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窯爐控制對產(chǎn)品質(zhì)量與能耗的影響

 

窯爐生產(chǎn)參數(shù)控制對制品質(zhì)量與能耗的影響
工業(yè)窯爐的生產(chǎn)參數(shù)控制包括：溫度、氣氛和壓力的控制。
一、     溫度控制
使原料或成型胚體按工藝要求，進(jìn)行升溫、保溫及冷卻的控制，以期完成所需的物理、化學(xué)變化，獲得合格的產(chǎn)品。燒制硅酸鹽產(chǎn)品時(shí)，為達(dá)到溫度控制的目的，一般事先要制定一條合理的燒成溫度曲線，即窯爐的溫度控制。
影響窯爐內(nèi)溫度均勻、穩(wěn)定的主要因素包括：
①  燃料種類及其熱值；
②  燃燒方法、燃燒室結(jié)構(gòu)分布；
③  助燃空氣的比例與溫度；
④  窯爐結(jié)構(gòu)、耐火材料的選擇；
二、     窯內(nèi)氣氛控制
在工業(yè)窯爐內(nèi)，煅燒物料或制品時(shí)，不僅有物理過程，還有化學(xué)反應(yīng)。在窯內(nèi)，除了原料之間的反應(yīng)外，燃料與周圍介質(zhì)之間也有反應(yīng)。如果介質(zhì)為氣體，該氣體所具有的性質(zhì)稱為窯內(nèi)氣氛。
窯爐內(nèi)的氣氛可以分為：
①  氧化氣氛
     當(dāng)窯爐內(nèi)含有過剩的氧時(shí)，稱氧化氣氛。此時(shí)窯爐內(nèi)的氣體的分壓較高，易使其中的物料發(fā)生氧化反應(yīng)。氧化氣氛由工藝要求的。
②  還原氣氛
該氣氛下窯爐內(nèi)氣體中CO和H₂等的分壓較高，此種氣氛可使物料中的氧化物發(fā)生還原反應(yīng)。不僅如此，瓷坯中的硫酸鹽、磁鐵礦和云母等含鐵物質(zhì)的分解在還原氣氛中可提前到坯、釉尚屬多孔狀態(tài)下完成，這時(shí)氣體可自由逸出，過少膨脹大為減輕。燒紙日用瓷時(shí)，當(dāng)坯中含鐵量多時(shí)，為使瓷色白里泛青和增加透光度，高溫時(shí)需采用還原焰。燒制電瓷制品，一般也采用還原焰。
③  中性氣氛
當(dāng)窯內(nèi)的氧含量不過余也不缺少時(shí)的狀態(tài)，這樣的氣氛就是中性氣氛，這種氣氛狀態(tài)有利于節(jié)約能耗。
④  特殊氣氛
對于特種氣氛陶瓷和特種耐火材料窯爐，需要從周圍氣體介質(zhì)中攝取所需元素，如利用氮?dú)庾鹘橘|(zhì)以制取氮化物（如氮化硅、氮化鈦等）。也有由于某組分易于揮發(fā)，需要在氣氛中增加該組分分壓以阻止其揮發(fā)，如鈦酸鉛陶瓷燒成時(shí)，需要造成PbO氣氛，以阻止樣品中PbO的揮發(fā)。
窯爐內(nèi)氣氛控制的目的在于在加熱煅燒的過程中完成一些所需要的化學(xué)反應(yīng)，在工業(yè)窯爐內(nèi)不僅有一定的氣氛要求，還要使氣氛與物料或制品各部分之間反應(yīng)均勻。
三、     窯內(nèi)壓力控制
工業(yè)窯爐一般是在常壓附近操作，及窯內(nèi)壓力接近于大氣壓。即使如此，操作時(shí)各處仍有微正壓與微負(fù)壓之分，此中窯內(nèi)壓力分布曲線即為窯的壓力制度。窯爐內(nèi)應(yīng)有一個(gè)合理的壓力制度以確保全窯溫度制度和氣氛制度的實(shí)現(xiàn)。為了嚴(yán)格防止非控制的自由真空氣進(jìn)入窯內(nèi)，維持窯內(nèi)原有氣氛（如還原性氣氛）下燃燒，則窯內(nèi)必須保持微正壓。
由氣體靜力學(xué)可知，窯內(nèi)不同高度上的相對靜壓頭的數(shù)值不同，通常將窯低水平面上的壓力定為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)窯內(nèi)需要保持微正壓時(shí)，該處有約6Pa的壓力。6Pa的壓力雖然小，但是如果在爐門上有一小孔，這樣小的壓力也足以使氣體從小孔噴出的速度達(dá)到3—6m/s。因此窯爐內(nèi)部各部位都不應(yīng)有過大的壓力，以免產(chǎn)生大量的漏氣。
工業(yè)窯爐內(nèi)呈微負(fù)壓時(shí)，不僅可以保證換將清潔，操作安全，同時(shí)窯內(nèi)某部分呈負(fù)壓也是維持氣體流動(dòng)的、及時(shí)排除廢氣的需要。但是如果負(fù)壓過大，不僅動(dòng)力消耗過大，同時(shí)窯爐內(nèi)溫度易波動(dòng)，以及由于冷空氣的漏入造成窯內(nèi)氣體分層，上下溫度分布不均，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。
有些窯爐無法只靠自然通風(fēng)進(jìn)行生產(chǎn)，需要機(jī)械鼓風(fēng)和抽出煙氣，因此設(shè)有鼓風(fēng)、抽風(fēng)和排煙等設(shè)備，給窯內(nèi)造成各種靜壓頭。鼓風(fēng)處必成正壓，且遠(yuǎn)大于6Pa，而抽風(fēng)或排風(fēng)處必呈負(fù)壓，因此窯爐上直接設(shè)有鼓風(fēng)和抽風(fēng)時(shí)，更要加強(qiáng)窯爐的密封。
影響窯爐內(nèi)壓力的主要因素有包括：
①  窯的生產(chǎn)能力，也即窯的熱負(fù)荷情況；
②  制品堆垛的結(jié)構(gòu)型式，也即氣體通道大小；
③  煙道閘門的開啟度；
④  燒嘴的位置和方向；
⑤  燒嘴噴出速度與燃料種類；
⑥  窯爐結(jié)構(gòu)，包括鼓風(fēng)機(jī)，抽風(fēng)機(jī)的位置與數(shù)量。
    工業(yè)窯爐系統(tǒng)的壓力分布可應(yīng)用流體學(xué)知識計(jì)算得到，生產(chǎn)時(shí)可通過調(diào)節(jié)閘門開度、燃燒操作及生產(chǎn)負(fù)荷等來達(dá)到所需要的氣體壓力。