[科普中国]-梭式窑

梭式窑1是间歇烧成的窑，跟火柴盒的结构类似，窑车推进窑内烧成，烧完了再往相反的方向拉出来，卸下烧好的陶瓷，窑车如同梭子，故而称为梭式窑。

梭式窑属于间歇式窑炉,既可满足连续化大生产,又能用于小规模间断性生产,生产方式和时间安排非常灵活,是近年来许多陶瓷和耐火材料生产厂家采用较多的热工设备。

结构组成梭式窑：是间歇烧成的窑，跟火柴盒的结构类似，窑车推进窑内烧成，烧完了再往相反的方向拉出来，卸下烧好的陶瓷，窑车如同梭子，故而称为梭式窑。

梭式窑是一种以窑车做窑底的倒焰（或半倒焰）间歇式生产的热工设备,也称车底式倒焰窑，因窑车从窑的一端进出也称抽屉窑,是国内近十年来发展最为迅速的窑型之一。

梭式窑除具有一般倒焰窑操作灵活性大，能满足多品种生产等优点外，其装窑、出窑和制品的部分冷却可以在窑外进行，既改善了劳动条件，又可以缩短窑的周转时间。但由于间歇烧成，窑的蓄热损失和散热损失大，烟气温度高，热耗量较高。新型节能型梭式窑改进了窑体砌筑结构，增设了废气余热利用装置，使这一缺点很大改善。2

生产系统梭式窑的生产系统由燃料供给及燃烧设备、燃烧风机、烟气－空气换热器、调温风机和排烟风机等组成。梭式窑的窑体为矩形，窑墙的砌筑沿厚度方向分为三层结构，工作衬即采用高强度高档耐火隔热砖，夹层是隔热耐火材料，外层采用耐火纤维毡贴在窑壁上。窑顶采用平吊顶结构，砌筑也分为三层，内层为高强度高档隔热砖，吊挂于吊顶砖下方，夹层是隔热砖，顶层采用耐火纤维毡,既为隔热层又为密封层。

由于窑门经常移动，所以窑门的砌筑为两层，内层为高强度高档隔热砖，外层为隔热层，采用耐火纤维毡贴于窑门金属壳上。烧嘴安装在窑墙上，视窑的高度设一排或两排。以窑车台面为窑底并和窑顶、窑墙构成窑的烧成空间，窑车衬砖中心留设主烟道,与地下烟道相接。窑的一端（或两端）设有窑门，窑门可单独设置也可砌筑在窑车端部。窑车两侧裙板插入窑墙砂封槽内，窑车与窑车之间，窑车与端墙、窑门之间设有曲封槽，耐火纤维挤紧，起密封作用。在窑墙砂封槽下部留有许多通风孔，有利于窑车底部散热，延长了窑车的使用寿命。

分类梭式窑按照采用能源分类为3：天然气炉、煤气发生炉和直接燃煤式。天然气炉具有环保、高能效、最高温度高，前期需要开设天然气管道或者采用灌装燃气，需配置天然气专用燃烧器。煤气气发生炉主要由炉体、供风系统、供水系统、加煤机构、卸渣装置、捕焦气、电器控制系统等组成。

该设备具有工艺简单，占地少，投资小，操作简单；机械上煤，湿式出渣，无二次污染；煤气出口温度400-550℃，热能利用率极高等特点。直接燃煤式炉趋于淘汰，污染大，能效低。

传热特点火焰窑炉内，燃烧产物是以对流传热和辐射传热的形式把热量传给制品。

1）对流传热：烟气和制品之间的温差成正比，与窑内烟气的流速的0.8次方成正比；

2）辐射传热：烟气和制品的绝对温度的四次方之差成正比。

① 若通过增大烟气与制品之间的温度差来提高传热效率，从传热的观点来说是好的；

但从造成制品内外温差来讲是不好的。

② 如果通过增大烟气的流速，就能使整窑制品都较均匀而迅速地加热。

采用高速调温烧嘴，烟气与制品间的温差不大，而窑内烟气的流速却比使用一般的烧嘴增大致十倍，从而在保证制品的烧成质量的同时提高了传热速率，实现制品允许的尽可能快的烧成目的。

③ 现代间歇式梭式窑炉，采用了高速调温烧嘴，燃烧产物以很高的进度(100米/秒以上)。喷射入窑。这样，在整个烧成过程中，燃烧产物的对流传热速率就大大地提高；

即使在高温阶段，对流传热的作用也大。

④但在使用高速调温烧嘴时，制品码装时要留有在料垛间要留出100-400mm的火焰通道，通常其宽度随窑炉宽度尺寸的增大而增大。

最好使窑内气流能造成一个旋转气流，避免高速的火焰直接冲刷到局部的制品上，影响火焰的流动，造成较大的温差。

特征特点典型的梭式窑以轻型、薄壁、节能为特征，其主要特点是：

1)适应多品种小批量生产。

2)采用轻型薄壁式窑墙结构，内衬采用高温轻质材料。

3)装卸砖在窑外进行。

4)采用高速等温烧嘴,高低错落布置，喷出高速气流，使窑内气流强烈地旋转，对流换热效果极大提高，高温阶段窑内各点温差可控制在5 ℃以内。在低温阶段，采用调温风增大烟气量，调节喷入窑内烟气温度，窑内温差在5 ℃～10℃之间。升温、降温速度快，烧成周期短。

5)可配置适宜的检控仪表（如下图），采用PLC控制，实现全自动化操作。

节能方式由于梭式窑属于间歇窑，窑的蓄热损失和散热损失大，烟气温度高，热耗量较高。需要增设废气余热利用装置，使这一缺点得到很大改善。

一般此类窑温度在1350-1650度，烟道出口温度在1100-1400度左右，所以有大量的热量白白浪费，热利用率只有20-40%,如果使用换热器，可将烟道中的热量进行回收，回收热量加热助燃风、烘干、或其他用途。

如果使用金属换热器，可以进行余热回收，但如果烟道温度达到800度以上，金属换热器非常容易被高温损坏，无法达到余热回收的目的。

如普通情况下窑温高于800度，而烟道温度低于800度，这种情况看起来适合用金属换热器，但如果出现停电、燃气量偏大、助燃风量不足等情况，都会使烟道温度快速高于800度，使金属换热器很快被烧坏。

而陶瓷换热器使用，已攻克这一难关，陶瓷换热器具有以下特点：

1、耐高温，耐腐蚀，所以可以把陶瓷换热器放在烟道出口较近、温度较高的地方，那么它的余热利用率高，换热效果好，节能率高。但金属换热器放在陶瓷换热器的部位就很快被烧坏了。

2、使用寿命上，同等情况下陶瓷换热器是金属换热器几倍或几十倍。

3、如果不使用换热器，助燃风温度就是一般常温（-10℃-40℃），但通过陶瓷换热器加热的助燃风温度可达300℃-800℃，不但可以达到节能的目的，而且提高了环境效益。

排烟方式窑尾排烟方式目前,国内使用较为普遍的底烧式燃气梭式窑和一些小型梭式窑大多采用窑尾排烟方式。

窑体顶部排烟方式窑顶排烟方式结构也比较简单,排烟阻力较小,不需风机排烟,只是在窑顶安装一段金属烟囱将烟气引至室外即可。

所用耐火材料棱式窑的窑墙、窑顶和窑门，用轻质莫来石砖砌筑时，常采用气硬性耐火泥浆来砌筑。这种泥浆要求有良好的砌筑性能，既能保证合适的施工时问(一般要求在90~120s)，又要求在施工一段时间之后能开始硬化，产生良好的常温(或低温)粘接强度(要求可以达到0.5MPa以上);同时有能满足在1000~1600℃温度范围内使用的多种规格。

用于梭式窑的轻质耐火砖，要求有良好的热稳定性，安全使用温度下的重烧线变化率小，热导率达到性能指标要求。2

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学