陶瓷纤维在热工设备中的应用
陶瓷纤维在热工设备中的应用
林永茂一．陶瓷纤维的分类
陶瓷纤维的分类及使用温度参考件表一
【表一】陶瓷纤维的分类
类别性
能
非晶质纤维晶质纤维
普铝
STD
高纯
HP
高铝
HA
含铬含锆莫来石
A72
氧化铝
A80
氧化铝
A95
氧化锆
分类温度℃1260 1260 1400 1400 1400 1500 1600 1600 1800
长期使用温度℃980 1100 1150 1150 1250 1400～
1450 1450～
1500
1500～
1550
1800
最高使用温度℃1050 1150 1200 1200～
1300
1300 1500 1550 1600 2000
主要化学组成Al2O3％≥45 47～49 52～55 42～46 52～55 72 ≥80 ≥95 ZrO2＋
Y2O3
＞98％SiO2％≥51 50～52 44～47 ≥54 44～45 25～27 17～19≥4.5
ZrO2％－－－－15～17
Cr2O3％－－－ 2.7～5.4
Fe2O3％＜1.2 ＜0.2 ＜0.2 0.2 ＜0.1
Y2O3％
主晶相玻璃玻璃玻璃玻璃玻璃莫来石莫来石
θ－Al2O3
α－Al2O3熔点℃1760 1760 1800
加热线变化％加热温度
保温时间3．6
1150℃
6h
2．6
1150℃
6h
2．0
1150℃
6h
2．0
1150℃
6h
2．5
1400℃
8h
≤1.3
1500℃
6h
≤3.0
1500℃
6h
2.57
1500℃
6h
1.6
1600℃
6h
加热线变化％加热温度
保温时间2．0
1100℃
100h
2．1
1100℃
100h
加热线变化％加热温度
保温时间2．8
1200℃
100h
3．6
1200℃
100h
国外通用规范
测试温度下
保温24h
说明：
①。该表格是国内诸生产厂家产品样本数据的综合整理，只用于对耐火纤维的概念化了解。
②．耐火纤维制品的性能参数与耐火纤维有所区别，用户应根据生产厂家产品样本数据选用。
③．加热线变化是生产厂家的实验数据。以1260型陶瓷纤维为例，其线收缩量的75％是在受热后24h内完成的，其余的25％在长时间连续加热过程中完成。如果加热保温时间是6小时，则线收缩率仅占全部线收缩率的30％。纤维炉膛的制造关键是尽量减小使用中的线收缩。
④．耐火纤维应该严格按照温度界限使用。超限使用会引起纤维的粉化，从而失效。
二．陶瓷纤维的性质及其应用
㈠．陶瓷纤维的热性能与加热线变化
陶瓷纤维是纤维状的耐火材料。具体应用形态是陶瓷纤维二次制品（包括纤维毯、纤维毡、纤维砖、纤维板、异型制品等），比一般低导热率耐火材料具有更优良的绝热性能。
1．陶瓷纤维的绝热性能
陶瓷纤维优良的绝热性能取决于其较低的导热系数和较小的蓄热量。
陶瓷纤维（絮棉）是由固态纤维和空气组成的混合结构，气孔率高达90％以上，具有接近空气的导热率。静止空气常温下的导热系数仅0.0255W/（m·K）。因此陶瓷纤维是一种具有低导热率和低热容量的绝热材料。
陶瓷纤维的导热系数是一个变量。其大小与温度、密度、渣球含量、纤维直径、纤维湿度、纤维方向、使用气氛有关。它的主要特点是：
a. 陶瓷纤维及其制品的导热系数随温度升高而增大；
b. 陶瓷纤维及其刚性制品的容重＜0。35g/cm3时，导热系数随密度的增大而减小；
c. 陶瓷纤维及其刚性制品的容重＞0。35g/cm3时，导热系数随密度的增大而增大；
d. 陶瓷纤维及其柔性制品的容重＜0.096 g/cm3时，导热系数随密度的减小而增大；
e. 陶瓷纤维及其柔性制品的容重＞0.096 g/cm3时，导热系数随密度的增大而减小；当容重达到0。24～0。35 g/cm3时，导热系数不再减小而出现增大的趋势。
f. 在一定的密度条件下，渣球含量增加，导热系数增大；
g. 在一定的密度条件下，纤维直径愈小，导热系数愈小；
h. 在一定的密度条件下，纤维湿度愈大，导热系数愈大；
i. 在一定的密度条件下, 热流方向与纤维垂直时的导热系数大于热流方向与纤维平行时的导热系数；
j. 在一定的密度条件下, 陶瓷纤维环境气氛中的气体导热系数愈大，陶瓷纤维的导热系数愈大；2．陶瓷纤维的耐热性能
陶瓷纤维不仅具有比传统轻质耐火材料更好的绝热性能；而且具有高温下更好的持续工作的优良耐热性能。由于陶瓷纤维及其制品的特殊结构，了解并掌握它的分类温度、牌号温度、最高使用温度、长期使用温度，对于正确使用陶瓷纤维尤为重要。
⑴．陶瓷纤维的分类温度
分类温度：
欧洲及北美：1981年1月28日PRE推荐书（欧洲耐火材料制造者协会标准推荐书第41号）确定纤维分类温度是：耐火纤维样品加热保温24h,并且线收缩不大于2.5％的温度即为纤维的分类温度。分类温度是按Al2O3含量相同的轻质砖导出的。分类温度是对陶瓷纤维进行温度上的分类，仅具有概念上的意义。
国内：有的专家论著称“各类陶瓷纤维的使用温度都有一个极限温度称为最高使用温度，又称为‘分类温度’或‘等级温度’”。
我公司的专业技术人员认为以上的论述给陶瓷纤维的使用带来混乱。陶瓷纤维的最高使用温度应该是陶瓷纤维能够使用的最高温度而不是损坏或即将损坏的温度。陶瓷纤维的分类温度仅具有象征上的意义，而不应该与最高使用温度挂上钩。为了方便用户的选用，我公司为每类陶瓷纤维推荐了最高使用温度和长期使用温度。
牌号温度；也有的耐火纤维制造厂根据自己的经验制定自己产品的分类温度，因此分类温度也可称为“牌号温度”。
实际上国内的生产企业对陶瓷纤维的分类沿用了欧洲及北美对陶瓷纤维的分类。
⑵．陶瓷纤维的使用温度
为便于合理应用，陶瓷纤维的使用温度又分为最高使用温度和长期使用温度。
最高使用温度：耐火纤维的最高使用温度是耐火纤维在实际使用中允许的最高温度。此时
的加热线收缩变化理论上一般应≤4％，此时的纤维仍有一定的强度。但在最高使用温度条件下作业，耐火纤维的强度降低较快，寿命较短。
长期使用温度：耐火纤维的长期使用温度（安全使用温度）应是纤维在使用中晶格缓慢发育的温度，此时纤维收缩率理论上一般应≤2。6％；在氧化气氛和不发生意外的情况下，纤维的使用寿命应达到5～8年。
1260型纤维加热收缩率随温度变化示意见图一。
％
【图一】硅酸铝纤维加热线收缩/％
1．天然料纤维2．纯硅酸铝纤维3．高铝纤维
⑶．非晶体硅酸铝纤维长期使用温度：
①．普通硅酸铝纤维长期使用温度应低于纤维放热高峰的温度即莫来石析晶温度980℃。
②．由于高纯硅酸铝纤维的杂质少于普通硅酸铝纤维，减少了晶界间的杂质富集，减小了纤维杆断裂的几率，因此延长了使用寿命。其长期使用温度应低于纤维晶粒尺寸急剧长大的温度50℃。
即：1150℃－50℃=1100℃
③．高铝硅酸铝纤维长期使用温度与高纯硅酸铝纤维长期使用温度接近，但Al2O3含量高，安全使用时间略长。由于在1200℃以下高铝硅酸铝纤维的加热线收缩率略大于高纯硅酸铝纤维的加热线收缩率。只有在加热温度超过1200℃后，高铝硅酸铝纤维的加热线收缩率才开始逐渐低于高纯硅酸铝纤维的加热线收缩率。但此时已接近高铝硅酸铝纤维的使用温度极限。又因为该纤维能耗高、成纤率低，纤维细、强度低，因此该纤维呈淘汰趋势。
④．含铬硅酸铝纤维的放热效应与其他玻璃态纤维相同，加入Cr2O3对纤维的析晶温度没有影响，含铬硅酸铝纤维的长期使用温度没有提高。但纤维中加入Cr2O3后，抑制了晶粒长大的速率、延长了晶粒长大的时间，因此使用寿命得以延长；短期最高使用温度提高100℃。大约1年后Cr2O3完全挥发而不再起作用。在还原气氛中，1250℃时Cr2O3被还原。
⑤．含锆硅酸铝纤维由于锆的加入提高了玻璃相的黏度，抑制了莫来石晶体的生长速率，最终提高了生长到临界晶粒所对应的温度与时间。因此提高了含锆硅酸铝纤维的品质，随之提高了长期使用温度与安全使用时间。
⑷．晶体硅酸铝纤维长期使用温度
①．A72莫来石纤维
莫来石纤维的长期使用温度℃：电炉1450～1500；燃油炉1250～1300
②A80氧化铝纤维
A80氧化铝纤维的长期使用温度℃：电炉1500～1550；燃油炉1350～1400
③A95氧化铝纤维
A95氧化铝纤维的长期使用温度℃：电炉1550～1600；燃油炉1450～1500
3．温度与时间对加热线收缩变化率的影响
陶瓷纤维在不同温度与时间的条件下，加热线收缩变化率是不同的。
以1260型陶瓷纤维为例；尽管加热制度不同，其线收缩量的75％是在受热后24h内完成的，其余的25％在长时间连续加热过程中完成。如果加热保温时间是6小时，则线收缩率仅占全部线收缩率的30％。温度的不同对线收缩量变化影响很大。工作温度高，线收缩量就大。这一点对控制纤维的预处理温度及纤维壁衬的使用温度具有现实的指导意义。
1260型陶瓷纤维加热温度、加热时间与加热线收缩变化率的关系见图二（示意）。
【图二】
4．有用的结论
⑴．根据设备可能达到的最高使用温度选择陶瓷纤维制品，在实际使用中不要超温。哪怕超温一次，对陶瓷纤维制品本身也是“致命”的。只要实际使用温度低于陶瓷纤维制品的最高使用温度，使用时间对陶瓷纤维制品的寿命影响不是太大。
⑵．工业窑炉炉衬热面使用柔性陶瓷纤维制品时，其密度一般为128～220㎏/m3即可。且炉衬以后各层次纤维制品的密度逐次减小。
⑶．层铺式陶瓷纤维壁衬其纤维方向接近于与炉壁传热方向平行；叠砌式陶瓷纤维壁衬其纤维方向接近于与炉壁传热方向垂直。后者的导热系数比前者增大20～30％。
⑷．在温度1300～1450℃时，使用非晶体纤维与晶体纤维按一定的比例混配后制成的制品，是最合理、最经济的使用方法。按使用温度与时间的不同，其比例可以是7﹕3～4﹕6不等。此时的晶体纤维是骨架；非晶体纤维是填充物。
⑸．向用户推荐的陶瓷纤维最高使用温度、长期使用温度，是基于对纤维在加热过程中的微观变化，如晶粒尺寸、纤维强度、线收缩等的变化的研究而得出的结论。无论是最高使用温度还是长期使用温度都是基于用户能正常使用的基础上得出的结论，区别仅是使用时寿命的长短不同而已。
5．重要提示
关于分类温度、牌号温度、最高使用温度、长期使用温度，国内的界定与论述鲜见明确而一致同意的意见，不同的著作与产品样本有不同的结论与说法，容易误导使用。比如有的论著称“普通硅酸铝纤维的长期使用温度（氧化气氛）1050℃；高铝纤维最高使用温度1400℃”。这与纤维制品在加热过程中晶体结构的变化带来的结果不符。纤维制品的使用寿命与原料成分、原料产地、生产厂家、工艺方法、使用方法、
使用环境等的不同，而有很大的差别。
为了进一步节能降耗，为了给广大用户带来具体的经济效益，我公司热诚欢迎广大用户进行使用垂询。
㈡．抗热振性能
由于陶瓷纤维制品是由直径2～5μm的纤维相互交织在一起，构成含有大量封闭、半封闭、连续气孔的多孔制品，且纤维柔软富有弹性。促成制品在温度急剧变化的条件下具有优良的缓冲热应力，保持各方向自由伸长的抗热震损伤的能力。因此具有优良的抗热振性能。
㈢．抗风蚀性能
陶瓷纤维制品抗风蚀能力见附表二。
【表二】陶瓷纤维制品抗风蚀能力
陶瓷纤维制品名称软毡针刺毯硬板模块（组件）湿毯纤维浇注料
最高允许风速（m/s）8 20 25 30 30 ＞30
㈣弹性与抗透气性能
陶瓷纤维及其柔性制品具有良好的弹性，即压缩回弹率和一定的抗透气性能。陶瓷纤维的压缩回弹率随密度的增大而提高；透气阻力相应增大。当工作温度超过400℃时，随温度的升高，纤维制品的回弹率逐渐减小。
窑炉壁衬使用柔性纤维制品时，应预压缩20％左右。
窑炉壁衬使用刚性纤维制品时，如有必要应采用加热的方法完成预收缩。
陶瓷纤维刚性制品可制作高温垫片，使用温度高达1200℃。
国产标准型陶瓷纤维毡回弹率见表三.
【表三】国产标准型陶瓷纤维毡回弹率
体积密度/（㎏/m3）113 121 146 178 189 198
回弹率/％63.07 74.54 80.07 80.18 82.49 93.35
㈤．化学稳定性
1．使用温度与炉内气氛的关系
在中性和氧化性气氛中，陶瓷纤维具有优良的化学稳定性。在还原气氛及含有硫酸盐、氟化物、碱金属、V2O5的窑炉气氛中，纤维析晶与晶粒生长的环境劣化。真空条件下，加快了纤维内某些元素的挥发，降低了陶瓷纤维的使用温度。
⑴高温下，还原气氛对陶瓷纤维的作用：降低使用温度。
①SiO2被还原
SiO2＋CO→SiO↑＋CO2 SiO2＋H2→SiO↑＋HO2
②. Cr2O3被还原
Cr2O3＋3 CO=2 Cr＋3 CO2
③．陶瓷纤维壁衬吸附H2、CO，提高了晶粒生长速度，加速了结晶过程。
⑵．真空条件下的使用真空度≥1。33Pa时，使用温度比氧化温度降低400～500℃。
⑶．高温下，燃油气氛对陶瓷纤维的作用：降低使用温度。
①．硫酸盐及其氧化物存在于＞900℃的炉气中浸蚀纤维；
②．炉气中的氯、硫和硫化物在V2O5的作用下与纤维反应，生成硫酸盐损坏炉衬；
③．炉气中的CO起还原作用；
④．炉气中的C、K2O、Na2O、SO2、CaO、BaO、Fe2O3等固相物吸附在纤维上，促进纤维接触烧结和聚晶，使晶粒生长速度增大，纤维收缩和致密化程度加速。
2．有用的结论
⑴．Al2O3在还原气氛中是稳定的。在还原气氛中应选用高铝型纤维，如高铝纤维、莫来石纤维、氧化铝混配纤维等。
⑵根据使用燃料类别（煤气、油、煤、）及产生的炉气成分确定纤维壁衬使用温度，并适当增加壁衬厚度。
⑶不同类型的陶瓷纤维在还原气氛下的使用温度见表四。
⑷．燃油设备的陶瓷纤维壁衬比电热设备使用温度低100～150℃。
【表四】不同类型的陶瓷纤维在还原气氛下的使用温度
陶瓷纤维类型
最高使用温度℃
氧化气氛还原气氛连续短时
高纯硅酸铝纤维Al2O345～50％1100 1150 有条件的用到1100 高铝纤维Al2O355～60％1150 1200 有条件的用到1100 含铬硅酸铝纤维Al2O355％1150 1200～1300 有条件的用到1200 高纯、氧化铝混合纤维；莫来石1400 1500 约比氧化气氛低200
高铝、氧化铝混合纤维氧化铝纤维Al2O395％1500
1550
1600
1600
约比氧化气氛低200
约比氧化气氛低100
㈥．隔音性能
陶瓷纤维制品是微细纤维多孔集合体，具有优良的吸音性能，可用于高温消音材料。
对于高频声波，密度小的陶瓷纤维制品吸音音量降低率大；对于低频声波，密度小的陶瓷纤维制品吸音音量降低率小。
陶瓷纤维制品吸音特性见表五。
【表五】陶瓷纤维制品吸音特性
音频/Hz 320 500 800 1000 1250 1600 2000 3200 4000
吸音系数39 63 91 97 99 97．5 94 98 99
㈦．电气性能
陶瓷纤维具有优良的电气绝缘性能，是绝缘性材料。绝缘电阻随温度的升高而降低。
陶瓷纤维的介电特性见表六。
陶瓷纤维击穿电压试验见表七。
【表六】陶瓷纤维的介电特性
周波数Hz 温度
℃介电
常数
损耗角
正切
周波数Hz 温度
℃
介电
常数
损耗角
正切
102 室温4．81 0．654 8．6×109266 1．57 0．0078 105 室温1．75 0．040 8．6×109590 1．569 0．0055 108 室温1．61 0．017 8．6×109930 1．56 0．0063
1.4×1010室温1．60 0．036
【表七】陶瓷纤维击穿电压试验
实验条件最大值
（Kv/mm）
最小值
（Kv/mm）
平均值
（Kv/mm）
室温 6 4 5 室温 5.5 5.0 5.3 室温 6.5 4.5 5.5
三．陶瓷纤维的损坏机理
陶瓷纤维同重质耐火材料一样，在使用过程中内部纤维组织结构也处在不断的变化中。微观组织的变化必然带来宏观应力的产生。材料的收缩和应力的出现必然带来对母体的破坏。在很大程度上，耐火炉衬的损坏主要不是耐火度不够，而是材料在长期使用中内部组织的相变、晶变、收缩和晶界处富集低熔点杂质所致。了解陶瓷纤维的损坏机理对于正确使用陶瓷纤维制品具有实际指导意义。
1．非晶质（玻璃态）纤维的损坏机理
⑴．析晶出现→晶粒长大
非晶质（玻璃态）纤维是过冷固溶体。即高温液体在短时间内骤冷，使原子团不能按规则排列而偏离平衡状态，因此具有比晶体物质高的内能。随着温度的升高，玻璃态纤维黏度降低，原子扩散和规则化排列（从无序排列到有序排列）速度增大，向晶体态转化，即产生析晶。这一过程是放热过程即能量释放的过程。纤维被加热到980℃左右时出现一个放热峰。
普通硅酸铝纤维在900℃前基本上是玻璃态的，超过900℃后开始析出莫来石晶体，到1000℃时莫来石晶体含量达32％，到1050℃时莫来石晶体含量达43％，且莫来石晶体急剧长大，莫来石析晶量猛增到1200℃，随后析晶速率缓慢降低。随着莫来石晶体的增多与长大，SiO2不断富集，1100℃左右时方石英出现。
高纯硅酸铝纤维不同之处是在1100～1150℃莫来石析晶猛增，到1150时莫来石晶体急剧长大，1200℃左右时方石英出现。莫来石晶体急剧长大的温度比普通硅酸铝纤维提高100℃。
含铬硅酸铝纤维的放热效应与其他玻璃态纤维相同，加入Cr2O3对纤维的析晶温度没有影响。
⑵．晶粒长大→微观收缩
随着温度的升高，晶粒的尺寸急剧长大。纤维析晶和晶粒长大即晶格化的结果，纤维将出现体积收缩（晶体表面积最小化）。纤维收缩的同时，纤维强度降低。不均匀的体积收缩导致纤维杆表面错位、缩径、变形、晶界开裂，并积聚了内应力。应力从晶界开裂处释放出来，使纤维杆断裂粉化。
普通硅酸铝纤维莫来石晶粒尺寸与加热收缩关系见表八。
【表八】普通硅酸铝纤维莫来石晶粒尺寸与加热收缩关系
加热温度/℃
加热时间500h 晶粒尺
寸/A0
加热收缩率/％
保温24h
加热温度/℃
加热时间500h
晶粒尺
寸/A0
加热收缩率/％
保温24h
1000 700 1.84 1200 2300 8.30
1100 1500 5.08 1300 3200 15.38
⑶．微观收缩→制品开裂
纤维内的微观收缩在宏观上的累积使纤维制品单元间的缝隙增大。由于纤维失去了弹性，缝隙的补充受到了限制。高温热流透过单元缝隙造成锚固件及纤维内件受损脱落。
因此，晶粒长大造成的收缩和缩径是影响纤维使用寿命的关键因素。
⑷．有用的结论
确定纤维壁衬的使用温度和该温度下的加热时间是加热设备安全使用的必要条件。
2.晶质纤维的损坏机理
⑴．晶粒长大→微观收缩
晶粒纤维在微观组织上是由若干尺寸很小、结晶方向不同的小晶体组成。由于制取工艺中煅烧温度和时间的关系，小晶体的晶格存在着空位、错位和非晶体结构等缺陷。随着温度的升高，晶粒与晶粒相互吞并长大，缺陷消除。宏观上使纤维密度增大、体积缩小，纤维杆表面凹凸不平。收缩导致纤维杆长度方向上粗细不均的缩径。由于晶界处富集的杂质结合力弱，应力就会在缩径处释放，使纤维杆断裂即粉化。在两种晶粒存在的状态下，α－Al2O3的同素异构变化使晶粒长大的速度加快。
⑵．微观收缩→制品开裂
晶体微观组织的收缩积累导致制品宏观上出现体积收缩。造成制品单元间缝隙的增大。高温热流的进入，
使锚固件及纤维内件受损脱落。因此，体积收缩是晶质纤维损坏的主要原因。
四．陶瓷纤维刚性制品－硬板
㈠．陶瓷纤维板
陶瓷纤维板是一种刚性的、低导热率的纤维制品。可用于同时要求坚韧、自承重及隔热的领域。一般用于构筑高温工业窑炉及高温管道的壁衬热面，特别是装饰、艺术等高温陶瓷窑的窑车、炉门挡板、窑炉炉温分割板等部位。其优良的抗风蚀性能和抗机械冲击性能，使之用于有热流冲蚀部位的壁衬材料。
㈡．混配纤维板
应用各种隔热制品的最重要的目的是获得最佳的性价比。晶质纤维高温绝热性能好，但价格高。非晶质纤维价格低，但使用温度也低。两者都限制了更广泛使用。大量的研究与实践表明，用多晶晶质纤维与玻璃态纤维按照一定的比例混合制得的混配纤维板的性能具有明显的高温使用优势。在混配纤维板中，多晶晶质纤维形成一个热稳定的坚固网络，玻璃态纤维填充其中。尽管在使用中玻璃态纤维会产生收缩，但对制成品的总体几何尺寸影响不大. 因为玻璃态纤维在高温时析出的方石英晶体和自由SiO2与多晶纤维中的Al2O3形成纤维间的莫来石结合, 使制品保持稳定的结构强度，限制收缩变形。隔热制品的一个最重要的性能参数是在高温下的高温线收率缩率，它的主要影响参数是Al2O3含量。
混配纤维制品的加热线收缩率与多晶纤维加入量的关系见图三（示意）。
多晶纤维含量％
【图三】混配纤维加热1400℃，保温24h
㈢．高温板
高温板是在使用温度下进行预收缩处理和表面强化处理后，直接应用于高温窑炉热面的纤维板。采用先进的煅烧工艺接近“一次烧死”，用户使用时的线收缩很小。解决了炉膛收缩缝隙问题。
高温板表面增加了Al2O3含量并且对固化剂模数优选，其交互反应得结果大大增强了高温板耐热性能。这类产品最高可用到1800℃，其密度为0.45～0.60ɡ/㎝3，具有很好的机械性能。由于Al2O3含量较高，因此这类产品还具有很好的抗化学腐蚀性。由于具有很好的各向均匀性，因此这类产品还具有很好的结构完整性。
五．陶瓷纤维与陶瓷纤维制品的线变化和导热系数的比较见表十。
【表十】陶瓷纤维与陶瓷纤维制品的线变化和导热系数的比较
普铝纤维高纯纤维含锆纤维
原棉毯板原棉毯板原棉毯板
加热线变化/％加热℃；
保温h 3.1
1150;
6
3.5
1232
24
3.0
1000
24
3.3
1260;
24
3.3
1232
24
3.0
1100
24
2.5
1400
8
3.5
1399
24
3.0
1400
24
各平均温度下的导热系数W/m·K 0.251
816℃
0.136
750℃
0.213
816℃
0.136
750℃
0.213
816℃
0.136
750℃
加热线变化/％℃；
h A72 A80 A95
原棉毯板原棉毯板原棉毯板
1.3
2.0 2.6
3.3
1500
6
1500
6
1500
6
1600
6
各平均温度下的导热系数W/m·K 0.26
1350℃
0.22
1250℃
0.221
1200℃
六．陶瓷纤维制品在热工设备中的应用
㈠．陶瓷纤维柔性制品在热工设备中的应用
1．陶瓷纤维柔性制品在热工设备中的应用形式
在热工设备中应用的陶瓷纤维柔性制品主要就是纤维毯。纤维毯的应用形式有两种：层铺式壁衬和叠砌式壁衬。两种结构纤维壁衬的主要区别是导热系数的不同.
层铺式壁衬和叠砌式壁衬导热系数的比较见表十一.
【表十一】层铺式壁衬和叠砌式壁衬导热系数的比较
温度/℃200 300 400 500 600 700 800
900
层铺式壁衬导热率/ 0.058 0.0812 0.104 0.116 0.15 0.174 0.208 0.243 叠砌式壁衬导热率/ 0.081 0.116 0.139 0.174 0.232 0.278 0.336 0.406 叠砌/层铺式壁衬导热率比较 1.16 1.42 1.33 1.5 1.53 1.6 1.61 1.66 2．层铺式壁衬的应用
层铺式壁衬主要应用在炉温700～900℃的窑炉。
层铺式壁衬组成及主要参数见表十二。
【表十二】层铺式壁衬组成
炉
温℃炉壁组成材料炉壁
厚度mm
炉壁温度/℃炉壁散
热量/
W/M2
炉壁
导热系数/
W/m·K 层
厚
总
厚
t 1 t 2t 3冷面平均
700 A V=128㎏/M3标准毯25
100
B V=128㎏/M3低温毯25 700 574 457 76 388 700.12 0.0965
C V=100㎏/M3岩棉毯50
800 A V=128㎏/M3标准毯
B V=128㎏/M3低温毯
C V=100㎏/M3岩棉毯25
75
50
150 800 708 449 74 473 666.39 0.1185
908 A V=128㎏/M3标准毯
B V=128㎏/M3低温毯
C V=100㎏/M3岩棉毯50
75
50
175 900 797 472 77 488 716.40
3． 叠砌式壁衬的应用
叠砌式壁衬主要采用的是陶瓷纤维毯折叠预制成型块。
陶瓷纤维模块又称陶瓷纤维组件。陶瓷纤维组件由陶瓷纤维毯折叠块、固定件、连接件组成。 ⑴ .陶瓷纤维模块砌筑炉衬的优点如下： ①．安装或维修施工简单。
②．模块预置了线收缩，减小了纤维壁衬可能出现的收缩缝；使用温度比层铺式壁衬提高50℃。 ③．优良的抗风蚀性能，可达30～50m/s 。 ⑵．陶瓷纤维模块性能见表十三。
【表十三】陶瓷纤维模块性能 标准型 高纯型 高铝型 含锆型
纤维模块 纤维模块 纤维模块 纤维模块 分类温度/℃
1260 1260 1400 1400 最高使用温度/℃ 1050 1150 1200 1300 长期使用温度/℃ 1000 1100 1150 1250 加热线收缩变化/％
加热温度℃
保温时间h
1.4 950 24 1.3 1100 24 1.5 1200 24
平均温度下的导热系数/W/m ·K 600℃
800℃ 1000℃
V=190㎏/M 3
0.145 0.20
0.135 0.185 0.25
0.12 0.17 0.22
⑶．叠砌式壁衬组成及主要参数见表十四。
【表十四】炉温1000℃～1200℃陶瓷纤维模块炉壁结构及参数 1000℃
陶瓷纤维模块 材质及品种 模块炉壁炉壁厚度
炉壁散热量q W/M 2
炉壁冷面
温度℃
炉壁平均温度℃
炉壁导热系数 W/（m ·K ）
175/mm 200/mm 225/mm
889 785 701
83 77 72
531 528 526
0．1763 0．1766 0．1766 高纯陶瓷纤维毯 体积密度 190～220㎏/m 3 1100℃ 175/mm 200/mm 225/mm 250/mm 1169 1036 925 701 98 91 85 80 594 590 587 585 0． 2096 0． 2107 0． 2106 0．2106 高铝陶瓷纤维毯 体积密度 190～220㎏/m
3
1200℃
200/mm 225/mm 250/mm 300/mm 1350 1209 925 701
107 100 93 84
653 650 646 642
0。2509 0。2513 0。2463 0。2480
含锆陶瓷纤维毯 体积密度
190～220㎏/m 3
㈡.陶瓷纤维刚性制品在热工设备中的应用
在热工设备中应用于窑炉壁衬的陶瓷纤维刚性制品主要有两种：真空成型硬板与真空成型异形件。1．真空成型硬板的应用
真空成型硬板的应用形式有三种：平铺式；贴面式；复合式。
⑴．平铺式硬板壁衬
平铺式硬板壁衬的结构与层铺式纤维毯壁衬的结构形式不同。
层铺式纤维毯壁衬的结构是纤维毯一层一层的平铺在炉壁上，使用锚固件固定。
平铺式硬板壁衬的结构是窑炉热面应用的是硬板厚度方向的断面。这样的应用效果是纤维方向与热流垂直，导热系数最低。应该注意的是连接平面必须保证每一面都是平整的，这样才能作到缝隙最小，热损失最小。而且尽量避免使用黏结剂粘接。这样就要求使用的刚性硬板必须是重烧线变化量最小的。⑵．贴面式硬板壁衬
贴面式硬板壁衬是在耐火砖窑炉热面粘贴刚性硬板。
⑶．复合式硬面壁衬
复合式硬面壁衬是在层铺式壁衬基础上发展起来的具有抗风蚀、抗氧化铁皮腐蚀的纤维壁衬。壁衬热面是一层真空成型硬板，背衬是层铺毯及绝热层，采用陶瓷紧固件锚固于炉壁。因此复合式硬面壁衬也称为板/毯纤维壁衬。该结构壁衬最高可用于1400℃窑炉。壁衬热面应用的真空成型硬板的尺寸不宜过大，一般的尺寸是（400～600）×（400～600）×（25～50），以防止发生断裂翘曲。
2．真空成型异形制品的应用
应用于窑炉壁衬的陶瓷纤维真空成型异形制品有两种：
一种是应用于窑炉壁衬特殊部位的形状比较复杂的保温结构。一般是采用真空成型的办法一次或多次制成预制件，然后固定在炉壁上。较大窑炉壁衬与硬板配合使用。对于小型实验电炉的炉膛可以一次成型。
另一种重要的应用形式是加热与绝热一体的加热器。
3．陶瓷纤维加热器
陶瓷纤维加热器是陶瓷纤维真空成型异形制品与电热元件采取多种方式结合成一体的组合构件。为了使用方便，ALFISO公司根据功率和尺寸的大小设计了多种规格的加热器以便选用。
⑴．镶嵌式陶瓷纤维加热器
镶嵌式陶瓷纤维加热器是小规格螺旋状电热丝或徊型状电热带，在真空成型的时候采用特殊的工艺，使其镶嵌在纤维硬制品表面。
镶嵌式陶瓷纤维加热器根据热工设备壁衬的形状要求分为平板式、圆筒式、半圆式。
镶嵌式陶瓷纤维加热器根据电热元件的安装形式分为屏蔽式、敞开式。
屏蔽式的使用温度不大于1100℃。
敞开式的使用温度不大于1300℃。
镶嵌式陶瓷纤维加热器见图四（示意）。
⑵．悬挂式陶瓷纤维加热器是采用特殊的工艺把较大规格电热元件固定在纤维硬制品表面，使其成为加热与绝热一体的整体结构。
悬挂式陶瓷纤维加热器根据热工设备壁衬的形状要求分为平板式、半圆式。
悬挂式陶瓷纤维加热器采用金属电热元件时，使用温度不大于1300℃；
悬挂式陶瓷纤维加热器采用非金属电热元件时，使用温度不大于1700℃；
悬挂式陶瓷纤维加热器：图五（示意）。
镶嵌—屏蔽式加热器
【图五】悬挂式陶瓷纤维加热器
㈢．陶瓷纤维浇注料在热工设备中的应用
1．陶瓷纤维浇注料的特点
陶瓷纤维浇注料是以优质低渣球含量的喷吹陶瓷纤维棉为骨料，加入各种填料、结合剂、添加剂等材料复合而成。
⑴．陶瓷纤维浇注料具有低密度、低导热率、较低的加热线收缩率。
⑵．具有良好的抗压、抗折强度；优良的抗风蚀、抗磨、抗震性能。并具有一定的承重能力。
⑶．具有良好的可朔性，可以现场浇注施工与修补。亦可制成预制件砌筑施工。
⑷．对窑炉气氛适应性强。在可控气氛窑炉内使用性能稳定。
2．陶瓷纤维浇注料的性能见表十五。
【表十五】陶瓷纤维浇注料的性能
标准型高铝型含锆型
分类温度/℃1260 1400 1400
使用温度/℃1000 1200 1300
干燥后密度/（㎏/m3）110℃×24h 650 650 650
烧后密度/（㎏/m3）保温3h 600（1000℃）600（1200℃）600（1300℃）
重烧线变化/％保温3h ＜2（1000℃）＜2（1200℃）＜2（1300℃）
冷态耐压强度/MPa 干燥后（110×24h）烧后（保温3h）0．8
≤1。2（1000℃）
1．0
0．8
≤1。2（1200℃）
1．0
0．8
≤1。2（1300℃）
1．0
平均温度下的导热系数/（W/m·K）
400℃600℃0．206
0．266
0．223
0．222
0．225
0．240
化学组成/％Al2O3≥30 ≥55 ≥45 ZrO2＞7
Fe2O3≤1。5 ≤1。0 ≤1。0
发电厂热工设备介绍资料
第一部分发电厂热工设备介绍 热工设备（通常称热工仪表）遍布火力发电厂各个部位，用于测量各种介质的温度、压力、流量、物位、机械量等，它是保障机组安全启停、正常运行、防止误操作和处理故障等非常重要的技术装备，也是火力发电厂安全经济运行、文明生产、提高劳动生产率、减轻运行人员劳动强度必不可少的设施。 热工仪表包括检测仪表、显示仪表和控制仪表。下面我们对这些常用仪表原理、用途等进行简单介绍，便于新成员从事仪控专业工作有个大概的了解。 一、检测仪表 检测仪表是能够确定所感受的被测变量大小的仪表，根据被测变量的不同，分为温度、压力、流量、物位、机械量、成分分析仪表等。 1、温度测量仪表： 温度是表征物体冷热程度的物理量，常用仪表包括双金属温度计、热电偶、热电阻、 温度变送器。常用的产品见下图： 双金属温度计热电偶 铠装热电偶热电阻（Pt100）
端面热电阻（测量轴温）温度变送器 1）双金属温度计 原理：利用两种热膨胀不同的金属结合在一起制成的温度检测元件来测量温度的仪表。 常用规格型号：WSS-581，WSS-461；万向型抽芯式；φ100或150表盘；安装螺纹为可动外螺纹:M27×2 2）热电偶 原理：由一对不同材料的导电体组成，其一端（热端、测量端）相互连接并感受被测温度；另一端（冷端、参比端）则连接到测量装置中。根据热电效应，测量端和参比端的温度之差与热电偶产生的热电动势之间具有函数关系。参比端温度一定时热电偶的热电动势随着测量温度端温度升高而加大，其数值只与热电偶材料及两端温差有关。 根据结构不同，有普通型热电偶和铠装型热电偶。根据被被测介质温度高低不同，一般热电偶常选用K、E三种分度号。K分度用于高温，E分度用于中低温。 3）热电阻 原理：利用物质在温度变化时本身电阻也随着发生变化的特性来测量温度的，热电阻的受热部分（感温元件）是用细金属丝均匀地双绕在绝缘材料制成的骨架上。 热电阻一般采购铂热电阻（WZP），常用规格型号：Pt100，双支，三线制，铠装元件?4，配不锈钢保护管，M27×2外螺纹。 4）温度变送器 原理：将变送器电路模块直接安装在就地温度传感器的接线盒内，将敏感元件感受温度后所产生的微小电压，经电路放大、线性校正处理后，变成恒定的电流输出信号（4～20mA）。 由于该产品未广泛普及，所以设计院一般很少选用。
硅酸盐工业热工设备(陶瓷)教学大纲pdf
《陶瓷热工设备》课教学大纲 Thermal equipment in ceramics 课程编码： 学分：课程类别： 计划学时：32 其中讲课：32 实验或实践：上机： 适用方向：材料科学与工程（陶瓷） 推荐教材： 姜洪舟主编《无机非金属材料热工设备》武汉理工大学出版社 2010 参考教材： 孙承绪主编《陶瓷工业热工设备》武汉工业大学出版社 2008 刘振群著《陶瓷工业热工设备》化工出版社 1994 姜金宁主编《耐火材料热工设备》冶金工业出版社 1998 课程的教学目的与任务 陶瓷热工设备课是材料科学与工程专业的一门专业性课程。主要学习内容是：学习和掌握陶瓷工业生产中所用的烧结设备—工业热工设备的知识。通过该课程的学习，使学生掌握陶瓷工业热工设备的发展历史；结构、工作原理与操作制度；工业热工设备的设计、计算；掌握各种不同陶瓷工业热工设备的特点、性能及进行优劣比较；掌握热工设备的热工测量技术和自动调节知识。使学生具有使用、改进和设计热工设备以及初步引进科研的能力. 课程的基本要求 1、本课程以隧道窑为主要内容。因此，要求学生认真学习和掌握隧道窑的结构、热工设备的发展历史、陶瓷产品的烧成制度，耐火材料与隔热的种类与性能，各种热工设备的工作原理、结构设计计算等 2、通过对本课程的学习，使学生对陶瓷工业热工设备的实际工程问题具有一定的分析和解决能力。 3、本课程的先行课程为：工程制图、材料机械、材料力学、流体力学、热工基础等课程。本课程学习时最好与陶瓷工艺学同步进行,或略后于该课程。 4、课程采用课堂教学为主，见习为辅，结合生产实习，以课程设计作为实践教学环，学习工业热工设备的设计以达到对热工设备结构的了解和掌握。 各章节授课内容、教学方法及学时分配建议（含课内实验） 第一章:隧道窑。计划学时：12 [教学目的与要求] 掌握隧道窑的分类，各部结构特点、工作原理及操作原理。掌握隧道窑与辊道窑操作控制及常用气体燃烧设备及隧道窑与辊道窑耐火材料选择。了解窑炉的发展方向及节能途径
热工设备
1.原有化合物化合键破坏 2.新材料化合键重组 3.新材料制品成型 4.新材料化合键合成 5.新材料制成。 1.必须在设备结构上满足热制备工艺过程要求 2.必须在热 工制度上..3.在自动控制上和调节上… 间歇式、连续式 制备与生产过程都要经过高温阶段（即需要热制备过程）。 5. 无机非金属材料通常是通过离子键、共价键或离子-共价混合键构成。 6.无机非金属材料、有极高分子材料、金属材料并列为三大基础材料。 7.窑业材料-硅酸盐材料-无机非金 属材料是我国对材料认识的几次飞跃。 窑炉 9.热工设备：产生热量、利用热量的设备。 是一些高温结构空间即在这些空间内能够用加热的方法，按工艺要求的烧成制度，使原料、生料或生坯经过一系列物理化学变化后成为熟料或产品。 1.普通烧制方法（固相烧结、液相烧结、熔化三种具体烧制方法）、高技术制备方法（材料的“放电等离子体烧结”、微波烧结、激光烧结、热压烧结、热等静压制备、自蔓延高温合成、活化烧结、真空烧结、爆炸烧结、气氛烧结、活化热压烧结） 其本质是在物料温度低于熔化温度的高温条件下，物料内部产生致密化的过程。 是在高温阶段将物料的气孔排除，使气孔率下降、物料颗粒之间粘合、物料收缩产生致密化、晶界移动、烧结体强度、化学稳定性提高，可以有部分固相反应存在，也允许有晶型转变以及固溶体存在，但不出现液相。 是在高温烧结阶段除了固相烧结的特征外，还会有部分液相出现，其产品中也有玻璃相存在。 除原料的前期处理和烧制品的后期处理阶段，大体都经过预热、烧成、冷却三阶段。 水泥：生料制备-干燥预热-碳酸盐分解-固相反应-烧结反应-冷却-熟料。 陶瓷：生坯体-干燥预热-脱水分解-晶型转变区域-坯体内气体排出-烧成保温-冷却。 玻璃：石英砂、纯碱、长石粉碎-池窑-池窑进料口-干燥预热熔化-调整静臵-出料口-成型（锡槽） 于稳定的系统输入热量之和等于输出热量之和 是构成窑炉高温空间的窑体材料。包括耐火材料（粘 土砖、高铝砖、镁质砖及浇注料）、保温材料、围护结构材料。 新建窑炉在正式生产之前按照适应耐火材料砌体体积变化的加热速度升温，以排除耐火材料砌体中的水分和适应相应的晶型转变（ 作用），而为窑炉的安全稳定打下基础。 固体、气体、液体燃料燃烧设备 燃料燃烧的设备叫… 成汽油再按气体燃料的方 22.常用雾化介质有空气、水蒸气 根据雾化介质压强大小有低压、中压、高压雾化；按油流与雾化介质流向有直 流式、涡流式交流式；按雾化级数有一级、二级、多级雾化；按油流与雾化介质混合位臵有：外混式、内混式。 重油、轻质柴油烧嘴） 25.气体燃料的燃烧器也叫烧嘴传统的有：长焰、短焰、无焰烧嘴。新型的有：高速调温、脉冲烧嘴。 26.新型干法水泥回转窑系统是以“悬浮预热”“窑外分解”技术为核心，以NSP 窑为主导的 产量、热耗 、换热效率 生料样品的影响后所得的分解率。 从窑尾下料管去料测定烧失量后计算而得的分解率 解的碳酸盐量占原来未分解时碳酸盐量 的百分数。 发热能力、燃烧带截面、表面、容积热力强度、空 气过剩系数。 为了实现废气与生料粉之间的高效换热，达到提高生料温度降低排除废气温度。 由旋风筒及其连接管作为一个换热单元，若干换热单元相互连接组成预热器。物料进入连接管被上升气流冲散，均匀悬浮于气流中。此时 气体与固体颗粒接触面积极大完成高换热。当它们到达旋风筒后气、固相分离。如此完成每个换气单元达到达到提高生料温度降低排除废气温度实现其功能。 在悬浮预热器内生料粉被气流冲散处于悬浮状态，气、固相之间接触面积极大对流换热系数也较高速度极快。 因为气、固相换热过程主要发生在固相刚刚加入加入到气相的加速阶段，再增加接触意义不大所以实现 气、固分离进入下一换热单元才能强化气、固换热。这是旋风预热器需要多个级换热单元串联的缘故。 串联级数 越多换热效果越好但是系统流体阻力增大点好增加 是完成气、固相的分离和生料粉的收集。 35.气固换热主要发生在连接管道内。 因为生料只有悬浮于高温气流才能完成高换热，而只有悬浮区风速为10-25m/s 时生料才不会短路直接坠入下一单元。 37.为什么一级与最后一级较其他级的旋风筒的分离效率高？ 因为整个旋风预热器系统中，越 往下气体温度越高故最下一级分离效率最高。但是出了第一级旋风筒的生料成为飞损的粉尘增加了料耗、热耗以及后面收尘的负担。所以第一级的重要性大于其它各级。 因为旋风预热器系统中越往下，旋风筒及其管道的表面温度越高，散热损失越大；旋风预热器系统中越往下气体温度越高，冷风漏入对系统 热效率影响越大。
硅酸盐工业热工基础知识课后复习标准答案
硅酸盐工业热工基础作业答案2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁 单值条件tw1=1300C tw2=300Cδ=450mm F=10 m 2 胸墙的平均温度Tav＝（Tw1＋TW2）/2=（1300+300）/2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值 λav＝0.92＋0.7x0.001 x800＝1。48w/m.c Q=λF(Tw1-Tw2)/δ=1.48X10X（1300－300）/0.48=3.29X104 W 2－2解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁 由Q=t?/R或q=t?/Rt知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才 行 单值条件δ1＝40mm δ2=250mm λ1=0.13W/m.C λ2=0.39W/m. 硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层) Rt1=δ1/λ1+δ2/λ2+ δ3/λ3=0.04/0.13+0.25/0.39+δ3/λ3 若仅有红砖（两层）Rt2=δ/λ2+δ3/λ3=δ/0.39+δ3/λ3 Rt1=Rt2?0.04/0.13+0.25/0.39=δ/0.39 得δ＝370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm。 2—3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁 单值条件δ＝230mm R1=0.85m Tw1=700C Tw2=100C 粘土砖的平均导热系数 λav=0.835X0.58X103- X(Tw1+Tw2)/2=0.835+0.58X400X10 3- =1.067W/m.C R2=R1+δ=1.08m 当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln21d d=2X3.14X1.067X1X600/4Ln1.08 0.85 =4200W/m 因为R2/R1≤2,可近似把圆筒壁当作平壁处理，厚度δ＝R2－R1，导热面积可以根据平均半径Rav＝（R1＋R2）/2求出。做法与2－1同。 2－4解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁 单值条件λ1＝50W/m。C λ2＝0.1 W/m。C δ1＝5mm δ2＝95 mm Tw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量 Q=( Tw1-Tw2)X2π/(1213 1122 d d Ln Ln d d λλ +)= 2502 222.27 11851375 501750.1185 X W Ln Ln π = + 若仅考虑石棉的热阻，则
陶瓷工业热工设备
热工设备 第三章隧道窑 烧成过程 1、20-200℃预热排除残余水分 2、200-500℃排除结构水 3、500-600℃石英晶型转化：β-SiO2→α-SiO2，体积膨胀控制不当（温度不均）导致开裂 4、600-1050 ℃氧化阶段： 硫化铁、有机物中碳的氧化，碳酸盐分解等 5、1050-1200 ℃还原阶段： 氧化铁还原为氧化亚铁 6、1200-1300 ℃烧结阶段： 7、冷却阶段：①1300-700 ℃急冷段 ②700-400 ℃缓冷段石英晶型转化 ③400-80 ℃ 烧成制度的确定原则 包括：温度制度气氛制度压力制度 1、合理的温度变化速率：考虑制品内部温度均匀及物理-化学变化所需时间 2、适宜的保温时间 3、气氛控制： 4、合理的压力制度： 烧成制度举例P5 耐火材料的主要性能 1、耐火度：高温下抵抗熔化的能力（三角锥试样软化） 2、荷重软化点：在一定压强下加热，发生变形和坍塌时的温度 3、热稳定性（温度急变抵抗性、抗热震性）：热震试验 4、抗氧化腐蚀性 5高温体积稳定性：在高温下长期使用，抵抗体积不可逆变化的能力（用残余收缩/膨胀表示） 1、粘土砖：弱酸性耐火材料，热稳定性较好，荷重软化开始温度1250-1300℃，使用温度1300 ℃以下。 2、半硅砖：半酸性耐火材料，荷重软化开始温度高于粘土砖，但热稳定性比粘土砖稍差。 3、高铝砖：耐火度及荷重软化温度高于粘土砖，抗化学腐蚀性较好，但热稳定性稍差，使用温度1400-1600 ℃。 4、硅砖：酸性耐火材料，荷重软化开始温度高，热稳定性差，不适于间歇式窑炉。 5、镁砖：碱性耐火材料，耐火度很高，荷重软化温度低，热稳定性差。
《硅酸盐工业热工设备(陶瓷)》课程教学大纲
《硅酸盐工业热工设备(陶瓷)》课程教学大纲 一、基本信息 课程编号：01A32205 课程名称：硅酸盐工业热工设备（陶瓷） 英文名称：Thermal Equipment for Silicate Industry (Ceramic) 课程类型: □通识必修课□通识核心课□通识选修课□学科基础课 □专业基础课■专业必修课□专业选修课□实践环节 总学时：32 讲课学时：32 实验学时：0 学分：2.0 适用对象：材料科学与工程（陶瓷方向）本科生 先修课程：热工基础、流体力学、工程制图、材料机械、材料力学等课程。本课程学习时最好与陶瓷工艺学同步进行,或略后于该课程。 课程负责人：刘永杰 二、课程的性质与作用 《硅酸盐工业热工设备（陶瓷）》课是材料科学与工程专业（陶瓷方向）的一门专业必修程，其主要任务是阐明陶瓷工业生产中所用的热工设备—窑炉的结构、作用、工作原理等知识，并及时的介绍一些陶瓷热工设备方面的有关新技术的新成果。使学生对陶瓷工业生产所用热工设备的类型、构造、工作原理、工作参数及性能、用途有全面、系统和深入的理解，熟悉陶瓷工业热工设备设计和使用的知识，了解陶瓷工业热工设备的现状及发展趋势，为后续生产实践和科学实验过程中进行设备选型、使用和维护奠定理论和技术基础。 三、教学目标 通过该课程的学习，使学生掌握陶瓷工业热工设备的用途及作用；热工设备的结构、工作原理与操作方法；陶瓷工业热工设备的设计；掌握各种不同陶瓷工业热工设备的特点、性能及进行优劣比较；了解热工设备的热工测量技术和自动调节知识。使学生具备使用、改进和设计热工设备的初步能力。认识陶瓷工业热工设备对于环境保护、行业发展以及企业效益的重要性，并关注其发展动态和环保理念，能够在以后的生产实践和科学实验过程中正确地进行设备选型、使用、维护和更新。 课程目标与相关毕业要求指标点的对应关系
工业窑炉简介
目录 目录 (1) 工业炉窑简介 (2) 一、工业窑炉简述： (2) 二、工业炉窑历史、现状 (3) 三、行业发展趋势 (4) 四、窑炉的工作原理、参数、工艺条件 (4) 4.1原理 (4) 4.2工业窑炉的参数 (5) 4.3工业窑炉的工艺条件 (6) 五、工业窑炉节能现状 (6) 5.1 热源改造，燃烧系统改造 (6) 5.2 窑炉结构改造 (7) 5.3 余热回收与利用 (10) 5.4 控制系统节能改造 (12)
工业炉窑简介 一、工业窑炉简述： 窑炉是用耐火材料砌成的用以煅烧物料或烧成制品的设备。按煅烧物料品种可分为陶瓷窑、水泥窑、玻璃窑、搪瓷窑、石灰窑等。前者按操作方法可分为连续窑(隧道窑)、半连续窑和间歇窑。按热原可分为火焰窑和电热窑。按热源面向坯体状况可分为明焰窑、隔焰窑和半隔焰窑。按坯体运载工具可分为有窑车窑、推板窑、辊底窑(辊道窑)、输送带窑，步进梁式窑和气垫窑等。按通道数目可分为单通道窑、双通道窑和多通道窑。一般大型窑炉燃料多为重油，轻柴油或煤气、天然气。窑炉通常由窑室、燃烧设备、通风设备，输送设备等四部分组成。电窑多半以电炉丝、硅碳棒或二硅化钼作为发热元件。其结构较为简单，操作方便。此外，还有多种气氛窑等。 在具体行业，窑炉还有更多细分类型，如水泥回转窑、玻璃池窑、钢铁的高炉和转炉，化工行业的一些设备也可归为窑炉。但通常意义上的工业窑炉，范围主要指金属和无机材料的煅烧设备。 窑炉大致分为箱式、井式、梭式、网带式、回转式、窑车式、推板式隧道电阻炉、真空炉、气体保护炉、超高温管式推板炉（碳管炉）、钨钼粉焙烧炉、还原炉等各种高、中、低温工业窑炉，工作温度200～2500℃。可用于ZnO压敏电阻器、避雷器阀片、结构陶瓷、纺织陶瓷、PTC&NTC热敏电阻器、电子陶瓷滤波器、片式电容、瓷介电容、厚膜
硅酸盐工业热工基础作业答案
硅酸盐工业热工基础作业答案 2-1解:胸墙属于稳定无内热源的单层无限大平壁 单值条件 tw1=1300C tw2=300C δ=450mm F=10 m 2 胸墙的平均温度 Tav ＝（Tw1＋TW2）/2=（1300+300）/2=800C 根据平均温度算出导热系数的平均值 λav ＝＋ x800＝1。48w/ Q=λF(Tw1-Tw2)/δ=（1300－300）/=4 2－2 解：窑墙属于稳定无内热源的多层平行无限大平壁 由Q=t ?/R 或q=t ?/Rt 知，若要使通过胸墙的热量相同，要使单位导热面上的热阻相同才行 单值条件 δ1＝40mm δ2=250mm λ1= λ2=m. 硅藻土与红砖共存时，单位导热面热阻(三层) Rt1=δ1/λ1+δ2/λ2+ δ3/λ3=++δ3/λ3 若仅有红砖（两层） Rt2=δ/λ2+δ3/λ3=δ/+δ3/λ3 Rt1=?+=δ/ 得 δ＝370mm,即仅有红砖时厚度应为370mm 。 2—3 解：窑顶属于稳定无内热源的单层圆筒壁 单值条件 δ＝230mm R1= Tw1=700C Tw2=100C 粘土砖的平均导热系数 λav= 3-3 - R2=R1+δ= 当L=1时,Q=2λ∏( Tw1-Tw2)/4Ln 21d d =1.080.85 因为R2/R1≤2,可近似把圆筒壁
当作平壁处理，厚度δ＝R2－R1，导热面积可以根据平均半径Rav ＝（R1＋R2）/2求出。做法与2－1同。 2－4解：本题属于稳定无内热源的多层圆筒壁 单值条件 λ1＝50W/m 。C λ2＝ W/m 。C δ1＝5mm δ2＝95 mm Tw1=300C Tw2=50C d1=175mm d2=185mm d3=375mm 若考虑二者的热阻，每单位长度传热量 Q=( Tw1-Tw2)X2π/(12131122d d Ln Ln d d λλ+)=2502222.2711851375 501750.1185 X W Ln Ln π =+ 若仅考虑石棉的热阻，则 Q ’= (12)22502222.31131375220.1185 Tw Tw X X W d Ln Ln d ππ λ-== 可见Q ≈Q ’，因而在计算中可略去钢管的热阻。 2—5解：本题属于稳定的无内热源的多层圆筒壁 若忽略交界面处的接触热阻，每单位长度通过粘土砖的热量Q1与通过红砖热量Q2相同 单值条件 d1=2m d2= d3= Tw1=1100C Tw2=80C 先假设交界处温度为600C ，则粘土转与红砖的平均导热系数 1100600 10.000580.835 1.328/.260080 2X0.000510.470.6434/.2 21(1100600)2 1.328500114076/20.29641 av X W m C av W m C av X X Q W m d Ln d λλλ+= +=-===∏∏＋＝＋＝
陶瓷热工设备
热工设备习题 1、2、3、4、5、9、10题；17、19、20、23、24、35题。 。 复习题： 1. 陶瓷：是指由金属元素、非金属元素的化合物所组成的多晶固体材料。 2. 陶瓷分类 （1）按陶瓷概念和用途来分类 包括普通陶瓷与特种陶瓷两类。 ○1普通陶瓷：包括日用陶瓷、建筑陶瓷、工业陶瓷（三大类传统陶瓷； ○2特种陶瓷：又称技术陶瓷、先进陶瓷、精细陶瓷、新型陶瓷等；特种陶瓷是指一些科技含量较高的陶瓷材料。 （2）按坯体的物理性能分类 按陶瓷制品坯体的结构不同和所标志的坯体致密度的不同，把所有陶瓷制品分为两大类：陶器和瓷器。 3. 评价陶瓷窑炉的标准 评价陶瓷窑炉的技术是否先进，性能是否优良，经济上是否合宜，主要从以下八个方面综合进行判断： ○1烧成品质能够烧出高品质产品是窑炉的首要性能，也是最大经济效益所在。 ○2单窑生产能力 现代工业发展趋势是大规模生产，单窑生产能力也就要求越来越高。否则窑炉座数过多，不仅生产线复杂，而且厂房大，占地面积就大，工人多，投资巨大。 ○3生产灵活性 企业在安排生产时，窑炉不仅应能适应烧制不同品种的产品，而且能快速、容易的转产。 ○4单位能耗低 ○5自动化水平 ○6使用寿命 ○7单位生产能力投资额 ○8环保水平 4.陶瓷烧成阶段发生的变化 陶瓷制品在烧成过程中发生的变化大致可划分为以下5个阶段： ○1常温至200℃；残余物化结合水的排除残。 ○2200℃至出现液相的温度；化学结合水排除、有机物氧化、碳酸盐分解、晶型转变（βSiO2→αSiO2）等。
○3出现液相温度至烧成温度及保温； 液相产生、固相逐渐溶解于液相中、新结晶物质的形成3Al2O3·2 SiO2→3Al2O3·2 SiO2+4 SiO2、坯体烧结、重结晶、气氛与坯体物料间的反应等。○4烧成温度至液相凝固温度；某些物理化学变化的延续、液相粘度增大、析晶。○5液相凝固温度至常温。液相过冷凝固、晶型转变。 5. 陶瓷烧成制度的基本工艺要求： 为了保证陶瓷产品的品质而不产生废品，陶瓷烧成时应满足以下三点工艺要求： 1.各阶段应有一定的升温或降温速度，不得超过，以免坯体内外温差过大而形成破坏应力，同时还应考虑到该阶段中所进行的物理化学变化所需要的时间。 2.在适宜的烧成温度下应有一定的保温时间，以使坯体内外温度趋于一致，保证坯体内外充分烧结和釉面成熟平整。 3.在某些阶段应保持一定的气氛，以保证坯体中某些物理化学过程的进行。有机物氧化阶段应当保持氧化气氛；在烧成某些日用陶瓷、电瓷时，当坯体内有机物氧化完毕后，应保持还原气氛，以使坯体中所含氧化高铁还原成氧化低铁，并使硫酸盐分解。 9.隧道窑的特点？ （1）生产效率高，产量大； （2）热效率高； （3）热工制度稳定； （4）机械化、自动化程度高； （5）缺点是一次性投资大。 10.隧道窑分为预热带、烧成带和冷却带。一般按结构，将有燃烧室部分分为烧6.按工作方式陶瓷窑炉可分为连续式和间歇式，连续式的代表窑型有隧道窑、辊道窑，间歇式的代表窑型是梭式窑。 7. 现代陶瓷窑炉的代表窑型有现代隧道窑、现代辊道窑、梭式窑。 8. 现代陶瓷窑炉的特点？ （1）1.结构：断面结构为扁缝形，多采用吊平顶； （2）2.筑炉材料：轻质、高强、耐火隔热材料； （3）3.燃料：清洁能源—气体燃料、轻柴油； （4）4.高速调温烧嘴； （5）5.快速烧成； （6）6.计算机自动控制； （7）7.可模块式装配。 成带，前部为预热带，后部为冷却带。
硅酸盐工业简介
硅酸盐工业简介 硅酸盐工业，是以含硅物质为原料经加热制成硅酸盐材料，如制造水泥、玻璃、陶瓷等产品的工业。 1．硅酸盐 自然界中存在的各种天然硅酸盐矿物是构成地壳岩石的主要成分，粘土是制造瓷器的主要原料，粘土的主要成分是硅酸盐，常见的粘土有高岭土，绝大多数硅酸盐难溶于水，可溶性硅酸盐中最常见的是32SiO Na ，它的水溶液俗称水玻璃或泡花碱。硅酸盐种类很多、结构复杂，其复杂的硅酸盐常用氧化物的形式表示。 如：硅酸钠 32Si O Na ［32SiO O Na 、］ 高岭石 2Al )O (Si 52 4(OH) ［O 2H 2S iO O Al 2232、、］ 2．硅酸盐工业 （1）水泥： ①原料：粘土、石灰石 辅助原料：石膏（石膏作用：调节水泥硬化速度。） ②设备：水泥回转窑。 ③流程：两磨一烧。 ④水泥主要成分：硅酸三钙（2SiO 3CaO 、） 硅酸二钙（2SiO 2CaO 、） 铅酸三钙（32O Al 3CaO 、） ⑤水泥硬化过程（水硬性）：水泥加水生成水合物并放出大量的热，渐渐转成胶状物，一部分凝结成晶体，然后与胶状物结合成牢固的固体。 ⑥特种水泥：由水泥、沙子、和水的混合物称水泥砂浆，由水泥、沙子和碎石的混合物称混凝土。 （2）玻璃： ①原料：纯碱、石灰石、石英； ②生产设备：玻璃熔炉； ③成分：2332S iO CaS iO S iO Na 、、 ④反应原理： 2 32SiO CO Na +↑+232CO S iO Na 23S iO CaCO +↑+23CO CaS iO ⑤玻璃的种类：普通玻璃、特种玻璃。 特种玻璃：硼酸盐玻璃、铅玻璃、钴玻璃、有色玻璃、钢化玻璃等等。 ⑥玻璃态物质的特点：没有固定的熔点，而在某一定温度范围内逐渐软化。
五大热工设备介绍
五大热工设备介绍 一、预热器： 预热器主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分硅酸盐分解，最大限度提高气固间的预热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗。它必须具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能，在旋风预热器中，物料与气流之间的热交换主要在各级旋风筒之间的连接管道中进行，因此对旋风筒本身的设计，主要考虑了如何获得较高的分离效率和较低的压力损失，旋风筒的主要任务在于气固分离。来自上一级旋风筒收集下来的物料经喂料管落入散料板上冲散折回进入下一级旋风筒的排气管道中均匀冲散悬浮，并随上升气流进入旋风筒进行气固分离，气流由上而下做旋风运动，最后从锥部随排风机给予的动能沿旋风筒的中心垂直往上运动，此时，固体的物料沿筒壁落下进入下料溜管，排出的是相对干净的废气。旋风筒的收尘效率及阻力与旋风筒内的风速密切相关，旋风筒截面风速一般控制在5—6m/s，进风口风速在15-18m/s，出口风速控制在11-14m/s，若过高，引起系统阻力较大，过低不利于旋风筒收尘。 预热器主要部位工艺操作参数如下图（以天津院TDF预热器为例）：
预热器工作原理如下图：
二、分解炉： 分解炉是在预热器和回转窑之间增设的一个装置，燃煤喂入分解炉燃烧放出的热量与进入炉内的生料碳酸盐的分解和吸热过程同时在浮状态下进行，使得入窑碳酸盐分解率提高到90%以上。原来在窑内进行的分解反应移至分解炉内来，燃料大部分从分解炉内加入，减轻了窑内热负荷，延长了衬料的寿命有利于生产大型化，由于燃料与生料粉混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程都得到优化，因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能特点，它主要作用是燃料的燃烧、换热和碳酸盐的分解。在分解炉内，生
陶瓷工业热工设备-复习题
陶瓷工业热工设备总复习 1、窑炉发展简史： 篝火式烧成→穴窑（横、竖）→龙窑→阶级窑→景德镇窑（蛋形窑）→倒焰窑→隧道窑→辊道窑 2、隧道窑的烧成制度主要涉及那些部分（P5） 主要包括：温度制度、压力制度、气氛制度。温度制度是主要的，应制定出一条合理的烧成曲线，是达到烧成工艺的要求。压力制度是为保证一定的温度制度和气氛制度所必须的。 温度制度：窑侧的热电偶测得的窑内温度曲线； 气氛制度：窑内含游离氧或一氧化碳的情况； 压力制度：窑内气体压力的情况。 3、合理烧成制度确定的主要原则是什么？（P5） 1在各阶段应有一定的升降温速率，不得超过。以使制品内部温度均匀，一面内外温差过大形成破坏应力。 2在十一的温度下应有一定的保温时间，以使制品内外我温度差趋于一致，皆达到烧成温度，保证制品内外烧结。 3在氧化和还原阶段应保持一定的气氛之都。以保证制品中的物化过程的进行。4全窑应有一个合理的压力制度，一确保温度制度和压力制度的实现。 4、耐火材料的主要性能有那些？（P6） 1耐火度：材料在高温下抵抗熔化的性能。 2荷重软化点：耐火砖在一定压强下（1.96x10^6）加热，发生一定变形（压缩4％-40％）和坍塌时的温度。 3热稳定性（耐急冷急热性或温度急变抵抗性）：窑墙急冷急热时因破裂、掉落而减重。 4抗化学腐蚀性：耐火砖和熔渣，煤渣接触时，抵抗侵蚀的能力。 5高温体积稳定性：是指材料长期高温使用时，体积发生不可逆变化，通常以残余膨胀或收缩来表示。 5、隧道窑有哪三带？一般怎样划分这三带？ 预热带、烧成带、冷却带，一般以燃烧室的设置来分，设有燃烧室的部分为烧成带，前后各为预热及冷却带。 6、隧道窑的基本结构主要包含四个方面
陶瓷工业窑炉煤改气节能技术改造可行性方案研究报告
目录 第一章总论。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。（2）第二章项目提出的背景和必要性（6）第三章生产工艺流程和节能减排改造方案（12）第四章建设规模与建设方案（20）第五章节能分析评价（26）第六章环境保护与减排效益（28）第七章劳动安全卫生与消防（32）第八章组织机构与劳动定员（35）第九章工程实施进度（38）第十章投资估算与资金筹措（39）第十一章财务评价（42）第十二章社会评价（49）第十三章结论与意见（51）附表及附件
第一章总论 1.1项目概况 1.1.1项目名称：陶瓷窑炉煤改气节能项目 1.1.2 建设单位：xxxx陶瓷集团有限公司 1.1.3 法人代表：王XX 1.1.4 建设规模和主要建设容 本项目不改变原有生产能力，主要是将原有8条陶瓷煤窑进行改造，实现“三个改变”：a.改变燃料结构，改燃煤为烧气；b.改变窑炉结构，由窑车式高耗能煤烧窑炉改造为现代节能型辊道式窑炉；c.改变烧成方式，将匣装隔焰烧炼改为无匣裸烧新工艺。根据产品品种的不同对原有8条窑炉进行合理调配改建。其中5条改为燃气辊道窑；3条改成12座燃气6米3梭式窑。 窑炉年工作日为330天，年总产量为5600万件。 1.1.5 总投资和资金筹措 估算总投资5246万元。其中：固定资产投资5121.7 万元，建设期利息124.3万元。 资金来源为：申请银行贷款2000万元，自筹3246万元。 1.1.6 建设期限：18个月。 1.1.7 项目主要效益预测 项目建成后，节能减排效果好。节约能源折合标准煤19140吨。减少排放烟尘2975吨/年；二氧化硫432吨/年；
河南理工大学硅酸盐工业热工基础
课程教学 计划 院系材料学院专业材料学班级材料09-1,09-2,09-3 2011-2012学年助课采用《材料工程基础》，徐德龙 名称硅酸盐热工基础教师邹定华教师教材谢峻林主编，武汉理式 上课周次及时间课堂教学（包括讲课、习题课、课堂 讨论、测验等） 实验课 其它（实习、学时 教学内容（教学大纲章、节和 题目名称） 学时实验内容学时 第 6 周 10月3日 2课程导论 第 6 周10月6日2 1.8 气体动力学基础-基本概 念，一元恒定流动基本议程 第 7周 10月1021.8 气体动力学基础-气体通过 喷嘴角的流动 第 7 周 10月1321.8 气体动力学基础-管道中气 体的流动 第 7 周 10月1421.8 气体动力学基础-窑炉中气 体的流动 第 8 周 10月172 1.9 离心式风机第8 周
10月202 3.1-传热学概述 第8 周 10月2123.2-传热传热-基本概念，导热 微分议程 第 9 周 10月2423.2-传热传热-稳定态导热的分 析与计算 第 9周 10月27 2 3.2-传热传热-非稳定态导热 第9 周 10月28 2 3.3-对流换热-概述 第10周 10月31日3.3-对流换热-对流换热的数学 描述 第10 周11月3日2 3.3-对流换热-强制对流与自然 对流 第 10周11月4日2 3.4-辐射换热-基本概念，黑体 辐射定律 第11周11月7日2 3.4-辐射换热-实际物体和灰体 的辐射，角系数 第11周11月102 3.4-辐射换热-多个灰体表面组 成封闭系统的辐射换热 第11周11月112 3.4-辐射换热-辐射的强化与削 弱，气体辐射
《热工过程及设备》课程教学大纲
附件4 硅酸盐工程专业《陶瓷热工过程及设备》课程教学大纲 学时数：96学时周课时：8节/周开课学期：一学期 教材：《陶瓷热工过程及设备》涂申年主编，江西高校出版社2004年 参考教材：《硅酸盐工业热工基础》孙晋涛主编武汉工业大学出版社1992年 《陶瓷工业热工设备》刘振群主编武汉工业大学出版社1989年 一.教学目的： 培养既掌握一定陶瓷热工的基本理论知识，又具有一定动手能力的技术人 才。 二.教学要求： 熟悉窑炉中的气体力学，燃料、燃烧及燃烧设备、传热原理等窑炉操作基本原理，了解和掌握隧道窑、辊道窑、推板窑、多孔窑、倒焰窑、梭式窑、钟罩窑、升降窑以及各类陶瓷干燥器的结构和操作方法 三.课程教学内容及学时分配 1.学时分配 2.教学内容 第一章窑炉中的气体力学 教学内容：气体力学基础，气体流动的基本方程，不可压缩气体在窑炉系统的流动，通风设备。 第二章燃料、燃烧及燃烧设备 教学内容：燃料的种类及特性，燃料成分的表示方法及相互换算，燃料的热值，燃烧计算，燃烧过程及燃烧设备，固体燃料的气化过程及气化设备。 第三章传热原理 教学内容：传热的基本概念，导热，对流换热，辐射换热，综合传热。第四章干燥原理及干燥设备 教学内容：湿空气的性质，湿空气的I-X图，干燥过程的物料平衡与热平衡，干燥机理，干燥方法及干燥设备。 第五章隧道窑 教学内容：陶瓷制品的烧成过程，隧道窑的结构，建窑耐火、隔热材料，隧道窑的工作原理，隧道窑的操作调控，隧道窑的烧烤与调试，辊道窑，推板窑与多孔窑。 第六章间歇窑 教学内容：倒焰窑的结构，倒焰窑的工作原理，倒焰窑的操作调控，梭式窑，钟
罩窑和升降窑。 第七章电热窑炉教学内容：概述，常用电热体的性能，电热炉的热工计算，电阻炉的安装与 使用。 四.教学方法及考核方式教学以系统讲授为主，采用笔试和平时相结合的方式进行考核； 平时成绩占30％，期末考试成绩占70％。（若有期中考试，则平时成绩占30％，期中考试成绩占30％，期末考试成绩占40％）
五大热工设备介绍解析
五大热工设备介绍 预热器： 预热器主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分硅酸盐分解，最大限度提高气固间的预热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗。它必须具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能，在旋风预热器中，物料与气流之间的热交换主要在各级旋风筒之间的连接管道中进行，因此对旋风筒本身的设计，主要考虑了如何获得较高的分离效率和较低的压力损失，旋风筒的主要任务在于气固分离。来自上一级旋风筒收集下来的物料经喂料管落入散料板上冲散折回进入下一级旋风筒的排气管道中均匀冲散悬浮，并随上升气流进入旋风筒进行气固分离，气流由上而下做旋风运动，最后从锥部随排风机给予的动能沿旋风筒的中心垂直往上运动，此时，固体的物料沿筒壁落下进入下料溜管，排出的是相对干净的废气。旋风筒的收尘效率及阻力与旋风筒内的风速密切相关，旋风筒截面风速一般控制在5—6m/s ，进风口风速在 15-18m/s ，出口风速控制在11-14m/s ，若过高，引起系统阻力较大，过低不利于旋风筒收尘。 预热器主要部位工艺操作参数如下图（以天津院TDF 预热器为例）：
■ ■1 J C l 6 ■A □ T F 7. ] OR-)1 r -aoopfl imc j 1 -i j r ir ；. |P:-3.詢 r ：350t b -x 皿 Cl 4:70OC JL 二2 巧也70C P-301K}d J j T:670t P -3 :」 l.^ot \| ，n \/T ：500C / LJ |p ：-H7KPft 一. C5 预热器工作原理如下图:
物料 Q气流 内简 撒料箱 分离 下料管 锁凤阀
设计任务书1陶瓷工厂
材料工厂工艺课程设计任务书 一、设计题目：陶瓷工厂工艺设计 二、设计内容： 1、陶瓷工厂选址和全厂布置设计 2、陶瓷工厂工艺流程设计 3、陶瓷工厂设备设计 4、陶瓷工厂车间布置设计 5、陶瓷工厂初步经济技术分析 三、设计要求 1、论述厂址选择，完成总厂布置图； 2、工艺选择，完成工艺流程图； 3、设备选型，完成设备图； 4、车间物料衡算，完成车间布置图； 5、初步经济核算，完成经济技术分析； 6、编写设计说明书包括以下几项： （1）封面：（课程设计题目、班级、姓名、学号、指导教师、时间、成绩）；（2）目录； （3）设计任务书（总任务书和分解任务书）； （4）设计方案的说明；设计计算与说明；设计论证；对设计的评述及有关问题的讨论； （5）参考文献。 （6）附图； 五、设计时间安排：1周 六、设计班级：11材料科学与工程专业
七、参考资料： [1] 金容容主编，《水泥厂工艺设计概论》，武汉工业大学出版社，1999年4月； [2] 郑岳华编，《陶瓷工厂设计手册》，华南理工大学出版社，1991年5月； [3] 杨保泉编，《玻璃厂工艺设计概论》，武汉工业大学出版社，1996年5月； [4] 《水泥厂工艺设计手册》编写组编，《水泥厂工艺设计手册》，中国建筑工业出版社，1976年； [5] 手册编写组编，《立窑水泥厂工艺设计手册》，中国建筑工业出版社，1992年3月； [6] 白礼懋主编，《水泥厂工艺设计实用手册》，中国建筑工业出版社，1997年6月； [7] 陈帆.《现代陶瓷工业技术装备》，中国建材工业出版社，2007年9月； [8] 郑岳华. 《陶瓷工厂设计手册》，华南理工大学出版社，2001年3月； [9] 裴秀娟. 《陶瓷墙地砖工厂技术员手册》，化学工业出版社，1993年5月； [10] 刘振群主编,《陶瓷工业热工设备》，武汉工业大学出版社，1995年6月； [11] 蔡增基、龙天渝主编,《流体力学、泵与风机》,中国建筑工业出版社1999年4月 [12] 沈慧贤、胡道和主编,《硅酸盐热工工程》, 武汉工业大学出版社1993年4月 八、设计成果： 设计说明书一份、附图。 附：封面格式
硅酸盐工业机械及设备复习资料
一、名词解释 1.粉碎过程：固体物料在外力作用下，克服内聚力，使之碎裂的过程。 2.粉碎比：物料粉碎前后尺寸之比。 3.公称粉碎比：破碎机的最大进料口宽度与最大出料口宽度之比。 4.多级破碎：由两台或以上破碎机串联工作的破碎过程。 5.总破碎比：多级破碎过程的总破碎比。 6.破碎：将大块物料碎裂成小块的过程。 7.粉磨：将小块物料碎裂细末的过程。 8. 开路系统：从粉碎机械卸出的物料全部作为产品，不再经过破碎机循环的粉碎系统。 9. 闭路系统：从粉碎机械卸出的物料经过筛分机械，合格的作为产品，不合格的再送回粉碎机械继续粉碎的粉碎系统。 10.物料的易碎性：物料被粉碎的难易程度。 11.表面积理论：粉碎物料所需的功与粉碎过程中新增加的表面积成正比。 12.体积理论：粉碎物料所需的功与物料的体积（质量）成正比。 13.裂纹理论：粉碎物料所需的功与所生成的裂纹总长度成正比。 14.筛分：将固体物料通过具有一定孔隙的筛面而分成不同粒级的作用过程。 15.筛分效率：指的是筛下级物料重与入筛物料含同一级别物料重之比。 16.选粉效率：经过选粉后成品中实际选出的某一粒级的物料与选粉机喂料中该粒级含量之比。 17.循环负荷：是指选粉机的粗粉量与细粉量之比。 18.过滤：是使浆料通过具有许多小孔的物质，固体颗粒被截留，液体通过多孔的物质排出，而使浆料得到脱除部分水分的操作过程。 19.混合度：衡量混合料混合质量的指标。 20..混合(均化)过程：物料在外力作用下使各组分颗粒得以均匀分布的操作过程。 二、填空题 1..粉碎的分类：破碎，粉磨 2..粉碎方法分类：挤压法，冲击法，磨剥法，劈裂法 3..粉粹机械工作的基本技术经济指标是单位电耗和粉粹度。 4.粉粹系统包括粉粹级数和每级中的流程。 5.破碎系统的级数主要取决于粉粹度和破碎机的类型。 6.粉碎系统的基本流程有四种：单纯、带预筛分、带检查筛分、带预筛分和检查筛分的破碎流程。 7.粒径的表示方法：单颗粒粒径、粒群平均粒径。 8.颚式破碎机分类：简摆式、复摆式、综合式。 9.颚式破碎机主要工作部件：包括：机架和支承装置、破碎部件、传动机构、拉紧装置、保险装置、润滑冷却系统等。 10.圆锥破碎机主要由动锥和定锥组成，按用途可分为粗碎和中细碎两种，按结构又可分为悬挂式和托轴式两种。 11.双辊破碎机的辊子的类型有：光面、槽面、齿面等。 12.锤式破碎机主要由转子体、机壳、打击板和卸料篦子组成。 13.反击式破碎机的破碎作用：自由破碎、反弹破碎、铣削破碎。 14.反击装置的结构形式大致有四种：自重式、重锤式、弹簧式、液压式。 15.影响转子转速的因素有：物料特性、粉碎度、破碎机结构等。 16.球磨机按卸料方式分尾卸式、中卸式；按传动方式分中心传动、边缘传动、行星传动、
陶瓷工业窑炉的新技术与新工艺
陶瓷工业窑炉的新技术与新工艺 陶瓷工业的可持续发展正面临自然生态环境的严峻挑战，能源短缺又给陶瓷行业的发展提出了越来越严格的要求。节能降耗和减少陶瓷窑炉污染是陶瓷生产的大势所趋，也是陶瓷工业可持续发展的重要条件。在今年“第三届国际陶瓷工业发展论坛”上，华南理工大学博士导师曾令可教授为中国陶瓷窑炉的新技术与新工艺发展指明了方向。本文是其发言的纲要，希望对业内人士有所启迪。 一窑炉结构 ●间歇式窑炉 能耗大，产量较低，排烟温度在６００℃～８６０℃。 影响梭式窑内温度场均匀性的关键因素： ①采用新型烧嘴，如：等温烧嘴，脉冲烧嘴，高速烧嘴。 ②调整烧嘴的布设， ③改善码坯的放置， ④合理布设烟道， ⑤对于梭式窑，余热利用， ⑥选择适当的温度检测点和控制方法。 ●连续式窑炉 ①隧道窑 温差大，特别是预热带；窑墙、窑车蓄热量大，能耗高２４００－１２０００×４．１８ｋＪ／ｋｇ产品；采用一些新技术能耗可降至１１００－５２００×４．１８ｋＪ／ｋｇ。采用新技术：无匣裸烧，轻质保温，轻质窑车。存在关键问题：还原烧成气氛的检测与控制 ②辊道窑
●能耗较低：最低可达２００－３００×４．１８ｋＪ／ｋｇ产品； ●产量大：窑长２２０ｍ以上，墙地砖产量１００００ｍ２／ｄ以上； ●合理控制雾化风压和助燃风量 ●合理调节排烟风机，抽热风机的抽出量 ●合理设置挡火墙，挡火板 ●延长烧嘴或延长火焰的长度″引火归心″ ●在结构上，将全窑平顶或全窑筑拱的结构改造为烧成带筑拱的结构，可有效的减少断面温差。 二保温技术 ●重质耐火砖：质量、热容、导热系数大蓄热、导热量大，窑墙外表面温度高达３００℃～４００℃。 ●轻质保温砖， ●莫来石轻质砖， ●高铝轻质砖， ●轻质陶瓷纤维，质量轻，导热系数小，重量只有轻质材料的１／６，容重为传统耐火砖的１／２５，蓄热量仅为砖砌式炉衬的１／３０～１／１０窑外壁温度降到３０℃～６０℃。采用轻质陶瓷纤维，降低产品与窑具的质量比。 ●纤维节能，总能耗的２０．６％下降到９．０２％，节能达到１６．６７％。 ●纤维粉化， ●粉化研究， ●抗粉化， ●窑墙结构越合理，节能效果越好。 三烧成技术