窑炉热工测量与自动调节课件.ppt

1、3.4 隧道窑热工测量点的确定n3.4.1 隧道窑热工测量仪表包括：隧道窑热工测量仪表包括：n温度测量，温度测量，n压力测量，压力测量，n气氛测量和流速、流量的测量。气氛测量和流速、流量的测量。n本节讨论测量目的，测量选点，测量方本节讨论测量目的，测量选点，测量方法和使用的仪器。法和使用的仪器。一、温度的测量一、温度的测量（一）测定窑内温度曲线（一）测定窑内温度曲线n用热电偶测定窑内温度曲线，是在全窑顶每隔一定距用热电偶测定窑内温度曲线，是在全窑顶每隔一定距离开孔，将热电偶插入隧道中，待稳定后，记录各点离开孔，将热电偶插入隧道中，待稳定后，记录各点的温度。按窑长与温度的关系制成曲线。的温度。按

2、窑长与温度的关系制成曲线。n900-1400，用铂铑，用铂铑铂热电偶，铂热电偶，n低温区用镍铬低温区用镍铬镍硅热电偶。镍硅热电偶。n有条件的窑，还应测定一条窑底温度曲线。在两侧窑有条件的窑，还应测定一条窑底温度曲线。在两侧窑墙上近窑车装载面处，和窑顶对应位置开孔，用热电墙上近窑车装载面处，和窑顶对应位置开孔，用热电偶测定各点温度，制成曲线。和窑顶曲线对比，可以偶测定各点温度，制成曲线。和窑顶曲线对比，可以看出上下温差。有的工厂还测定车下温度曲线。看出上下温差。有的工厂还测定车下温度曲线。n从测出的温度曲线，可以判断窑的设计和操作是否合从测出的温度曲线，可以判断窑的设计和操作是否合理。理。（二）

3、测定窑内截面温差（二）测定窑内截面温差n用测温车测定窑内截面温差。测温车是将一辆普通窑用测温车测定窑内截面温差。测温车是将一辆普通窑车，由下面穿过耐火衬砖向上安置几支铂铑车，由下面穿过耐火衬砖向上安置几支铂铑铂热电铂热电偶（偶（1400以下），以下），P140，4-1。n热电偶的布置位置和高低，根据需要确定。有高有低热电偶的布置位置和高低，根据需要确定。有高有低，有前有后，有左有右有中央。，有前有后，有左有右有中央。n测温车仍按正常情况码坯，才能反映实际情况。测温车仍按正常情况码坯，才能反映实际情况。n测温车推进窑内，各支热电偶的导线由车下坑道引向测温车推进窑内，各支热电偶的导线由车下坑道引向

4、窑外，并随车前进。记录每一车位各点的温度分布情窑外，并随车前进。记录每一车位各点的温度分布情况，然后制成隧道窑上、下，左、右，中央等多条温况，然后制成隧道窑上、下，左、右，中央等多条温度曲线，找出截面温差的大小及其产生的原因，以便度曲线，找出截面温差的大小及其产生的原因，以便设法减少截面温差。设法减少截面温差。（三）测定制品烧成情况和最高烧成温度（三）测定制品烧成情况和最高烧成温度n用光学高温计或辐射高温计可自烧成带用光学高温计或辐射高温计可自烧成带测温孔观察窑内制品温度。也可在窑车测温孔观察窑内制品温度。也可在窑车上制品间适当位置放置测温锥（又叫火上制品间适当位置放置测温锥（又叫火锥）来测定

5、制品烧成的情况和最高烧成锥）来测定制品烧成的情况和最高烧成温度。测温环，红外热像仪等。温度。测温环，红外热像仪等。n测温三角锥，是用一定成分的硅酸盐材料（各种不同测温三角锥，是用一定成分的硅酸盐材料（各种不同氧化物）制成高约氧化物）制成高约6cm的三角锥体。按号码划分，每的三角锥体。按号码划分，每个号码相当于一个熔融温度。个号码相当于一个熔融温度。n测温时是将测温锥放在料垛之间，进入窑内与制品同测温时是将测温锥放在料垛之间，进入窑内与制品同时升温，当测温锥软化，其顶端弯倒恰好与底座接触时升温，当测温锥软化，其顶端弯倒恰好与底座接触时的温度，被规定为测温锥的熔融温度，也即是窑内时的温度，被规定为

6、测温锥的熔融温度，也即是窑内的制品温度。因为测温锥与制品处于同一位置，经受的制品温度。因为测温锥与制品处于同一位置，经受相同的升温和保温时间，较近似地反映制品的情况。相同的升温和保温时间，较近似地反映制品的情况。n将测温锥插入耐火泥底座时，插入深度约将测温锥插入耐火泥底座时，插入深度约10mm，并，并使测温锥与底座平面成使测温锥与底座平面成80角。见角。见P141，图，图4-2和图和图4-3红外测温、测温环（四）测定窑墙，窑顶外面的温度（四）测定窑墙，窑顶外面的温度n用表面热电偶或电阻温度计或半导体点温计，在窑顶用表面热电偶或电阻温度计或半导体点温计，在窑顶及两侧窑墙外表面上，每隔一定距离，测

7、定温度，制及两侧窑墙外表面上，每隔一定距离，测定温度，制定沿窑长表面温度曲线，以便计算向外的散热损失。定沿窑长表面温度曲线，以便计算向外的散热损失。n测量表面温度时应在窑顶同一宽度位置上和侧墙同一测量表面温度时应在窑顶同一宽度位置上和侧墙同一垂直位置上多测几个点，求取平均温度，作为窑长方垂直位置上多测几个点，求取平均温度，作为窑长方向的温度。向的温度。（五）测定窑内气体的实际温度（五）测定窑内气体的实际温度n将热电偶插入窑中测得的温度，是介于气体和制品之将热电偶插入窑中测得的温度，是介于气体和制品之间的温度。在预热带热电偶测得的温度比烟气低，比间的温度。在预热带热电偶测得的温度比烟气低，比制品

8、的温度要高，但更接近于气体温度。制品的温度要高，但更接近于气体温度。n在烧成带热电偶的温度也是比燃烧产物的温度低，比在烧成带热电偶的温度也是比燃烧产物的温度低，比制品的温度高，但更接近于制品的温度。制品的温度高，但更接近于制品的温度。n在冷却带低温段热电偶的温度则更接近于该带热空气在冷却带低温段热电偶的温度则更接近于该带热空气的温度。的温度。4m4m44gggc100T100T67.5100T100T67.5ttc44gg4m4mg100T100T100T100T67.5tt（1）c气体的对流传热系数；g气体的黑度m制品的黑度；热电偶的黑度Tg，tg气体的温度，K，Tm制品的温度，K；T，t热

9、电偶的温度，K，（2）黑度黑度n灰体灰体的全辐射本领与同温度下绝对黑体全辐射本的全辐射本领与同温度下绝对黑体全辐射本领的比值称之为灰体的黑度，通常用领的比值称之为灰体的黑度，通常用表示。表示。n凡是将辐射热全部反射的物体称为凡是将辐射热全部反射的物体称为绝对白体绝对白体，能，能全部吸收的称为全部吸收的称为绝对黑体绝对黑体，能全部透过的则称为绝对，能全部透过的则称为绝对透明体或热透体。在应用科学中，常把吸收系数接近透明体或热透体。在应用科学中，常把吸收系数接近于于1的物体近似的当作的物体近似的当作黑体黑体。n介于介于01之间之间.n辐射光谱曲线的形状与黑体辐射光谱曲线的形状辐射光谱曲线的形状与黑

10、体辐射光谱曲线的形状相似，且单色辐射本领不仅小于黑体同波长的单色辐相似，且单色辐射本领不仅小于黑体同波长的单色辐射本领，两者的比例不大于射本领，两者的比例不大于1的常数，这类物质称之为的常数，这类物质称之为灰体。灰体。n温度是隧道窑生产过程中需要测量和控温度是隧道窑生产过程中需要测量和控制的重要热工参数之一。温度控制不当制的重要热工参数之一。温度控制不当，其产量和质量也就难以保证。因此，其产量和质量也就难以保证。因此，准确测量和控制各带温度很重要。准确测量和控制各带温度很重要。测温仪表的选取n工业用测温仪表有双金属温度计、压力式温度计、玻璃液体温度计、热电阻温度计、热电偶温度计和辐射式测温仪表

11、等。其中，热电阻温度计和热电偶温度计在隧道窑测温时应用最多。安装测温仪表时要注意的问题安装测温仪表时要注意的问题n安装测温仪表或测温元件时，要尽量避免震动。安装安装测温仪表或测温元件时，要尽量避免震动。安装指示型或记录型仪表时，其周围温度宜在指示型或记录型仪表时，其周围温度宜在0-40之之间，并尽量选择灰尘小、温度低的地方。间，并尽量选择灰尘小、温度低的地方。n安装感温元件时，必须设法减少热损失，以使测量温安装感温元件时，必须设法减少热损失，以使测量温度尽可能准确。度尽可能准确。二、窑内压力的测量二、窑内压力的测量n测定窑内压力曲线，是沿窑两侧近窑车装载面处，每测定窑内压力曲线，是沿窑两侧近窑

12、车装载面处，每隔一定距离开孔，插入测压管，利用微压计测定，记隔一定距离开孔，插入测压管，利用微压计测定，记录各点的压力，按压力和窑长的关系制成曲线。录各点的压力，按压力和窑长的关系制成曲线。n根据压力曲线，观察预热带和烧成带交界处的零压位根据压力曲线，观察预热带和烧成带交界处的零压位是否恰当？冷却带急冷风处正压是否适当。是否恰当？冷却带急冷风处正压是否适当。n注意隧道窑的垂直截面上的静压是不同的，愈向上，注意隧道窑的垂直截面上的静压是不同的，愈向上，压力愈大，所以一条压力曲线上的各测压点应在同一压力愈大，所以一条压力曲线上的各测压点应在同一水平位置上。最好同时测定几条不同高度的压力曲线水平位置

13、上。最好同时测定几条不同高度的压力曲线，以及车下压力曲线，以便控制。，以及车下压力曲线，以便控制。三、窑内气氛测量和空气过剩系数的测量三、窑内气氛测量和空气过剩系数的测量n烧还原气氛的隧道窑，要求测定烧还原气氛的隧道窑，要求测定1050-1200范围内的范围内的CO含量含量，来判断还原气氛是否恰当。在这一范围内属强还原性，来判断还原气氛是否恰当。在这一范围内属强还原性，CO含含量一般在量一般在2-4%。n用装有燃烧管的气体分析器或红外气体分析仪进行分析，测定用装有燃烧管的气体分析器或红外气体分析仪进行分析，测定CO含量，或用气相色谱仪测定窑内气氛。含量，或用气相色谱仪测定窑内气氛。n在最高烧成

14、温度处以及高火保温处的气氛为弱还原性或中性，也在最高烧成温度处以及高火保温处的气氛为弱还原性或中性，也可以用上述仪器进行分析。可以用上述仪器进行分析。n1050以下的氧化炉以及预热带各排烟口的空气过剩系数的测以下的氧化炉以及预热带各排烟口的空气过剩系数的测量，一般采用奥氏烟气分析器。从量，一般采用奥氏烟气分析器。从CO2，O2，CO及及N2的百分组的百分组成，成，n可以计算烟气中的空气过剩系数，并可根据烧成带的空气过剩系可以计算烟气中的空气过剩系数，并可根据烧成带的空气过剩系数和预热带的空气过剩系数两者之差，计算预热带的漏风量。数和预热带的空气过剩系数两者之差，计算预热带的漏风量。便携式燃气分

15、析仪四、管道和烟道内气体流速、流量的测量四、管道和烟道内气体流速、流量的测量n一次风管，二次风管，急冷风管，窑尾直接冷却风管一次风管，二次风管，急冷风管，窑尾直接冷却风管，抽热风管等处空气流速和流量的测定，以及烟道内，抽热风管等处空气流速和流量的测定，以及烟道内烟气流速和流量的测定烟气流速和流量的测定n判断热量分布的情况，分析操作是否合理。并为全窑判断热量分布的情况，分析操作是否合理。并为全窑的热平衡核算打下基础。的热平衡核算打下基础。n测定管道或者烟道内的气体流速，是在这些管道，烟测定管道或者烟道内的气体流速，是在这些管道，烟道的直线部分，气流稳定的地点开孔，插入标准皮托道的直线部分，气流稳

16、定的地点开孔，插入标准皮托管，用微压计测定其动压，按规定求平均流速，乘管管，用微压计测定其动压，按规定求平均流速，乘管道截面积，即为流量。也可不用皮托管，而用激光测道截面积，即为流量。也可不用皮托管，而用激光测速仪或热线风速仪读出该处气流速度。速仪或热线风速仪读出该处气流速度。s型标准皮托管五、燃料用量的测定五、燃料用量的测定n固体燃料可以用称量的办法，测定每小时的燃固体燃料可以用称量的办法，测定每小时的燃料消耗量。气体或液体燃料可用流量计测定其料消耗量。气体或液体燃料可用流量计测定其每小时消耗量。每小时消耗量。3.4.2 隧道窑的热工标定隧道窑的热工标定n隧道窑的热工标定是按热平衡要求，对隧

17、道窑进行全隧道窑的热工标定是按热平衡要求，对隧道窑进行全面的热工测量，整理数据，分别算出热收入和热支出面的热工测量，整理数据，分别算出热收入和热支出，核对收支是否平衡。进一步分析哪项热支出最大，核对收支是否平衡。进一步分析哪项热支出最大，是否合理，有无改进的可能。是否合理，有无改进的可能。n热平衡的计算方法见第一章第六节隧道窑设计。热平衡的计算方法见第一章第六节隧道窑设计。n设计时的热平衡计算和热工标定时的热平衡计算，计设计时的热平衡计算和热工标定时的热平衡计算，计算步骤和方法却完全相同，只是热工标定时已经将各算步骤和方法却完全相同，只是热工标定时已经将各个参数测出，不必假定，直接代入公式。个

18、参数测出，不必假定，直接代入公式。n设计时是为了求得每小时的燃料消耗量，以便设计燃设计时是为了求得每小时的燃料消耗量，以便设计燃烧室，选择烧嘴，并进行通风设备的计算和选型。烧室，选择烧嘴，并进行通风设备的计算和选型。n热工标定取得全面数据后所进行的热平衡计算，目的热工标定取得全面数据后所进行的热平衡计算，目的是为了衡量设计是否合理，操作是否正常，热耗的分是为了衡量设计是否合理，操作是否正常，热耗的分布如何，哪些项热耗最大，有无改进之处等。布如何，哪些项热耗最大，有无改进之处等。n注意：如果热收入和热支出达不到平衡，应考虑测定注意：如果热收入和热支出达不到平衡，应考虑测定的数据有错误，或选点不恰

19、当，数据没有代表性，要的数据有错误，或选点不恰当，数据没有代表性，要重新考虑，全面衡量。重新考虑，全面衡量。n热工标定主要是为了判断一座窑设计或操作是否合理热工标定主要是为了判断一座窑设计或操作是否合理，所以往往不止对一座窑进行标定，甚至对同地区相，所以往往不止对一座窑进行标定，甚至对同地区相同类型的窑进行标定，以便对照，分析比较，找出各同类型的窑进行标定，以便对照，分析比较，找出各窑的优缺点，以便改进设计，改进操作，找出最佳化窑的优缺点，以便改进设计，改进操作，找出最佳化的设计和最佳化的操作条件，制定标准操作规程，设的设计和最佳化的操作条件，制定标准操作规程，设计标准型的窑炉。计标准型的窑炉

20、。n热工标定是一项繁重的工作，又是重要的工作，在热热工标定是一项繁重的工作，又是重要的工作，在热工标定中，可取得很多有用的第一手资料。所以要组工标定中，可取得很多有用的第一手资料。所以要组织人力，合理安排，定期进行热工标定。织人力，合理安排，定期进行热工标定。3.4.3 隧道窑的自动调节隧道窑的自动调节n隧道窑是一个连续性窑，在正常生产的情况下，窑内隧道窑是一个连续性窑，在正常生产的情况下，窑内的温度、气氛、压力应该稳定。但是由于种种原因，的温度、气氛、压力应该稳定。但是由于种种原因，例如产品种类变更，产量波动，装车码坯方法不同，例如产品种类变更，产量波动，装车码坯方法不同，燃料质量和数量波动

21、，风量改变，因天气关系或地下燃料质量和数量波动，风量改变，因天气关系或地下水影响，使烟囱抽力变化以及各班工人操作经验不同水影响，使烟囱抽力变化以及各班工人操作经验不同等，都能引起窑内温度、气氛和压力发生变化。如果等，都能引起窑内温度、气氛和压力发生变化。如果变化超过允许范围，就要调节，使其回复到规定的范变化超过允许范围，就要调节，使其回复到规定的范围内。围内。n窑内调节的主要参数是温度，其次是气氛。温度和气窑内调节的主要参数是温度，其次是气氛。温度和气氛是紧密联系的，当温度发生变化，气氛也一定发生氛是紧密联系的，当温度发生变化，气氛也一定发生变化。所以在温度调节的同时，也往往调节了气氛，变化。

22、所以在温度调节的同时，也往往调节了气氛，至于压力的调节是为了保证温度和气氛的稳定，也是至于压力的调节是为了保证温度和气氛的稳定，也是一个重要的调节参数。一个重要的调节参数。一、隧道窑烧成带的温度自动调节一、隧道窑烧成带的温度自动调节n（一）调节温度的方法（一）调节温度的方法n1.对烧氧化气氛的窑或烧还原气氛的窑的氧化带（对烧氧化气氛的窑或烧还原气氛的窑的氧化带（900-1050），可以固定空气量不变，用改变燃料），可以固定空气量不变，用改变燃料的方法调节温度。的方法调节温度。n方法简单，为多数工厂采用。但气氛性质有变化，要方法简单，为多数工厂采用。但气氛性质有变化，要防止氧化气氛不足。防止氧化

23、气氛不足。n2.对烧还原气氛的地带，可以固定燃料量不变，用改对烧还原气氛的地带，可以固定燃料量不变，用改变空气量的办法来调节温度。变空气量的办法来调节温度。n比较简单易于执行，但不能维持气氛性质。如果空气比较简单易于执行，但不能维持气氛性质。如果空气过多，空气过剩系数大于过多，空气过剩系数大于1，则由还原气氛变为氧化气，则由还原气氛变为氧化气氛。氛。n3.比例地调节燃料量和空气量，以调节温度。当窑内比例地调节燃料量和空气量，以调节温度。当窑内温度低时，比例地增加燃料量和空气量，可以提高温温度低时，比例地增加燃料量和空气量，可以提高温度。反之，减少燃料量和空气量，可以降低温度。度。反之，减少燃料

24、量和空气量，可以降低温度。n这种方法既调节温度又维持了气氛，是最合理的调节这种方法既调节温度又维持了气氛，是最合理的调节方法。烧燃气的隧道窑可以采用这种方法。烧重油的方法。烧燃气的隧道窑可以采用这种方法。烧重油的窑，采用低压比例调节油烧嘴，也是这种方法。窑，采用低压比例调节油烧嘴，也是这种方法。（二）隧道窑烧成带温度自动调节的选点方案（二）隧道窑烧成带温度自动调节的选点方案n1.选定隧道窑烧成带一个最高温度点，作为控制对象选定隧道窑烧成带一个最高温度点，作为控制对象。这种方案简单，用的仪表少。但即使控制了这点温。这种方案简单，用的仪表少。但即使控制了这点温度，也难以保证其他温度点不变化，整个窑

25、的操作难度，也难以保证其他温度点不变化，整个窑的操作难于稳定。于稳定。n2.将烧成带对应于燃烧室的部位，分为若干组，如氧将烧成带对应于燃烧室的部位，分为若干组，如氧化炉组（化炉组（900-1050），重还原炉组（），重还原炉组（1050-1200），弱还原炉或者中性炉组（），弱还原炉或者中性炉组（1200以上）以上）。每组选取一个温度作为控制点，这个方案适用于非。每组选取一个温度作为控制点，这个方案适用于非比例式烧嘴的分组调节，比第一方案好。比例式烧嘴的分组调节，比第一方案好。n3.对应于每个燃烧室的部位，在隧道内偏于该燃烧室对应于每个燃烧室的部位，在隧道内偏于该燃烧室的一侧或从燃烧室顶部选取

26、一个点来控制温度。适用的一侧或从燃烧室顶部选取一个点来控制温度。适用于采用比例式烧嘴的隧道窑上，能较精确地控制整个于采用比例式烧嘴的隧道窑上，能较精确地控制整个烧成带的温度。烧成带的温度。二、隧道窑烧成带的气氛自动调节二、隧道窑烧成带的气氛自动调节n如果在烧成带温度自动调节的时候，采用了比值调节如果在烧成带温度自动调节的时候，采用了比值调节系统，燃料和空气按比例增加或减少，则在调节温度系统，燃料和空气按比例增加或减少，则在调节温度的同时已调节了气氛，不必另设气氛调节仪。的同时已调节了气氛，不必另设气氛调节仪。三、隧道窑预热带的压力自动调节三、隧道窑预热带的压力自动调节n预热带的压力稳定，对隧道

27、窑极为重要。预热带的压力稳定，对隧道窑极为重要。n一般选择预热带和烧成带交界面处的压力作为被调参一般选择预热带和烧成带交界面处的压力作为被调参数，控制该处的压力稳定。但该处压力很小，接近于数，控制该处的压力稳定。但该处压力很小，接近于零压，而且波动的幅度也小，因此需要灵敏度高的压零压，而且波动的幅度也小，因此需要灵敏度高的压力变送器。所以有时将取压点适当地向负压稍大的部力变送器。所以有时将取压点适当地向负压稍大的部位移动。位移动。n也可选取烟囱总闸前或预热带排烟主烟道处的压力作也可选取烟囱总闸前或预热带排烟主烟道处的压力作为控制点，这些地点负压大，压力波动也大，压力变为控制点，这些地点负压大，

28、压力波动也大，压力变送器灵敏度可要求低些。但即使控制了这些地点的压送器灵敏度可要求低些。但即使控制了这些地点的压力，也不见得能稳定整个预热带和烧成带的压力。力，也不见得能稳定整个预热带和烧成带的压力。四、隧道窑冷却带的压力自动调节四、隧道窑冷却带的压力自动调节n冷却带急冷风喷入处（急冷气幕）正压的大小，影响冷却带急冷风喷入处（急冷气幕）正压的大小，影响甚大，稳定该处的正压十分重要。急冷气幕又叫阻挡甚大，稳定该处的正压十分重要。急冷气幕又叫阻挡气幕，如果该处正压过大，则有大量温度不高的空气气幕，如果该处正压过大，则有大量温度不高的空气流入烧成带，会降低最高烧成温度，也不易维持还原流入烧成带，会降低最高烧成温度，也不易维持还原气氛。如果该处正压过小，则起不了阻挡作用，而有气氛。如果该处正压过小，则起不了阻挡作用，而有烟气倒流，使产品熏烟。烟气倒流，使产品熏烟。