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一、工業窯爐的分類
工業窯爐是指加熱或熔化金屬或非金屬的裝置而言，加熱或熔化金屬的裝置稱為工業爐，加熱或熔化非金屬的裝置稱為窯爐。工業窯爐是工業加熱的關鍵設備，同時工業窯爐又是高能耗設備。目前，隨著經濟的日益發展，能源短缺的問題日益嚴重。全國工業窯爐年能耗約占總能耗的25%，占工業總能耗的60%。 節能已經成為這個時代的主題。
二、工業窯爐節能原理
1.1.1 工業窯爐節能因素分析
由于工業窯爐是集發熱、傳熱、反應的功能于一身，有的還兼有輸送物料的功能。因此，從滿足煅燒制品要求考慮選擇窯爐類型時，需要分析的因素有：熱能來源、供熱方法、傳熱方法、余熱利用，爐內氣氛性質及運料方法等。
（1） 熱能來源 硅酸鹽工業中，燃料費用在生產總成本中所占比例較大，例如生產普通硅酸鹽水泥時，以煤粉作為燃料，其燃料費用約占成本的13%-14%。如果以油作燃料，則燃料費用在成本中的比例還要高。
（2） 供熱方法 工業窯爐內產品在燒成時，均希望獲得盡可能均勻的加熱。為此，人們曾設想過多種均勻供熱的方法。常用的有四種：
① 內部供熱：根據燒成制品性質和窯爐結構的許可，將燃料混入物料中進行燃燒供熱。例如燒制輕質耐火材料時，在泥料中加入鋸末、焦炭粉、無煙煤粉等，此時，不僅供熱均勻，還由于可燃物的燃盡，使制品具有一定的氣孔率。例如用立窯煅燒水泥熟料時采用黑生料球
法，燃料（無煙煤粉）與生料粉緊密接觸，不僅傳熱速度高，熱利用也好，其熱有效利用率可達50%。但是由于燃料混入物料內部，燃料與空氣接觸不良，燃燒不集中，溫度不高，容易出現燃料未盡、熟料欠燒。特別是當料球大小過分不均勻時，更加嚴重。
② 底部供熱：由于熱氣流有向上浮升的趨勢，因而易造成加入熱室內溫度分布不均勻。并且由于底部燃燒燒嘴維修困難，燒嘴覆蓋面不大，所以底部燃燒應用不多。
③ 側面供熱：在硅酸鹽工業使用最為廣泛的供熱方法，如倒焰窯、梭式窯、隧道窯、池窯等。由于側面燃燒的橫焰覆蓋面大，能夠在較大面積的窯爐底部上獲得較均勻的溫度分布。為了避免火焰直接沖刷在物料上引起在物料上結焦或過燒變形，可采用火焰對準燃燒通道或采用擋火墻的辦法。在側面燃燒中，如在一般的隧道窯中那樣，由于受到燒嘴噴射力的限制，窯不宜太寬。
④ 頂部供熱：窯的寬度可不受限制。燒嘴設在頂部，數目可不受限制，從而可以采用小流量、多點分散的配置方式，進一步改善窯內溫度分布的均勻性和火焰氣體對制品的傳熱條件。 （3） 傳熱方式 明焰傳熱：火焰直接進入窯內進行傳熱； 半隔焰傳熱：部分火焰直接進入窯內進行傳熱； 隔焰傳熱：火焰不進入窯內進行傳熱。
（4） 余熱利用 工業窯爐的余熱利用主要是指排出的燃燒產物的顯熱與加熱制品帶走的顯熱的利用。這些顯熱所帶走的熱量數量較大，如果能很好的加以利用，其經濟效益、社會效益都是顯著的。例如，硅酸鹽工業余熱回收主要用于：料粉或生坯的預熱；煤氣、燃油及助燃空氣的預熱；余熱發電及其他供熱。
（5） 回收余熱方式
① 有的余熱是在窯爐內直接加以利用的，如回轉窯及隧道窯的預熱帶；
② 有的采用通用的換熱設備，如換熱器、蓄熱器、熱管等回收熱量；
③ 有的則采用專用的預熱器，冷卻機等設備加以回收。一些專用設備將結合具體窯爐加以敘述。
（6） 物料的輸運方式 對于粉狀和塊狀物料已有多種加料和出料設備可供選用，如螺旋輸送機、皮帶輸送機，氣力提升泵等，就是對于單機日產幾千噸水泥熟料的回轉窯實現加料的機械化和自動化也已經不成問題。 值得討論的是具有一定形狀的制品，如陶瓷制品、耐火材料制品的裝窯和出窯。在運送制品方面，減輕勞動強度的裝置分為兩大類：一類是用于間歇式窯的裝窯和出窯；一類為連續式窯上的進料和使制品穿過窯爐運行的裝置。 2.2.2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。
(1) 溫度控制 使原料或成型坯體按工藝要求，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、燃燒室結構與分布；
③ 助燃空氣的比例與溫度；
④ 窯爐結構、耐火材料的選擇。
(2) 窯爐氣氛控制 在工業窯爐中，煅燒物料或制品時，不僅有物理過程，還有化學反應。在窯爐內，除了原料之間的反應外，物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爐內的氣氛。
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。此時窯爐內的氣體中氧的分壓較高，易是其中的物料發生氧化反應。氧化氣氛是由工藝要求的。
② 還原氣氛 該氣氛下窯爐內氣體中的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，過熱膨脹大為減輕。燒制日用瓷時，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 當窯爐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 對于特殊陶瓷和特種耐火材料窯爐，需要從周圍氣體介質中攝取所有元素，如利用氮氣作介質以制取氮氧化物（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。 窯爐氣氛控制目的在于加熱煅燒的過程中完成一些需要的化學反應，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。
