倒焰窑为间歇操作。其容积随生产的需要和工艺条件而变化，容量小的只有几立方米，大的可达200?300立方米。其外形可以分为圆窑和方窑两种。圆窑窑内上下温差较小，约20℃左右，上下温度分布比较均匀，目前使用较多。窑的烧成制度、亦随烧成制品的材质而变动。
倒焰窑的砌体遭受高温和燃烧气流的冲刷作用，以及温度变化的影响，所以，窑衬材料应具有较髙的髙温力学性质、良好的抗热震性。
倒焰窑属间歇式窖，热损耗较大，装、出窑劳动强度大、条件较差，与隧道窑相比产量较低，但具有生产上的灵活性。
（三）梭式窑
梭式窑是一种窑车式的倒焰窑，其结构与传统的矩形倒焰窑基本相似。
梭式窑结构示意图如下图。
梭式窑烧嘴安设在两侧窑墙上，窑底用耐火材料砌筑在窑车钢架结构上，即窑底吸火孔、支烟道设于窑车上，并使窑墙下部的烟道和窑车上的支烟道相连接；窑车在窑室底部轨道移动，窑车数视窑的容积而定；窑车之间及窑车与窑墙之间设有曲封和砂封。
因为制品是在窑外装、卸，且易实现机械化操作，与传统的间歇式倒焰窑相比较，改善了劳动条件，减轻了劳动强度。此外，梭式窑采用高速调温烧嘴，燃烧产物以很高的速度（100m/s以上）喷射入窑，燃烧产物的对流传热速率大大提高，整窑制品比在旧式倒焰窑烧成更易达到均匀加热，提髙产品质量，节约燃耗。
为使窑体具有耐高温、隔热和一定的机械强度，宜选用热导率低、热容量小和抗热震的耐火材料（如髙效能陶瓷纤维等）来砌筑窑炉。
二
、陶瓷窑用耐火材料
隧道窑包括4部分：窑体、燃烧设备、通风设备和窑内输送设备。
窑体是由窑墙、窑顶所组成。窑墙的作用与要求：
（1）窑墙与窑顶一起，将窑道与外界分隔，在窑道内燃烧产物与坯体进行热交换。因此，窑墙必须经受高温的作用，能耐髙温。
（2）窑墙要支撑窑顶，要承受一定的重量。材料要具有一定的强度。
（3）窑墙内壁温度约等于制品的温度，而外壁接触大气，因此内壁的热量通过窑墙向外壁散失。为此，窑墙要能保温，以减少热量的散失。
窑墙内壁材料要求耐髙温，所选用的耐火材料种类则由制品焙烧的温度决定：
（1）在1300℃以下温度使用耐火粘土砖；
（2）在1300-1400℃使用高铝砖；
（3）在1400-1500℃使用硅砖；
（4）在1500-1600℃使用镁铝砖；
（5）在1800℃以下，使用刚玉砖。
为减少窑墙散热，窑墙内、外壁中间砌以轻质隔热材料如轻质粘土砖、轻质硅砖、硅藻土砖等。
一条窑各段的各层衬料种类和厚度是根据该段的温度来决定的。确定了窑墙材料及厚度，决定了窑的结构后，即可迸行窑墙所需耐火材料的概算。下表为砌1m3窑墙所需材料，供参考。
( 操作规程 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 窑炉烧成工安全操作规程(标准 版) Safety operating procedures refer to documents describing all aspects of work steps and operating procedures that comply with production safety laws and regulations.
窑炉烧成工安全操作规程(标准版) 1，工作时，必须穿戴劳动保护用品，严禁穿短裤、拖鞋、凉鞋，防止高温烫伤。 2，送气、点火必须提前开启排烟风机3-5分钟，再进行，防止窑内煤气浓度过高，产生炸窑。 3，定期对煤气分支管道和煤气阀门检查是否泄漏，如发生泄漏应及时处理或更换。 4，处理煤气泄漏时，必须保持环境通风，禁止使用明火。 5，运行中的风机、传动电机、电线、电缆若有异常，严禁乱动乱拆、应马上找维修电工、班长解决。 6、经常检查炉内喷枪燃烧情况，及时调整配比，保证炉内煤气充分燃烧。 7、窑炉喷枪的调整要及时准确，以免气温、气压不稳造成事故，
随时观察仪表的工作情况，每隔1小时观察窑炉内是否有堵塞现象，并做好记录。 8、烧成工每小时对窑炉温度和负压、干燥器温度进行记录，窑炉温度和设定温度不同时，及时对助燃风机、火枪煤气软管进行检查处理。 温度设定：窑炉以设定温度为准上下浮动30度；干燥塔以设定温度为准上下浮动50℃ 9、每小时一次目测砖的平直度，测量磨边后砖的平直度，基平直度超标（弯曲不超过1.4㎜；上翘0.8㎜），砖的弯曲，上翘呈自然状态时，及时调节高温带四块仪表的温度。基出现不规则变形时，立即汇报，以便尽早处理。 10、每半小时一次测量砖的尺寸，大时，高温带上下温度各加一度；小时，各减一度。若一片砖的尺寸相差5㎜时调整上下烧咀的火焰长度，每次调节不得超过两节窑炉。并做好标记，出砖后测量。 11、空窑时及时通知煤气站，然后检查棍棒的粘结情况，并将
耐火材料行业的转型升级与突破创新 近年来我国耐火材料行业发展迅速，产品质量和技术装备水平大幅提高，不仅满足了钢铁、水泥等高温行业超常增长的需求，同时也满足了高温行业技术进步对耐火材料的新要求，但发展过程中也暴露出一些问题，如产能过剩、产业集中度低等。如何解决好这些问题，是我国耐火材料行业持续健康发展的关键。 目前我国是世界上最大的耐火材料生产、消费和出口国，2012年耐火材料总产量达2818万吨，约占世界耐火材料总产量的65%以上。产能过剩日趋突出“2000年以来是我国耐火材料行业发展速度最快的一个时期，在钢铁、水泥和玻璃等高温行业高速发展的强力拉动下，耐火材料行业实现了产销两旺。”中国耐火材料行业协会常务副会长徐殿利表示。据国家统计局统计，2001年~2011年，我国耐火原料及制品产量稳步增长，其中“十五”末比2001年增长112.67%;2012年比“十五”末增长207.25%。同时，产品结构和生产技术水平也有了明显完善和提高。2012年，我国耐火材料进口量2.08万吨，仅占国内耐火材料需求总量的0.1%，足以说明我国耐火材料产品无论是数量、品种还是质量等方面，基本能够满足国内高温工业生产和技术发展的需要。不仅如此，我国耐火材料的出口量也逐年递增，市场遍及亚洲、欧洲和美洲等150多个国家和地区，出口量多年稳居世界第一。 “由于产业发展速度过快，发展过程中的一些问题被放大。”徐殿利指出，在产业快速发展的过程中，耐火材料行业发展的瓶颈日趋突出，如铝矾土资源配置不合理，总体资源利用率不高，产能过剩导致市场混乱、无序竞争，原材料、能源及人工等要素成本增加等，制约着耐火材料行业的可持续发展。 瑞泰科技股份有限公司董事长曾大凡表示，耐火材料行业本身存在资源开采非正规化，浪费严重等问题，特别是耐火材料行业盲目投资、重复建设导致耐火材料行业已从“结构性过剩”转变为“全面过剩”。而由于钢铁、水泥、玻璃等耐火材料下游行业同样存在产能过剩、利润大幅下滑等问题，耐火材料行业的问题变得更加严重。 2012年，耐火材料企业的订单数量减少、销量下降，水泥、玻璃企业对耐火材料竞相压价，拖欠耐火材料企业货款，造成耐火材料企业资金紧张，部分企业不得不停产消耗原有库存。中国耐火材料行业协会对52家耐火材料生产企业的调研结果显示，2012年耐火材料企业销售收入同比降低4.29%，利润同比降低 21.40%;2012年以来，应收货款同比上升15.34%。 产能过剩已经成为制约耐火材料行业健康发展的一个重要因素。2012年全国耐火材料产量虽然同比降低4.43%，但仍占世界耐火材料产量的65%以上。曾大凡表示，作为耐火材料的生产和消耗大国，我国耐火材料行业面对全面产能过剩问题，企业应该加快创新，转变服务模式，提高产业集中度。 提高产业集中度 除产能过剩外，当前耐火材料行业企业规模小、数量多，“小、多、散”的现状还没有得到解决，企业间的技术力量、装备水平参差不齐、产品能耗水平差异很大。 徐殿利认为，在今后的发展中，耐火材料企业应注意严格控制生产总量，在不增加耐火材料总量的前提下，把现有的产品做好做精，通过工艺技术改造，进一步提高产品质量的稳定性，从而提高企业竞争力。
陶瓷窑炉的分类及特点 一、陶瓷窑炉分类 1、按构造型式分：梭式窑、隧道窑、辊道窑、推板窑、圆型（转盘窑）、钟罩窑 2、按供热方式分：煤窑、柴窑、电窑、燃气窑。煤窑、柴窑已被淘汰，清洁能源窑炉（电、燃气）已走向成熟阶段。 3、按烧成温度分：高温窑、中温窑、低温窑。 二、陶瓷窑炉介绍 1、梭式窑：是间歇烧成的窑，跟火柴盒的结构类似，窑车推进窑内烧成，烧完了再拉出来，卸下烧好的陶瓷。窑车如同梭子，故而称为梭式窑。 2、隧道窑：一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧，构成了固定的高温带，烧成带，燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下，沿着隧道向窑头方向流动，同时逐步地预热进入窑内的制品，这一段构成了隧道窑的预热带。在隧道窑的窑尾鼓入冷风，冷却隧道窑内后一段的制品，鼓入的冷风流经制品而被加热后，再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源，这一段便构成了隧道窑的冷却带。 3、辊道窑：辊道窑是连续烧成的窑，以转动的辊子作为坯体运载工具的隧道窑。陶瓷产品放置在许多条间隔很密的水平耐火辊上，靠辊子的转动使陶瓷从窑头传送到窑尾，故而称为辊道窑。 4、倒焰窑：燃烧所产生的火焰都从燃烧室的喷火口上行至窑顶，由于窑顶是密封的，火焰不能继续上行，在走投无路的情况下，就被烟囱的抽力拉向下行，经过匣钵柱的间隙，自窑底吸火孔进支烟道，主烟道，最后由烟囱排出。 5、推板窑：又称推板式隧道窑，是一种连续式加热烧结设备，按照烧结产品的工艺要求，布置所需的温区及功率，组成设备的热工部分，满足产品对热量的需求。把烧结产品直接或间接放在耐高温、耐磨擦的推板上，由推进系统按照产品的工艺要求对放置在推板上产品进行移动，在炉膛中完成产品的烧结过程。 三、陶瓷窑炉选择 1、对于日产量在20M3以下，且产品种类较多，烧成温度各异，由于其本身产量难以满足隧道窑的生产量，推荐采用快速烧成梭式窑。 2、对于日产量等于或大于20M3，但其釉色复杂，如窑变结晶釉需一定的恒温及冷却时间，可采用传统梭式窑或电热梭式窑；如果窑变釉或结晶釉只是部分，可以选用快速窑，快速窑不是只快，也可以放慢。慢，温差可控制很小。但慢的节能效果差。 3、对产量较大、高度较高、重量较重、温度较高、釉色单一，可选用台车式隧道窑。如高温日用陶瓷，卫浴陶瓷。 4、对温度在1300℃以内，产量较大的艺术陶瓷、日用陶瓷、卫浴陶瓷，建议采用辊道窑，或大型快速梭式窑。
涉县砖瓦厂 窑炉废气脱硫后脱白项目 技 术 方 案 编制单位：河北鼎立环保科技有限公司 2018年12月08日
第一章总则 1、一般要求 1.1本技术方案适用于涉县砖瓦厂窑炉烟气脱硫后脱白工程。 主要内容： 本项目我方主要工作为项目建设、设计、设备采购、施工、运行调试等交钥匙工程， 本次土建由业主负责且不计入总的工程量。 1.2本技术方案提出的是初步的、最低限度的技术要求，并未对一切技术细节做出规定，也未充分引述有关规范和标准的条文。 我方承诺提供符合本文件和有关最新工业标准要求的优质的烟气脱白设备、工程设 计、施工工艺及其相应服务。 对国家、地方有关安全、消防、环保、职业卫生健康等强制性标准，必须满足其要求。 1.3我方提供本项目的全部工程设计,包括一套完整的烟气脱白装置及其公用系统改造的设计、优化、供货、施工、调试、试验、现场服务、全部设备和材料。 1.4 我方保证执行招标文件所列标准。有矛盾时，按较高标准执行，并在投标时提出 偏差。我方在设备设计和制造中所涉及的各项规程，规范和标准必须遵循现行最新版本的 标准。 1.5 我方如未对招标文件提出偏差，或虽提出偏差但未取得业主认可，业主则认为我 方完全接受和同意业主的要求。 1.6我方投标前将到现场进行踏勘，并取得业主的确认，此过程作为投标的一个必要条件。 1.7本工程高压设备现场交接试验费用均由我方负责。 1.8未尽事项由双方共同商定。 2、工程概况 暂无 3、水文气象条件 暂无 4、设计规范 序号标准号标准名 建设单位提供的有关项目建设的基础资料和数据； 1
2 《中华人民共和国环境保护法》的有关文件 3 DLT 5196-2004； 《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》 4 JB/T 11249-2012 《翅片管式换热设备技术规范》 5 TSGR0004-2009 《固定式压力容器安全技术监察规程》 6 HG20580-20585-2011 《钢制化工容器设计基础规定》 7 GB150.1-150.4-2011 《压力容器》 8 GB151-1999 《管壳式换热器》 9 GBJ128-90 《立式筒型钢制焊接油罐施工及验收规范》 10 GB/T25198-2010 《压力容器封头》 11 HG20592～20635-2009 《钢制管法兰.垫片.紧固件》 12 JB/T4700～4707-2000 《压力容器法兰》 13 NB/T47014-2011 《承压设备焊接工艺评定》 14 JB/T4710-2005 《钢制塔型容器》 15 NB/T47015-2011 《压力容器焊接规程》 16 JB/T4731-2005 《钢制卧式容器》 17 GB985-2008 《气焊.手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口的基本形式及 尺寸》 18 JB/T4730.1-4730.6-2005 《承压设备无损检测》 19 JB/T4712-2007 《容器支座》 20 NB/T47003-2009 《钢制焊接常压容器》 21 NB/T47004-2009 《板式热交换器》 22 JB/T4711-2003 《压力容器涂敷与运输包装》 23 GB 3087-2008 《低中压锅炉用无缝钢管》 24 JB/T 1615-91 《锅炉油漆和包装技术条件》 25 JB/T 1611-1993 《锅炉管子制造技术条件》 26 JB/T 1613-1993 《锅炉受压元件焊接技术条件》 27 JB/T 3375-2002 《锅炉原材料入厂检验》 28 JB/T 1612-1994 《锅炉水压试验技术条件》 29 JB/T 4730-2005 《无损探伤技术条件》
一、耐火材料的起源 古代、中世纪、文艺复兴时代的耐火材料，工业革命前后高炉、焦炉、热风炉用耐火材料，近代后期新型耐火材料及其制造工艺，现代耐火材料制造技术及主要技术进步，以及对未来耐火材料发展的展望，耐火材料与高温技术相伴出现，大致起源于青铜器时代中期。 耐火材料的三大发展阶段 东汉时期（公元25～220）已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。 20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时发展了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纤维（用于1600℃以上的工业窑炉）。前者如氧化铝质耐火混凝土，常用于大型化工厂合成氨生产装置的二段转化炉内壁,效果良好。 50年代以来,原子能技术、空间技术、新能源开发技术等的迅速发展，要求使用耐高温、抗腐蚀、耐热震、耐冲刷等具有综合优良性能的特种耐火材料 二、耐火材料在中国的发展 20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时出现了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和耐火纤维。现代，随着原子能技术、空间技术、新能源技术的发展，具有耐高温、抗腐蚀、抗热振、耐耐火材料冲刷等综合优良性能的耐火材料得到了
应用。在中国有许多工厂生产耐火材料产品。中国有丰富的资源，也正因为这方面的原因，各大外国投资商也来到国内一展身手，展露头角。 在中国的东北部，是耐火材料供应商极其丰茂的地区，导致其他国外投资商对其的出口低价格产生了质疑，从而在2003年由欧盟提出对中国耐火材料新产品的反倾销，限制了产品对欧盟的出口。2006年中国为保护原材料资源的大量流失，对部分行业进行了减免出品退税，以此极大地限制产品的出口。但这并不能在很大程度上限制一些国外的品牌销售，因为它们拥有几十甚至上百年的销售生产经验，并极大地占有了市场，也创立了它们在各大洲的品牌效应。 三、发展具有综合技术水平的耐火材料产业 综合技术水平的耐火材料产业，不仅指生产出的耐火材料产品具备质量好、环保、轻质等优质特点，同时也指生产耐火材料的匹配设备具有寿命长、性能好、产量高等优质特点。综合技术水平的评定因素，涉及耐火产品和生产设备等一整套工艺流程，以及高水平的产品研发、监督管理人员等因素，这些因素综合评估的结果决定了耐火材料产业的综合技术水平。 此外，耐火材料整体承包企业还必须对钢铁企业要拥有一定的耐火材料新产品开发和质量改进的自主权，方可以根据钢企高温设备不同部位对耐火材料侵蚀损坏的差异，依靠企业技术优势对不同部
陶瓷隧道窑微机温度控制系统 摘要 目前我国陶瓷隧道窑炉大多采用人工或简单仪表控制，要想使窑炉长期达到最佳工作状态是不可能的，造成产品合格率、一级品率一直处于较低的水平。陶瓷隧道窑炉是由预热带、烧成带和冷却带三个部分组成，瓷件烧成温度在1320℃左右，窑内温度场主要由烧成带12对喷嘴燃冷煤气产生，窑炉系统用8组风机来调节窑内的压力场。排烟风、助燃风将直接影响烧成带的温度场，急冷风会影响最终产品的质量。 温度控制系统将采集的各点温度值，经Ａ/Ｄ转换后与设定值进行比较，控制器输出经由Ｄ/Ａ变换，变成 4～20mA形式模拟量输出给电动执行器，驱动蝶形阀调节喷嘴的煤气进给量，从而控制烧成带的温度。12只温度传感器与12个喷嘴一一对应。 关键词：MSP430F149单片机、热电偶，变送器、大林算法、 I2C总线、多路开关
一.总体方案设计 1.对象的工艺过程 陶瓷隧道窑炉是由预热带、烧成带和冷却带三个部分组成，瓷件烧成温度在1320℃左右，窑内温度场主要由烧成带12对喷嘴燃冷煤气产生，窑炉系统用8组风机来调节窑内的压力场。排烟风、助燃风将直接影响烧成带的温度场，急冷风会影响最终产品的质量。 温度控制系统将采集的各点温度值，经Ａ/Ｄ转换后与设定值进行比较，控制器输出经由Ｄ/Ａ变换，变成 4～20mA形式模拟量输出给电动执行器，驱动蝶形阀调节喷嘴的煤气进给量，从而控制烧成带的温度。12只温度传感器与12个喷嘴一一对应。
窑温控制示意图 2.对象分析 被控过程传递函数s e s s G 403 o ) 251(25.2)(-+= 是一个大的延迟环节，而且温度的控制对系统的输出超调量有严格的限制，用最少拍无纹波数字控制器的设计，和PID 算法效果欠佳，所以本设计采用大林算法设计数字控制器。 3.控制系统设计要求 窑温控制在1320±10℃范围内。微机自动调节：正常工况下，系统投入自动。模拟手动操作：当系统发生异常，投入手动控制。 微机监控功能：显示当前被控量的设定值、实际值，控制量的输出值，参数报警时有灯光报警。 二、硬件的设计和实现 1.选择计算机机型和系统总线 本系统控制的回路12个，所以只需要一片微控制器即可实现，本设计采用TI 公司的MSP430系列单片机，MSP430 系列是一个 16 位的、具有精简指令集的、超低功耗的混合型单片机，有较高的处理速度，在 8MHz 晶体驱动下指
《建筑卫生陶瓷工业窑炉节能技术要求》 编制说明 （征求意见稿） 《建筑卫生陶瓷工业窑炉节能技术要求》协会标准工作组 二零二零年十一月
(一)工作简况，包括任务来源、协作单位、主要工作过程、国家标准主要起草人及其所做的工作等 1.任务来源 根据中国建筑材料联合会《2020年第九批协会标准制定计划的通知》（中建材联标发[2020]70号）的要求，《建筑卫生陶瓷工业窑炉节能技术要求》被列为制定项目，统一纳入中国建筑材料协会标准体系，项目编号为：2020-79-xbjh，该标准由中国建材检验认证集团（陕西）有限公司负责起草，并牵头组织相关单位共同完成。协会标准制定完成后将由中国建筑材料联合会发布。 2.制定的目的和意义 我国建筑卫生陶瓷产量已连续多年位居世界第一，产量已占世界总产量半壁江山，而该行业又具有“高能耗、高排放”的问题。目前，建陶行业仍是一个典型的高能耗行业，能耗中约有60%来自烧成工序。窑炉是该行业能耗最多的热工设备，每年消耗着大量的资源。建筑卫生陶瓷窑炉年耗能折合标煤超过6000万吨，为陶瓷行业之首，日用陶瓷窑炉年耗能超过1000万吨标准煤，其他陶瓷窑炉年耗能近3000万吨标准煤。此外，建陶工业窑炉烧成过程中会排放大量的废烟气，烟气中含有大量的颗粒物、氮化物、氧化物和硫化物，加重了空气中“雾霾”的形成。据统计，陶瓷工业每年约产生NOx150万吨以上，SO2150万吨以上，粉尘80万吨以上，重金属及其化合物等污染物。 当前，国内外在建筑卫生陶瓷工业窑炉节能领域标准化方面研究较为欠缺，国内外窑炉节能技术水平存在一定差距。从各国实际情况中可发现，国外建陶工业窑炉发达国家如意大利、德国和日本等国家的陶瓷窑炉节能技术水平高于我国，窑炉能效利用率高于国内。如我国建陶工业窑炉的热效率与上述国家相比存在着一定差距，如美国达到50%以上，而国内窑炉厂商较好产品能达到40%以上，而一些中小型企业生产的产品在30%左右。与此同时，国内外在建陶工业窑炉节能领域标准化方面研究较为欠缺，尤其是国内此类相关标准缺乏。正因为缺乏相关标准的约束指引，间接促使国内建陶工业窑炉生产主要侧重于用户的需求进行“定制化”开发，偏向于产能的实现。一定程度上造成了建陶工业窑炉整体能耗高，节能意识差和行业无序发展等问题。因此，提出标准《建筑卫生陶瓷工业窑炉节能技术要求》，来提高该行业工业窑炉的热效率，为提升该行业工业窑
摘要：简要地介绍了垃圾焚烧炉的结构、特征和使用技术，阐述了焚烧炉用耐火材料的种类、性能及其使用效果，并指出焚烧炉用耐火材料今后的发展方向。 关键词：垃圾焚烧炉；耐火材料；现状与发展 随着世界人口的不断增加和经济的高速发展，城市垃圾和工业废物的数量急剧增多。垃圾的存在不仅占用大量的空间，而且对地球环境造成严重污染，危害人类和动植物的环境。因而城市垃圾和产业废弃物的处理是一个亟待解决的问题。 目前，世界各国为实现“综合的垃圾经济”所做的努力越来越多，这一概念的主要内容是避免产生垃圾和重新利用垃圾。西方一些国家对垃圾处理所做的努力取得了显著成绩，研究开发了各种处理垃圾的方法：生物处理、热处理以及生物处理和热处理相结合。比较研究各种垃圾处理的方法后表明，目前还没有哪一种技术能够代替焚烧法，该法具有减容量大、处理及时、无害化程度高且可以回收热能等一系列优点而倍受关注，已成为发达国家处理垃圾的主要方式。 为适应环保产业的日益发展，满足焚烧炉的需要，世界各国开发使用了各种优质耐火材料，并取得了显著的使用效果，因而继续研究开发性能优异的耐火材料已成为当务之举。 1垃圾焚烧炉的类型和特点 常见的焚烧炉有：间歇式焚烧炉、炉箅式焚烧炉、CAO焚烧系统、流化床式焚烧炉、回转炉式焚烧炉等。图1是垃圾焚烧设备的流程图。 图1垃圾焚烧设备流程图 1.平台； 2.垃圾装入门； 3.垃圾坑； 4.垃圾吊车； 5.垃圾料斗； 6.焚烧炉； 7.锅炉； 8.反应塔； 9.除尘装置；10.抽风机；11.烟囱；12.强制鼓风机；13.蒸汽式空气预热器；14.运灰机； 15.磁选机；16.灰坑；17.灰吊车；18.金属运送机；19.金属坑；20.除尘粉尘运送机；21.反应塔下粉尘运送机；22.集中粉尘运送机；23.飞灰处理装置；24.飞灰坑；25.防止白烟用鼓风机；26.蒸汽式空气加热器；27.垃圾污水槽；28.垃圾水中间槽；29.高压蒸汽储汽器； 30.蒸汽汽轮机；31.中央控制室；32.控制传感器室；33.受电变电室；34.锅炉副机室；35.闸门操作室 间歇式焚烧炉 间歇式焚烧炉一般分为小型炉和大型炉，目前使用的焚烧炉多半是小型炉，一次性投入垃圾，焚烧结束后，再次投入垃圾，日处理垃圾量在25t以下，一般按规定的时间出灰。炉下部设有炉箅、气体冷却、废气排出和送风装置；若是大型炉，常设有垃圾投入和排灰装置。无论是大型炉还是小型炉，其特点为：结构简单，建设费用少、使用时间长；但气体量和气体温度波动大，热量有效利用差，灰份残渣多等。 炉箅式焚烧炉 炉箅式焚烧炉也称炉排式焚烧炉，是一种连续式焚烧炉，因其优良的使用性能而逐渐取代了间歇式焚烧炉。目前城市垃圾焚烧炉大多数为这种焚烧炉(约占70%)，其日处理量为80-200t,大型炉为300-600t。炉箅式焚烧炉底部设有多段炉算，炉箅上堆放用料斗供给的垃圾，在移动炉箅的同时，在其下部吹入燃烧空气，进行干燥、燃烧。炉箅式焚烧炉的特点是：炉身高大，造价较高；只有一个燃烧室，对进入炉内的垃圾不必分选、破碎；固体垃圾在炉内停留约1-3h，气体停留约几秒种；垃圾的表层温度为800℃，烟气温度为800-1000℃；要求炉排耐高温、耐腐蚀、机械性能好。 为减少焚烧炉产生的有害气体(如二恶英、NO、NO2、CO等)，日本钢管公司采用NKK技术开发了双回流炉箅式焚烧炉，使来自副烟道的还原性气体与主烟道的燃烧气体进行再燃烧，从而抑制NOx气体的发生，促进燃气的完全燃烧，减少二恶英的发生。
陶瓷窑炉烟气处理技术 随着国民经济的不断发展，我国陶瓷工业也得到了迅猛发展。2005年我国陶瓷产量：日用陶瓷175亿件，建筑陶瓷35 m2，卫生陶瓷约9 000万件，产量均居世界第一，约占世界的2/3，形势一片大好。但其带来的负面影响——窑炉烟气污染也越来越突出。 我国大气中90%的SO x、85%的CO2、80%的RO x(粉尘)和50%的NO x污染均来自陶瓷窑炉、蒸汽锅炉以及其他各种工业窑炉[1]。据资料统计，目前仅在日用陶瓷、建筑陶瓷生产领域中就有3 000余座燃煤窑炉，达到窑炉总数的70%，因此处理陶瓷窑炉烟气污染就成为了目前应该研究的方向。 笔者结合陶瓷窑炉烟气的污染物形成机制，对目前窑炉烟气的处理技术和发展方向进行了综述。 1 陶瓷窑炉烟气污染产生的机制 陶瓷窑炉烟气中有害物质可分为两类：一类是气相化学物质，另一类是固相的烟尘，都是造成大气污染的主要物质。 1.1 气相化学物质的产生 燃煤产生的气相化学物质主要有SO X和NO X。 （1） SO X是由煤、粘土中的硫化物杂质在800 ℃左右被氧化所致。 在陶瓷生产中不仅燃烧的燃料中含有硫化物杂质，而且原料也有一些含硫的杂质，如：黄铁矿(FeS2)、Fe2(SO4)3、CaSO4、Na2SO4等。这些杂质存在于陶瓷坯体中，在烧成的过程中，要进行一系列氧化还原反应。 （2） NO X的产生类型有3种： a、热力型NO X，燃烧时的空气中带进来的氮在高温下与氧发生反应生成NO X被称为热力型NO X（T －NO X）。 b、燃料型NO X，因为煤中含有许多氮的有机化合物如芳香杂环氮化物、吡咯及衍生物，在高温作用下易产生NH3或HCN氧化生成NO X。 c、快速型NO X，指在燃烧过程中，燃料中的碳氢化合物发生分解，其分解的中间产物和N2反应生成的氮氧化物。快速型NO X生成量很少，可不予考虑。 1.2 固相烟尘的产生 煤被加热350～600 ℃时，大量释放出以碳氢化合物为主的挥发分，进入炉膛空间。但是在低温缺氧条件下,挥发分不可能正常燃烧,发生裂化、脱氢、叠合、环化而生成含碳量多的苯环物质——碳黑；不完全燃烧生成环烃物质——烟炱；还可能因还原反应而分解出游离的碳粒；由烟气带出的飞灰和未燃尽的煤炭颗粒微尘；这些物质总称烟尘。全世界每年约有1亿t烟尘排放到空气中，如不及时处理，不仅会污染环境，而且会损害人类的健康。 2 烟气脱硫（FGD）
工业窑炉节能技术 姓名：张毅 专业：动力机械及工程
一绪论 1.1采用先进技术，使工业窑炉不断改造升级 窑炉的更新改造应该以优质、高效、节能、环保、安全、智能化、多工种、工序联动及自动化为主。水泥预分解技术是最具现代化、规模化的水泥生产方法，在世界各国被普遍采用，成为当代水泥生产方式的主流。该技术以悬浮预热和预分解为核心，利用现代流体力学、燃烧动力学、反应动力学、热工学、计算流体力学数值预测技术、粉体工程学和工程测试技术等现代科学理论和技术，并采用计算机信息及网络化技术，具有高效、优质、节能、节约资源等特点，符合可持续发展的要求。 在工业窑炉燃烧技术节能方面，通过将高温空气燃烧技术、富氧燃烧技术、脉冲燃烧节能技术、水煤浆燃烧技术和流化床燃烧技术等先进燃烧技术应用于工业锅炉中，可显著提高燃烧热效率。 2.1 推进工业窑炉余压热利用 我国工业窑炉主要以煤炭为燃料，以电能为动力，是典型的耗能大户。一般工业窑炉烟气带走的热量占燃料炉总供热量的30%~70%，充分回收烟气余热是节能的主要途径。通常烟气余热利用途径有：1）装设预热器，利用烟气预热助燃空气和燃料；2）装设余热锅炉，生产热水或是蒸汽，以供生产或生活；3）利用烟气作为低温炉的热源或用来预热冷的工件或炉料。 二工业窑炉节能基本原理 2.1 工业窑炉的分类 工业窑炉是指加热或熔化金属或非金属的装置而言，加热或熔化金属的装置称为工业炉，加热或熔化非金属的装置称为窑炉。工业窑炉是工业加热的关键设备，同时工业窑炉又是高能耗设备。目前，全国工业窑炉年能耗约占总能耗的25%，占工业总能耗的60%。目前工业窑炉根据行业分类主要如图2.1.
耐火材料的发展历史,研究现状，发展趋势，资源的回收与利用 时间： 2010-10-10 来源：国炬高温科技点击： 587 次 中国在4000多年前就使用杂质少的粘土，烧成陶器，并已能铸造青铜器。东汉时期（公元25～220）已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时发展了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纤维（用于160 耐火材料 0℃以上的工业窑炉）。前者如氧化铝质耐火混凝土，常用于大型化工厂合成氨生产装置的二段转化炉内壁,效果良好。50年代以来,原子能技术、空间技术、新能源开发技术等的迅速发展，要求使用耐高温、抗腐蚀、耐热震、耐冲刷等具有综合优良性能的特种耐火材料，例如熔点高于2000℃的氧化物、难熔化合物和高温复合耐火材料等。 耐火材料-分类分为普通和特种耐火材料两大类。普通耐火材料按化学特性分为酸性、 耐火材料 中性和碱性。特种耐火材料按组成分为高温氧化物、难熔化合物和高温复合材料此外,按照耐火度强弱可分为普通耐火制品(1580～1770℃)、高级耐火制品(1770～2000℃)和特级耐火制品（2000℃以上）。按照制品的外形可分为块状（标准砖、异形砖等）、特种形状（坩埚、匣钵、管子等）、纤维状(硅酸铝质、氧化锆质和碳化硼质等)和不定形状（耐火泥、浇灌料和捣打料等）。按照烧结工艺分为烧结制品、熔铸制品、熔融喷吹制品等。 耐火材料-主要品种在普通和特种耐火材料中，常用的品种主要有以下几种： 酸性耐火材料 耐火材料 用量较大的有硅砖和粘土砖。硅砖是含93％以上SiO2的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，它的荷重软化温度很高，接近其耐火度，重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖中含30％～46％氧化铝，它以耐火粘土为主要原料，耐火度1580～1770℃，抗热震性好，属于弱酸性耐火材料，对酸性炉渣有抗蚀性，用途广泛，是目前生产量最大的一类耐火材料。 中性耐火材料 高铝质制品中的主晶相是莫来石和刚 耐火材料 玉，刚玉的含量随着氧化铝含量的增加而增高，含氧化铝95％以上的刚玉制品是一种用途较广的优质耐火材料。铬砖主要以铬矿为原料制成的，主晶相是铬铁矿。它对钢渣的耐蚀性好，但抗热震性差，高温荷重变形温度较低。用铬矿和镁砂按不同比例制成的铬镁砖抗热震性好，主要用作碱性平炉顶砖。 碳质制品是另一类中性耐火材料，根据含碳原料的成分和制品的矿物组成，分为碳砖、石墨制品和碳化硅质制品三类。碳砖是用高品位的石油焦为原料，加焦油、沥青作粘合剂，在1300℃隔绝空气条件下烧成。石墨制品(除天然石墨外)用碳质材料在电炉中经2500～2800℃石墨化处理制得。碳化硅制品则以碳化硅为原料，加粘土、氧化硅等粘结剂在1350～1400℃烧成。也可以将碳化硅加硅粉在电炉中氮气氛下制成氮化硅－碳化硅制品。
一、填空题 1. 辊道窑预热带设置搅拌风孔的作用是喷入低温空气，降低窑头温度 2. 窑墙耐火材料结构形式有传统、组合、全耐火纤维。 3. 陶瓷窑炉冷却带分为急冷段、缓冷段和低温冷却段三段。 4. 规定压力制度是为了保证温度制度和气氛制度的实现。 5. 隧道窑内烧成带的温度控制主要控制实际燃烧温度和最高温度点。 6. 辊道窑中辊子之间留有空隙的目的是利于气流通过。 7. 材料的热膨胀系数会影响其耐热震性能。 8. 陶瓷烧成制度包括温度制度、压力制度、气氛制度。 9. 回转窑内火焰过长会使烧成带的最高温度降低，液相出现过早，易引起结圈。 10. 水泥生料的预热效果用表观分辨率和真是分辨率来辨别。 11. 回转窑的支撑结构包括轮带、托轮组、对挡轮。 12. 回转窑内烧成带长度用主窑皮的长度来判定。 13. 气流进入旋风筒的方式有直入式、涡壳式。 14. 在分解炉内，分解是前提，换热是基础，燃烧是关键，分解是目的。 15. 气固悬浮预热效果在很大程度上与生料早气流中分散状况有关。 17. 耳池是指布置在平板玻璃池窑两侧，与窑相通、向外凸出的长方形或正方形小池。 18. 按结构将陶瓷窑炉窑顶耐火材料结构分为拱顶型和平顶型两种。 19. 陶瓷辊子的材质有高铝质、耐热合金、重结晶SiC 等。 20. 搅动气幕是指将一定的热气体以较大的气流速度和一定的角度自窑顶一排的小孔喷出迫使窑内的热气体向下运动，产生搅动，使窑内的温度均匀。 21. 马蹄焰玻璃池窑有滴料法和吸料法两种机械成型方法。 22. 倒焰窑上的吸火孔的作是烟气进入烟道。 23. 湿法生产的回转窑内链条有垂挂和花环两种挂法。 24. NSP是Newsuspension Preheater Kiln 的缩写。 25. 蓄热室内格子体结构是否合理对使用寿命和格子体蓄热效能有影响。 26. 锡槽内调节闸板是指有效调节锡槽生产能力的装置。 27. 悬浮预热器内结皮矿物的组成是硅钙石和硫硅钙石。 28. 分解炉内燃料的燃烧是分解的基础，比分解反应速度慢，是控制因素。 29. 水泥煅烧系统中一次风是指通过喷煤管输送煤粉的空气，二次风是指供燃料燃烧的空气。 30. 回转窑上密封装置的类型有迷宫式和接触式两大类。 31.窑炉(热工设备)即这样一些结构空间，在这些结构空间内,能够用加热的方法,按照工艺要求的烧成制度,使原料(生料)经过一系列的物理化学变化变为产品(熟料)。 32.影响窑炉使用寿命的有关耐火材料的性能指标主要有两个：一是重燃烧变化，二是耐热震性。 33.所谓泡界线，简单来说就是未熔化好的、有许多泡沫的、不透明的玻璃液与熔化好的、透明的玻璃液之间的分界线。辊道窑的工作系统是指燃烧系统、排烟系统和冷却系统。 34.能源技术的进步、耐火材料工艺的进步和烧成技术的进步等方面的进步使陶瓷窑炉技术迅速改观。 35.封闭气幕是指在隧道窑横截面上，自窑顶及两侧窑墙上喷射多股气流进入窑内，成为一道气帘，由于气体的动压转变为静压，使窑头形成1-2Pa的正压，而避免了漏入窑内。
1.烟气除尘 由燃料及其他物质燃烧过程产生的烟尘，以及对固体物料破碎、筛分和输送等机械过程产生的烟尘，除尘就是把这些粒子从烟尘中分离出来并加以捕集、回收的过程。 1.1湿式除尘 湿式除尘是利用洗涤液（一般为水）与含尘气体充分接触，将尘粒洗涤下来而使气体净化的方法。可以有效地除去直径为 0.1~2010μm的液态或固态粒子，亦能除去气态污染物。 1.1.1 工作原理 当引风机启动以后除尘器内空气迅速排出，与此同时含尘气体受大气压的作用沿烟道进入除尘器内部，与反射喷淋装置喷出的洗涤水雾充分混合，烟气中的细微尘粒凝并成粗大的聚合体，在导向器的作用下，气流高速冲进水斗的洗涤液中，液面产生大量的泡沫并形成水膜，使含尘烟气与洗涤液有充分时间相互作用捕捉烟气中的粉尘颗粒。烟气中的二氧化硫具有很强的亲水性，在碱性溶液的吸收中合下，达到除尘脱硫的效果。净化后的烟气经三级气液分离装置除去水雾，由烟囱排入空中。污水可排入锅炉除渣机或排入循环水池，经沉淀、中和在生后循环使用，污泥由除渣机排出或由其他装置清出。 1.1.2 优点 效率高，除尘器结构简单，造价低，占地面积小，操作维修方便，特别适宜于处理高温、高湿、易燃、易爆的含尘气体。 对于化工、喷漆、喷釉、颜料等行业产生的带有水份、粘性和刺激性气味的灰尘是最理想的除尘方式。因为不仅可除去灰尘，还可利
用水除去一部分异味,如果是有害性气体（如少量的二氧化硫、盐酸雾……等），可在洗涤液中配制吸收剂吸收。 1.1.3 缺点 ①有洗涤污泥，要解决污泥和污水问题；②设备需要选择耐腐蚀材质；③动力消耗较大；④北方或者寒冷地区需要考虑设备防冻。 1.1.4 适用范围 湿式脱硫除尘器广泛用于冶金、矿山、发电、供热等行业，对于电站锅炉、工业锅炉、采暖锅炉及工业窑炉都有很高的除尘脱硫效果。排放浓度达到了国家环境保护标准《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2001的要求。 1.1.5 湿式除尘器 根据湿式除尘器的净化机理，可将其大致分成七类：①重力喷雾洗涤器；②旋风洗涤器；③自激喷雾洗涤器；④板式洗涤器；⑤填料洗涤器；⑥文丘里洗涤器；⑦机械诱导喷雾洗涤器。
第二节工业窑炉节能技术 一、概述 在工业生产中，利用燃料燃烧产生的热量，或将电能转化为热能，从而买现对工件或物料进行熔炼、加热、烘干、烧结、裂解和蒸馏等各种加工工艺所用的热工设备，称为工业炉窑。工业窑炉主要由炉衬、炉架、供热装置（如燃烧装置、电加热元件）、预热器、炉前管道、排烟系统、炉用机械等部分组成。 目前，工业炉窑广泛应用于国民经济各行各业，如冶金、建材、化工、轻工、食品和陶瓷等行业。其品种多、耗能高、影响大，是工业加热的关键设备。其加热技术的发展与高效节能技术的采用，对于提高产品质量、降低生产成本、合理利用能源、改善劳动条件、实现文明生产等都有很大影响。 工业窑炉的类型繁多，在不同的行业需要满足不同的应用背景和生产工艺要求。工业窑炉一般应满足如下要求： （1）炉温、气氛易于控制，保证热加工产品质量达到工艺要求； （2）炉子生产率高； （3）热效率高，单位产品能耗低； （4）使用寿命长，砌筑和维护方便，筑炉材料消耗少； （5）机械化、自动化程度高； （6）基建投资少，占地面积小月、便于布置； （7）对环境污染少，劳动条件好。 在实际应用中，应根据不同的工业窑炉和具体生产工艺要求，从设计、施工、运行操作和维护管理等各方面综合考虑，力求尽可能达到上述的基本要求。 目前，我国工业窑炉年耗煤达3亿多吨，约占我国工业用煤的40％。水泥、墙体材料窑炉每年消耗煤炭约2.24亿t，其中水泥窑约7 800座，年耗煤1.6亿t，平均能效比国外先进水平低20％以上；墙体材料窑炉约10万座，年耗煤6 400万t，平均能效比国外先进水平低30％以上。钢铁工业窑炉每年消耗煤炭约6 600万t，其中球团工序回转窑生产线20多条，平均能效比国外先进水平低50％以上；石灰热工窑炉约350座，平均能效比国外先进水平低10％；耐火材料热工窑炉约1 900余座，平均能效比国外先进水平低10％～20％。 我国工业窑炉存在的主要问题是：技术水平低，装备陈旧落后、规模小；能耗高，大部分缺乏除尘脱硫污染控制设施，污染严重；运行管理水平低，管理粗放。 我国工业窑炉的节能潜力巨大，例如：钢铁厂余热资源据估计相当于1 000多万吨标准煤，其中65％是可以回收的，而目前只回收了总量的10％，仍有约500多万吨标准煤的能量可以回收利用。因此，如果全国的工业窑炉能够平均节能10％，则年节约的能源相当于1亿tee。 随着全球经济、资源和环境一体化趋势的发展，我国的工业炉窑技术及装置水平面临极
窑炉烧成工序安全操作规程 1 目的 确保烧成工艺的合理性及稳定性，从而保证产品质量稳定。 2 职责 2.1 工艺部负责下达烧成工艺卡。 2.2 窑炉主管、班长负责窑炉烧成曲线、压力制度和气氛制度的设定和调节。 2.3 司炉工负责烧成工序的操作和当班产品质量改善。 2.4 保养工负责窑炉的保养。 3 主要生产设备及工具 辊道窑窑体、进出砖平台、燃料供应和燃料系统、传动系统、排烟系统和冷却系统、自动控制系统；压力计、铁杆、铁钩、水平尺(管)、柴油小桶、直尺、肥皂水等。 4 操作规范 4.1 窑炉常规检查内容 4.1.1 做好上班前的准备工作，开好班前会，进行5分钟6S检查。 4.1.2 交接班时，要检查上一班工作记录、质检报表、温度记录表，了解上一班砖坯质量情况，如：砖 坯的尺码、砖形、平整度、针孔状况、色号、是否对板、主要烧成缺陷等。4.1.3 监视煤气压力、供电电压、传动变频和各风机变频频率（责任人；炉工） 4.1.4 进砖时要注意干燥与窑炉速度一致，进砖保持整齐，产品无碰撞现象（责任人：保养）
4.1.5 严格控制好各区温度，特别是烧成带温度，将其稳定在烧成曲线要求的±2度范围内（责任人： 炉工）。随时观察表温，如果发现温度无论是超过设定温度并持续上升，还是低于设定温度并持续下降， 如果不是疏砖引起，应着手检查控制电路、热电偶和执行器。 4.1.6 检查各喷枪的燃烧情况，使所有喷枪无火星、无突突声，火焰无歪斜、火焰颜色呈淡蓝色透明状、 无灰色烟雾。 4.1.7 经常检查，定期添加石棉和更换孔砖周围的石棉保证隔热效果，无漏光、漏火、渗风现象，又不 影响辊棒的灵活运转。 4.1.8 经常检查煤气管道的密封性，如感觉有煤气泄露的味道，可用肥皂水进行检查，此项工作必须有 两人在场，以防煤气中毒。 4.1.9 保证辊棒运转连续平稳，输送顺畅，无叠砖，传动机构润滑良好。窑炉转速（各段传动电机变频） 未经窑炉主管同意不得随意调节。 4.1.10 检查窑炉各个风机冷却水，确认风机运行平稳，无异常杂音，润滑良好，冷却系统顺畅无泄漏。 4.1.11 定期检查窑体上的耐火砖、挡火板等是否完好，定期清理窑内烂砖，以免堵塞窑炉气流通道， 造成温度不均衡，产品变形。 4.1.12 定期检查窑炉的压力制度，零压位是否有移动现象（每班）。 4.1.13 保持窑炉弱氧化气氛，排烟废气含氧在5-8%之间，投产稳定后2天或窑炉调节稳定后2天后进 行检测。 4.1.14 疏砖空窑操作： 4.1.14.1 短时间疏砖空窑时，可将急冷温度升高5-10℃。 4.1.14.2时间稍长的疏砖空窑时，可将急冷温度升高5-10℃，同时适当将排烟和抽热风机变频分别降
1. 耐火材料的发展历史,研究现状，发展趋势，资源的回收与利用 时间：2010-10-10来源：国炬高温科技点击：587次 1.1. 概述 中国在4000多年前就使用杂质少的粘土，烧成陶器，并已能铸造青铜器。东汉时期(公元25～220)已用粘土质耐火材料做烧瓷器的窑材和匣钵。20世纪初，耐火材料向高纯、高致密和超高温制品方向发展，同时发展了完全不需烧成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纤维(用于1600℃以上的工业窑炉)。前者如氧化铝质耐火混凝土，常用于大型化工厂合成氨生产装置的二段转化炉内壁,效果良好。50年代以来,原子能技术、空间技术、新能源开发技术等的迅速发展，要求使用耐高温、抗腐蚀、耐热震、耐冲刷等具有综合优良性能的特种耐火材料，例如熔点高于2000℃的氧化物、难熔化合物和高温复合耐火材料等。 耐火材料-分类分为普通和特种耐火材料两大类。普通耐火材料按化学特性分为酸性耐火材料、中性耐火材料和碱性耐火材料。特种耐火材料按组成分为高温氧化物、难熔化合物和高温复合材料此外,按照耐火度强弱可分为普通耐火制品(1580～1770℃)、高级耐火制品(1770～2000℃)和特级耐火制品(2000℃以上)。按照制品的外形可分为块状(标准砖、异形砖等)、特种形状(坩埚、匣钵、管子等)、纤维状(硅酸铝质、氧化锆质和碳化硼质等)和不定形状(耐火泥、浇灌料和捣打料等)。按照烧结工艺分为烧结制品、熔铸制品、熔融喷吹制品等。 耐火材料-主要品种在普通和特种耐火材料中，常用的品种主要有以下几种： 酸性耐火材料 中性耐火材料 碱性耐火材料 用量较大的有硅砖和粘土砖。硅砖是含93％以上的硅质制品，使用的原料有硅石、废硅砖等。硅砖抗酸性炉渣侵蚀能力强，但易受碱性渣的侵蚀，它的荷重软化温度很高，接近其耐火度，重复煅烧后体积不收缩,甚至略有膨胀,但是抗热震性差。硅砖主要用于焦炉、玻璃熔窑、酸性炼钢炉等热工设备。粘土砖中含30％～46％氧化铝，它以耐火粘土为主要原料，耐火度1580～1770℃，抗热震性好，属于弱酸性耐火材料，对酸性炉渣有抗蚀性，用途广泛，是目前生产量最大的一类耐火材料。 高铝质制品中的主晶相是莫来石和刚玉，刚玉的含量随着氧化铝含量
陶瓷工业窑炉烟气一体化治理研究 夏 清 曾光明 李彩亭 叶 昌 (湖南大学 长沙 410012) (湖南轻工业高等专科学校 长沙 410007) 摘 要 分析了燃煤窑炉在陶瓷工业中存在的必然性,阐述了陶瓷工业燃煤窑炉产生大气污染的机理,研究出一种除尘、消烟、脱硫一体化的陶瓷燃煤窑炉烟气净化装置。 关键词 燃煤窑炉 烟气 除尘 消烟 脱硫 净化装置 概述 陶瓷工业是高能耗、高资源消耗、产生高污染的行业,尤其是对大气环境的污染非常严重。这是由于经过成形、上釉的半成品,必须通过高温烧成才能获得瓷器的一切特性。陶瓷窑炉使用的燃料多种多样,而煤占燃料总消耗量的2/3,燃气窑炉排放的烟尘很少很少,燃油窑炉排放的烟尘不多,黑烟、粉尘污染远低于燃煤窑炉。但对一个陶瓷企业而言,窑炉及燃料的选择需考虑多方面的因素,涉及问题较广,并非完全取决于烟尘生成量的多少。重(渣)油是用原油经常压或减压蒸馏提取馏分后的残油,重油作为一种经济、安全、热值高的燃料在工业窑炉上利用较多,然而,由于我国炼油技术不断提高,企业使用的重油越来越差(粘度高、雾化困难,燃烧性能不好),从而也影响了它在陶瓷窑炉中的广泛使用。轻柴油是动力燃料,用作窑炉燃料,生产成本相对较高。气体燃料作为一种洁净燃料,是窑炉的最佳燃料也是陶瓷工业燃料的发展方向,但采用天然气和焦炉煤气要受地方限制,采用发生炉煤气,则要建煤气发生站,投资巨大,对气化用煤又有严格要求,且三废处理也是一大难题。我国是一个陶瓷生产大国,但不是生产强国。这体现在中小企业居多,如果都要求使用燃气或燃油窑炉燃烧洁净燃料,这是不大现实的。虽然燃煤会产生烟尘污染,劳动强度大,但由于燃煤窑炉建造费用和燃料成本低,并且我国煤炭资源丰富,分布广泛,可以就地取材,所以对广大中小陶瓷企业,特别是乡镇企业,今后很长一段时间内,仍将使用燃煤窑炉,这也符合我国当前的能源政策。据资料统计,目前仅在日用陶瓷,建筑陶瓷生产领域中就有3000余座燃煤窑炉,达到窑炉总数的70%,另外在这些陶瓷企业中服务生产的锅炉也是燃煤的,也产生很多的烟尘,加重了烟气对环境的危害。 陶瓷燃煤窑炉主要有倒焰窑、推板窑、隧道窑3种类型,燃烧室的结构基本相同,都采用简单传统的梁状水平、倾斜炉栅,燃煤方式属于加煤层状燃烧,它们最大的缺点在于燃烧过程不稳定,燃烧条件不充分,不完全燃烧损失大。对烧成产品而言,需采用有匣烧成,否则,产品的表观质量根本无法保证。对环境而言,产生的污染很大。燃煤窑炉已成为当地大气污染的主要污染源,严重危害人们的身体健康和人类生存环境。特别是些老瓷区,林立的烟囱整日喷出的是滚滚浓烟,使“天不蓝、水不清、山不绿”,目前已成为环境污染的重灾区。因此必须对此进行治理。 1 燃煤窑炉产生烟气污染的机理 陶瓷工业窑炉烟气中有害物质可分为两类:一类是气相化学物质,如SO x、NO x等,另一类是固相的烟尘。都是造成大气污染的主要污染物质之一。 SO x是由煤、粘土中的硫化物杂质在800℃左右被氧化所致。 FeS2+O2 350～450℃ FeS+SO2← 4FeS+7O2 500～800℃ 2Fe2O3+4SO2← 烧成过程中形成的NO x包括由燃料中固定氮生成的和由大气中氮生成的。这些气相物质是酸雨的主要来源。每座窑每小时排SO2量6.43～9.35㎏。SO2量与燃料的含硫量大小有直接关系。固体或液体燃料完全燃烧生成的二氧化硫量可用下式计算: SO2=2×(SB/100)(㎏/h) 式中:S———燃料中的含硫量,%; B———燃料消耗量,㎏/h。 烟尘不仅妨碍植物的光合作用,影响气候和危害建筑物,还使人类的心血管疾病、呼吸道疾病和肺癌的发病率与死亡率增加。陶瓷燃煤窑炉大都采用挥发分含量较高的烟煤为燃料,人工加煤。烟煤在简单的梁状倾斜炉栅上进行层状燃烧,燃料层结构如图1所示。上部是加入的新煤层,中部是灼热燃烧的焦炭层,下部是灰渣层,空气从炉栅之间缝隙吸入助燃,燃烧由下往上进行。刚加煤时,新煤覆盖在燃烧着的焦炭上,下面受高温火焰和灼热焦炭的加热,上面受炉膛高温炉壁的热辐射, 国家自然科学基金(49201015)、教育部优秀年轻教师基金、湖南省优秀中青年科技基金资助项目