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目录目录 (1)工业炉窑简介 (2)一、工业窑炉简述： (2)二、工业炉窑历史、现状 (3)三、行业发展趋势 (4)四、窑炉的工作原理、参数、工艺条件 (4)4.1原理 (4)4.2工业窑炉的参数 (5)4.3工业窑炉的工艺条件 (6)五、工业窑炉节能现状 (6)5.1 热源改造，燃烧系统改造 (6)5.2 窑炉结构改造 (7)5.3 余热回收与利用 (10)5.4 控制系统节能改造 (12)工业炉窑简介一、工业窑炉简述：窑炉是用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备。
按煅烧物料品种可分为陶瓷窑、水泥窑、玻璃窑、搪瓷窑、石灰窑等。
前者按操作方法可分为连续窑(隧道窑)、半连续窑和间歇窑。
按热原可分为火焰窑和电热窑。
按热源面向坯体状况可分为明焰窑、隔焰窑和半隔焰窑。
按坯体运载工具可分为有窑车窑、推板窑、辊底窑(辊道窑)、输送带窑，步进梁式窑和气垫窑等。
按通道数目可分为单通道窑、双通道窑和多通道窑。
一般大型窑炉燃料多为重油，轻柴油或煤气、天然气。
窑炉通常由窑室、燃烧设备、通风设备，输送设备等四部分组成。
电窑多半以电炉丝、硅碳棒或二硅化钼作为发热元件。
其结构较为简单，操作方便。
此外，还有多种气氛窑等。
在具体行业，窑炉还有更多细分类型，如水泥回转窑、玻璃池窑、钢铁的高炉和转炉，化工行业的一些设备也可归为窑炉。
但通常意义上的工业窑炉，范围主要指金属和无机材料的煅烧设备。
窑炉大致分为箱式、井式、梭式、网带式、回转式、窑车式、推板式隧道电阻炉、真空炉、气体保护炉、超高温管式推板炉（碳管炉）、钨钼粉焙烧炉、还原炉等各种高、中、低温工业窑炉，工作温度200～2500℃。
可用于ZnO压敏电阻器、避雷器阀片、结构陶瓷、纺织陶瓷、PTC&NTC热敏电阻器、电子陶瓷滤波器、片式电容、瓷介电容、厚膜电路、片式电阻、磁性材料、粉末冶金、电子粉体、稀土化工、聚焦电位器、陶瓷基板、高铝陶瓷及其金属化，触头材料、硬质合金材料、钨钼材料等的烧成。
我国工业炉窑优化控制技术现状对于工业炉窑的接触和认识还是从《热工过程及设备》和《热能工程进展概论》相关专业课程的学习开始的，在我国工业炉中并不包括高炉，平炉和转炉的，而仅仅指轧钢加热炉、锻造炉、热处理炉、窑炉和熔化炉等，工业窑炉按供热方式分为两类：一类是火焰窑炉(或称燃料窑炉)，用固体、液体或气体燃料在窑炉内的燃烧热量对工件进行加热；第二类是电窑炉，在窑炉内将电能转化为热量进行加热。
工业窑炉按热工制度又可分为两类：一类是间断式窑炉又称周期式窑炉，其特点是窑炉子间断生产，在每一加热周期内窑炉温是变化的，如室式窑炉、台车式窑炉、井式窑炉等；第二类是连续式窑炉，其特点是窑炉子连续生产，窑炉膛内划分温度区段。
在加热过程中每一区段的温度是不变的，工件由低温的预热区逐步进入高温的加热区，如连续式加热窑炉和热处理窑炉、环形窑炉、步进式窑炉、振底式窑炉等。
膛式火焰窑炉膛式火焰窑炉的工作室叫做窑炉膛，由窑炉底、窑炉墙和窑炉顶组成。
用作或时，窑炉底的结构有多种型式，并可按窑炉底结构称为车底窑炉、推料式窑炉、步进窑炉、辊底窑炉、链式窑炉、环形窑炉等。
熔炼用火焰窑炉（如、炼铜）的窑炉底是凹下的熔池，用以存放熔融金属。
熔池的形状，呈长方形、圆形或椭圆形。
熔池底部有液体金属的排出口。
窑炉墙上有窑炉门、窥视孔、出渣口等。
窑炉顶结构有拱顶和吊顶两种；前者用于宽度较小的窑炉子，后者用于较宽的窑炉子。
在高温火焰窑炉上，火焰直接进入窑炉膛。
如以块煤为燃料，则需单独设置固体燃料的燃烧室，火焰翻过火口进入窑炉膛。
如以粉煤、煤气或燃料油为燃料，则需用燃烧器。
回转窑炉回转窑炉或称回转窑，在冶金工业中用于铁矿石的直接还原、氧化铝矿物的焙烧、粘土矿物的焙烧，以及各种散状原料的焙烧挥发、离析和干燥作业。
回转窑炉的窑炉体呈圆筒形，用厚钢板制成，筒内衬以耐火材料。
窑炉体横架在支座的滚轮上，稍倾斜(4～6％)。
窑炉体长度与直径之比在12:1到30:1之间。
工业炉窑分类及情况说明工业炉窑是一种用于加热和处理金属和非金属材料的设备。
根据其用途和运行原理的不同，工业炉窑可以分为多种类型。
以下是一些常见的工业炉窑分类及情况说明：1.干燥炉窑：干燥炉窑广泛应用于工业生产中的物料干燥过程。
它们通过加热空气或其他气体来除去物料中的水分和其他挥发性成分，提高物料的质量和加工效率。
干燥炉窑通常分为间歇式和连续式两种类型，并可根据物料处理量的大小和干燥要求的不同而选择不同的炉窑尺寸和加热方式。
2.烧结炉窑：烧结炉窑用于将粉状的金属、陶瓷或其他材料加热到足够高的温度，使其颗粒之间发生键合，形成坚固的块状。
这种过程被称为烧结。
烧结炉窑通常具有多个加热区域，可以在不同温度和气氛下完成烧结过程。
对于不同类型的材料，需要选择适当的烧结炉窑，以确保得到所需的烧结效果。
3.焙烧炉窑：焙烧炉窑广泛应用于矿石冶炼和化学工业中的一些过程。
焙烧是指将矿石、礦泥或其他原料加热到一定温度，以使其产生化学和物理变化，从而改善处理性能。
焙烧炉窑通常具有适当的温度控制系统和气氛控制系统，以确保焙烧过程的成败。
4.煅烧炉窑：煅烧炉窑用于将金属氧化物或其他化合物加热到高温下，以使其分解或发生反应，从而得到所需的金属或化合物。
煅烧炉窑通常需要在高温下提供适当的氧气或其他气体，以确保煅烧过程的顺利进行。
5.熔融炉窑：熔融炉窑用于将金属或其他物料加热到其熔点以上，使其变为液体状态。
熔融炉窑通常需要提供高温和适当的气氛，以确保物料可以完全熔化，并且得到所需的纯度和质量。
熔融炉窑广泛应用于金属冶炼、玻璃制造、陶瓷制造和其他工业生产过程中。
6.环保炉窑：环保炉窑是一类注重减少能源消耗和环境污染的炉窑。
与传统炉窑相比，环保炉窑通常采用先进的燃烧控制技术和废热利用技术，以最大程度地减少能源的浪费和排放的废气，从而达到绿色和可持续发展的目标。
总的来说，工业炉窑是现代工业生产中不可或缺的设备之一、通过合理选择和运用不同类型的工业炉窑，可以提高生产效率、降低能源消耗和环境污染，从而对工业生产的可持续发展做出贡献。
工业炉窑分类及情况说明工业炉窑是一种采用高温腐蚀性气体、液体或固体对物体进行加热、熔化、熔炼、烧结等工艺的设备。
根据不同的加热方式、工艺要求以及适用产业的不同，可以将工业炉窑分为多种不同的分类。
下面将详细介绍几种常见的工业炉窑分类及情况说明。
1.分类依据加热方式：(1)直接加热炉窑：是指燃烧热源直接与被加热物体接触，传热效率高。
例如电阻炉、卤素炉、气体燃烧炉等。
(2)间接加热炉窑：是指燃烧产生热源通过换热方式传递给被加热物体。
例如燃气锅炉、油炉、蒸汽炉等。
2.分类依据工艺要求：(1)熔化炉窑：主要适用于冶金、有色金属等行业，用于金属材料熔炼和浇铸。
例如高频感应炉、电弧炉等。
(2)烧结炉窑：用于烧结金属、陶瓷等材料，以提高材料的强度和耐磨性。
例如热风炉、回转窑等。
(3)干燥炉窑：主要用于物料的除水和干燥过程，例如热风循环烘箱、真空干燥箱等。
(4)焙烧炉窑：用于矿石、粉末材料的处理，例如钼矿焙烧炉、钢铁焙烧炉等。
(5)煅烧炉窑：主要用于石膏、石灰等材料的熟化过程。
例如石膏煅烧炉、窑炉等。
3.分类依据适用产业：(1)冶金炉窑：主要用于金属冶炼和热处理过程，例如电阻炉、炉台等。
(2)玻璃炉窑：用于玻璃制造过程中的熔化、成型等工艺，例如浴池窑、玻璃熔窑等。
(3)陶瓷炉窑：适用于陶瓷行业中的瓷砖、陶瓷器皿等的烧制过程。
例如陶瓷窑、专用烧烤炉等。
(4)钢铁炉窑：主要用于钢铁冶炼、铸造和热处理过程，例如高炉、连铸机等。
(5)化工炉窑：用于化工行业中的化学反应、炼油、石油加工等工艺。
例如炼油炉、喷燃炉等。
总之，工业炉窑的分类及情况说明涉及到加热方式、工艺要求以及适用产业的不同。
每一种分类都有其特定的应用领域和工艺要求，满足不同行业的生产需求。
随着科学技术的不断进步和工业发展的需要，工业炉窑的种类将继续不断扩展和完善，以适应不同产业的需求。
第二章、工业窑炉的分类＊按使用燃料分：煤窑、油窑、气烧窑（煤气、天然气、液化石油气为原料）、电窑;＊按窑内火焰流动方向分：升焰窑（火焰由下向上）、平焰窑（火焰水平流动）、半倒焰窑（火焰先上升后倾斜向下）、倒焰窑（火焰由上向下）；＊按火焰是否进入窑内分：明焰窑（在窑内）、隔焰窑（不在窑内，而在隔焰道内流动）、半隔焰窑（部分入窑、部分在隔焰道内）;＊按形状分：圆窑、方窑、隧道窑。
＊按烧成过程连续与否分：间歇窑（装、烧、冷、出操作周而复始，生产是间歇分批进行）、连续式窑（窑分若干段装、烧、冷、出操作在各固定段同时进行，各段热工制度稳定，生产连续进行）、半连续窑（窑分若干段，装、烧、冷、出操作在各固定段分别进行，具有连续的性质，但各段热工制度都随时间而变化，具有间歇窑的性质）；＊按装烧方式分：裸装（火焰与坯体直接接触烧成）、铂装（坯体放在匣钵内，不直接与焰气接触烧成）、棚板装（坯体码放在棚板上，入窑烧成）。
二、工业炉窑地特点：在烧制陶耐产品时，同一种制品可在不同类型的窑内烧成，反之，同一种窑也可焙烧不同的制品。
所以在选择炉窑时，应充分了解各种炉窑的特点，现在我们按烧成过程是否连续来考察一下间歇式和连续式炉窑。
（1）间歇式炉窑①定义：间歇式窑是指陶耐制品的装窑、烧成、冷却、出窑、卸瓷等操作工序是依次间歇地、周而复始地完成的窑炉，应用较多的是倒焰窑和梭式窑。
②特点：*设备建造费用低、投产快＊生产过程是间歇的，分批进行，一个烧成周期由装窑、烧窑、冷窑和出窑四个过程组成＊可根据每窑制品的特点灵活的改变热工制度，适应大件或小批量、试验产品的烧成，特别是修补后瓷件的复烧；＊窑内热工制度和烧成操作都是按一定规律随时间而进行周期性变化，不是恒定的；＊窑体处于不稳定温度场，散热和蓄热随时间变化；＊排烟温度变化大，烧成初期温度低，烧成后其温度高；＊与连续式窑相比，单位容积产量低；＊间歇式窑断面较大，窑内温差也较大，对制品的质量有影响；＊预热的利用率低，热损失大，热效率低，导致单位制品的燃耗大。
2、连续式炉窑①定义：指陶耐制品的装窑、烧窑、冷窑、出窑操作工序是连续不断进行的窑炉，隧道窑具有代表性，也应用最广。
②特点：＊建造时所需材料和设备多，一次性投资大；＊生产过程是连续进行的；＊运用的灵活性较小，只适用于大量生产同一类型的产品；＊窑内的热工制度及烧成操作是恒定的，不随时间变化；＊窑体处于稳定的温度场，不经受周期性的反复冷热变化，所以使用寿命长；＊有利于实现生产机械化与自动化，装窑、出窑的操作较方便；＊有利于余热的利用，热效率高，单位产品的能耗低；＊窑内断面的温差较小，产量大，质量高＊设备维修和管理工作量大。
（3）现代炉窑的评价标准及发展趋势①评价标准：＊满足制品烧成要求，能够烧出高质量的产品：生产调节灵活性大，能适应市场对品种、数量变化的需求；＊烧成速度快，能耗低，产量高，炉龄长，经济效益好＊自动化水平高，劳动强度低，需要人员少；＊对环境污染小。
②发展趋势＊使用清洁燃料，以实现明焰裸装烧成；＊单层码放，以便于构成连续生产线；＊使用多个高速调温烧嘴，精确控制温度曲线；＊低温快速烧成；＊高度小，宽断面，扁口；＊模块装配式窑体结构；＊广泛应用计算机控制。
一、隧道窑分类1.按烧成温度分：＊低温隧道窑(1000～1350℃)＊中温隧道窑（1350～1550℃）＊高温隧道窑（1550～1750℃）＊超高温隧道窑（1750～1950℃）2.按烧成品种分：耐火材料隧道窑，陶瓷隧道窑，红砖隧道窑；3.按热源分：火焰隧道窑，电热隧道窑；4.按火焰是否进入隧道分：明焰隧道窑、隔焰隧道窑、半隔焰隧道窑；5.按窑内运输设备分：车式隧道窑、推板隧道窑、辊底隧道窑、输送带隧道窑、步进式隧道窑、气垫式隧道窑；6.按通道分：单通道隧道窑，多通道隧道窑。
二、隧道窑工作系统：隧道窑的工作系统又叫工作流程，是指窑内气体的输送系统，即气体流向及其有关设备。
隧道窑是由于其窑体像火车穿过的隧道而得名的，现代隧道窑一般烧净化的气体燃料，采用明焰裸烧，窑车在窑内轨道上由推车机向前推动，窑车上装有制品，在隧道内迎着气流向前移动不论隧道窑的结构多复杂，一般可划分为三个带：预热带、烧成带和冷却带。
坯体入窑后，先进入预热带预热，然后进入烧成带，坯体被加热到一定的温度而烧成；燃料在烧成带燃烧，形成高温区，燃烧后的烟气流向预热带，经排烟口、支烟道、主烟道经烟囱排出窑外；烧成后的制品再进入冷却带，被鼓入的冷风冷却后出窑，而冷空气被加热后可作坯体干燥或气幕。
三、隧道窑工作过程：将净化煤气，天然气或液化石油气自燃料管喷入，烧成带成为正压。
烟气流入预热带后用排烟风机抽走。
预热带的窑头设一道封闭气幕，同时还有搅拌气幕，使窑内上下温差减小。
冷却带有急冷气幕、窑尾送风设备，冷却带股入的冷风与抽走的热风大致平衡，没有冷风流入烧成带，有利于提高烧成温度。
急冷风又可以组织烧成的烟气倒流，防止产品被烟熏，冷却带在微正压下操作，预热带是负压操作。
四、隧道窑系统特点：＊采用净化燃料，主要是气体燃料明焰裸装烧成，减少匣钵及垫板的使用，传热快，热损失小；＊在烧成带两侧水平交错布置多个小功率高速烧嘴，有利于强化窑内传热，使窑温均匀，调整烧成曲线容易；＊在预热带下部两侧水平交错布置多个小功率高速烧嘴，有利于降低预热带上、下温差，调整预热曲线；＊连续进车，一般不设窑门，而在窑头设一道或两道封闭气幕，阻止窑内的热气流流出；＊在预热带前部设若干个排烟口，用热烟气的热量预热入窑的坯体后排出窑外，进行了余热利用＊在冷却带多采用直接冷却（冷风直接入窑），也有直接冷却与间接冷却相结合。
五、隧道窑气氛制度：它是在烧成过程中，为了使坯体发生预定的物理化学反应而对周围气体介质的氧化还原性质所做的规定，气体介质的性质是由燃烧产物中游离氧和还原成分的含量来决定。
＊强氧化气氛特征：O2含量8～10%(体积)，燃烧完全；＊一般氧化气氛特征：O2含量4～5%(体积)，燃烧完全；＊还原气氛特征：CO含量2～7%（体积），过剩氧<1%;＊中性气氛特征：O2含量1～1.5%（体积），基本燃烧完全。
六、隧道窑压力制度：由于窑炉的结构和使用燃料不同，各个采取的压力制度也不同。
＊当采用氧化焰烧成时，以重油或可燃气体作燃料时，压力控制一般为：预热带为负压，室温～300℃，-4～-5mmH2O柱；烧成带为微正压或微负压，950℃最高烧成温度，-1～0mmH2O柱；高火保温段，0～1mmH2O 柱；冷却带为正压，1～3mmH2O柱。
＊当采用还原焰烧成，以重油或可燃气体做燃料时，压力控制一般为：预热带为负压，-3mmH2O柱以下；烧成带为正压，2～3mmH2O柱；冷却带为正压，0～2mmH2O柱。
七、隧道窑结构：1.窑车式隧道窑结构：窑车式隧道窑是由前后彼此连接，上面铺有耐火材料的窑车，沿窑底轨道借推车机推移前进，构成可动窑底。
坯体或装有坯体的匣钵被码放在窑车前面上，随窑车一起向前移动，经过预热、烧成、冷却后出窑。
窑车前面上的通道成为工作通道，窑车台面下的通道称为车下通道。
在窑车的两侧有砂封裙板，窑体相应的部位设有装砂子的砂封槽，窑车在向前运行时，砂封裙板插入砂封槽的砂子内，阻止工作通道与车下通道的气体流通渗漏。
①窑体：由窑墙、窑顶、膨胀缝、砂封及曲折密封组成，形状像隧道。
＊以新型耐火隔热材料砌筑的薄窑墙，一般800℃以下用轻质粘土砖，1000℃以下用轻质高铝砖，1000℃以上用轻质莫来石砖。
窑顶要由重质耐火砖砌筑，蓄热大、空间大易造成气流分层现象。
窑顶分平顶和拱顶两种：传统窑炉以拱顶为主，现代窑炉以平顶为主，平顶的无用空间小，有利于减少窑内气体分层，无横推力的特点；拱顶具有结构严密，节省钢材、投资少等优点。
③窑具：指窑车上装载制品时的辅助工具，主要包括：棚板、立柱、垫具等材料。
＊垫具的作用是主要保证坯体的平稳及特殊受力结构点的支撑，防止坯体开裂变形和粘底。
＊现代隧道窑发展趋势：窑具轻量化、蓄热少。
＊窑具与制品的质量比是衡量窑具是否先进的一个重要指标。
4、烧嘴高速喷嘴在烧成带窑墙两侧错开布置，上下两排烧嘴在水平方向错开，出口焰气速度一般为70～100m/s，喷入窑后可带动窑内气体在断面上旋回前进，使隧道窑温差大大减少，窑内气氛均匀。
使用高速烧嘴强化了对流传热。
一般隧道窑从900～950℃开始到最高烧成温度处布置烧嘴。
＊按烟气喷出速度可分为：低速烧嘴<30m/s；中速烧嘴30～70m/s；高速烧嘴70～100m/s，最高300m/s,一般在预热带安装高速调温烧嘴，此时在燃烧室进口要引入低温烟气或空气等调温气体，使烟气温度与窑内温度接近，便于控制温度曲线，强化对流传热，降低窑内上下温差，使气氛均匀。
5冷却系统：＊由于自然冷却速度太慢，采用强制冷却，将冷风直接鼓入窑内，与制品进行热交换，被加热的冷风进行余热利用。
＊一般在最高温度～700℃鼓入冷风，同时在冷却带末端也鼓入冷风，使制品进一步冷却出窑，鼓入的风量应与抽出的风量达到平衡，不使冷空气进入烧成带。
⑥排烟系统：包括设置在预热带窑墙两侧的排烟口、支烟道、总烟道、排烟风机和烟囱。
＊分布排烟口的长度约占预热带全长70%。
＊排烟口设置在靠窑车台面处，迫使烟气向下流动，以此来减少气体的分层现象，进而缩小预热带的上、下温差。
＊烟囱至少要高于周围100m范围内的最高屋顶3m。
（2）辊道式隧道窑：利用辊子作为运输工具，制品放在垫板上或直接放在辊子上，利用辊子的转动，使制品前进。
＊目前辊道窑的长度可达120m，内宽2-3m，窑体分节按模数设计，一般长度为2.2m左右一个模数段，模数段长度是辊子间距的整数倍。
＊辊子材质分两种，一种是合金钢，一种是非金属耐火材料，低温区一般用耐热合金钢，高温区一般用莫来石等材料。
六）隧道窑工作原理：隧道窑工作原理主要包括三部分：燃料燃烧，气体力学和传热，仅讨论后二者。
1、气体流动：由伯努利方程可知，影响窑内气体流动因素有几何压头、静压头、动压头和阻力损失压头，现在讨论各种压头对窑内气流的影响。
①几何压头：hg=H(ρa-ρ )g式中，hg为几何压头，Pa；H为窑内高度（窑车台面以上），m；ρa为外界空气密度，kg/m3; ρ为窑内热气体的密度。
在窑内，由于冷热气体密度不同，所以窑内一定存在几何压头。
气体温度越高，几何压头就越大，向上流动趋势就越大②静压头：hs=P-Pa式中，hs为静压头，P为窑内绝对压强，pa；Pa为窑外绝对压强。
静压头方向是气流由压强高流向压强低，向窑内鼓入为正压，向窑外抽风为负压，这样必存在一个零压面。
一般情况下，在烧成带，由于燃料的喷入，呈微正压；预热带由排烟风机抽走烟气呈负压；冷却带冷风气鼓入呈正压③动压头：hk=ρω2/2式中，hk为动压头，Pa；ω为窑内气体流速，m/s；ρ为窑内气体密度。
