CN104567356A

CN104567356A - 一种气电混合辊道窑窑炉

Info

Publication number: CN104567356A
Application number: CN201410820946.2A
Authority: CN
Inventors: 甄活强
Original assignee: South Sea Foshan City Xin Longji Work Machinery Co Ltd
Current assignee: South Sea Foshan City Xin Longji Work Machinery Co Ltd
Priority date: 2014-12-20
Filing date: 2014-12-20
Publication date: 2015-04-29

Abstract

本发明公开了一种气电混合辊道窑窑炉，其包括从左至右依次设置的低温区、高温区和冷却区，所述低温区包括依次设置且温度依次升高的低箱段、高箱段和预热段，所述预热段中设置有燃烧装置，采用燃烧天然气的方式提供热能；所述低箱段和高箱段采用预热段的热烟提供热能；所述高温区内设置有电加热装置，通过加热棒提供烧结所需的高温；所述冷却区采用风冷方式进行冷却，在所述高温区与低温区连通的一端的窑体内壁的上方设有第一风帘，高温区与冷却区连通的一端上设有第二风帘。采用本发明可实现了能耗小，热量流失小，热利用率高，且碳排放量减少，生产效率提高，产品品质提高。

Description

一种气电混合辊道窑窑炉

技术领域

本发明涉及一种窑炉结构，尤其涉及的是一种用于日用瓷具釉面烧成的气电混合辊道窑窑炉。

背景技术

日用瓷具生产的一般过程是：上泥(将泥土加入到上泥机搅拌)→练泥(均匀搅拌、压缩并做成泥柱)→切割(将泥柱定量切割成小段)→投泥(将切割好的小泥柱放到模具中)→预压(将小泥柱预压成泥饼，方便后续的滚压工艺)→滚压(利用滚头在模具中对泥饼进行滚压成型)→干燥(去掉多余水分)→脱模(将瓷具从模具中脱离出来)→修坯(对瓷具的坯体进行洗边)。

窑炉用于将涂有釉的瓷具坯体进行成型烧结的设备，处在瓷具生产线末端，是瓷具工艺的一环。现有窑炉采用低温区(低于900度)和高温区(大于1250度)的结构，其大多燃烧天然气，此方式有以下缺点：

1、能耗大：瓷具入炉烧结成型前，需要将瓷具坯体装入匣钵(由耐火材料如莫来石，做成的容器)内，根据坯体高度和窑炉内腔高度设有数层匣钵，每层匣钵之间用垫板隔开，所以，进入窑炉燃烧的不仅仅是坯体，还有对应的匣钵和垫板。由于坯体藏在匣钵内，火焰没有与其直接接触，所以必须将匣钵加热到很高温度才使里面的坯体满足温度要求；因此热需求量大大提高，这是消耗能源的一大原因；

2、质量不高：现有的窑炉无论是低温区还是高温区都是带匣钵焙烤，在低温区时不利于坯体内有机物的气体排放和坯体自身化学反应所产生的气体的排放，导致降低烧成时间；在高温区由于匣钵是循环使用，老旧的匣钵里面有分化的颗粒和粉尘在烘烤过程中脱落，造成釉面不干净，影响烧成质量；

3、碳排放量大：由于天然气的燃烧需要通入助燃风和排出烟尘废气，所以空气流动大，热损失率大，能耗高，就排放量大。

利用气电混合的方式能够有效解决能耗大的问题，例如授权公告号CN203534164U的实用新型专利，提供了一种气电混合的方式，它是两种加热器在每排中交错布置，这种方式不能充分发挥气窑快速烧成的优点也不能把电窑高质量的烧成釉面的优势得以发扬。因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气电混合辊道窑窑炉，旨在保留现有气窑电窑的优点，把两种窑炉的缺点克服，气窑的缺点是能耗高，优等率不高；电窑的缺点是烧成速度低，产量低，同时实现节能减排的目的。

本发明的技术方案如下：

一种气电混合辊道窑窑炉，其包括包括从左至右依次设置的低温区、高温区和冷却区，所述低温区包括依次设置且温度依次升高的低箱段、高箱段和预热段，所述预热段中设置有燃烧装置，采用燃烧天然气的方式提供热能；所述低箱段和高箱段采用预热段的热烟提供热能；所述高温区内设置有电加热装置，通过加热棒提供烧结所需的高温；所述冷却区采用风冷方式进行冷却，在所述高温区与低温区连通的一端的窑体内壁的上方设有第一风帘，高温区与冷却区连通的一端上设有第二风帘。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，具体使用方法为：将制成的胚体裸露的放置在承托支架上；其次从窑炉口送入低箱段进行水分脱除；再进入高箱段脱去产品中的结晶水；然后送入预热断预热进行充分的氧化分解；接着送入高温区进行高温的静止烧结，在高温区空气不流通，通过气帘进行温度阻截；烧结完成后进入冷却区进行逐步冷却。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，低温区域的窑体内设有两种管道，一是通入助燃风的助燃风管道，主要设置在预热段中；另一种是将烟尘废气抽走的排烟管道，该排烟管道设置在窑炉的炉头一端，利用设置在排烟管道上的排烟风机产生的负压，将低温区内的废气从窑炉炉头处抽走，将废气进行过滤后送入低箱段和高箱段。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，所述冷却区分为急冷段、间接冷却段和直接冷却段，所述急冷段内部设有冷风管道通过冷风吹急速冷却，其占全窑长度的18.2％，温度范围：1250～750℃，；所述间接冷却段通过热交换的方式降温，其占全窑长度的18.2％，温度范围：750～500℃；所述直接冷却段采用直接对胚体吹冷风并及时将热风抽出方式冷却；其占全窑长度的13.6％，温度范围：500～80℃。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，所述低箱段占全窑长度的9.1％，温度范围为：常温～300℃。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，所述高箱段占全窑长度的9.1％，温度范围：300～500℃。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，所述预热段占全窑长度的18.2％，温度范围：500～900℃。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，所述高温区为烧成段占全窑长度的22.7％，温度范围：900～1250℃。

所述的气电混合辊道窑窑炉，其中，所述高温区窑体内辊道线的上方和下方设有电加热棒层。

本发明的有益效果：本发明通过将窑炉分为三个分区，每个分区采用不能热处理方式，低温去采用燃气的方式，高温区采用电加热的方法，冷却区采用风冷方式，再通过风帘的方式进行隔离，有效的把传统的匣钵除去，且控制好各区的温度范围。实现了能耗小，热量流失小，热利用率高，且碳排放量减少，生产效率提高，产品品质提高。

附图说明

图1是本发明提高的窑炉的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。

参见图1，本发明提供的一种气电混合的辊道窑窑炉，窑炉的具体结构包括从左至右依次设置的低温区、高温区和冷却区。本发明最主要的改进部分为高温区，以及将原来包裹胚体的匣钵和垫板去掉，换成支架，所述坯体一层层的设置在该支架上。其中，所述低温区的温度具体指900摄氏度以下，所述高温区的温度在900-1250摄氏度。

所述低温区包括依次设置的低箱段1、高箱段2和预热段11，坯体从窑炉外进入后，要经过低箱段、高箱段和预热段的持续升温，整个低温区的作用主要是脱水和氧化，但是三个不同温区的作用不同。

前窑的低箱段占全窑长度的9.1％，温度范围：常温～300℃。其作用为：窑炉烟气的排除，利用窑炉烟气排除过程通过逆流换热来加热产品；排除坯体中干燥后的残余水分和施釉印花过程中吸收的水分。此处的温度主要靠抽过来的预热段的烟气来提供。

前窑的高箱段占全窑长度的9.1％，温度范围：300～500℃。其作用为：窑炉烟气的排除，利用窑炉烟气排除过程通过逆流换热来加热产品；继续排除坯体中的残余水分，及产品中结晶水的排除。此处的温度主要靠抽过来的预热段的烟气来提供。

所述预热段占全窑长度的18.2％，温度范围：500～900℃。其作用为：坯体在预热带运行过程中，随着温度的不断升高，坯釉发生一系列的理化反应，主要有结晶水排除、有机物及碳素的氧化、碳酸盐、硫酸盐的分解、石英的晶型转变及部分莫来石液相的生成等。此阶段特别关键，如果氧化分解不完全将容易产生针孔、黑芯、起泡、变形等缺陷。此阶段由于有过氧量的需要采用燃气加热方式是优选的方式，其燃烧装置设置在预热段中。

这低温区域的窑体内设有两种管道，一是通入助燃风的助燃风管道3，设置在需要进行氧化反应和燃烧装置对应的位置上。另一种是将烟尘废气抽走的排烟管道6，该管道设置在窑炉的炉头一端，利用设置在排烟管道上的排烟风机产生的负压，将低温区内的废气从窑炉炉头处抽走。由于废气本身带有热量，属高温气体，所以预热段的废气来到低箱段时，提高了该处的温度，有助于减少燃气的使用量，节省能源。

所述高温区为烧成段12占全窑长度的22.7％，温度范围：900～1250℃。高温区是主要改进的地方，具体结构为：高温区与低温区连通的一端的窑体内壁的上方设有第一风帘122结构，其目的：一方面将低温区的烟尘隔开，以免影响高温区的烧结质量；另一方面减少高温区内空气的流动，以免融化后的釉产生波纹。高温区窑体内辊道线的上方和下方设有电加热棒层，加热棒121均匀设置，均匀加热。高温区内没有排气管也没有通气管，热空气在里面几乎处于不流动的静止状态。高温区与冷却区连通的一端上也设有第二风帘123结构，作用与上述第一风帘结构相同，由于冷却区内流动的是冷风，此风帘结构是阻止冷风进入高温区，减少高温区内热量的流失。

高温区的作用为：促使玻璃相及莫来石晶体形成，产品在高温下烧结。烧制氧化焰的产品和烧制还原焰的产品主要区别就在此阶段。在烧制氧化焰的产品时，1050℃以后至在釉面熔化的初期都可以继续进行氧化分解反应；而在烧制还原焰的产品时，在产品的氧化分解反应完成以后釉面熔化以前还必须把产品中的三价铁(Fe₂O₃)还原成二价铁(FeO)。对烧制氧化焰的产品在此阶段就可以采用电烧的方式。此阶段由于使用电加热方式相应减少了烧气所需要的助燃风需要的空气量，从而减少了烟气量而这一部分烟气量需要加热到烧成温度需要消耗大量能源。将这一段窑炉的加热源采用电加热方式是因为空气中热的传导主要是辐射，对此时热气体的流动对釉面的影响较少，因此釉面波纹出现的机率也大幅度减少。

在所述冷却区分为急冷段、间接冷却段和直接冷却段。所述急冷段占全窑长度的18.2％，温度范围：1250～750℃，内部设有冷风管道131和冷风机132。坯体在750℃以上，坯内液相还处于塑性状态，可以急冷，这可防止液相析晶、晶体长大及低价铁氧化从而提高坯体的机械强度，同时可以大大缩短冷却时间。

所述间接冷却段占全窑长度的18.2％，温度范围：750～500℃。750℃以下，坯内液相开始凝固，石英晶型转化引起体积收缩，造成坯体内部出现应力集中，因此需控制冷却速度。此段采用间接冷却的办法，冷风不直接打入窑内，通过热交换的方式降温，这样可以起到不影响窑压而使砖缓慢降温的目的。

所述直接冷却段占全窑长度的13.6％，温度范围：500～80℃。坯体温度在500-300℃范围时，可以快冷，但在300～200℃之间需注意缓冷，防止坯体冷裂。但此时温度已经不高，降温速度不会太快，所以一般控制在500～300℃范围就好。此段采用直接对砖坯吹冷风，及时将热风抽出的办法，使烧好的砖坯快速冷却下来。

使用本发明提供的窑炉及方法所产生的效果对比：

全部用天然气时，使用垫板加匣钵装坯，每小时耗天然气132m³/h，高温区用电加热后，取消匣钵改用垫板加支架装坯。每小时耗天然气40m³/h，高温区耗电260度/h。由于使用电加热后，排烟和助燃风机及急冷风机使用风量也跟着减少，相应也减少了风机的用电量10度/h。

高温区没有采用电加热前总能耗为天然气132m³/h。折算能耗为：

天然气：132m³/h×8600KCal/m³×4.18KJ/KCal＝4745136KJ/h。

高温区采用电加热方式后总能耗为天然气40m³/h加耗电260度/h，折算能耗为：

天然气：40m³/h×8600KCal/m³×4.18KJ/KCal＝1437920KJ/h；

电：260度/h×3600KJ/h＝936000KJ/h；

合计：1437920KJ/h+936000KJ/h＝2373920KJ/h。

节约能耗：4745136KJ/h－2373920KJ/h＝2371216KJ/h，

节约能耗占原来能耗的：2371216KJ/h÷4745136KJ/h＝49.97％。

由于采用电加热后窑炉使用电加热的部分能耗是没有排放的，所以减少排放:2371216KJ/h+936000KJ/h＝3307216KJ/h。

减少的排放占总排放的：3307216KJ/h÷4745136KJ/h＝69.7％。

由于电加热方式后高温区的加热时不再带入不完全燃烧的微小颗粒以及SO2、NO2、助燃风中微小粉尘颗粒物等，因此产品档次明显提高。釉面的光泽度质感等釉面质量均明显提高，杂质落脏的缺陷大幅度减少。产品的一级品率由75％提高到95％。

有益效果：1、能耗小，去掉匣钵，热风与坯体直接接触，热效率高；高温区采用电加热，结合风帘结构的作用，使该区域内热量流失小，热利用率高。2、高温区内气流几乎不流动，釉面不会形成波纹；电加热使釉面受热均匀，所以釉面显得光亮平整，质量大大提高。3、碳排放量减少，天然气的使用量降低带来能耗降低，因此碳排放也相应减少。4、生产率提高，相对现有窑炉使用匣钵的情况，本发明对坯体直接加热，热量直接到达坯体，坯体升温时间缩短，辊道输送速度加快，单位时间产出率提高。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，包括包括从左至右依次设置的低温区、高温区和冷却区，所述低温区包括依次设置且温度依次升高的低箱段、高箱段和预热段，所述预热段中设置有燃烧装置，采用燃烧天然气的方式提供热能；所述低箱段和高箱段采用预热段的热烟提供热能；所述高温区内设置有电加热装置，通过加热棒提供烧结所需的高温；所述冷却区采用风冷方式进行冷却，在所述高温区与低温区连通的一端的窑体内壁的上方设有第一风帘，高温区与冷却区连通的一端上设有第二风帘。

2.根据权利要求1所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，具体使用方法为：将制成的胚体裸露的放置在承托支架上；其次从窑炉口送入低箱段进行水分脱除；再进入高箱段脱去产品中的结晶水；然后送入预热断预热进行充分的氧化分解；接着送入高温区进行高温的静止烧结，在高温区空气不流通，通过气帘进行温度阻截；烧结完成后进入冷却区进行逐步冷却。

3.根据权利要求2所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，低温区域的窑体内设有两种管道，一是通入助燃风的助燃风管道，主要设置在预热段中；另一种是将烟尘废气抽走的排烟管道，该排烟管道设置在窑炉的炉头一端，利用设置在排烟管道上的排烟风机产生的负压，将低温区内的废气从窑炉炉头处抽走，将废气进行过滤后送入低箱段和高箱段。

4.根据权利要求3所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，所述冷却区分为急冷段、间接冷却段和直接冷却段，所述急冷段内部设有冷风管道通过冷风吹急速冷却，其占全窑长度的18.2％，温度范围：1250～750℃，；所述间接冷却段通过热交换的方式降温，其占全窑长度的18.2％，温度范围：750～500℃；所述直接冷却段采用直接对胚体吹冷风并及时将热风抽出方式冷却；其占全窑长度的13.6％，温度范围：500～80℃。

5.根据权利要求3所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，所述低箱段占全窑长度的9.1％，温度范围为：常温～300℃。

6.根据权利要求3所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，所述高箱段占全窑长度的9.1％，温度范围：300～500℃。

7.根据权利要求3所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，所述预热段占全窑长度的18.2％，温度范围：500～900℃。

8.根据权利要求3所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，所述高温区为烧成段占全窑长度的22.7％，温度范围：900～1250℃。

9.根据权利要求3所述的气电混合辊道窑窑炉，其特征在于，所述高温区窑体内辊道线的上方和下方设有电加热棒层。