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隧道窑建造技术 
(发布日期:2013/12/9 15:42:01)
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  一、前言
  隧道窑是烧结砖瓦行业中使用最多的工业窑炉之一。它比传统的轮窑机械化程度高、生产效率高和劳动强度低,因而被广泛地应用到各种规模的砖瓦厂中。一座隧道窑能否正常运行,直接关系一个企业的经济效益,甚至影响到一个企业的生存问题。因此,除了设计上的因素之外,良好的施工质量是隧道窑正常投入生产并发挥作用的保证。如果因设计不当或因施工质量低劣造成隧道窑不能正常工作,将会给企业造成无法挽回的经济损失。
  二、隧道窑的基本种类
  广义上讲,隧道窑是指窑炉内焙烧带相对固定,而制品从窑的一端进入,并经过预热、焙烧、冷却,从窑的另一端卸出的连续生产方式窑炉。也就是说,在整个焙烧过程中“火”是相对不动的,而制品按热工控制的要求依次顺序的向前移动,从而完成一系列焙烧过程。
  从这个意义上讲 ,辊道窑、推板窑、抽屉窑等均属隧道窑的范畴,甚至国外一种窑体可移动而制品不动的窑(移动式隧道窑),也属隧道窑的范畴。但在砖瓦行业中,最常见的是用窑车作为承载制品的隧道窑,前面介绍的几种窑型只在陶瓷工业中比较常见,而砖瓦行业极少采用。
  按产品的种类来划分,隧道窑还可分为烧砖隧道窑、陶瓷隧道窑、耐火材料隧道窑和耐磨材料隧道窑等等。它们除了焙烧品种各异以外,窑的基本结构形式是相似的。按窑的规模来划分,隧道窑又分为“大断面”、“中断面”和“小断面”隧道窑等等。如果再按结构形式划分,则有平顶隧道窑、拱顶隧道窑和吊平顶隧道等。当然啦,按燃料种类划分,还有燃油隧道窑、煤烧隧道窑和燃气隧道窑等等,其划分方法不胜枚举。
  目前,我国烧砖隧道窑的规格,其工作宽度已经超过10米以上,从1990年我国从法国引进的一条大断面隧道窑起,我国烧砖隧道窑的发展十分迅速,几乎能够满足不同规模的烧结砖厂的需要,跨入了世界先进水平的行业,为砖瓦工业的发展作出了积极的贡献。应当指出的是,10年前在国内比较常见的2.5米规格以下的中断面隧道窑,在新的标准中已经取消,属于淘汰的落后窑型,新建设的砖瓦厂应当选择3.0米宽度以上的隧道窑,新型的隧道窑在技术经济方面更加先进和可靠。

  三、施工程序和要求
  烧砖隧道窑由窑墙、窑道、燃烧室、排烟系统、换热系统等部位组成,是一个严密的整体。要保证隧道窑的设计质量和施工质量,必须制定科学的施工程序和严格的质量控制指标。严格遵照国家标准《砖瓦焙烧窑炉》(JC982-2005)的规定进行设计和组织施工,从确保施工质量得到有效保证。
  1.施工程序
  根据隧道窑的特点,以中断面隧道窑为例,施工程序主要如下:
  (1)地下部份
  总烟道、检查坑道及隧道窑基础;
  (2)轨道安装
  安装好窑内轨道,制好样板车,浇灌二次混泥土;
  (3)砌窑墙
  窑墙砌至拱脚砖,包括安装沙封槽、加沙管等;
  (4) 安装风机
  浇注风机基础,安装风机及窑土所有闸门;
  (5)砌窑拱
  砌窑拱以及拱脚砖以上部分墙和密顶;
  (6)安装窑外轨道
  安装窑外轨道、推车机、回车卷扬机、窑门等;
  (7)窑车衬砖
  砌筑窑车衬砖;
  (8)检查
  全面检查、清扫,准备交付验收。
  2.施工要求
  (1)基础
  开挖基础时,尽量与窑房基础同时施工,以避免相互产生不利影响。基础开挖达到设计标高后,应与建设单位一起检验工程地质情况,与设计准确无误后,方可浇注基础混泥土。
  (2)轨道
  隧道窑的轨道应在砌筑窑墙之前铺设,因为窑体的定位测量主要以轨道为基准。而且为了保证窑车运行平稳,对轨道的安装施工要求十分严格,变形、扭曲和锈蚀严重的钢轨不能用于隧道窑,不可为了降低工程造价而采用废旧钢轨。
  (3)烟道
  烟道是窑炉热工系统的重要组成部分。必须保证砌筑严密可靠,尺寸准确,不得有漏气的现象。
  (4)窑墙
  窑墙是整个窑体结构中的关键部位之一。一般分为内窑墙(通常是耐火砖砌体)、外窑墙,以及联接它们的内撑墙等。
  在施工中应着重控制砌体的平直度、灰缝,以及在窑墙上预留的各种孔洞和预埋件。特别要注意膨胀缝的留设,以免造成后患。
  (5)窑拱
  常见的窑拱有圆弧拱(如半圆拱、120°拱、90°拱等)、平顶拱或吊平顶拱。不管何种窑拱形结构,都是隧道窑最重要的结构,也是衡量施工单位技术水平的关键所在。
  我们的要求是,严格按照设计图纸要求,正式施工前先搞一次预排砖,做到心中有数,开始砌拱后,认真执行窑炉砌筑技术规范,一丝不苟。
  (6)砖缝
  窑炉砌筑不同于普通建筑的地方是,除了用料不同外,对砌体的灰缝控制要求十分严格,稍有不慎,往往达不到设计要求。而且从灰缝的施工质量上可以反映出一个施工单位的技术水平。

  四、常见错误做法及产生的原因分析
  1.对灰缝控制不重视
  灰缝是保证窑体结构强度和密封性的重要措施,然而一些非专业窑炉施工单位对灰缝的控制不重视,施工质量很差,灰缝超厚和不饱满现象普遍存在,使窑体砌筑质量下降。根据我们的总结,产生上述现象的原因主要有以下三个方面。
  其一,施工员放松对质量的监督检查,以及工人对砌筑部侠的技术要求不明了,盲目施工,造成灰缝质量不合格。
  其二,砌筑窑炉用的耐火砖质量不合格,几何尺寸远未达到规定标准,给施工带来困难,因而放宽对灰缝的控制。
  其三,为了赶工期抢进度,对灰缝的质量“无暇顾及”,未能严格控制灰缝质量就成了情理之中的事。
  针对以上情况,在隧道施工之前,应该请设计人员到现场仔细进行图纸技术交底,让有关人员领会设计要求和控制要点,并向全体施工人员进行再交底,制定相应的保证措施,层层把关,确保灰缝的施工质量。
  2.回填保温层不符合要求
  烧砖隧道窑的内墙与外墙之间常常留有0.6-1.5m的空间,并填充干粘土或其废渣作窑体的保温层。这是为了降低造价而采取的办法。
  显然,回填保温层属于窑体的隐蔽工程。因而这成了一些人偷工减料的好地方。为了完成本班组的施工进度,某些工人趁技术员不在现场,不管回填土的含水率有多少,也不顾粒径的大小,凡工地上一切建筑废料统统填将进去。更严重的是,不执行分层夯实的要求,填进了之。这样施工出来的“回填保温层”,其效果可想而知。尽管外面窑墙砌筑得再漂亮,必定也是败絮其中,不起任何作用,往往造成漏气、能耗高和次品增多的后遗症。
  回填土的施工必须坚持执行低水分、细粒度和分层夯实的“三要素”原则。只有这样,才能保证隔热保温的效果,促使窑炉高产、优质和低耗。
  3.内撑墙不按要求砌筑
  内撑墙是把内窑墙与外窑墙联系在一起,使之形成一个整体的重要结构。窑拱及窑墙产生的应力通过内撑墙进行分解和支撑,使窑体结构成为一个牢固稳定的整体。大多数隧道窑的内撑墙间隔1.2~1.5m设置一道,并且要求与内外窑墙同时搭接向上砌筑,不允许独立砌筑。遗撼的是一些施工单位(特别是非筑炉专业施工单位)对此结构的重要性了解甚少,常常是先砌完了内墙和外墙之后,再用次品砖、半截砖来补砌内撑墙,并把技术不熟练的工人放到这里来“操练手艺”,根本不按设计要求施工。
  这样做是十分危险的。由于内撑墙未按要求施工,使内窑墙和外窑墙形成各自独立的砌体,相互之间失去依靠,窑体的强度被大大地削弱,将造成无法挽回的严重损失。不重视内撑墙质量的问题,目前还是一个普遍现象。

  五、结束语
  综上所述,一座窑炉的施工质量好坏,关系到该窑投产后能否发挥功能和正常运行,甚至关系到企业的生存和发展,因此必须引起高度的重视。窑炉施工过程中,在设计部门的帮助下,健全和完善各项质量管理制度,建立一套严格的管理方式,从而保证所承担工程的施工质量。由于我们水平所限,上述问题谈得还不透彻,我们也有言犹未尽之感。但通过与同行们的交流,倾听专家们的指教,我们一定会从中受益并得到进一步提高。希望多提宝贵意见
 
  隧道窑常见故障与处理
  1、倒车
  窑车上的坯体在隧道窑内发生倒塌的现象,一般称“倒车”,是隧道窑常见的故障之一。倒车发生的原因主要有:(1)装车不符合要求,或坯垛不稳,或垫砖松动等。(2)入窑坯体水分过高,预热带窑头温度过高,或者预热带上下温差过大,造成炸坯,坯体炸碎后可直接造成坯垛部分倒塌,也可能卡在窑车与窑墙之间的间隙内,造成进车阻力加大,料垛或垫砖移动,最终引起坯垛倒塌。(3)烧成温度过高或保温时间长,制品过烧变形,造成制品柱歪斜而倒塌。(4)窑内温度分布不合理,棚架高温强度低或耐急冷急热性能差,造成棚架碎裂等。(5)与窑墙或突出物相碰。(6)窑车脱轨或窑车走行不平衡。(7)其他原因。有时也可能是以上几种因素同时存在。倒车事故发生后,若能及早发现,及时处理,可以减少损失。因此,当间歇进车时,进车前应注意观察窑内两侧情况,连续进车时要注意推进过程中推车机压力的变化。处理倒车事故的具体措施,要根据具体情况确定。如轻微的倒车或发生在冷却带的倒车,有时可不用停窑处理,而随车推出。
  若倒车发生在预热带头部几个车位,可将燃烧室停火,打开窑门,利用推车机(油压返回或螺旋回)或回车机等,将窑车逐个拖出,直到事故窑车拖出后,再继续进车。若事故发生在烧成带附近,应尽量利用烧成带前后的事故处理孔处理。若事故车已过冷却带事故处理孔,且倒车严重,继续进车会使倒车范围扩大时,应该停火并停止冷却带鼓风,打开冷却带窑门,从尾部将窑车逐个拖出,直到可顺利进车为止。
  当处理事故窑温下降时,要注意冷却速度不可太快。特别应注意大量冷风入窑,而造成窑体损坏和正常窑车上装载的制品开裂等问题。为了防止倒车事故要严格保证装车质量,入窑前一定要逐车检查,尽量把事故消除在窑外。其次要控制好入窑水分。并应严格烧成操作,稳定热工制度。
  2.窑车烧坏
  如果窑车下部温度过高,轻则会使窑车轴承的润滑没烧干,烧焦;重则使裙板和砂封板变形,造成窑车无法正常运行,维修工作量也相应增大。这种事故一般发生在烧成带和冷却带,其产生原因主要是窑车上部压力过高(比车下),或者窑车上下密封不严所致。解决这个问题的办法是:降低车下温度,车下吹风冷却;适当提高车下压力,使窑车上下压力得到平衡;搞好窑车的密封,砂封槽每班要定量加砂,保证密封作用;若窑车裙板已发生变形,要及时处理平整,否则密封不好,窑车烧损会更加严重。
  3.燃烧系统故障
  烧油燃烧系统常见故障见表1,煤气燃烧系统常见故障见表2。
  4.推车机故障
  推车机可能出现的故障及其处理方法如下:
  (1)油缸筒漏油可能是密封牛皮碗磨损、破裂,此时更换牛皮碗。也可能是新牛皮碗干缩,故换用新牛皮碗时,应预先放温水中浸泡后才使用。(2)油泵供油量不足,车速减慢检查出油管的油量,若不出油或出油量小,应检查油泵的钢球阀门,看弹簧是否太紧或太松,松与阀座是否吻合严密,进油管上过滤器的滤网是否堵塞,然后对症处理。若以上没有问题,应继续检查泵前的密封环是否压紧,密封圈是否完好。若密封圈已经磨破而造成漏油就应更换。(3)顶杆推出后不能退回可能是牛皮碗太紧,回油阀失灵,故障及处理回油管堵塞,顶杆太长或其他原因产生变形,配重下降时受阻等,查明原因后进行排除。
  5.停电
  如遇突然停电,而工厂又没有备用的发电设备时,应停止燃烧并尽可能保持窑内的温度和气氛。具体措施要视系统的特点和窑炉构造特点而定。对于燃油隧道窑可参照以下步骤:(1)关闭油阀、齿轮泵及电加热器;(2)关闭高压风机;(3)堵塞烧嘴口或卸下烧嘴,防止高温辐射,烧坏烧嘴;(4)切断所有电动设备的电源开关;(5)关闭排烟总闸;(6)必要时,用蒸汽吹扫油管路,防止油管重油凝固;(7)巡视检查,发现异常情况及时处理。
  来电后的点火操作步骤如下:(1)逐步打开总烟道闸板或启动排烟风机;(2)开动齿轮油泵及电加热器;(3)启动高压风机;(4)先开雾化风阀,再开油阀,进行喷嘴点火;(5)启动其他风机。急冷风机和抽热风风机要求冷却带温度上升情况,逐渐恢复到正常开度;(6)根据烧成带升温情况,逐步增大推车速度,烧成带温度恢复正常后,即可按正常速度进车。
 
  隧道窑的维护和保养
     由于市场竞争激烈,许多企业只是一味地追求产量来求生存,忽略了窑体的保养等。就如1999年年低某集团公司突然一座81米的隧道窑烧成带顶棚大面积倒塌,所幸没有伤人。事后分析是烧成带加固立柱工字钢顶端拉杆松脱了,如果是对设备等维护好的企业,根本就不可能会出现如此损失惨重的事故。由此可见如何做好窑炉的维护和保养就不是一件小事了。
  (一)正常生产时的维护保养
  隧道窑在正常生产时,预热带烟气分散排出口,汇总烟道要定期清灰;窑顶不宜堆放重物;事故处理孔等窑内外相通连的孔洞应堵塞,防止漏风。砂封槽要定期加砂,砂粒粗细严格操作规程中的要求粘度,否则太大会挤破砂封槽,经常检查各风机的运转情况,要做到经常加油。紧固体也要经常性地查看是否转动等。
  (二)停窑检修时的维护保养
  1.停窑熄火方法
  a.熄火之前进车方法:可用空匣钵堆码10车左右进窑,然后推进空窑车。
  b.逐步地降低预热带的总抽力。
  c.空车推至高温点后,由烧成带前端向后逐步熄火,待制品车离开烧成带后最后一对燃烧室或喷嘴熄火。
  d.按正常生产时的进车速度,继续进空车,适当调节冷却带冷热风量,使已烧成的制品按一定的降温速度冷却后出窑。
  e.随着温度的下降,适时调节窑顶拉杆的松紧。
  f.当空车挤满窑道内部可停止进车,关闭冷却带的冷热风机,烟道闸板全部开启,打开窑门,关闭所有风机闸板,开启所有事故处理孔。收妥仪器仪表、热电偶送检验。
  2.紧急停窑时的降温
  在生产过程由于突发事故,必须熄火检修,此时不可采用鼓风机送风强制冷却且特别要注意经常调节拉杆。紧急停窑时降温情况可参照:
  800℃以上每小时降200℃;
  800~500℃每小时降150℃;
  500~300℃每小时降80℃;
  300℃以下每小时降100℃。

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