陶瓷干燥与烧成技术：预热带结构及烟道设计

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：旧式隧道窑的排烟孔分散分布在预热带约70%的范围内。自然通风时，水平支烟道多设于两侧窑墙下部，为砖砌通道，截面通常为半圆拱下接一个矩形，也有四边形的。主烟道的截面形状为半圆拱下接一个矩形，其尺寸应考虑便于排烟，便于清灰，便于排烟总闸的控制。（四）搅动气幕与循环气幕搅动气幕和循环气幕是用来减小预热带上下温差的装置，只有少数旧式隧道窑设置此装置，现代隧道窑基本不设此结构。

（一）窑头封闭结构

隧道窑预热带或预热带前部一般维持负压，窑头往往是负压最大的地方。为防止冷空气漏入窑内，必须加强窑头的封闭。窑头封闭结构有窑门和封闭气幕。

1.窑门

窑门通常用金属材料制成，其结构有卷帘式、对开式等。旧式隧道窑窑头负压大，窑内负压区长，都设有窑门，而且一般设置两道；现代隧道窑窑头风压小，窑内负压区短，一般不设窑门。

2.封闭气幕

封闭气幕是将气体以一定速度从窑顶及两侧窑墙的缝隙或孔洞中喷入窑内，形成气体帘幕。运动气体的动压头转变成静压头，使气幕处形成1Pa～2Pa微正压，阻止冷空气漏入窑内。

封闭气幕的气幕缝结构有格子式和狭缝式两种，气体喷出的方向可与窑内气流方向垂直，也可与窑内气流方向呈30°～45°角向窑头方向喷出。如图5-2-12所示。后面将要介绍的其他气幕缝的结构基本上也是这两种形式。不设窑门的隧道窑的封闭气幕，由设于窑头的贯通窑顶和两侧窑墙的钢管组成，钢管上开有密集的风孔，其倾斜角为45°。

图5-2-12　封闭气幕的结构形式

封闭气幕一般抽车下热风或冷却带的热空气作为风源，也有采用热烟气的。

（二）排烟系统

隧道窑的排烟系统包括排烟孔、垂直支烟道、水平支烟道、主烟道、排烟机和烟囱。旧式隧道窑支烟道和主烟道为砌在窑体内部或基础内和地面下的砖砌管道。现代隧道窑多采用金属管从窑体侧墙或窑顶上方引出窑外。

1.排烟孔和垂直支烟道

排烟孔是将窑内废气排除的出口，设于预热带两侧窑墙内壁面上，呈矩形，其下缘与窑车台面平齐。这样有利于把预热带上部气体拉向下部，克服气体分层，减小上下温差。垂直支烟道是连接排烟孔和水平支烟道的垂直通道，如图5-2-13所示。在垂直支烟道上设有排烟支闸，调节排烟支闸的开度，可以调节通过垂直支烟道的烟气量，从而达到调节预热带烧成制度的目的。

旧式隧道窑的排烟孔分散分布在预热带约70%的范围内。现代隧道窑由于烧嘴一直布置到预热带前段，故只在窑头集中设置排烟孔。

图5-2-13　排烟孔、垂直支烟道与水平支烟道

排烟孔和垂直支烟道的连通方式，可以是每个排烟孔设一条垂直支烟道，也可以是几个（一般为2～4个）排烟孔共用一条垂直支烟道。

排烟系统通道面积的大小主要由烟气的流量和流速决定。原则上排烟孔的总面积应等于支烟道的总截面，等于主烟道的截面积，等于烟囱出口截面积。实际上，由于各种因素的限制，往往出入较大。自然通风的隧道窑，一般废气在排烟孔和支烟道中的标态流速为1.0m/s～2.0m/s，在主烟道和烟囱出口处为2.0m/s～4.0m/s。机械通风的烟囱出口处废气流速为8.0m/s～15.0m/s。

2.水平支烟道

水平支烟道设于窑两侧。各垂直支烟道内的废气在水平支烟道内汇合，转为水平流动。水平支烟道可设于两侧窑墙下部，如图5-2-13（1）；也可设于两侧窑墙上部，如图5-2-13（2）。自然通风时，水平支烟道多设于两侧窑墙下部，为砖砌通道，截面通常为半圆拱下接一个矩形，也有四边形的。机械通风时，水平支烟道多设于窑墙上部，可以是砌筑的矩形通道，也可以是金属管道。(www.chuimin.cn)

3.主烟道

水平支烟道设于两侧窑墙下部时，在地表以下汇合成主烟道，主烟道设有总闸板，以调节预热带的排烟抽力。主烟道的截面形状为半圆拱下接一个矩形，其尺寸应考虑便于排烟，便于清灰，便于排烟总闸的控制。主烟道的走向与烟囱位置有关。烟囱设在预热带窑墙一侧时，主烟道与水平支烟道垂直，横贯窑底直通烟囱，其位置约在窑头算起占预热带的1/4～1/3处，如图5-2-14（1）所示。这种布置方法的优点是沿窑长度方向占地少，且最大负压不在窑头，对减少窑头漏风有一定好处。其缺点是两侧支烟道抽力不均匀，影响窑内两侧温度和压力的一致。这一缺点可通过合理调节支闸来克服，但调节比较困难，而且即使调节平衡，若操作条件改变，此缺点可能重现。当烟囱设在窑头方向时，主烟道沿窑纵向轴线通向烟囱，如图5-2-14（2）所示。其优点是窑内两侧支烟道抽力较均匀，缺点是沿窑长度方向占地多。这两种主烟道底面一般在地下2m左右，若地下水位较高，烟道内往往积水，不仅减小了排烟面积，而且降低了烟气温度，影响烟囱抽力。此时应采取防水、排水措施。

当水平支烟道设于两侧窑墙上部时，则在窑顶汇合成主烟道。这样的主烟道一般为金属管道，和设于窑顶的排烟风机连接。

图5-2-14　主烟道在地平面以下的布置

4.烟囱和排烟风机

自然通风隧道窑的烟囱比较高，多用砖砌筑而成。烟囱下部高温段内衬黏土砖，外砌红砖。上部低温段可以全用红砖。75m以上的烟囱外壳要用钢筋混凝土。一般砖烟囱自顶至底，外表面有1.5%～3.0%的倾斜度。烟囱上口筒身厚120mm～240mm，自烟囱口向下，每10m～15m为一节，每节筒身厚度相同，而下节比上节厚度增加120mm。

机械通风的隧道窑通常把排烟风机设在窑头窑顶的平台上。使用洁净燃料时，烟囱一般较低，多用钢板制作。

（三）烧嘴和降温喷嘴

1.烧嘴

现代隧道窑预热带两侧窑墙下部设有单排烧嘴，以调节预热带温度，多采用高速调温烧嘴，烧嘴一般在窑两侧交错布置，火焰喷入窑车台面火道。

2.降温喷嘴

降温喷嘴是现代隧道窑用来调节预热带温度的设备，一般设于预热带有单排烧嘴的窑墙上部，两侧窑墙交错布置。从喷嘴内喷出高速冷风或低温热风，以此作为降温手段，达到调节预热带温度的目的。这些降温喷嘴一般喷出的风量不大，但风压较高，喷出速度较大，可以搅动气流，均匀上下温度。

（四）搅动气幕与循环气幕

搅动气幕和循环气幕是用来减小预热带上下温差的装置，只有少数旧式隧道窑设置此装置，现代隧道窑基本不设此结构。

1.搅动气幕

搅动气幕是将热气体在较高的速度从窑顶气幕缝向窑内喷出，迫使窑内上部热气体向下流动，减小上下温差。搅动气幕一般在预热带600℃～800℃区间，因为此区间是预热带上下温差最大的地方。搅动气幕所用热气体的温度应尽量与该断面处窑温相近，否则易使窑内局部温度下降，造成制品炸裂。热气体的来源可以是窑内或烟道内的烟气，或冷却带抽出的热空气。热气体的喷出速度只有达到10m/s以上才起作用。在达到搅动效果的基础上，热气体的喷出量尽可能地小些。

2.循环气幕

循环气幕主要采用喷射器使窑内气体循环流动，达到均匀窑温的目的。喷射器采用压缩空气自喷口高速喷出，在喷口处造成负压，将烟气从下部吸入通道，从上部送入，形成烟气循环。

陶瓷干燥与烧成技术：预热带结构及烟道设计

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