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倒焰燃气窑的工作原理简介

【摘要】:图4-1-12窑内气体流动2.窑内压强分布根据压头的相互转换原理,倒焰燃气窑窑顶静压必大于窑底静压。窑顶处始终保持正压,通常窑底控制为零压。(三)窑内传热倒焰燃气窑是间歇操作窑炉,在升温过程中,陶瓷坯体及窑墙、窑顶吸收热量,升高温度,同时窑墙、窑顶还向外界散失热量。倒焰燃气窑在升温过程中,燃烧产物由窑顶倒向窑底流动加热制品而被冷却;而在冷却过程中,冷空气从窑的下部进入窑内,吸收窑具、制品的热量而被加热。

(一)燃料燃烧

在烧成的不同阶段,每个烧嘴要分别担当氧化、还原、成瓷不同的角色,升温速率和气氛要不断地变化。通过燃气阀门控制煤气供应量,再通过风门的开度控制助燃空气量,进而控制燃料燃烧的强度,来保证窑内的温度制度。通过燃料和助燃空气量的配比,控制空气系数,来保证窑内的气氛制度。在执行温度制度和气氛制度时,除了控制燃料燃烧外,还要考虑窑内压力制度的控制,它是一个系统工程,要综合考虑。

(二)窑内气体流动

1.窑内气体的运动力

如图4-1-12所示,燃料经烧嘴燃烧后,产生的火焰向上喷出,其有一个初始动能hk,从烧嘴出口至窑内顶部有一个几何压头hg1=H1g(ρa1),这两者是烟气上升的动力。烟气上行至窑内顶部,hk+hg1转变为静压头,呈正压。由于烟囱的作用,垂直排烟道底部呈负压,所以烟气倒向下流动。当气体从窑顶流至窑底时,又有一个几何压头hg2=H2g(ρaρ2),这个几何压头是气体流动的阻力。一般从烧嘴出口至窑顶高度H1要大于窑顶到窑底的高度H2,而燃烧产物自烧嘴喷出至窑顶的平均温度t1一般比由窑顶倒流至窑底的平均温度t2高一些。这样,作为推动力的hk+hg1要大于作为阻力的几何压头hg2。又由于窑内气体流动速度不大,料垛阻力较小,压头损失也较小,再加上垂直排烟道底部负压的作用,因此,推动力完全能够克服烟气由窑顶向窑底流动的全部阻力。

图4-1-12 窑内气体流动

2.窑内压强分布(www.chuimin.cn)

根据压头的相互转换原理,倒焰燃气窑窑顶静压必大于窑底静压。窑顶处始终保持正压,通常窑底控制为零压。气体从窑顶倒流至窑底时,静压头逐渐由正压变为零压,这就是窑内压强的分布情况。

如果窑底为正压,热气体经窑体不严密处漏出,造成热量损失,同时漏出的热气体窜入窑体下部,易烧坏窑体钢架结构,恶化车间环境;如果窑底为负压,则冷空气从窑底下部不严密处吸入窑内,使窑内下部温度降低,且不利于还原气氛。通常,改变窑底压强大小主要通过调节烟囱抽力的大小,以及燃料和助燃空气量来控制。

(三)窑内传热

倒焰燃气窑是间歇操作窑炉,在升温过程中,陶瓷坯体及窑墙、窑顶吸收热量,升高温度,同时窑墙、窑顶还向外界散失热量。在冷却过程阶段,制品及窑墙、窑顶又同时冷却,放出热量。属不稳定传热。

燃料燃烧时,燃烧产物以对流辐射方式对窑具、制品表面加热。在低温阶段,以对流换热为主;在高温阶段,以辐射换热为主。冷却时,窑具、制品、窑体放出热量,传给从窑门、喷火口等处入窑的冷空气。

倒焰燃气窑在升温过程中,燃烧产物由窑顶倒向窑底流动加热制品而被冷却;而在冷却过程中,冷空气从窑的下部进入窑内,吸收窑具、制品的热量而被加热。无论是加热还是冷却,若几何压头为主要阻力,则都符合分散垂直气流法则。因此,倒焰燃气窑内温度分布易于均匀。