智能微型电热辊道窑设计开发

中国陶瓷工业　ＣＨＩＮＡ　ＣＥＲＡＭｆＣ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１０年８月第１７卷第４期　Ａｕｇ．２０１０　Ｖｏ１．１７．Ｎｏ．４　文章编号：１００６—２８７４（２０１０）０４—００６５—０３　智能微型电热辊道窑设计开发　龚世代　（福州市陶瓷行业技术创新中心，福建闽清：３５０８００）　摘要通过智能微型电热辊道窑的研发，介绍该窑设计、施工主要关键技术，进而说明其低蓄热、烧成热效高、温差小、控制稳　定简便、烧成周期灵活可调等特点，可满足多品种、小批量功能陶瓷的生产方式。　关键词辊道窑，电窑，电功率，电热元件　中图分类号：ＴＱ１　７４．６＋５３　文献标识码：Ａ　足耐火泥，缝上还须盖上特地加工的相应的“盖缝条”，以确保　１引言　窑顶的密封性。　②冷却段：窑炉侧壁采用轻质粘土标砖、孔砖砌筑，内壁　近年来，国内外陶瓷窑炉市场出现一种新型电热小辊道　不再粘贴高铝耐火棉毯，外壁粘贴普通硅酸铝纤维板（厚度　窑炉，这种窑炉施工方便，设备能在短时间内完工投产。该窑　５０ｒａｍ）；窑底部用普通轻质粘土砖；窑顶部用碳化硅耐火板、　炉设备断面小、窑体轻薄，且采用新型耐火材料及自动控制系　普通硅酸铝纤维板、钙板等耐火材料，由底向上：碳化硅耐火　统，具有低蓄热、烧成热效高、温差小、控制稳定简便、烧成周　板一普通硅酸铝纤维板（厚度ｌＯＯｍｍ）－－－￣钙板一普通硅酸铝　期灵活可调等特点，满足了多品种、小批量功能陶瓷的生产方　纤维板（厚度ｌＯＯｍｍ），窑顶耐火材料总厚度为２３０ｍｍ，砌铺　式，成为中小型特种或电瓷企业的新宠。本文以某企业“智能　工艺要求同预热烧成带。　微型电热辊道窑”设计研发来重点介绍该类型电窑的诸多特　（５）窑炉外观：全窑分节制造成装配式窑炉，每节以金属　点及相关技术。　框架做成整体；窑体外部用０．６ｍｍ不锈钢板；电热系统、测温　系统、余热利用设置、电（线）缆槽、棍棒传动齿轮箱全部安装　２窑体结构　在窑金属结构架上，整台设备结构合理紧凑，美观大方。　（６）其他结构：　①测温孔：整窑共设置１０个测温孔，它们分别：第一节排　（１）窑长度：依据生产设计能力，确定长度为１３９５０ｍｍ，　湿管处，第二节预热带上下，第三、四节烧成带上下，第四节的　分６节，节长２３２５ｍｍ；其中预热带１节，烧成带３节，冷却带　冷却管处，第五节冷却带，第六节冷却排气处。　２节，比例分别为１７％、５０％、３３％。　②膨胀缝：由于该窑前后均用不锈钢板固定，为防止窑体　（２）窑内截面有效尺寸：①窑内宽：３６０ｍｍ；②辊上高度：　膨胀使窑体发生变形，窑体砌筑时留适当的膨胀缝十分必要。　２００ｒａｍ；③辊下高度：２００ｍｍ。　膨胀缝设置间隔：加热带每２米左右、预热带和冷却带２米一　（３）窑顶、窑底和窑墙的厚度分别为：２３０ｍｍ、２０４ｍｍ、　２．５米左右；膨胀缝设置大小及方式：缝宽２０毫米，上下、两边　２５５ｍｍ。　交错，缝内塞以高温棉。　（４）保温材料：窑炉内部用耐火砖、棉混合使用。　①预热带、烧成带、烧成与冷却过度带：窑炉侧壁采用轻　质莫来石标砖、孔砖砌筑，内壁粘贴优质厚度２０ｍｍ的高铝耐　３窑炉功率确定及电热元件选择　火棉毯，外壁粘贴普通硅酸铝纤维板（厚度ｌＯＯｍｍ）；窑底部　用普通轻质粘土砖，内铺（厚度２００ｒｍｎ）高铝耐火棉毯；窑顶部　（１）功率确定：确定功率的方法有理论计算（热平衡）法和　用碳化硅耐火板、高铝耐火棉毯、钙板等耐火材料，由底向上　经验计算法。本设计利用经验计算确定功率，经验计算公式：　铺盖：碳化硅耐火板一高铝耐火棉毯（厚度１００ｍｍ）一钙板一　Ｐ理＝Ｃ×一ｒ　×Ｆｎ　×ｔｌ　高铝耐火棉毯（厚度ｌＯＯｍｍ）－－－－＊钙板一高铝耐火棉毯（厚度　式中，Ｐ理为理论耗能总功率ｋＷ；Ｃ为热量损失系数；Ｔ为升　２０ｒａｍ），窑顶耐火材料总厚度为２３０ｍｍ。砌铺板时，板问缝留　温时间ｈ；Ｆ为炉膛内表面积ｍ２；ｔ为炉膛最高温度℃。　收稿日期：２０１０－０４～１６　通汛联系人：龚世代，Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｓｄ５６２＠１６３．ｃｏｎｌ　中国陶瓷工业　２０１０年第４期　该窑表面温度设计小于６０℃，热量损失系数ｃ取７．５×　ｌＯ　，升温时间Ｔ设计３小时，炉膛内表面积７．６　ｍ２，炉膛最　高温度ｔ为１３００℃。　将参数代入上述公式：　Ｐ弹：７．５×１０４ｘ　３４￣　×７．６。。Ｘ　１３００　一１８１ｋＷ　一体两侧的支承上。　５电气温控系统　窑炉均采用可控硅移相触发，ＰＩＤ自动调节，双数码液晶　显示智能化仪表，每路均为定值自动控制，可手动、自动　般取Ｐ　＝ＫＰ　，对连续作业窑炉，Ｋ＝１．２—１．３，取中　间值Ｋ＝１．２５　Ｐ实：ＫＰ理　＝１．２５×１８１　双向切换。为了能及时了解电窑的运行情况和便于考虑和复　核，系统设置了电流表、电压表、电度表。整个电气温控系统外　壳采用静电喷涂，稳重大方。　提高设备的使用　６　窑内气压调节　为保证设备不处于满功率的工作状态，　寿命须保证７％的功率余量，则　预热带（第１节）设一不锈锕排湿管，冷却带（第４节）设一　Ｐ加热总功率＝Ｐ实（１＋７％）　＝２２６Ｘ　１．０　７　—２２６　ｋＷ　冷去ｆ】＝　钢排气管、第５节辊下各设３对进风口（可调），第六节　设一鼓风机鼓入冷风，同时在鼓风口的正上方设一不锈钢排　风口，不锈钢管设有蝶阀调节排气量的大小。预热带与烧成带　２４２ｋＷ　（２）电热元件分布：微型窑电热元件采取辊上下对称原则　分布，共有６Ｏ只电热元件，每只元件功率约为４ｋＷ。为能保　各加热区边界、烧成带与冷却带交界处上下均设有可调式挡　火板或挡火墙，从而保证窑炉各带温度的可调性（见图１）。　挡火板测温孔电热元件　证各加热区域加热的性，最大限度减少加热区域问温度　控制相互干扰，在每加热段设置挡火墙或挡板。电热元件分布　如表１。　表１电热元件分布　Ｔａｂ．１　Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　ｏｆ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　位置　第２节　第３节　第４节　图１窑炉烧成带示意图　Ｆｉｇ．１　Ｔｈｅ　ｆｉｒｉｎｇ　ｚｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｋｉｌｎ　上部　下部　１２支　ｌ２支　ｌ２支　ｌ２支　１２支　７余热利用　（３）电热元件参数及连接：电热元件材料选铁铬铝（型号　为０Ｃｒ２７ＡＩ７Ｍｏ２）圆丝，该材料最高熔点达１５２０℃，最高使用　温度达１４００℃，符合１３００℃使用要求。经计算，每支元件炉丝　电能属于清洁能源，产品通过冷却带时产生的余热很方　便就可以加以利用的。在不影响窑炉烧成工艺的前提下，根据　长需要６ｍ（其中电热件加热段需要５ｍ，其他为连接需要加　长），将炉丝按螺旋工艺加工，形成节径　３０，节距５ｒａｍ，用　２５、长８１０ｍｍ的高铝管穿过内螺纹，即形成功率４ｋＷ的电　热元件。电热元件共分５组，每组ｌ２只，每组再分３小组，３小　组之间采用三角形连接，每小组４只元件并联连接。　生产要求，于冷却带分别设置：　（１）热水捅，规格６３０×６３０×７００的耐热不锈钢。桶内设　有机械水位自动控制装置，水量处于规定水位时，该装置可自　动控制进水或关水，水箱为工人冬天洗涤半成品提供了源源　不断的免费温水。　（２）烘干箱，规格为１２００×９１０　Ｘ　４００。箱体内壳、内架采　４传动部分　传动系统主要包括辊棒、传动齿轮、传动轴、减速机和变　频控制器等。传动系统工作时，由变频器控制减速机的输出轴　用不锈钢，外壳铁皮，内外壳问填充保温棉，其他结构同普通　干燥箱无异。烘干箱的热源来自冷却带余热，通过特殊装置，　将２００—３００℃热气与冷空气混合，进箱空气温度可控制在　１００一］５０￣ｃ问，将洗涤沥干的半成品装入烘干箱烘干，最大限　按一定速度转动，并通过传动轴、传动齿轮带动辊棒转动，使　放置在辊棒上的窑具按预定的速度经由预热带向烧成带、冷　却带移动，完成产品的整个烧成工艺。传动系统相对窑体来说　既是的又是关联的。整窑安排２台减速机，传动轴与传动　度实现该窑炉节能的设计理念。　８结论　经过生产调试使用，证明智能微型电热辊遭黼如下洗　齿轮固定于窑体支架的一侧，而辊棒则横穿窑体并固定于窑　２０１０年第４期　中国陶瓷工业　６７　越性：　（３）窑炉的耐火材料选择适当，窑墙设计合理，合理施工　（１）烧成周期２～８小时可调，炉设备自动化程度高，大大　精细，具有较好的保温性能，正常生产时窑外壁温度约６０￣Ｃ。　降低了操作工人的劳动强度，无须专人护窑；炉膛上下有效利　用加热元件的热辐射，与间歇电窑相比，缩短了烧成周期；合　参考文献　理设置余热利用装置等。以上措施直接降低了生产成本。　（２）最高烧成温度１３００℃，窑炉升温速度快，从室温到烧　ｌ刘振群阍瓷工业热工没备．武汉：武汉理工大学出版社，１９８９　成温度仅２～３．５小时左右；控温精度高，上下温差小于±　２于文＿夕　热式６　８ｏｏ回转电窑的设计．磁性材料及器件，２０１０　３￣ｃ保证烧成产品的理化性能趋于一致，大大地提高了成品　３潘振鹛等．铁铬铝合金电热元件设计的探讨．金属热处理，２００３　，率，产生较大的经济效益。　ＤＥＳＩＧＮ　ＡＮＤ　ＤＥＶＥＬｏＰＭＥＮＴ　ｏＦ　ＳＭＡＬＬ－ＳＩＺＥＤ　ＩＮＴＥＬＬＩＧＥＮＴ　ＥＬＥＣＴＲＩＣ　ＲｏＬＬＥＲ　ＫＩＬＮ　ＧｏｎｇＳｈｉｄａｉ　（Ｆｕｊｉａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｉｎｄｕｓｔｉｒａ１．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ，Ｍｉｎｑｉｎｇ，Ｆｕｊｉａｎ　３５０８００）　ＡＢＳＴＲＡＣＴ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｅｓｃｒｉｂｅｄ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ａ　ｓｍａｌｌ—ｓｉｚｅｄ　ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｒｏｌｌｅｒ　ｋｉｌｎ．Ｉｔ　ｉｎｔｒ０一　ｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｃｒｉｔｉｃａｌ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｋｉｌｎ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ａｄｖａｎｔａｇｅｓ　ｏｆ　ｌｏｗ　ｈｅａｔ　ｓｔｏｒ—　ａｇｅ，ｈｉｇｈ　ｆｉｒｉｎｇ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｍａｌｌ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｄｉｆｅｒｅｎｃｅ，ｅａｓｙ　ａｎｄ　ｓｔａｂｌｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ａｎｄ　ｆｌｅｘｉｂｌｅ　ｆｉｒｉｎｇ　ｃｙｃｌｅｓ．　Ｔｈｉｓ　ｔｙｐｅ　ｏｆ　ｋｉｌｎｓ　ｃａｎ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｍａｌｌ　ｂａｔｃｈｅｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｅｄ　ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ　ｃｅｒａｍｉｃｓ．　ＫＥＹＷＯＲＤＳ　ｒｏｌｌｅｒ－ｈｅａｒｔｈ　ｋｉｌｎ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｋｉｌｎ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ，ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｈｅａｔｉｎｇ　ｅｌｅｍｅｎｔ　Ｒｅｃｅｉｖｅｄ　Ｏｎ　Ａｐｒ．１６．２０１０　Ｇｏｎｇ　Ｓｈｉｄａｉ，Ｅ－ｍａｉｌ：ｇｓｄ５６２＠１　６３．ｃｏｒｎ