急冷段長度為2.1 m，窯膛輕微變窄，仍采用耐火材料滑道結(jié)構(gòu)。另外還設(shè)有直拂塵冷結(jié)構(gòu)，可調(diào)整冷卻速度及窯壓。此段下部設(shè)有4個送風孔，頂部設(shè)有4個抽風孔，可以用來調(diào)整冷卻速度，控制產(chǎn)品出窯溫度。每個液壓缸的正反向運行速度可由與之相對應(yīng)的流量調(diào)節(jié)閥進行調(diào)整。滑石瓷的特點是燒成范圍很窄，從產(chǎn)生30%液相到燒成終了之間的距離只有10～20℃，因此這
箱式爐段溫度必需平均，一般采用下限溫度、適當延長保溫時間的方法燒成。
冷卻風機為低壓離心風機，用來調(diào)節(jié)窯爐的冷卻曲線，冷卻風有間接冷卻、直接冷卻及窯尾集中送風冷卻三種，每個送風管路均有可調(diào)閥門來調(diào)節(jié)送風量。窯頂為60℃角拱形結(jié)構(gòu)。
2.3.1燃燒計算：
這部門包括：燃燒溫度計算，助燃空氣量計算，調(diào)溫二次空氣量計算，煙氣量計算等項。
3.4 燒成帶結(jié)構(gòu)
燒成帶總長度為4.2m,產(chǎn)品燒成時在此段需要的熱量最多。而跟著西部開發(fā)、西氣東輸工程的進展，很多地區(qū)的能源結(jié)構(gòu)將會有一個大的改變，可以說正孕育著一場能源變革。根據(jù)對流傳熱公式Q=αΔT F可以看出，氣體對流傳給制品的熱量與換熱面積F成正比，與氣流與制品的溫差ΔT成正比，還與對流換熱導(dǎo)數(shù)系數(shù)α成正比，而α又與氣流速度的0.8次方成正比。為此，我們在數(shù)年前就開始研制新型燃氣窯爐來取代上述落后的設(shè)備。
排煙風機為鍋爐引風機，煙氣排放溫度不得高于200℃，若超過200℃時，可調(diào)節(jié)窯頭排煙口及排煙管路中的兌風閥門，兌入適量的冷空氣以調(diào)節(jié)排煙溫度。
管式爐可以以為新型燃氣推板窯是節(jié)能型窯爐，經(jīng)由數(shù)年來的使用效果良好，其設(shè)計是成功的。
煤氣緊急關(guān)斷及報警：在助燃空氣干管和煤氣干管上各裝有一塊電接點壓力表，當助燃空氣或煤氣壓力低于某一危險臨界值時，壓力表的電接點動作，發(fā)出聲光報警信號，同時關(guān)斷煤氣緊急截上閥門及助燃風機電路，以保護整個設(shè)備不發(fā)生危險。
2.2.2溫度控制系統(tǒng)：
溫度控制系統(tǒng)分為兩部門，預(yù)熱帶為手動控制，高溫帶為自動控制。
計算方法：首先按熱收入項目及熱支出項目畫出熱平衡示意圖（框圖），然后分別逐項計算出熱量收入及支出情況，按照能量守恒定律列出熱平衡方程式，即熱收入項目=熱支出項目，最后求出燃料用量，計算過程中需要采用一些經(jīng)驗公式及假設(shè)，應(yīng)留意其選用的公道性。排風方式為頂部門散排風，每個排風口均設(shè)有可調(diào)閥門，當排出熱風溫度超過80℃時，需從兌風口兌入冷風來降低排氣溫度。
4.3與推板式電窯比擬，新型燃氣推板窯的窯膛可以做得更寬、更高，且溫度平均性好。
為了充分保證窯爐內(nèi)溫度的平均性及可調(diào)性，按多數(shù)目，小能量的原則，從預(yù)熱帶開始就布置燒嘴，在預(yù)熱帶下部（推板下面）兩側(cè)交錯布置有8對小能量調(diào)溫燒嘴，可以按溫度曲線的要求向窯膛內(nèi)噴出相應(yīng)溫度的煙氣，也可以噴入冷風來調(diào)節(jié)預(yù)熱實驗電爐帶的溫度曲線；高溫帶布置稍大能力的等溫高速燒嘴14支，上、下分別交錯分布，上部布置6支，下部布置8支。本文所論及的新型燃氣推板窯是指用于電子陶瓷等行業(yè)、十幾米至三、四十米長的推板式地道窯，用以替換傳統(tǒng)老式推板窯及小型車式地道窯。
窯爐是連續(xù)不亂運行的，燃燒器的工作處于相對不亂狀態(tài)，所以先用手動調(diào)節(jié)各燃燒器的工作溫度，使窯內(nèi)形成符合出產(chǎn)工藝要求的溫度分布。當因為各種擾動引起高溫區(qū)溫度變化時，控溫熱偶測出的溫度反饋信號與控溫儀表中輸入的尺度值比擬較后進行放大，經(jīng)PID運算后輸出DC-4—20mA的信號到伺服放大器，伺服放大器輸出信號命令電動執(zhí)行機構(gòu)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，經(jīng)由電動操縱器操作高溫區(qū)助燃空氣干管的蝶閥來調(diào)節(jié)其空氣流量。
對于大多數(shù)使用產(chǎn)業(yè)窯爐的企業(yè)來講，節(jié)能降耗，進步產(chǎn)品質(zhì)量，降低出產(chǎn)本錢，是企業(yè)技術(shù)提高的主要工作方向。
產(chǎn)品的碼放方式有兩種，一種是采用原電爐所用的明裝無匣缽方式，另一種是采用通常火焰爐采用的匣缽裝燒方式。雙排并進的移進板在下部縱向排列的五根滑軌上前進。根據(jù)目前國家的能源及環(huán)境政策，全國很多地區(qū)已逐步禁止、限期淘汰直接燃煤窯爐。經(jīng)由計算得出，按所給熱值的發(fā)生爐煤氣，在空氣系數(shù)α=1.1,高溫系數(shù)η=0.85時,實際燃燒溫度為1394℃,達不到所要求的1400℃,為保險起見,應(yīng)考慮將助燃空氣預(yù)熱至100℃左右,設(shè)計時應(yīng)采用換熱器。在窯爐進、出口處各設(shè)有一個按鈕站，手動狀態(tài)時可以控制油缸單獨動作，正常運行時如發(fā)現(xiàn)設(shè)備有故障，也可以操縱緊急休止按鈕。
各燃燒器的煤氣流量是經(jīng)空氣/燃氣自動比例調(diào)節(jié)閥隨空氣成比例變化的，因此調(diào)節(jié)助燃空氣流量即可調(diào)節(jié)高溫區(qū)的溫度。
推進輪回動作安全互鎖：為防止在自動或手動時推進機構(gòu)發(fā)生誤推、卡板等事故，各推進器之間有動作互鎖設(shè)計，某一動作未完成時，另一有可能發(fā)生干擾的動作不會開始。
4 窯爐技術(shù)特點分析
新型燃氣推板窯與傳統(tǒng)的燃氣車式窯及推板式電窯比擬，具有以下特點：
4.1自動化程度高，工人勞動強度低，操縱環(huán)境得到很大改善，安全保護措施完善大大降低了發(fā)生事故的可能性。兩種方式各有優(yōu)缺點，最后經(jīng)由分析研究，決定采用第一種方式即明裝無匣缽碼放，理由是可選用新型預(yù)混式無焰高速燒嘴，煙氣溫度平均，潔凈無污染，完全可以知足明燒的要求，而且可以進步傳熱效率。也可以采用變頻風機排煙，這將會使窯內(nèi)的壓力調(diào)整更加平穩(wěn)和利便。
2.2.3送排風系統(tǒng)：
窯爐采用四風機系統(tǒng)，即設(shè)有助燃風機、排煙風機、冷卻帶送冷風機及冷卻帶排熱風機。由于燒嘴在低溫狀態(tài)下工作，當因為某種原因管式爐熄火后不能天然恢復(fù)燃燒，此時假如煤氣繼承噴出會發(fā)生危險。在窯頭底部一側(cè)設(shè)一個主排煙口，接排煙風機將煙氣排出窯外。
助燃風機為高壓風機，供應(yīng)全窯燒嘴助燃空氣及預(yù)熱帶燒嘴的調(diào)溫二次空氣。每只燒嘴對面設(shè)有一個溫度丈量孔，可插入箱式電爐熱電偶丈量此點的實際溫度。而且產(chǎn)品成品率還有所進步。與原來使用的電氣推板窯比擬，單位產(chǎn)品能源用度可降低1/2～1/3。
火焰監(jiān)測報警：在低溫區(qū)調(diào)溫燒嘴處設(shè)有火焰監(jiān)測裝置。
與傳統(tǒng)煤氣地道窯不同的是：從窯頭2m多一點的位置開始，在整個預(yù)熱帶的兩側(cè)下部交錯布置了10只調(diào)溫高速燒嘴，升溫曲線輕易調(diào)整控制，所以不必采用分散排煙的方式，而在窯頭集中排煙。這不僅造成企業(yè)本身的能源用度高，產(chǎn)品質(zhì)量差，同時對整個社會也造成資源的鋪張和環(huán)境的污染。根據(jù)以上原因，在燒成帶上、下均布置燒咀，以達到控溫靈活、溫度平均的目的。
1 原始設(shè)計要求
1.1 產(chǎn)量要求：年產(chǎn)500噸滑石裝置瓷
1.2 窯爐最高使用溫度：1400℃
1.3 燃料：洗滌發(fā)生爐煤氣，低位熱值5200KJ/Nm3
1.4恒溫區(qū)溫度平均性：≤±5℃
1.5液壓推進: 窯爐推板全自動輪回
2 設(shè)計步驟及方案
2.1 確定燒成曲線及產(chǎn)品碼放方式
燒成曲線是設(shè)計窯爐的基本依據(jù)，其中包括溫度曲線、壓力曲線、氣氛曲線等。
4.4從結(jié)構(gòu)形式上看，新型燃氣窯采用的是扁寬爐膛無匣缽明燒的雙推板結(jié)構(gòu)，而傳統(tǒng)的煤氣地道窯往往是窯膛較高，裝匣缽燒成，匣缽與產(chǎn)品的重量比約為2～4比1。
2.3.3冷卻帶熱平衡計算：
計算目的是為了求出冷卻風用量，為風機選型提供依據(jù)以及驗證冷卻帶耐火保溫材料選用的公道性。在這種大背景之下，相信新型燃氣推板窯會得到很快的推廣與發(fā)展。
主推進超時報警：當主推進器在一個工作周期內(nèi)超過了設(shè)定時間還未完成動作時，時間繼電器將發(fā)出聲光報警信號，以防止窯內(nèi)產(chǎn)品過燒或發(fā)生其它事故。主要內(nèi)容是：推進速度1200mm/h，燒成周期為16.7 小時，高溫保溫時間為2.5小時以及相應(yīng)的升、降溫速度。
4.2與傳統(tǒng)燃氣窯比擬控溫精度高，恒溫區(qū)控溫精度可達±2 ℃，全窯溫度曲線調(diào)整利便，調(diào)節(jié)范圍大。推進器控制電路為一獨立的控制單元，在操縱盤面板上真空爐有窯爐推進系統(tǒng)動作模擬圖及各種控制按鈕、信號燈，可以直觀地了解推進器各部門的運行狀態(tài)。
2.2.5安全保護系統(tǒng):
超溫報警：在儀表上設(shè)定的超溫保護溫度一般比高溫區(qū)控溫點的正常工作溫度高20～30℃，當窯膛內(nèi)溫度超過設(shè)定的保護溫度時，電鈴及信號燈會發(fā)出聲光報警信號。此段設(shè)有管形噴流式換熱器，一方面冷卻產(chǎn)品，另一方面將換出的熱風送至高溫帶燒嘴助燃用，即可進步煤氣的燃燒溫度，又可進步能源利用率。
計算步驟及方法同預(yù)熱、燒成帶熱平衡。燒成帶的窯膛尺寸比預(yù)熱帶要適當增大，這樣增大了氣體層厚度，有利于加強氣體輻射傳熱。因此，當火焰熄滅時，火焰監(jiān)測裝置上的紫外光探頭會將熄火信號送至電氣控制柜上的火焰監(jiān)控儀，發(fā)出聲光報警信號，操縱職員應(yīng)及時將熄滅原因查明，并將燒嘴重新點燃。新型燃氣推板窯則沒有窯車的積散熱，沒有窯下漏風，窯具（推板）與產(chǎn)品的重量比僅為0.8:1,可大大降低能耗,又因燃燒方式為預(yù)輥式無焰燃燒,噴入窯內(nèi)的是完全燃燒的熱氣體,不會污染制品.
4.5從傳熱原理上分析,高速燒嘴對加快燒成速度,降低能耗起著樞紐作用.一般以為傳統(tǒng)地道窯中氣流速度很慢,預(yù)熱帶以對流傳熱為主,高溫帶(800℃以上)以輻射傳熱為主。
3.3冷卻帶結(jié)構(gòu)
冷卻帶有分為兩部門，一是急冷段，二是輥道冷卻段。
2.3.2預(yù)熱、燒成帶熱平衡計算：
計算目的是求出燃料用量以及對窯體表面溫度及各帶各層耐火保溫材料的選用進行驗證。如為車式窯，窯車的積散熱就會占總熱耗的20～30%，再加上車下漏入冷空氣，預(yù)熱帶上下溫差相稱大，有時可達300～400℃，不得不延長預(yù)熱時間，產(chǎn)品進車速度很慢，從而造成能源的鋪張。若傳統(tǒng)地道窯中氣流速度為每秒幾米到十幾米，采用高速燒嘴后氣流速度可達每秒數(shù)十米至上百米，傳熱速率則可進步數(shù)倍到數(shù)十倍，再加上高速氣流的強烈攪拌作用，使得窯內(nèi)溫度更加平均，傳熱效率大幅進步，從而加快產(chǎn)品推進速度，縮短燒成時間，達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、節(jié)能、降耗的效果。
4.6經(jīng)濟效果分析
從熱平衡計算來看，產(chǎn)品燒成熱效率為20.19%,在實際運行時熱效率值比這要低一些,但仍舊比傳統(tǒng)煤氣地道窯高一倍以上。
推進器油路超壓報警：當油路泛起油壓過高情況時，油路壓力繼電器動作，發(fā)出超壓報警信號，同時休止油泵運轉(zhuǎn)及各油缸動作。下面，以一臺20m燃氣雙推板窯為例，先容一下其設(shè)計方案及技術(shù)特點。
輥道冷卻帶采用輥道結(jié)構(gòu)，移進板在流動的鋼輥上前進，這可大大減少摩擦阻力，減輕窯內(nèi)推板之間的壓力及主推進器的推力，對于延長推板壽命，防止拱板等事故的發(fā)生很有作用。
2.3.4預(yù)熱燒成帶熱平衡表
序 號 項目名稱 K J / h %
熱 1收 2入 3項 4目 5 制品帶入顯熱 Q1窯具帶入顯熱 Q2燃料帶入顯熱 Q3燃料化學熱 Q4空氣帶入顯熱 Q5總計 1455108332066362805952647976 0.230.170.4998.190.92100
熱 1支 2出 3項 4目 5 6 制品帶出顯熱 Q1’窯具帶出顯熱 Q2’物化反應(yīng)耗熱 Q3’排煙帶走顯熱 Q4’窯表面散熱 Q5’其它熱損失 Q6’總計 13082698727158712647297302564798647976 20.1915.242.4540.8511.2710.00100
2.3.5 預(yù)熱、燒成帶熱流圖
3 窯體結(jié)構(gòu)簡述
3.3 預(yù)熱帶結(jié)構(gòu)
根據(jù)產(chǎn)品要求及產(chǎn)品的碼放方式，移進板尺寸定為300×300mm（L×W），窯膛有效截面為600×240mm（W×H），附近再留出氣暢通流暢道，預(yù)熱帶窯膛實際截面為860×284mm（W×H），高度H為軌道平面至拱腳。根據(jù)產(chǎn)品的燒成曲線及有關(guān)工藝要求，這幾部門分別確定如下：
2.2.1燃燒系統(tǒng)：
燃燒器選用北京產(chǎn)業(yè)大學為此項目特殊設(shè)計的小型預(yù)混式燒嘴。
2.2.4推進及輪回系統(tǒng)：
系統(tǒng)由一臺液壓站，四個液壓缸及窯內(nèi)外軌道組成，由可編成程控制器PLC控制，可以實現(xiàn)自動輪回連續(xù)推進，也可設(shè)在手動工作狀態(tài)。目前全國還要很多企業(yè)因為各方面的原因，仍舊在使用落后的工藝技術(shù)，陳舊的出產(chǎn)設(shè)備在進行出產(chǎn)，如大量的直接燃煤窯爐及老式的油窯和電窯。
2.2 確定窯爐的工作系統(tǒng)
窯爐的工作系統(tǒng)包括以下幾個部門：燃燒系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)，送、排風系統(tǒng)，推進及輪回系統(tǒng)，安全保護系統(tǒng)等。不同的產(chǎn)品需要不同的燒成曲線，在制定燒成曲線時，如有可能，要充分利用原有的經(jīng)由實踐檢修的燒成工藝，再根據(jù)新窯型的特點，科學地進行修正，從而得到一套既提高前輩、又實用的高溫電爐燒成軌制。預(yù)熱帶長度為7.8m。
排熱風機也是低壓離心風機，用來排出鼓入窯內(nèi)的冷卻風并起到調(diào)整冷卻帶窯壓的作用。但當采用了高速燒嘴后，高溫帶的對流傳熱就不容忽視了,輻射傳熱與對流傳熱變得平等重要。
2.3熱工計算
熱工計算是窯爐設(shè)計中重要的一環(huán)，在窯爐設(shè)計時具有指導(dǎo)性的意義，但其項目較多，計算過程較為繁雜，本文就不逐一詳細列出，只做一簡樸概述。即使采用無缽?fù)瓢逍问剑话阋彩遣捎酶粞媸剑R弗道內(nèi)與窯膛內(nèi)的溫差較大，傳熱也較慢，仍舊不能快速燒成。高溫區(qū)選用預(yù)混式等溫高速燒嘴，低溫區(qū)選用預(yù)混式調(diào)溫高速燒嘴。本設(shè)計就是參照原有10m電熱推板窯的燒成曲線，根據(jù)燃氣窯爐的特殊前提制定的。
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