第一章辊道窑的窑体结构Word格式.docx
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重油经油管4进入烧嘴7、8，助燃及雾化空气由风管9进入烧嘴。
烧嘴7共6只，交错布置在隔焰道的侧墙上，喷火口的中心线与窑的中心线成45º
交角；
烧嘴8共2只，安装在烧成带与冷却带交界处下方、隔焰道的端部，与窑的中心线平行。
各烧嘴喷出的火焰均进入隔焰道燃烧，通过隔焰板将热量传给制品后，进入设在窑头下部的四对排烟口，然后经支烟道、主烟道6，由排烟机排空，5为设在预热带前部窑顶上的排气孔，用于排除坯体放出的水气、反应气及釉料挥发物。
3为急冷鼓风（一般为辊上、辊下同时鼓风），1为窑尾鼓风，以达到快冷的目的。
2为抽出热风，可送作坯体干燥用，以利用余热。
图1-2为气烧明焰辊道窑的工作系统。
全窑共29节，其中第1～4节为排烟段，由上、下各4对排烟管分布在窑顶和窑底，由排烟风机1抽出来自烧成带的烟气。
抽出的烟气一部分排空，一部分送至干燥器供生坯预热干燥。
第5～9节每节辊上、下各设有一个烧嘴；
第10～14节每节辊上、下各设有1对烧嘴；
所有烧嘴均采取对侧交错布置。
第15～18节为高温成瓷区，烧嘴布置较密，每节辊上、下交错设置2对烧嘴。
煤气由煤气站2经煤气总管与支管分别送入各烧嘴，助燃空气则由风机3经风管送入烧嘴。
第19～20节为急冷段，由急冷风机4将冷风由辊上、下的8对急冷风管喷入窑内，对制品上下吹风进行急冷。
第21～24为缓冷段，在第22～25节每节窑体上下都设有抽热风分管，由抽热风机5从总管中将进入分管的余热风抽出，与预热带排烟段排出的烟气混合后，作为干燥器的热源。
在最后一节的窑体，上下各设三台轴流风扇6，对产品吹风强制快冷，使产品出窑温度不致过高。
图1-2气烧明焰辊道窑工作系统图
1-排烟风机2-煤气站3-助燃风机4-急冷风机5-抽热风机6-窑尾冷风扇
1.1.3窑体基本结构
明焰式辊道窑的窑体由窑墙、窑顶和窑底围成的窑道构成。
图1-3为烧轻柴油单层明焰辊道窑结构图，窑道中穿过的辊子1构成工作通道底面，辊道平面以上的窑道称为工作通道，故辊道窑又称为辊底窑。
隔焰式辊道窑与明焰辊道窑有较大的区别，除窑道外在预热带和烧成带还设有隔焰道（俗称火道），而且与隔焰式窑车隧道窑不同，隔焰道不是设在烧成带和预热带的两侧，而是设在烧成带和预热带的下部（故称下火道），火道与窑道用隔焰板隔开，火道底才是窑底，图1-4为烧重油隔焰辊道窑结构图。
图1-3单层明焰辊道窑结构图图l-4隔焰辊道窑结构图
1-辊子2-上部烧嘴3-吊顶4-下部烧嘴1-工作通道2-辊子3-辊轴承4-隔焰板5-火道
辊道窑窑体主要尺寸及其确定
辊道窑窑体主要尺寸的确定主要取决于产量、窑型、燃料种类及产品规格等，表1-1列出了我国一些辊道窑主要尺寸的数据。
以下仅就辊道窑的内宽、内高、窑长的确定原则或计算方法作一简单叙述。
表1-1我国一些辊道窑主要尺寸数据
窑炉使用厂家
产品
产量/万m2·
a-1
使用燃料
烧成温度/℃
烧成周期/
min
窑长/
m
窑内宽/
烧成带辊上
/辊下高/
mm
窑炉制
造单位
四川威远瓷厂
釉面砖
20
煤烧隔焰
1080
45
42
150/150
国内自建
景德镇陶瓷厂
墙地砖
重油半隔焰
1140
50
70
250/350
瓷质砖
62
柴油明焰
1250
66
金华金航陶瓷公司
130
1130
371/395
晋江华达陶瓷厂
柴油半隔焰
1150
200/220
石湾东平陶瓷厂
彩釉砖
55
297/200
石湾银田陶瓷厂
60
347/340
潮州彩釉砖厂
30
煤气明焰
1245
72
51
385/431
景德镇华峰瓷厂
玻化砖
110
355/393
HEIMSOTH
唐山建陶厂
120
740
（窑内总高）
POPI
醴陵长城彩釉砖厂
100
1200
195/210
SITI
石湾建国陶瓷厂
200
液化气明焰
1040
40
彩面砖
35
TAKASAGO
石湾化工陶瓷厂
釉面马赛克
1205
76
石湾日用一厂
80
1235
77
石湾三联陶瓷公司
广场砖
1300
180
石湾彩洲陶瓷厂
卫生洁具
（万件）
（h）
74
MORI
重庆兆峰瓷厂
日用瓷
天然气
1420
400（辊上高）
1.2.1窑内宽
窑内宽为窑道内两侧墙间的距离，目前一般为左右。
从产量来说，越宽无疑产量越大，但加大窑宽受到三方面制约：
（1）辊子：
辊子长应大于窑内宽与两倍窑墙厚之和，国产辊棒大多长3m左右（现也有3m以上的辊子），而且窑越宽对辊子的热性能、机械性能及安装要求就越高。
（2）窑顶：
窑宽了一般须用吊顶，使窑顶结构复杂，费用增加。
（3）窑宽：
窑内宽越大，保证窑横向温度均匀性的难度就越大。
从目前我国现有辊道窑的现状来看，一般煤烧隔焰辊道窑的内宽在800～1000mm，油烧隔焰辊道窑内宽为1000～1500mm，明焰辊道窑内宽一般为1500～2000mm，现我国也有2000mm以上的宽体辊道窑。
当然，无论从提高产量、还是从提高热利用率角度考虑，只要辊子、砌筑材料以及烧嘴等性能进一步提高，辊道窑无疑应向宽体窑方向发展，从我国近十几年发展史来看也确是如此。
而且，目前国内已开始着手宽体窑的设计与建造，例如，华夏集团中信窑炉公司在消化吸收国外技术基础上，为金华金航陶瓷有限公司设计建造的长108m、内宽为的油烧明焰辊道窑已试烧成功，烧出了质量很好的产品。
窑内宽的确定主要是根据选用的燃料及窑型，并参考上述经验数据，由产品尺寸来计算。
由于建筑瓷砖辊道窑砖坯进窑时，砖坯间并不留间隙，只要将瓷砖外形尺寸换算成砖坯尺寸（坯体尺寸），乘上每排所放砖坯数再加上砖坯离窑内壁的间隔即为窑内宽。
砖坯离窑壁间隙可取经验数据100～200mm。
例1-1：
设计年产500000m2200mm×
200mm×
8mm的彩釉砖气烧辊道窑的主要尺寸。
解：
产品宽度为200mm，考虑烧成收缩为10%，则：
坯体尺寸=产品尺寸÷
（1-烧成收缩）=200÷
（1-10%）=222mm
坯体离窑墙内壁一般应有100～200mm间隙，取150mm；
暂定窑内宽B=1500mm，则可排砖数为：
（1500-150×
2）÷
222=
确定并排6片，则窑内宽B=222×
6+150×
2=1632
最后定窑内宽B=1630mm
1.2.2窑内高
内高为窑道内整个空间的高度，等于辊上高（辊道中心线至窑顶的距离）与辊下高（辊道中心线至窑底或隔焰板的距离）之和。
辊上高应大于制品高度，因建筑瓷砖高度都很小，又是单层焙烧，容易得到保证，因此只要考虑气流顺畅就可以了。
但对卫生瓷等大件制品，则辊上高应比辊半径、垫板厚度及最大制品高度之和稍大。
辊下高则主要是保证处理事故的方便。
如辊下没有足够的空间，一旦从辊上掉下制品，就要发生阻挡，影响制品正常运行，甚至造成停窑。
所以，从理论上来说对焙烧建筑瓷砖的辊道窑辊下高最好应大于砖对角线长度，但对于大制品，按此计算会造成内高太大，既增大了窑墙散热，也不利于窑内传热。
由于制品从辊上掉下，一般都发生了破损（大件制品尤其如此），尺寸都比整砖小了，故据各地辊道窑实际状况来看，辊下高只要大于制品长边就足够，对大件制品，辊下通道等于制品长边也就可以了。
窑内高除与制品尺寸因素有关外，还与窑的类型有关。
对明焰或半隔焰辊道窑，因要保证烟气流动畅通及一定的燃烧空间，一般稍大，窑内总高为500～850mm；
而对隔焰辊道窑，从传热的角度看，小一点为好，当然要保证一定的辊下高以方便处理事故，窑内总高一般为350～500mm。
1.2.3窑长
我国在开始建造辊道窑的初期，由于传动系统不精密、辊子平整度较差，运行中产品容易发生跑偏，故辊道窑都建得较短（30～40m）。
随着传动系统与辊子质量的改进，现在除煤烧隔焰辊道窑考虑到成本低，窑长一般仍在40m左右，国外先进的辊道窑一般类似隧道窑的长度，为70～80m，有的甚至达100m以上。
窑长主要取决于产量，对建筑瓷砖可按下列公式计算：
（1-1）
其中：
（1-2）
装窑密度=每米排数×
每排片数×
每片砖面积（m2/每米窑长）（1-3）
例1-2：
计算上例的窑长，已知烧成周期为1h。
选年工作日为340d/a，参考同类工厂产品合格率取为90%。
则：
装窑密度=（1000÷
222）×
6×
=
因此窑长：
L=÷
=63（m）
辊道窑窑体砌筑材料
传统的隧道窑窑体砌筑材料大多为粘土质或高铝质耐火砖或保温砖，这些材料的特点是密度大、强度低、保温性能差。
用这些材料砌筑的窑墙厚、窑体散热损失大，难以满足轻型、快烧辊道窑的要求。
70年代以来，国内外都在不断开发新型轻质高温耐火材料，并应用于辊道窑窑体砌筑上，取得了良好效果，促进了辊道窑的发展。
1.3.1国外轻质耐火材料介绍
这类轻质耐火材料的主要特点为：
密度小，绝热性能好，又可耐高温，热稳定性好。
用它们砌筑的窑体，起耐火和隔热双重作用。
因此，墙薄、体轻、散热损失小，适于快速烧成。
国外这类产品的氧化铝含量、使用温度及强度均已系列化，这些轻质耐火材料可直接用作内衬在火焰温度下工作。
表1-2与表1-3分别列出了美国ThermalCeramics公司与法国Manville公司的轻质耐火砖主要性能。
表1-2美国ThermalCeramics公司轻质耐火砖的主要性能
商品标号
K-20
K-23
K-25
K-26
K-28
K-30
K-3000
Insalcor
颜色
绿
红
蓝
棕
橘黄
黑
紫
白
使用温度/℃
1100
1260
1370
1430
1540
1600
1650
1790
密度/kg·
m-3
470
500
6l0
770
820
930
1310
断裂模量/MPa
常温耐压强度/MPa
导热系数/W·
（m·
K）-1
热膨胀系数/10-6·
℃-1
表l-3法国Manville公司轻质耐火砖的主要性能
项目
品种
最高使
用温度
/℃
密度/kg·
常温耐
压强度
/MPa
抗折
强度
重烧线
变化
/24h%
导热系数/W·
K）-1
热震稳定
性（空冷次数）1000℃
A12O3
%
大于
Fe2O3
小于
800℃
1200℃
JM20
1l00
450
JM23
480
37
JM26
780
58
JM28
880
0.4l
1.3.2国内新型耐火材料
1.3.2.1氧化铝空心球砖
氧化铝空心球砖是用工业氧化铝在电弧炉中熔融（2000℃左右）后用压缩空气喷吹成大小直径不等的空心球，经颗粒配比，加入适量硫酸铝水溶液作粘结剂成型，并在1750℃烧结而成的。
氧化铝空心球砖是一种性能优异的高级隔热耐火材料，它高温绝热性能好[导热系数小于1w/（m•K）]，抗腐蚀性强、耐压强度大（≥10MPa），使用温度达1700℃，体积密度为1100～1300kg/m3。
例如洛阳耐火材料研究所开发的氧化铝空心球砖，可直接砌筑在高温接触火焰面。
但目前价格昂贵，在建陶工业辊道窑中应用尚不多。
1.3.2.2高温莫来石质绝热砖
江苏某厂从国外引进技术，研制成功高温、高强度、导热系数低、节能效果明显的高温莫来石质绝热砖，其制品性能示于表1-4中。
表1-4高温莫来石质绝热砖性能
商品牌号
PC-1400系列
PM-1500系列
600
800
1000
A12O3含量/%
68
Fe2O3含量/%
<
常温耐压强度/kg·
cm-1
荷重软化温度/℃
1350
1380
1400
1440
1500
耐火度/℃
1750
重烧线收缩率/%
导热系数（350℃）/w·
注：
含量指质量分数，下同。
1.3.2.3其他轻质高强度耐火材料
除上述介绍的两类外，国内许多耐火材料厂近年都开发生产出备类轻质高强度耐火材料，例如以堇青石为原料的正规化生产线（引进日本技术），已在广东佛山市石湾日用瓷三厂建成。
表1-5列出国内一些新型轻质耐火材料的主要理化性能。
表1-5新型轻质耐火材料主要理化性能
种类
指标
性能
轻质堇
青石保温砖
氧化铝
空心球砖
泡沫氧化
铝轻质砖
泡沫高
空心微珠
轻质砖
轻质
硅砖
漂珠砖
耐火度/℃
>
1900
1890
1670
抗压强度/MPa
5～
≥10
2～9
4
～10
4～6
气孔率/%
1160
600～1200
400～1200
800～1300
重烧收缩率/%
2
主要化学
成分含量
/%
SiO2
36
43
92
1.3.3陶瓷纤维
陶瓷纤维与其他轻质耐火材料相比，其隔热性能更好、密度更小，是70年代开始出现的一种新型高级保温材料。
国外陶瓷工业窑炉已普遍用它作窑体填隙和窑顶、窑车的保温材料，甚至直接用于与火焰接触的窑体内衬材料，大大降低了窑炉能耗、改善了窑内温度场。
陶瓷纤维在近二十几年来发展得越来越完善。
1.3.3.1陶瓷纤维的分类
陶瓷纤维主要分为两个系列，即用熔融法生产的玻璃态纤维和胶体法生产的结晶态纤维，见表1-6。
玻璃态纤维在长期高温工作条件下发生粉化，主要是析晶与晶型转化而发生体积变化所致，这是此类纤维的致命弱点。
所以，其使用工作温度不宜过高。
尤其是低档的只宜在600℃以下使用。
结晶态纤维则性能较好，并可用在高温工作面，国内目前已有生产，但价格较贵。
表1-6陶瓷纤维的分类及其使用温度
方
法
类别
档
次
纤维类型
分类温
度/℃
最高使用温度/℃
氧化气氛
还原气氛
连续
短时
熔
融
玻璃
态
低档
普通硅酸铝纤维
有条
件的
使用
中档
高纯硅酸铝纤维45%～50%A12O3
高纯硅酸铝纤维55%～60%A12O3
含铬硅酸铝纤维5%CrO
胶
体
结
晶态
高档
莫来石纤维
1450
氧化铝纤维
氧化锆纤维
混合态
高纯氧化铝混合纤维
表1-7摩根热陶瓷集团陶瓷纤维性能
纤维棉
纤维板
Z型组件
分级温度/℃
1425
140～240
比热容/kJ（kg·
℃）-1
（1090℃）
220
导热率/w（m·
～
（400℃时）
组成含量
TiO2
ZrO2
1.3.3.2国外陶瓷纤维
国外陶瓷纤维的生产与应用较早，而且技术亦日趋成熟，现在已加工成各种块状产品，方便直接用于窑墙或吊顶的施工。
例如，德国摩根热陶瓷集团各种耐火纤维制品已被世界许多窑炉公司采用，而且摩根热陶瓷集团最近已在上海浦东设立了第一家独资工厂。
国外各种耐热陶瓷纤维的性能列于表1-7至表1-9中。
表1-8法国Manville公司的陶瓷纤维产品性能
纤维毡
纤维纸
260
比热容（450℃）/kJ（kg·
线收缩/%
3（1260℃）
（1000℃）
导热率/w·
（500℃）
Al203
46
Si02
54
Fe203
Ti02
Mg0
表1-9美国ThermalCeramics公司的陶瓷纤维产品性能
性能
系列内产品种类
3
13
9
纤维长度/m
13～254
纤维直径/μm
170～180
49～243
1280～2240
比热容/kJ·
（kg·
抗拉强度/MPa
1030～2000
产品厚度/mm
熔点/℃
1760～1816
1530～1816
17
升级会员 