碳化矽燒成窯

碳化矽燒成窯是對碳化矽製品進行燒成的熱工設備,由燒成窯砌體、燒成窯燃燒裝置等組成,碳化矽燒成窯分為連續式窯,間歇式窯兩大類

廣義解釋

碳化矽燒成窯是在耐火行業生產中,對碳化矽製品進行燒成的熱工設備。

組成部分

燒成窯砌體、燒成窯燃燒裝置、排煙系統、供風系統。

套用分類

目前碳化矽燒成窯可分為兩大類:

⑴連續式窯:主要是隧道窯,它具有過程穩定,操作連續,機械化、自動化水平較高,產量高,質量好,燃耗低,勞動條件好,使用壽命長等優點。是目前國內外套用最廣泛、最現代化的窯爐之一。

⑵間歇式窯:主要是倒焰窯,其優點是構造簡單,靈活性大;缺點是產量低,燃耗高,不易實現機械化,勞動強度大等。近年來,在倒焰窯的基礎上發展起來的梭式窯、鐘罩窯、半隧道窯等,對上述缺點已有所改善。

設計要點

1.爐型的選擇 2.燃料的選擇

3.燃燒方式、燃燒裝置的選擇

發展歷程

碳化矽燒成窯爐發展自古至今都以燃料為主要依據。即從柴窯→煤窯→油窯→氣窯。也就是說從燒固體燃料窯爐逐漸進化為燒氣體燃料的窯爐,其發展也與耐火材料有較大關係,隨著耐火材料工業進化,窯爐逐漸由重質窯→半重質窯→輕體窯。世界上都是如此,我國也不例外。幾千年以前,窯爐為各種類型燒柴窯爐,五十年代後大力興辦煤燒窯爐,七十年代由於石油工業發展,興起了較多油窯,八十年代因質量及環境保護要求,氣體燃燒開始創辦,窯爐將向燒氣方向發展。也隨著我國陶瓷纖維型材料問世,低溫輕體間歇式窯爐發展也較快,並逐步在向高溫過渡。

國外窯爐的發展是與當時燃料供應及耐火材料供應有緊密聯繫。早期,英國燃料以煤為主,所以採用燒煤直焰窯和倒焰窯。六十年代以後石油大量供應,窯爐從間歇式倒焰窯過渡到燒油馬弗式隧道窯。但由於煙囪冒黑煙,城市環境污染嚴重,同時燒油馬弗式隧道窯熱耗大,馬弗板壽命短,因此自1968年出現天然氣以來,日用瓷窯爐逐漸被燒氣窯爐所代替。煙囪從此不冒黑煙,徹底解決了城市污染問題。英國的窯爐工作者認為,迄今隧道窯仍然是陶瓷較好的焙燒設備,它不但能實現機械化、自動化,而且可以保證產品質量穩定,耗能低。但是,近幾年隨著高溫纖維型耐火材料研製成功(莫來石纖維,剛玉纖維等等),新型間歇式輕體窯在日用陶瓷行業中發展甚快。大有與連續式隧道窯相匹敵之勢。原因是要具有升溫快、焙燒周期短、蓄熱少、熱效率高、周末可停窯,特別是能適應多種燒成工藝要求。加上自動控制的配合,產品質量可以達到穩定。對於中小型、產品品種多瓷廠,特別是工藝美術瓷廠更有其獨特的優點,從發展角度來看,新型間歇式窯能有其獨特優勢迅猛發展。

節能現狀

目前,我國碳化矽製品行業的能源利用率與國外相比,差距甚大,已開發國家的能源利用率一般高達50%以上,美國達57%,而我國僅達到30%左右。因此,如何降低碳化矽製品工業的能耗,特別是窯爐設備的能耗,提高能源利用率,是擺在我們面前的迫切任務。

隨著國家環保政策的逐步落實,國內碳化矽行業原有燒煤窯爐即將結束它的歷史使命,取而代之的將是以潔淨的天然氣、液化氣、輕柴油、城市煤氣、發生爐煤氣等為主要能源的新型窯爐。

國內碳化矽製品燒成窯大都是半重質窯,窯爐保溫效果一般,蓄熱損失大;煙氣利用率比較低,排煙溫度高,煙氣帶走大量的熱量,能源消耗大。因此,使用餘熱回收裝置降低煙氣排放溫度是降低熱工設備燃料消耗、減少煙氣中污染物排放的最有效辦法。

目前國內對碳化矽窯爐的節能措施普遍採用有效利用煙氣餘熱、進行窯爐保溫的手段。長期以來國內外的有關專家、學者、研究生產單位,都在這方面進行了有益的探索,在耐火材料和保溫材料的生產研製,保溫結構的最佳化設計等諸方面均做了大量工作,取得重要進展。

國內也有一些碳化矽中小企業使用石油液化氣做為燃料,採用倒焰窯方式加熱,用餘熱回收裝置(如金屬換熱器、陶瓷換熱器等)來降低煙氣排放溫度,回收的餘熱主要用於加熱助燃空氣以提高窯爐的熱效率,但從目前套用的情況看,餘熱回收率不高,爐子熱效率仍不足20%。

新型碳化矽燒成窯

1.新型碳化矽梭式窯。該窯以提高熱效率為目的,使用陶瓷換熱器將煙道中的熱量進行回收,回收熱量加熱助燃風、烘乾或其他用途。窯壁內襯全部採用了耐火纖維材料, 抑制了窯壁的蓄熱量和放散熱量, 提高了節能效果。

2.新型輕體間歇式窯。對間歇式窯爐來說重要的是採用高溫、高強度、低導熱率耐火材料,降低窯爐蓄熱,從而大大發揮其工藝調節靈活而超越隧道窯的優勢,從目前各種纖維型材料發展之趨勢來看,新型輕體窯間歇式窯爐將成為一種比較理想的窯爐。

3.蓄熱式碳化矽高溫燒成窯。蓄熱式高溫空氣燃燒技術是新興的先進燃燒技術,具有高效節能和低污染排放的雙重優越性,受到世界科學界和工業界的廣泛關注。蓄熱式高溫碳化矽燒成窯採用蓄熱式高溫空氣燃燒技術,在高效回收煙氣餘熱的同時,成功實現蓄熱室尾氣和製品冷卻餘熱回收,用於碳化矽製品乾燥系統,使碳化矽製作過程熱能利用達到極限水平。

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