Introduction to Gas-Fired Kiln Construction

Hello everyone! Today I would like to discuss kiln construction. Gas-fired kilns offer different possibilities for control and operation from wood-fired kilns. Their installation, however, requires an assessment of combustion-product exhaust, ventilation, heat and site conditions. The absence of visible smoke does not demonstrate that an installation is safe or has no impact on its neighbours.

Among gas-fired kiln designs, I would highlight the downdraft arrangement. Flames travel towards the top of the chamber, and gases descend through the ware to the lower flue entrance. The term describes the gas path; it does not mean that the kiln uses blower-forced air. Burner air supply and kiln draft must be considered separately. The damper restricts the passage of gases through the chimney and allows draft to be adjusted, but its effect depends on the kiln system and combustion conditions.

A downdraft kiln

General Design Principles

Below are design references discussed in the sources consulted. The proportions and calculations are starting points subject to the conditions of the design, not universal rules or sufficient instructions for building or installing a kiln. Their use requires consideration of burner type, materials, kiln load, draft and site conditions.

  • One design reference is to keep the chamber height close to its width. Increasing the height may make temperature uniformity between the base and upper shelves more difficult, depending on the kiln arrangement. This proportion does not, by itself, guarantee uniformity or efficiency; depth, gas circulation and load distribution must also be assessed.
Height-to-width relationship in a downdraft kiln
  • The kiln shape should encourage circulation. Vaulted chamber roofs help the flow, making firing more efficient and avoiding pockets of overheating.
  • The reference to 12 cm of internal side clearance given here concerns gas circulation and combustion. This distance should not be treated as a universal or sufficient requirement: it must be assessed in the context of the design.
  • The relationship between the flue outlet area and the combined inlet area is a sizing reference whose application depends on the design. Burner number and output must be assessed against volume, kiln load, heat losses and the intended firing. Inlet size also depends on burner type and air admission; a rule based on blower-fed air should not be applied indiscriminately to atmospheric burners.
  • In gas-fired kilns, the chimney helps exhaust combustion products and, in natural-draft systems, moves gases through the kiln. Gas pressure in an atmospheric burner is not equivalent to blower-fed air and does not remove the importance of draft. The chimney-height calculation presented in this article—3 times the internal chamber height plus 1/3 of the horizontal distance between the inside wall of the chamber and the inside wall of the chimney—should be treated as a design reference rather than a universal sizing rule. Flue cross-section, routing and operating conditions must also be assessed.

How the Burner Works

In atmospheric burners, gas flowing through the injector entrains some of the air used for combustion through the Venturi principle. This entrainment is not equivalent to blower-fed air and does not mean that air is supplied at high pressure. The mixture burns at the burner outlet; air admission and combustion conditions must be assessed according to the equipment and the kiln system.

An atmospheric gas burner. Original diagram labels: ar = air; gás = gas; regulador = adjuster.

Manufacturers normally specify a burner’s BTU output so that the required number of burners can be calculated for the kiln. 

Calculating Fuel Requirements 

The following table gives BTU/h per cubic foot:

Construction Cone 06 Btu/h Cone 6 Btu/h Cone 10 Btu/h
Hard firebrick, 22 cm 12.000-17.000 14.000-18.500 16.000-20.000
Insulating firebrick, 22 cm 6.000-10.000 8.000-13.000 10.000-16.000
Ceramic fibre, 15 cm 4.000-6.000 6.000-8.000 7.000-10.000

The higher values in each range assume a firing of 6 to 7 hours; the lower values assume 14 to 16 hours.

For example, suppose we want a kiln with an internal volume of 300 litres, approximately 10.60 cubic feet. Multiplying 10.60 by 18,000 BTU (for a cone 10 firing of intermediate duration) gives 190,800 BTU/h.

Dividing this figure by the number of burners gives the output required from each one.

190,800 divided by 4 = 47,700 BTU/h per burner. One manufacturer gives a maximum output of 70,000 BTU/h for its burner. This number of burners therefore meets the requirement with some capacity to spare. It is always better to allow a margin in the calculations than to run equipment at its limit.

In the next post, I will write about construction techniques for gas-fired kilns. Until then!

Sources:

  • Olsen, Frederick L. The Kiln Book. University of Pennsylvania Press.
  • Kiln Building: LPG Burner Calculations. http://www.potterswithoutborders.com/2012/07/lpg-burner-calculations/
  • Ward, Marc. Draft & Its Importance. Clay Times Jan. 1998. http://www.wardburner.com/draft.html

About the Author: Gustavo Assis

29 Comments

  1. Maria das graças 28 de November de 2018 at 23:23 - Reply

    Muito bom . Estou iniciando e pretendo construir um forno a gás e trabalhar só com cinzas
    Pelo q entendi, se eu for construir um forno de 1,00×1,00 terei q usar 4 maçaricos?

    • Gustavo Assis 1 de December de 2018 at 22:51 - Reply

      Olá Maria das Graças. Obrigado pela leitura. Vai depender da temperatura a ser atingida, do tempo de queima, da capacidade do seu maçarico e do tipo de isolamento que for usado.

  2. maria das graças 16 de January de 2019 at 17:54 - Reply

    Ola Gustavo,

    Veja só : comprei 3m2 de manta acrilica 1260 graus 6mm, e um macarico lança chamas. Tenho algumas tijolos refratarios de churrasqueira. Gostaria de saber:

    Que tamanho deve ser o forno?
    Que tipo de termometro devo usar?
    Posso fazer este forno movel?

    Aguardo sua atencao.

  3. Marcos de Souza Costa 4 de December de 2020 at 06:44 - Reply

    Gostei de conversar Sobre o projeto de um forno para queima cerâmica artesanal.

  4. Georgia 13 de December de 2020 at 09:27 - Reply

    Olá Gustavo! Muito obrigada por compartilhar informações tão raras e difíceis de encontrar .
    Pretendo fazer um forno à gás e gostaria de saber que tipo de maçarico preciso. Obrigada .

    • Gustavo Assis 12 de January de 2021 at 11:59 - Reply

      Olá Georgia, os maçaricos tem que ser especiais para fornos de cerâmica. Procure com a J Ricardo ou Orient. Um abraço!

      • CLAUDIO TRABUCO 24 de January de 2021 at 09:04 - Reply

        Bom dia Gustavo,

        Parabéns pela matéria!!
        Fiz ontem a 2ª queima no forno que construí. Consegui chegar aos 980° em 9 hs. Meu objetivo é c chegar a 1260°. Vou iniciar a construção do novo forno seguindo suas orientações.
        Agradeço suas informações, forte abraço!

        • Gustavo Assis 17 de February de 2021 at 11:04 - Reply

          Fico feliz com os resultados! Um abraço!

          • Nelson de luna 3 de April de 2025 at 22:02

            Para o forno de queima de tijolo de 20 metros e 5 de largura,qual o espessamento de cada maçarico?

          • Gustavo Assis 4 de August de 2025 at 12:25

            Eu penso que “espessamento” queira dizer especificação. Se for isso, a escolha do maçarico seguem parâmetros que não são especificamente do tijolo em si mas o tamanho total do forno, tipo e temperatura final de queima, altitude do forno, altura e seção da chaminé, tipo de gás, etc.

  5. CLAUDIO TRABUCO 24 de January de 2021 at 09:07 - Reply

    Bom dia Gustavo, Parabéns pela matéria!! Fiz ontem a 2ª queima no forno que construí. Consegui chegar aos 980° em 9 hs. Meu objetivo é c chegar a 1260°. Vou iniciar a construção do novo forno seguindo suas orientações. Agradeço suas informações, forte abraço!

  6. Vanessa 31 de March de 2021 at 12:28 - Reply

    Olá Gustavo!
    Gostaria de saber se vc constrói tbm ou se conhece alguém para indicar!!
    Trabalho com Cerâmica de alta temperatura a 25 anos, uso forno a gas.
    Estou precisando ampliar e pretendo construir um forno com 2 ou 3 carrinhos.
    Gostaria da sua indicação!
    Obrigada desde já!

  7. Nilton Guimarães 31 de March de 2021 at 17:33 - Reply

    Olá!meu nome é Nilton Guimarães tenho um forno pronto que fazia queimas à lenha. Agora estou querendo passar pra forno à gás utilizando a mesma estrutura de tijolo. Gostaria de saber se à problema da chaminé focar por dentro do forno.

    • Gustavo Assis 6 de April de 2021 at 15:18 - Reply

      O ar na chaminé precisa ter uma temperatura mais baixa que o interior do forno justamente para poder sugar o ar quente que está lá dentro. Mas na prática não sei te dizer se isso afetará ou não a performance do seu forno. Espero ter ajudado.

  8. Maria Marlete Godinho Corrêa 14 de June de 2021 at 08:59 - Reply

    Bom dia Gustavo Assis,estou encantada,com a matéria tão rica em detalhes,sobre fornos.,eu,gostaria muito de construir um forno,para queima de cerâmicas artesanais,mas totalmente com o uso de lenha.nao quero muito grande.o que vc tens a me dizer,como conselho,já que estou começando recente nesse mundo encantador da cerâmica .tijolos??? Somente refratários,ou posso usar outros tipos maciços??Gustavo,tens projetos de fornos assim,para vender,para quem tiver interesse??

    • Gustavo Assis 14 de June de 2021 at 14:40 - Reply

      Olá Maria! Obrigado pela leitura! Já respondi sua questão por WhatsApp.

  9. Márcia Zaros 10 de July de 2021 at 18:02 - Reply

    olá, estou encantada com seu blog e o seu conteúdo rico e maravilhoso! Já me aventuro na cerâmica, porém iniciante ainda e tenho um desejo antigo que pretendo colocar em prática ainda este ano(vai se um aventura e tanto, pq aqui na minha região(interior do estado de São Paulo) é uma saga até pra conseguir os tijolos refratários..ahahaha até eles tem que vir de fora rs,rs): e seguindo na minha saga então na construção de um forno a gás como este seu divulgado no blog..na real eu gostaria de me dedicar exclusivamente a alta temperatura numa linha de utilitários…enfim, com este projeto do seu forno eu consigo trabalhar com alta temperatura?
    desde já lhe agradeço imensamente por você compartilhar tão generosamente o seu conhecimento…estou amando o seu blog!

    • Gustavo Assis 14 de July de 2021 at 15:51 - Reply

      Olá Márcia. Obrigado pela leitura. Esse forno consegue sim alcançar alta temperatura.

  10. Edson Elsio Dos Santos 31 de August de 2021 at 22:42 - Reply

    Boa noite , gostaria de saber, qual é o maçarico ideal para um forno de alta temperatura, um fabricante bom que você indicaria, você pode indicar? Obrigado Fica com Deus!!!

    • Gustavo Assis 2 de September de 2021 at 11:06 - Reply

      Olá Edson, eu uso o da JRicardo e recomendo. Um abraço!

  11. Solange 29 de March de 2022 at 09:31 - Reply

    Olá Gustavo, ótima matéria! Nos fornos a gás da p instalar termopar e fazer programações de queima como nos fornos elétricos? Desculpe sou iniciante e tenho muitas dúvidas e gostaria de uma indicação de alguém q construa fornos.

    • Gustavo Assis 7 de April de 2022 at 22:29 - Reply

      Olá Solange! Obrigado pela leitura! Nos fornos a gás que eu trabalho o controle da temperatura é totalmente manual. Espero ter ajudado!

  12. Sônia Maria da costa 4 de August de 2022 at 11:19 - Reply

    Excelente texto

  13. Alaor Carlos de Oliveira 19 de March de 2023 at 16:35 - Reply

    Prezado Gustavo,
    Parabéns pelo texto. É raro encontrar informações técnicas e esquemas construtivos sobre fornos a gás em alvenaria.
    Fiquei em dúvida sobre as dimensões internas da chaminé. Não entendi aquela explicação sobre o 1/3 da largura interna da câmara. Se for possível gostaria de pedir para vc desenhar um esquema para facilitar o entendimento?
    Desde já agradeço por sua atenção.
    Abrçs.

  14. Juarez 27 de January de 2025 at 10:41 - Reply

    Bom dia cidadão, moço preciso aprender algumas coisas sobre cerâmica para ajudar meus netos a largarem o celular,achei bacana suas dicas e produtos das suas mãos.

    • Gustavo Assis 20 de February de 2025 at 08:58 - Reply

      Obrigado! Espero que eu tenha servido para motivar você e seus netos a se aprofundarem nessa linda arte.

  15. Samara 31 de October de 2025 at 10:00 - Reply

    Adorei o conteúdo, muito bom.
    Vou montar o meu forno dentro de um latão, usando tijolos refratários em todo o diâmetro dele e no fundo. O tijolo tem 5cm de espessura, e por cima vou por a manta ceramica de 2,5cm, vou usar duas camadas totalizando 5cm. Então teria uma camada de 10cm de grossura, com isso, eu consigo atingir altas temperaturas?! 1230/1240°?

    • Gustavo Assis 24 de November de 2025 at 08:52 - Reply

      Olá Samara, acredito que consiga sim. Boa sorte!

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