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窯爐控制對產品質量與能耗的影響

 

窯爐生產參數控制對制品質量與能耗的影響
工業窯爐的生產參數控制包括：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，進行升溫、保溫及冷卻的控制，以期完成所需的物理、化學變化，獲得合格的產品。燒制硅酸鹽產品時，為達到溫度控制的目的，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。
影響窯爐內溫度均勻、穩定的主要因素包括：
①  燃料種類及其熱值；
②  燃燒方法、燃燒室結構分布；
③  助燃空氣的比例與溫度；
④  窯爐結構、耐火材料的選擇；
二、     窯內氣氛控制
在工業窯爐內，煅燒物料或制品時，不僅有物理過程，還有化學反應。在窯內，除了原料之間的反應外，燃料與周圍介質之間也有反應。如果介質為氣體，該氣體所具有的性質稱為窯內氣氛。
窯爐內的氣氛可以分為：
①  氧化氣氛
     當窯爐內含有過剩的氧時，稱氧化氣氛。此時窯爐內的氣體的分壓較高，易使其中的物料發生氧化反應。氧化氣氛由工藝要求的。
②  還原氣氛
該氣氛下窯爐內氣體中CO和H₂等的分壓較高，此種氣氛可使物料中的氧化物發生還原反應。不僅如此，瓷坯中的硫酸鹽、磁鐵礦和云母等含鐵物質的分解在還原氣氛中可提前到坯、釉尚屬多孔狀態下完成，這時氣體可自由逸出，過少膨脹大為減輕。燒紙日用瓷時，當坯中含鐵量多時，為使瓷色白里泛青和增加透光度，高溫時需采用還原焰。燒制電瓷制品，一般也采用還原焰。
③  中性氣氛
當窯內的氧含量不過余也不缺少時的狀態，這樣的氣氛就是中性氣氛，這種氣氛狀態有利于節約能耗。
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中攝取所需元素，如利用氮氣作介質以制取氮化物（如氮化硅、氮化鈦等）。也有由于某組分易于揮發，需要在氣氛中增加該組分分壓以阻止其揮發，如鈦酸鉛陶瓷燒成時，需要造成PbO氣氛，以阻止樣品中PbO的揮發。
窯爐內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反應，在工業窯爐內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均勻。
三、     窯內壓力控制
工業窯爐一般是在常壓附近操作，及窯內壓力接近于大氣壓。即使如此，操作時各處仍有微正壓與微負壓之分，此中窯內壓力分布曲線即為窯的壓力制度。窯爐內應有一個合理的壓力制度以確保全窯溫度制度和氣氛制度的實現。為了嚴格防止非控制的自由真空氣進入窯內，維持窯內原有氣氛（如還原性氣氛）下燃燒，則窯內必須保持微正壓。
由氣體靜力學可知，窯內不同高度上的相對靜壓頭的數值不同，通常將窯低水平面上的壓力定為標準，當窯內需要保持微正壓時，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到3—6m/s。因此窯爐內部各部位都不應有過大的壓力，以免產生大量的漏氣。
工業窯爐內呈微負壓時，不僅可以保證換將清潔，操作安全，同時窯內某部分呈負壓也是維持氣體流動的、及時排除廢氣的需要。但是如果負壓過大，不僅動力消耗過大，同時窯爐內溫度易波動，以及由于冷空氣的漏入造成窯內氣體分層，上下溫度分布不均，從而影響產品質量。
有些窯爐無法只靠自然通風進行生產，需要機械鼓風和抽出煙氣，因此設有鼓風、抽風和排煙等設備，給窯內造成各種靜壓頭。鼓風處必成正壓，且遠大于6Pa，而抽風或排風處必呈負壓，因此窯爐上直接設有鼓風和抽風時，更要加強窯爐的密封。
影響窯爐內壓力的主要因素有包括：
①  窯的生產能力，也即窯的熱負荷情況；
②  制品堆垛的結構型式，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  窯爐結構，包括鼓風機，抽風機的位置與數量。
    工業窯爐系統的壓力分布可應用流體學知識計算得到，生產時可通過調節閘門開度、燃燒操作及生產負荷等來達到所需要的氣體壓力。