窯|什么是窯|窯的分類|窯的作用

窯:高溫下（一般＞800°C）燒制產(chǎn)品的熱工設備。廣義的工業(yè)用窯類型很多，包括應用于冶金、化工、建材和輕工等部門的各類窯。由于以硅酸鹽為主要原料的產(chǎn)品(如陶瓷、水泥、玻璃和耐火材料等無機非金屬材料)都是用窯燒制的，這類窯的類型最多，數(shù)量也很大?，F(xiàn)代工業(yè)用窯一般均指硅酸鹽工業(yè)常用的熱工設備。

沿革 “窯”字淵源于古代燒羊制佳肴的"穴"。中國是世界上使用窯爐生產(chǎn)硅酸鹽制品最早的國家。約在公元前3000年中國已有燒制陶器的穴窯。這種古老的窯（圖1）已經(jīng)是由燃燒室、 窯室、火道以及調(diào)節(jié)爐溫用的大小不一的火眼所組成，燒成溫度可達1200°C左右。商代(約公元前17世紀初～前11世紀)出現(xiàn)了燒成溫度更高的半陶半瓷窯；戰(zhàn)國(公元前475～前221)時開始有饅頭窯及龍窯，燒成溫度可達1300°C；明末清初（17世紀中葉）出現(xiàn)了景德鎮(zhèn)窯，這種窯利用空氣隔熱層保溫,砌筑高達17～18m的薄壁煙囪，并能調(diào)節(jié)燒成制度以適應不同類型制品的要求。

隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要，改進工藝、降低成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量成為窯的發(fā)展方向，從19世紀后期開始陸續(xù)出現(xiàn)了連續(xù)生產(chǎn)的各類新型窯，如1867年F.西門子建造了第一座連續(xù)熔制玻璃的池窯，1883年K.迪奇建造了第一臺連續(xù)生產(chǎn)水泥熟料的立窯，1885年英國F.蘭塞姆建造了連續(xù)煅燒水泥熟料的回轉(zhuǎn)窯并于1889年建廠生產(chǎn)水泥，1899年法國的福熱隆建造了機械化連續(xù)操作的隧道窯（見彩圖）等，從而奠定了現(xiàn)代化窯爐的基礎。20世紀以來,尤其是近幾十年,各類窯都在向大型化方向發(fā)展，取得了很好的技術(shù)經(jīng)濟效益。

分類 窯有許多不同的分類方法。根據(jù)窯爐的形狀分為方形窯、圓形窯等；按照制品的種類分為陶瓷窯、水泥窯、玻璃窯、磚瓦窯等；從火焰流動的特征分為橫焰窯、升焰窯、倒焰窯、馬蹄形焰窯等；根據(jù)所用燃料種類分為燒煤窯、燃油窯、煤氣窯等；根據(jù)物料輸送方式又可分為窯車窯、輥底窯、推板窯等。更為通用的是根據(jù)焙燒制品的物理狀態(tài)、結(jié)合生產(chǎn)方式進行分類

間歇式窯的優(yōu)點是生產(chǎn)的靈活性大，用得較多的是倒焰窯（圖2c）。連續(xù)式窯（圖2a、b、d、e）較之間歇式窯具有產(chǎn)量高、燃料消耗低、勞動條件好、易于機械化自動化等優(yōu)點，是現(xiàn)代化生產(chǎn)普遍采用的窯型。

窯的組成 窯系統(tǒng)由供熱、窯室、氣體輸送裝置和傳送物料設備等部分組成。①供熱設備。硅酸鹽工業(yè)大多采用煤、石油、天然氣和各種人工合成煤氣為燃料，窯爐設有專門的燃燒室(或燃料在窯室內(nèi)進行燃燒)，以供應系統(tǒng)所需的熱量。②窯室。放置所焙燒的物料或制品的操作空間。以氣體作為載熱體進行氣-固(或氣-液)間的換熱，因此兼有分配熱量、進行化學反應，有時也有冷卻產(chǎn)品的功能，是完成煅燒工藝過程的主要場所。③氣體輸送裝置。提供助燃或冷卻用空氣及排送煙氣，兼有調(diào)節(jié)壓力、控制氣氛的作用，一般選用煙囪（自然通風）和鼓（排）風機（強制通風）作為驅(qū)使氣體流動的裝置。④傳送物料設備。原料、燃料的供應，通常選用各種類型的運輸機、加料機等。產(chǎn)品在窯內(nèi)傳送及排卸方法因窯類型不同而異，如回轉(zhuǎn)窯利用兩端高差及筒體本身的回轉(zhuǎn)而輸送物料；隧道窯則用專門的窯車及推車機輸送制品，池窯利用進料和卸料位差使玻璃液流動等等。

近年來，為進一步提高經(jīng)濟效益、節(jié)約能源和保護環(huán)境，還增設了廢氣余熱利用裝置（如各類原料預熱器、空氣預熱器及廢熱鍋爐等）、含塵氣體凈化裝置（如旋風收塵器、布袋收塵器及電收塵器等）以及成品顯熱回收裝置（用以預熱助燃用空氣等），組成更為經(jīng)濟完善的窯系統(tǒng)。

窯型選擇和燒成制度 在設計中，窯型的選擇主要根據(jù)產(chǎn)品品種、質(zhì)量要求、生產(chǎn)規(guī)模、生產(chǎn)方式、原料、燃料供應以及資金情況，經(jīng)過方案對比而選定。窯爐的燒成制度包括窯的升溫速率、燒成溫度、保溫時間、窯內(nèi)氣氛、壓力分布、傳熱速率、物料運動速度及停留時間、冷卻速率等。燒成制度的波動將直接影響到產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。長期以來，燒成制度都根據(jù)經(jīng)驗掌握，如中國景德鎮(zhèn)窯的精湛燒成技藝，就是長期積累經(jīng)驗的結(jié)果。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，目前有些大型窯爐，已經(jīng)按照選定的燒成制度，通過儀表和計算機自動控制其操作，以達到穩(wěn)定生產(chǎn)和提高制品產(chǎn)量、質(zhì)量的要求。

窯爐系統(tǒng)在工藝上開展了低溫燒成和快速燒成的研究；在熱工上開發(fā)新的余熱利用技術(shù)和先進的燃燒調(diào)溫技術(shù)；在結(jié)構(gòu)上采用高溫輕質(zhì)新型隔熱材料和各類特殊的窯體結(jié)構(gòu)如隔焰窯、多通道隧道窯等。其中以水泥回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的改革最為活躍，以20世紀50年代出現(xiàn)的懸浮預熱器和70年代出現(xiàn)的窯外分解爐為主要標志。懸浮預熱器是一種多級串聯(lián)的氣固懸浮態(tài)換熱裝置，普遍使用的有四級旋風預熱器（見窯外分解技術(shù)）和立筒預熱器兩種類型。采用懸浮預熱器可以有效地回收窯尾廢氣余熱，從而大幅度降低單位熟料的熱耗，若與分解爐配合使用，還可使窯的單位容積產(chǎn)量成倍增長。

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