CN207894236U - 一种薄板推进式静态烧成窑炉 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种薄板推进式静态烧成窑炉，该窑炉包括窑体和控温装置，在窑体的前端设有移动式窑头导台，窑体的后端设有窑尾导台，窑头导台和窑尾导台上均设有推板机，推板置于窑头导台和窑尾导台上且能沿窑炉的进出料方向滑动。本实用新型窑炉可用于1700℃以上的高温烧成，结构简单，生产效率高，且烧成生产更为灵活，能耗低，可靠性高。

Description

一种薄板推进式静态烧成窑炉

技术领域

本实用新型属于窑炉技术领域，具体涉及一种薄板推进式静态烧成窑炉。

背景技术

工业窑炉是无机材料生产的关键设备，广泛应用于原料煅烧、陶瓷烧成、金属热处理等高温工程中。以陶瓷、耐火材料等无机非金属材料制品的烧成为例，工业窑炉按运行方式可分为间歇窑和连续窑两大类。

间歇窑的生产是间歇进行的：将待烧成的制品全部装入窑内后关闭窑门，按设定的烧成制度升温烧成，并保温一定时间后降温，待窑冷却后开窑取出制品，再装入下一批制品进行下一次烧成。间歇窑的优点包括：可用于大型制品的烧成、生产灵活性大、占地面积小等，但存在能耗高、窑内温差大、产量偏小、产品质量易波动等缺点。主要类型有倒焰窑、钟罩窑、梭式窑等。倒焰窑为传统的窑型，现主要用于艺术瓷的烧成。钟罩窑的窑底或窑罩可通过升降方式彼此分开或关合，可烧成大件制品，烧成制度灵活，但升降结构复杂、造价高，且窑罩与窑底分开后，外部冷空气迅速入窑，对制品及窑膛产生热冲击，影响制品质量和窑炉寿命。梭式窑由窑室与窑车组成，将待烧制品放在窑车上，推进窑室内烧成。其结构较为简单，生产灵活，但窑车会产生很大的蓄热损耗，且窑炉最高温度一般低于1600℃。

连续式窑炉外形结构类似隧道，从窑头到窑尾依次为预热带、烧成带、冷却带，各段的温度不随时间改变。待烧制品按一定速度持续不断地进入窑内，由窑头向窑尾行进，进行烧成。连续窑具有热工参数稳定、产量大、产品质量较稳定等优点，但其烧成制度不易调节，生产灵活性差，且占地面积较大。

按输送方式分类，连续窑主要包括辊道窑、窑车推进式窑和滑板推进式窑。辊道窑中的待烧制品是装载于较薄的承烧板上，通过从窑头至窑尾安置的旋转辊棒带动，在窑内行进。窑车推进式窑通过窑车(金属车架上铺设隔热耐火材料)在窑内输送待烧制品。滑板推进式窑通过推板来运载制品，推板以耐火材料制成，置于窑底的滑轨上，在窑头顶车机的推动下依次入窑，后板推动前板，使制品在窑内前进。对比这三类连续窑，辊道窑的蓄热损耗较小，但陶瓷辊棒在高温下易产生蠕变，导致事故，故辊道窑不仅在宽度、烧成制品重量方面都受到限制，且难以用于1400℃以上的高温烧成。窑车推进式窑产能大，但窑车尺寸大、耐火材料层厚，导致了巨大的蓄热损耗，通常仅用于1500℃以下的烧成。滑板推进式窑可用于1700℃以上的高温烧成，是各种连续窑中最高的，常用于99氧化铝瓷等特种陶瓷制品的烧成。其存在的问题主要有：①推板既要承载制品，又要经受高温下与滑轨间的摩擦，故须具有一定的厚度(通常≥3cm，大部分为4～8cm)以保持足够的高温强度，因而会造成很大的蓄热损耗；②推板与滑轨间的摩擦常会引起震动，影响制品质量，甚至使制品发生变形、开裂；③推板在高温下推挤时，可能会发生断裂、拱起，会导致倒窑事故；④推板长时间在高温下经受摩擦，且出窑时还会经受快速冷却，使用寿命短；⑤与其他连续窑类似，烧成制度不易调整，生产灵活性差，以电加热方式工作时无法有效利用夜间低价的谷电；⑥窑体两端均有窑门和滑轨平台，窑门附近散热损耗很高，且滑轨平台较长，导致窑炉占地面积较大。

实用新型内容

为了解决现有窑炉难以兼顾烧成灵活性、烧成质量稳定性、烧成温度、节能效果等的问题，本实用新型提供了一种全新的工业窑炉，该窑炉烧成温度高，能够灵活适应不同产品的烧成生产，能耗低、产品质量稳定。

本实用新型的目的是通过以下方式实现的：

一种薄板推进式静态烧成窑炉，该窑炉包括窑体和控温装置，在窑体的前端设有移动式窑头导台，窑体的后端设有窑尾导台，窑头导台和窑尾导台上均设有推板机，推板置于窑头导台和窑尾导台上且能沿窑炉的进出料方向滑动。

所述的窑体的前壁设有窑门，窑体的后壁封闭且设有推板缝。

所述窑头导台的底部设有轨道及与轨道基座相匹配的滑动件或滚轮。

窑尾导台固定于窑体的后端或设为移动式窑尾导台。窑头导台和窑尾导台上沿窑炉的进出料方向均固定两个平行的滑槽挡板，推板置于滑槽挡板的滑槽内并能沿滑槽移动。

上述窑体主要由内部的窑膛、安装于窑膛外部的绝热材料层和罩于最外部的金属外壳组成；上述窑膛为隧道形通道，由窑顶、窑壁和窑底构成；窑膛各部分之间采用磷酸铝类高温粘结剂粘结；在窑体后壁上设有推板缝；在窑底之上铺设有高强耐磨底衬，在底衬两侧安置导板，以保持推板在窑内滑行方向稳定。窑膛采用抗高温蠕变耐火材料制成，该抗高温蠕变耐火材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、碳化硅基高温耐火材料。窑膛通道数量为一条或多条，优选2～6条，且各窑膛通道并列布局。

所述的窑体的前壁设有窑门框和窑门，窑体的后壁封闭且设有推板缝。窑门框采用耐高温抗热震材料制成，该高温抗热震材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、碳化硅基材料。

上述绝热材料层包括窑顶绝热层、窑侧壁绝热层、窑尾壁绝热层和窑底绝热层。绝热材料层采用的绝热材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、耐火黏土多孔轻质绝热材料，以及氧化铝、硅酸铝、莫来石耐高温陶瓷纤维材料。

上述金属外壳位于绝热材料层外侧，包括金属材料制成的窑体框架、窑顶盖板、窑侧盖板和窑门。窑门安装于窑头处，为金属框架及面板，内嵌有耐高温绝热材料；该耐高温绝热材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、耐火黏土多孔轻质绝热材料，以及氧化铝、硅酸铝、莫来石耐高温陶瓷纤维材料。

上述控温装置包括加热元件、测温热电偶和电源控制柜，加热元件和测温热电偶设于窑体的顶部，各元件之间通过金属导电片形成串联或并联电路；加热元件及测温热电偶通过导线与电源控制柜相连。烧成过程中窑炉的加热由电源控制柜根据热测温热电偶测温情况进行控制。本实用新型高温窑炉的加热方式可以为电热元件或可燃气体，电热元件包括但不限于硅钼棒、硅碳棒、合金电阻丝，可燃气体包括但不限于天然气、各种类型的煤气。

上述的推板与滑槽及窑膛底衬直接接触，二者之间没有轮、辊等其它部件；推板为由高温抗蠕变耐火材料制成的矩形截面或梯形截面平板，厚度≤3cm，优选1～2cm；其材质包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、碳化硅基高温耐火材料。窑头导台、窑尾导台上滑槽底面的高度与窑膛内高强耐磨底衬表面高度一致。

本实用新型采用间歇式烧成，窑体两端设有导台，装载待烧制品的推板在窑头导台上由推板机推入窑内，烧成结束后窑内推板由窑尾推板机推动出窑；窑头导台只在推板入窑及出窑时移至窑炉门口，在烧成过程中窑门处窑头导台推离窑体，以便关闭窑门；窑尾处导台可以为固定结构。该窑炉最高烧成温度可达1700℃。

具体烧制过程为：装载待烧制品的推板在窑头导台上由推板机推入窑内，移走窑头导台，关闭窑门，按设定的烧成制度升温烧成，并保温一定时间后降温，待窑冷却后打开窑门，将窑头导台移至窑门处，用窑尾推板机从推板缝将窑内推板反向推动出窑，取下烧成制品后，再装上下一批制品进行下一次烧成。

与现有技术相比，本实用新型的优势如下：

(1)该窑炉可用于1700℃以上的高温烧成；

(2)可以采用多通道窑膛的结构，大幅提高产能并显著减少中间窑膛的散热损耗；

(3)与普通滑板推进式窑相比，本实用新型窑炉在烧成时避免了对流造成的散热损耗；同时可选择在晚间烧成，充分利用谷电的低价优势；每窑的烧成制度既可相同也可不同，制品装载量也可多可少，烧成生产更为灵活。

(4)制品在高温下不必在窑内移动，避免了因震动等原因而导致的质量问题，烧成成品率得到了提高；而且采用静态烧成，推板上堆放承烧板的层数、产品的堆放高度都可增加，大幅提高了烧成生产效率。

(5)在室温条件下将承载制品的推板推入窑内，避免了推板在高温下承受挤压和摩擦，对推板强度的要求大为降低，可使用推板厚度大幅减小(≤3cm)，并可采用轻质材料，从而减少推板的蓄热损耗；此外，因为采用了静态烧成，盛放制品的匣钵、承烧板等窑具，其厚度(匣钵壁厚、承烧板厚度等)也可以大为减小，从而减少窑具的蓄热损耗，进一步提升了节能效果。

(6)由于避免了推板在高温下承受巨大的挤压和摩擦力，并且在推板冷却后开窑，避免了热冲击，因而使得推板的寿命大幅延长。

(7)窑体、推板可采用普通耐火材料，优选采用容重≤1.5、热导率≤1.5W/m·K，体积热容≤80J/K·m³，可在1800℃高温环境中工作的耐高温轻质绝热材料。例如：可以使用申请号201610538298.0，名称为“一种具有双重孔结构的耐高温轻质绝热材料及其制备方法”专利实施例1、实施例2所述的材料。

(8)与钟罩窑相比，本实用新型窑炉结构更为简单，无需复杂的升降机构，成本更低，并且侧向开门的形式，避免了制品出窑时冷空气快速进入窑内，导致窑膛经受热冲击，延长了窑炉寿命。

(9)不必持续地推入制品，从而可以减少烧成岗位的人员配制以及工人的工作量。

(10)本实用新型仅有一端设有窑门，另一端仅设有推板缝，在烧成时封闭，大幅减少了普通连续式窑炉两端窑门处散热损耗，提高了节能效果。

(11)本实用新型无传统窑体的较长预烧带、冷却带，在窑尾处也没有很长的工作台，大幅提高了空间利用率。

(12)本实用新型结构简单，具有更高的可靠性。

附图说明

图1为窑炉整体示意图。

图2为窑炉整体纵向剖面图。

图3为耐火窑膛(单通道)分解图。

图4为绝热材料层(单通道)分解图。

图5为单通道窑炉金属外壳示意图。

图6为单通道窑炉加热元件及控温系统示意图。

图7为导台示意图。

图8为单通道窑炉生产状态(出窑)示意图。

图9为双通道窑膛。

图10为四通道窑膛。

图中，1、窑体，2、控温装置，2-1、加热元件，2-2、测温热电偶，2-3、电源控制柜，2-4、金属导电片，2-5、导线，3、窑头导台，3-1、窑头推板机，3-2、窑头工作平台，3-3、窑头导台框架，3-4、窑头滑槽挡板，4、窑尾导台，4-1、窑尾推板机，4-2、窑尾工作平台，4-3、窑尾导台框架，5、轨道，6、推板，7、窑膛，7-1、窑顶，7-2、窑侧壁，7-3窑尾壁，7-4、窑底，8、绝热材料层，8-1、窑顶绝热层，8-2、窑侧壁绝热层，8-3、窑尾壁绝热层，8-4、窑底绝热层，9、金属外壳，9-1、窑体框架，9-2、窑顶盖板，9-3、窑侧盖板，10、窑门框，10-1、窑门，11、推板缝，12、底衬，13、导板。

具体实施方式

以下通过实施例对本实用新型进行进一步解释。

如图1所示，一种薄板推进式静态烧成窑炉，该窑炉包括窑体1和控温装置2，在窑体1的前端设有移动式窑头导台3，窑体1的后端设有窑尾导台4，窑头导台3和窑尾导台4上均设有推板机3-1和4-1，推板6置于窑头导台3和窑尾导台4上且能沿窑炉的进出料方向滑动；或者窑头导台3和窑尾导台4上沿窑炉的进出料方向均固定两个平行的滑槽挡板3-4，推板6置于滑槽挡板3-4的滑槽内并能沿滑槽移动。

窑头导台3和窑尾导台4均为框架结构以减轻重量。

窑头导台3的底部设有轨道5及与轨道基座相匹配的滑动件或滚轮。

窑尾导台4固定于窑体1的后端或设为移动式窑尾导台4。

窑体1主要由内部的窑膛7、安装于窑膛外部的绝热材料层8和罩于最外部的金属外壳9组成；窑膛7为隧道形通道。窑体1的前壁开口设有窑门10-1，窑体1的后壁封闭且设有推板缝11；如图3所示，上述窑膛7由窑顶7-1、窑侧壁7-2、窑尾壁7-3和窑底7-4构成；窑膛各部分之间采用磷酸铝类高温粘结剂粘结；在窑尾壁7-3上设有推板缝11；在窑底7-4之上铺设有高强耐磨底衬12，在底衬12两侧安置导板13，以保持推板在窑内滑行方向稳定。窑膛7采用抗高温蠕变耐火材料制成，该抗高温蠕变耐火材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、碳化硅基高温耐火材料。窑膛通道数量为一条或多条，优选2～6条，且各窑膛通道并列布局。

窑体1的前壁设有窑门框10和窑门10-1。窑门框10采用耐高温抗热震材料制成，该高温抗热震材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、碳化硅基材料。

上述绝热材料层8包括窑顶绝热层8-1、窑侧壁绝热层8-2、窑尾壁绝热层8-3和窑底绝热层8-4，如图4所示。绝热材料层8采用的绝热材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、耐火黏土多孔轻质绝热材料，以及氧化铝、硅酸铝、莫来石耐高温陶瓷纤维材料。

上述金属外壳9位于隔热材料层外侧，如图5所示，包括金属材料制成的窑体框架9-1、窑顶盖板9-2、窑侧盖板9-3和窑门10-1。窑门10-1安装于窑头处，为金属框架及面板，内嵌有耐高温绝热材料；该耐高温绝热材料包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、耐火黏土多孔轻质绝热材料，以及氧化铝、硅酸铝、莫来石耐高温陶瓷纤维材料。

上述控温装置2包括加热元件2-1、测温热电偶2-2和电源控制柜2-3，如图6所示；加热元件2-1和测温热电偶2-2设于窑体1的顶部，各元件之间通过金属导电片2-4形成串联或并联电路；加热元件2-1及测温热电偶2-2通过导线2-5与电源控制柜2-3相连。烧成过程中窑炉的加热由电源控制柜2-3根据热测温热电偶2-2测温情况进行控制。本实用新型高温窑炉的加热方式可以为电热元件或可燃气体，电热元件包括但不限于硅钼棒、硅碳棒、合金电阻丝，可燃气体包括但不限于天然气、各种类型的煤气。

上述的推板6与滑槽及窑膛底衬直接接触，二者之间没有轮、辊等其它部件；推板为由高温抗蠕变耐火材料制成的矩形截面或梯形截面平板，厚度为2cm；其材质包括但不限于氧化铝基、莫来石基、刚玉-莫来石基、碳化硅基高温耐火材料。窑头导台3、窑尾导台4上滑槽底面的高度与窑膛7内高强耐磨底衬12表面高度一致。

具体烧制过程为：装载待烧制品的推板在窑头导台上由推板机推入窑内，移走窑头导台，关闭窑门，按设定的烧成制度升温烧成，并保温一定时间后降温，待窑冷却后打开窑门，将窑头导台移至窑门处，用窑尾推板机将奥内推板推动出窑，取下烧成制品后，再装上下一批制品进行下一次烧成。

将本实用新型与普通滑板推进式窑、窑车推进式窑、辊道窑、梭式窑、钟罩窑进行对比，其特点如表1所列。

表1本实用新型与现有各类窑炉对比

注：①烧成灵活性指对不同产品可灵活采用不同烧成制度(升温速度、烧成温度、保温时间、降温速度等)的能力。

②谷电利用性指以电热元件加热的窑炉，有效地利用低价的晚间谷电，完成烧成过程，或烧成中耗电量大的阶段。

本实用新型的与普通滑板推进式窑烧成能耗对比如表2所列。

表2普通滑板推进窑与本实用新型48小时烧成能耗对比

	对比窑(普通滑板推进式窑)	本实用新型实施例窑炉
			窑膛尺寸	宽22cm，高28cm，长1500cm	宽34cm，高55cm，长250cm
窑膛通道数	2条	2条
			窑膛总容积	1848L	935L
烧成温度	1700℃	1700℃
			使用匣钵尺寸	宽18cm，高6.7cm，长21cm	宽30cm，高7cm，长30cm
匣钵容积	1.2L	4.6L
			48小时烧成匣钵数	216个	112个
产品总产量	259.2L	515.2L
			总耗电量	1080kWh	1500kWh
单位产品能耗	4.17kWh/L产品	2.91kWh/L产品

对比综合能耗，本实用新型烧成单位产品的能耗比普通滑板推进式窑低约30％。

Claims (10)

1.一种薄板推进式静态烧成窑炉，该窑炉包括窑体(1)和控温装置(2)，其特征在于在窑体(1)的前端设有移动式窑头导台(3)，窑体(1)的后端设有窑尾导台(4)，窑头导台(3)和窑尾导台(4)上均设有推板机，推板(6)置于窑头导台(3)和窑尾导台(4)上且能沿窑炉的进出料方向滑动。

2.根据权利要求1所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于所述的窑体(1)的前壁设有窑门(10-1)，窑体(1)的后壁封闭且设有推板缝(11)。

3.根据权利要求1所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于所述窑头导台(3)的底部设有轨道(5)及与轨道基座相匹配的滑动件或滚轮。

4.根据权利要求1所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于窑尾导台(4)固定于窑体(1)的后端或设为移动式窑尾导台(4)，窑头导台(3)和窑尾导台(4)上沿窑炉的进出料方向均固定两个平行的滑槽挡板(3-4)，推板(6)置于滑槽挡板(3-4)的滑槽内并能沿滑槽移动。

5.根据权利要求1所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于所述窑体(1)主要由内部的窑膛(7)、安装于窑膛外部的绝热材料层(8)和最外部的金属外壳(9)组成。

6.根据权利要求5所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于所述的窑膛(7)为隧道形通道，在窑膛(7)内底侧铺设有耐磨底衬(12)，在底衬(12)两侧安置导板(13)。

7.根据权利要求6所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于窑头导台(3)、窑尾导台(4)的高度与窑膛(7)内耐磨底衬(12)表面高度一致。

8.根据权利要求5所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于窑膛(7)通道的数量为一条或多条；优选2～6条，各窑膛通道并列布局。

9.根据权利要求1所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于控温装置(2)包括加热元件(2-1)、测温热电偶(2-2)和电源控制柜(2-3)，加热元件(2-1)和测温热电偶(2-2)设于窑体(1)的顶部，各元件之间通过金属导电片(2-4)形成串联或并联电路；加热元件(2-1)及测温热电偶(2-2)通过导线(2-5)与电源控制柜(2-3)相连。

10.根据权利要求1所述的薄板推进式静态烧成窑炉，其特征在于推板(6)为由高温抗蠕变耐火材料制成的矩形截面或梯形截面平板，其厚度≤3cm，优选1～2cm。