隧道窑建造必读.doc

隧道窑概况隧道窑是耐火材料、陶瓷和建筑材料工业中最常见的连续式烧成设备。其主体为一条类似铁路隧道的长通道。通常两侧用耐火材料和保温材料砌成窑墙，上面为由耐火材料和保温材料砌筑的窑顶，下部为由沿窑内轧道移动的窑车构成的窑底。隧道窑属于逆流操作的热工设备，沿窑长分为预热、烧成、冷却三带。制品与气流依相反方向运动，在三带中依次完成制品的预热、烧成、冷却过程。隧道窑两端没有窑门，每隔一定时间将装好制品（砖坯）的窑车推入一辆，同时装有已烧成制品的窑车顶出一辆。窑车进入预热带后，车上制品首先来自烧成带的燃烧废气接触并被加热。而后随窑车移动进入烧成带，借助燃料燃烧放出的大量热，达到烧成最高温度并经过一定保温时间后制品被烧成。烧成制品至冷却带，与鼓入的大量空气相遇，制品被冷却后出窑。冷却制品用空气经鼓风机从冷却带两侧窑墙基窑顶送入窑内，空气在冷制品的同时本身被加热。由于冷却用风量大，超出燃料燃烧所需的空气量，因此只有一部分热风供给燃烧使用，另一部分则可抽出，作为砖坯干燥的热源或另作他用。燃料燃烧所产生的高温烟气沿隧道窑流入预热带，在加热制品的同时本身被冷却，最后经排烟机烟筒排出。由上述分析可以看出，隧道窑中由于制品和气流按逆流方向运动，烧成制品及废气量都得到较充分的利用，因此较间歇式窑炉热效率高。某些隧道窑在预热带前设有干燥带，利用从冷却带抽出来的热风干燥砖坯。设置窑前干燥带课省去单独的干燥工序，节能燃料，同时减轻劳动强度。但各种不同砖坯只能按同一干燥制度进行干燥，同时干燥废品无法选出，它们也必须随同正品一道继续其后的烧成过程，造成燃料浪费。所以对于形状和尺寸相差比较悬殊或干燥废品较多的砖坯，不宜入窑前干燥带，而应另设干燥器隧道窑窑墙的结构窑墙是窑体的重要组成部分，它对于窑的寿命、投资、燃料消耗以及操作控制都会产生很大影响。选用合适的窑墙厚度对降低窑的燃料消耗，改善劳动条件和延长窑体寿命都有很大的意义。窑墙厚度是根据使用温度和砌筑要求来决定的。预热带和冷却带由于窑内温度低，窑墙可以稍薄，烧成带和靠近烧成带的预热带和冷却带则宜采用轻厚窑墙。窑墙通常由三层组成：最内层位耐火材料，根据窑内温度决定，耐火材料的外层为保温层，由各种轻质保温材料构成。所选取的轻质材料即要绝热保温又要保证长期的安全使用而不损坏。最外层为建筑砖或黏土砖，用以保护轻质保温材料不损失。目前在某些新型窑中已采用大型绝热板，外敷以薄金属板，作为窑墙的最外层。保温层的厚度对窑墙的厚度起决定作用。因此它决定了隧道窑损失的大小，而且也影响投资多少。保温层增厚可以减少窑墙散热损失，但却增加了基建投资和砌筑维修费用，反之则可以减少投资费用而增加散热损失，因而出现了一个”经济厚度“的概念。显然，窑墙的经济厚度是一个受燃料、材料价格和隧道窑使用年限影响的不断变化的数据，为了节约能源和延长窑炉使用寿命，窑墙厚度设计方面出现了提高热阻的趋势，近年来研究出一些保温性能好、耐高温的新型轻质保温材料，如各种耐火纤维及其制品、空心球及其制品等等。某些新型轻质材料不仅可以做保温材料用，而且可以直接用作隧道窑内衬，这样可以大大降低窑墙的重量和厚度，简化窑墙砌筑，节约燃料，然而，轻质保温材料的强度一般都较低，在采用它们直接作为内衬或大量使用作为保温材料情况下，在窑炉的结构上应有适当的考虑。隧道窑的窑顶结构窑顶事隧道窑窑体的重要组成部分，它对窑的寿命有决定性的影响。窑顶所选材必须能长期承受高温作用，重量轻，保温性能好，它的结构应严密不漏气，并有利于窑内气流的合理分布。拱顶。窑顶结构为一拱形，通过拱脚砖架设为窑墙上，拱脚砖两边的窑墙上安设有拱脚梁，以承受拱产生的衡推力，窑墙外设有立柱，通过上下拉杆紧使窑顶和窑墙形成的一个整体。在进行拱顶设计时，拱角的选择很重要，拱角太小，拱砖所受的力大，而且由于批转和灰缝的收缩，在使用中容易产生下沉的现象。反之，若拱角大，拱半径小，当拱心角为180度时为半圆拱，拱砖受热膨胀后，拱会被挤起而产生开裂。同时供高增加，拱与制品之间的空间加大，容易造成上下温差。所以造成上下温差。所以隧道窑一般采用60-90度拱心角。平吊顶窑顶事平的，窑顶砖通过掉挂机吊在窑顶上面的钢梁上。吊挂方法是两块大吊砖之间夹数块小吊砖，大小吊砖之间凹进和凸出的部分互相构成一个整体，通过金属吊杆悬挂于钢梁上。平吊顶窑窑顶不易下沉。窑墙所承受的负荷小，有利于延长窑体的寿命，而且平吊顶结构便于码砖，砖跺和窑顶之间的间隙较少，有利于气流的合理分布。但是，建造平吊顶窑需要大量的投资和钢材，气密性也没有拱顶窑好，这种结构多用于烧成温度比较高，入镁砖和高铝砖隧道窑上。吊顶窑。隧道窑在预热带和冷却带采用一般拱顶，在温度高的烧成带采用吊拱顶，这样可以节约钢材，窑顶的严密性较好，散热较小。但拱顶与制品间空隙大，气流易在窑顶部流出，造成上下较大的温差。这种拱项目前仅用于烧成镁质制品及高铝制品的小型隧道窑。吊拱顶的大吊砖通过吊杆挂在钢梁上，大吊砖和小吊砖之间通过销钉使其联成一个整体，各吊挂点的大吊砖的数目可以为1-2块，但中心吊挂点的大吊砖应在三块以上，以利吊挂。隧道窑的种类1.高温隧道窑一般是将烧成温度为1550度或1600度-1750度或1800度的隧道窑称为高温隧道窑，超过这一温度的称为超高温隧道窑。它主要用于烧成直接结合碱性砖、刚玉制品、特种陶瓷等。由于其用途不同，结构也不尽相同。用于焙烧碱性制品的高温隧道窑的高度通常为1m左右。与普通隧道窑一样，窑的高度也与烧成制品的性质允许的上下温差有关，窑太高则底部制品易变形。故在1750度下烧成方镁石、尖晶石时，宜采用高为0.75m左右的低膛窑。高温隧道窑的主体结构与一般隧道窑并无显著差异。其只要特点为：在不用纯氧的情况下，窑内能获得高温、具有高的窑炉高温强度，气密性好，窑车不易被高温气体所损坏，节能效果好，窑炉的热效率高等。目前，我国已有相当数量的高温和超高温隧道窑，其中包括我国自行设计、建造的窑，其烧成温度有的已达1800度以上，主要技术经济指标可与从国外引进的同类型高温隧道窑相媲美，且具有投资省、附属设备少、操作方便等优点。但在窑内上下温差、节能及自动控制等方面尚需日臻完善。因此，还必须从燃烧方式、烧嘴形式、窑炉砌筑材料的选择，以及空气预热等方面进行进一步研究。2.顶燃式隧道窑顶燃式隧道窑的烧嘴设在窑顶，燃料和空气从顶部烧嘴喷入砖跺间隙中燃烧，这样，烧嘴的数量不受限制，可采用小容量、多点、分散的方式进行布置，从而大大改善了传热情况和砖跺温度的均与性。特别是当其间歇式燃烧方式相配合时，燃料消耗可降低36%-42%。此外，侧烧窑的烧嘴设在靠近车台平面处，窑横断面上静压强分布不均匀。在窑底两侧有较大的负压，而中心部由于烧嘴喷射动压头的转化形成较高的正压，给窑底静压平衡的密封带来困难，产生漏气。而顶燃窑横断面上静压强分布比较均衡，其顶部有较均一地负压，底部有较均一地正压。它与几何压头所造成的静压强分布情况刚好相反，减弱了热气体的偏流现象，有利于窑内气体温度的均匀性。顶燃式窑的烧嘴也可不安装在两窑车接头处，可以减少热气体向窑底的泄露。但顶燃式窑由于烧嘴设在顶部，故使顶部结构较为复杂，多采用吊顶结构。目前多用于低温烧成的粘土砖和陶瓷制品。隔焰及半隔焰隧道窑用隔焰板（马弗板）将燃料产物与制品隔开，借隔焰板的辐射传热使制品烧成的窑，称为隔焰隧道窑。又叫马弗隧道窑。制品在窑内不与火焰接触，不用装匣钵，达到窑温均匀地目的，但其结构复杂，单隔焰道则较简单。隔焰窑内主要为固体辐射传热，传热系数大，速率高，且窑内截面一般都不大，窑内温差较小，加之制品不用装钵，因而烧成周期大为缩短，产品质量好，劳动强度低，适于易污染制品和彩色制品的焙烧。但必须解决隔焰板的材质问题。且由于隔焰烧成时燃烧室温度高，须以较好的耐火材料砌筑燃烧室。若能将烧嘴伸入隔焰道，又解决燃烧室的材质问题，则热效率更高。这种窑的烟气离开隔焰道时温度很高，必须在窑头设置换热器，利用烟气来预热空气，作助燃空气用，以提高燃烧温度，节约燃料，提高热效率。也可将预热空气用于干燥。隔焰窑虽具有一系列的优点，但由于燃烧产物不入窑，窑内不能形成还原性气氛，对那些含铁量高，要求还原性气氛的产品，隔焰窑是不合适的，因而出现了半隔焰窑。半隔焰窑内坯体亦不装钵，在烧成带设一些挡墙，或在隔焰板近车台平面处开些孔洞，使隔焰道与窑内相通，窑车上设火焰通道，以避免火焰直接冲击产品，而燃烧产物可以入窑，故比隔焰窑经济，它既有固体辐射又有火焰辐射，传热效果好，燃耗低，且可维持还原性气氛，适于截面较小的隧道窑。但这种窑要求燃料清洁，对易污染产品的燃料更注意，以免影响产品质量。同时，还必须采取措施防止烟气倒流，否则烟气中的游离碳及二氧化硫将使产品釉面无光泽，即产品熏烟。关键词：隧道窑半隔焰窑预热带不设隔焰板，燃烧产物与制品接触，还可采取高速调温烧嘴，更有利于快速烧成。隧道窑的断面的尺寸和长度窑的尺寸主要依据烧成产品的工艺要求和产量而定。隧道窑的长度主要取决于制品的烧成制度及产量要求。而烧成制度主要取决于制品在烧成过程中物理化学变化。例如：硅砖由于在加热及冷却过程中相变较复杂，对烧成制度有较严格的要求，所以硅隧道窑窑较长。由于粘土砖的烧成制度不如硅砖严格，窑长的波动范围较大。就窑本身而言，应考虑投资、燃耗及操作等方面因素。短而较宽的窑投资少，散热损失较小，而且窑内阻力小，可减少漏气和降低排烟机的动力消耗。但是，如果窑太短，可能废气温度太高，容易损失坏排烟机并造成较大的热量损失。同时由于冷却带太短，造成冷却效果差，使制品出现窑温度高，拣选条件恶劣，而且增加制品所带走的热损失。今年来随着预烧间歇式燃烧方式的出现和采用新的强化烧成与冷却方法，也出现了较宽而短的隧道窑。隧道窑各带长度应根据制品烧成曲线来确定，一般原则是：为了更好的利用热量，预热带长度应根据排出废气温度来确定，一般废气温度低于250度。烧成带（设置烧嘴的部分）长度应按制品最终烧成温度所需持续时间长短而定。冷却带长度应根据出窑制品的温度来确定，一般应低于100度。隧道窑的高度主要取决于砖坯在烧成过程中的特性及允许的上下温差。镁砖由于其荷重软化温度和它的烧成温度接近，砖跺高度不宜过高，窑高通常在1m左右。相反，硅砖由于其荷重软化温度高，所以硅砖隧道窑的高度通常在1.9-2.1m之间。我国现在粘土砖隧道窑或高铝砖隧道窑的高度分别在1.5-1