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论烧结砖隧道窑的建造与使用 
(发布日期:2013/12/26 11:14:20)
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  就目前我国砖瓦行业来说,要建造一座烧结砖厂,必须具备有一定的建厂条件。如:产品方案和生产规模;工厂组成以及工厂的远景和发展规划;落实厂址、原材料、供水、供电、供气,交通运输及劳动力安排等建厂条件。以上这些条件具备后,我们如何来选择烧成工艺,确定采用什么窑型来烧结生产产品,这对我们的投资者来说是最重要的一环。下面笔者就隧道窑而言浅论它的建造与使用,供投资者参考。

  一、简述烧结砖隧道窑的性能

  1.隧道窑是连续生产烧结砖比较先进的窑炉,目前已在我国砖瓦工业中得到广泛的使用、发展和推广,现在的窑型较多,在型式上有三种:一是焙烧干坯的隧道窑;二是焙烧半硬塑和硬塑挤出砖坯的一次码烧隧道窑;三是焙烧较软挤出成型砖坯的二次码烧隧道窑。就横断面大小而言有大、中、小断面之分。其中,1.5-2.5m横断面为小断面,2.5-6m横断面为中断面,6-10m横断面为大断面。现在我国已发展了超大横断面的隧道窑生产烧结砖,其横断面尺寸超过10m。这些窑型都可供我们投资者选择。

  2.隧道窑的特点是:机械化操作程度高,自动化程度高,改善了劳动操作条件,附属设备多,连续生产率高,热利用经济性能好。尤其是机械化码坯和微机自动化操作和监控窑炉生产温度、压力等技术推广应用后,更加显示出隧道窑焙烧烧结制品的优越性。因此要建造隧道窑必须具备一定的物质条件和技术条件。就目前隧道窑大多采用固体燃料煤,个别地方还采用重油、天然气、电等作燃烧燃料。

  3.隧道窑焙烧的工作原理是根据砖坯与气体的逆向运动,通过砖坯预热、焙烧、冷却进行热交换,使砖坯焙烧成烧结制品的热处理过程。

  二、隧道窑的结构与生产

  1.隧道窑是一个贯通的隧道,产品在隧道中烧成,简称为隧道窑.隧道窑按长度方向可分为预热带,焙烧带和冷却带(包括保温),通称为隧道窑的“三带”。对于一次码烧隧道窑而言,则在预热带前还有一个干燥段如二次码烧则在干燥好的砖坯基础上再用人工码至烧成窑车上进行焙烧,称为二次码烧。

  2.隧道窑内铺设有轨道,装载砖坯的窑车从窑进口端依次进入,与窑内气流相对运动,窑车在轨道上行进,经预热带、焙烧带加热到最高温度,再经过保温和冷却带出窑,即为成品。

  3.焙烧用的燃料,从焙烧带的投煤孔或燃烧室、或烧嘴,进入窑内燃烧加热烧结砖坯。废气从预热带经排烟孔烟道排出。冷却制品后变热的热空气,一部分由热风抽出口抽出供干燥用,一部份进入焙烧带作助燃用。

  4.在焙烧隧道窑内,制品烧成温度均在1000℃左右,在窑体结构选材上,需要在焙烧带选用较好的耐火材料砌筑窑墙和窑顶,预热带和冷却带则可用较普通的耐火砖,或粘土、页岩烧结砖。平吊顶隧道窑则采用倒T形耐火砼吊板或吊梁,吊梁有混凝土和钢结构吊梁。

  5.为了窑炉密封保温性能好,避免漏风对窑内焙烧过程的影响和高温气体对窑车下部金属结构的影响,窑内两侧墙设砂封槽,槽内填充砂子,窑车两侧则有砂封板插入砂封槽内隔断上下气流的互相流动。在窑墙和窑顶均设有保温隔热耐火材料,使窑内的导热系数变小,热量不致流失,从而有效的进行热源循环使用,达到节能降耗的功能。在隧道窑结构上设有余热利用系统,将抽取的热空气供干燥室烘干砖坯使用或作为北方地区冬季供暖使用。一般在窑炉的进出端设有窑门,使窑内操作稳定,不受外界影响。

  6.隧道窑配套的设备有,进出口窑门、推车机、电动托车、窑车、回车卷扬机以及排烟风机(烟囱)、冷却鼓风机、抽热风机、换热器等辅助设备。

  7.隧道窑的工作系统,主要由以下几方面来确定。一是窑的主要尺寸。由焙烧产品品种、规格、产量、进窑坯体的水份、焙烧曲线、废品率及采用燃料的性能(成份、发热量)等决定。二是窑的长度和横断面尺寸。由焙烧产品品种,产量和采用燃料的性能来确定。当横断面大小,码窑密度和焙烧时间一定时,窑愈长产量就愈高,焙烧过程就比较稳定,对提高产品质量有帮助,所以在进行焙烧原料敏感性比较大的烧结制品时宜将窑炉长度适当加长一些。但窑体越长,气体流程长,阻力增大,预热带气压大,窑内过量空气增加,这样就增加了排烟设备的功率消耗。三是窑炉工作系统。它是由产品烧成曲线,产品特点,燃料性能和建窑的条件来决定的。隧道窑的预热带一般只设排烟风机,以排出烟气和调节温度使用。焙烧带一般设置投煤孔,每排距离一般在0.7-1m之间,冷却带有冷空气送入和热空气排出,冷却空气通过窑两侧或窑顶的送风口,用轴流风机或离心风机鼓入。也可在窑两侧开设冷风进口,依靠气压,由窑尾和冷风进口吸入冷空气。四是焙烧窑的温控及压力监控,烧成温度是焙烧过程中最重要的参数,它对产品的质量、产量及窑炉的使用寿命均有影响。所以,对温度的控制是十分重要的。对窑炉温度的监控,主要部位是预热带,焙烧带、冷却带的顶部温度。窑内压力是标志窑炉正常与否的最重要参数,窑内压力制度确定之后,基本就可确定窑内的通风量,因此也决定了产品的生产率及制品质量。通风量的变化将会影响窑炉温度的升降。窑炉的温度变化需要一个较长过程,但压力变化却是瞬间而已,压力监测必须在同一个部位上下设置。

  三、建造隧道窑关键部位的注意事项

  隧道窑在建造过程中的质量好坏是,将直接影响窑炉今后的使用寿命长短,首先我们要根据设计意图,熟知窑体结构,选材方向。所属过程中的质量控制环节,把好每一道关口,制定合理的施工程序,遵循先地下,后地上,先内后的外施工原则,完成一系列的过程,最终达到投产生产的理想状态。但是,窑炉是一项热工设备,它必须建在厂房内,以免雨淋。

  1.窑体工程材料选购。一是耐火材料。它是窑体的主要用材,耐火砖的耐火度不能低于1730℃、耐火泥的耐火度不能低于1580℃,它是窑炉结构的主要材料,也是某些高温部件或起特殊作用的功能性材料。耐火材料要在高温作用下成功使用,就必须具有良好的组织结构,如:热学性能,力学性能和使用性能。即有较高的耐火度、荷重软化温度,体积稳定性、抗热震稳定性和抗化学侵蚀性能。才能承受各种物理化学变化和机械作用。这样才能满足热工设备及部位的使用要求。化学成份是它的矿物组成。组织结构是显气孔率,体积密度(容重)。力学性能是常温耐压强度。热学性能是热膨胀性、导热性。高温性能是耐火度、高温结构强度。二是“土材”。所有土材主要是砂子、石子、红砖。砂子主要控制它的含泥量及矿物结构。石子不宜采用石灰石。红砖主要是提高它的抗压强度,要求在10MPa以上。三是金属结构材料。有普通钢材和耐热钢材两大种,应根据不同的温度和使用部位选择合理的钢材材质。四是隔热保温材料及不定型材料。如保温毡、棉、砖、吊顶板等。这些特殊材料的选购,必须严格控制质量,出厂使用时需要先检验后使用,参照国家有关规范严格验收。

  2.合理的施工布局。一是着手施工前的准备,规划好施工平面布置,调整施工进度与施工劳力组织,把好材料供应计划,“卡住”材料和设备的验收入库质量检验的环节等细致性的工作。二是窑炉基础工程与厂房基础宜同时施工,先建窑炉厂房,后进行窑炉施工。这样有利于处理地下两基础之间的关系,也有利于基槽的开挖。特别是雨季,在窑内进行窑炉施工利于加快工程施工进度,有利于工程质量的控制,可保证耐火、保温材料不被雨淋。三是窑内轨道的铺设安装。基础完工后必须安装好轨道,否则不得进行窑墙砌筑,轨面标高和轨道中心线是所有工程的标高、中心的基准点,窑炉其它部位的测量定位必须以轨面标高和轨道中心线为基准。四是砂封槽的施工安装,砂封槽有很多种结构。如型钢结构,耐火材料结构,钢筋混凝土结构,铸铁结构。无论采用何种结构,在安装尺寸方面必须确保砂封槽内壁与轨道中心控制尺寸及标高尺寸,不得超过+2,-3mm。五是窑墙砌筑。1窑体上所用材料必须具有出厂合格证,进入现场进行抽检和筛选,把不合格的产品拒之施工现场之外。2耐火砖砌体。筑炉工必须具有专业施工工具,如泥刀、水平尺、线坠、橡胶锤、切磨手提机等,禁止使用铁锤在砌体上凿砖。3砌筑窑墙时,在膨胀缝处应设立样板杆,刻上砖厚标准尺寸,然后依标准而砌。4膨胀缝的位置应避开受力部位和窑体骨架,以免影响强度。在膨胀缝砌筑时,必须注意内外层间留成封闭式,互不相通。上下砖层中则留成锁口式的,互相错开。窑墙内若有不同砖种的砖层组成,则应砌筑到一定高度4—5层要咬砌,红砖6-9层要咬砌一层。窑墙砌筑完毕后参照表一进行检验控制。六是窑顶施工。窑顶有两种结构,即弧顶结构和平吊顶结构。窑体断面大于3.3m以上窑炉宜采用平吊顶结构。平吊顶又分为耐火砖组砌结构和预制件安装结构。无论何种结构,首要控制的是顶部结构尺寸,第二是砌筑与吊砌方式,它是质量控制的关键。如弧型顶要预砌和预排,砖和泥缝尺寸要统一,挑选正负偏差相咬合,确定锁砖形式,对于大于2m以上的弧顶分为2-3砖在不同角度上进行同时收口锁顶,拱顶锁后要进行全面检查,防止断砖夹在窑顶上,以消除质量隐患。如平吊顶结构,在安装窑顶预制吊挂件时应注意一是吊钩要垂直,不准吊钩斜挂,二是板缝内填塞的高温耐火纤维毯,应在吊板安装同时填充,毯的厚度宜为板缝的3倍,以保证压紧密封,毯的下部与吊板下部平齐,上部应出上板面50-100mm。三是安放在窑墙顶面的吊板部分,其空间应垫耐火纤维毯,厚应为间隙厚度的2倍。关于吊板主梁次梁均属金属结构,有的设计部门也采纳一些砼梁结构,无论何种吊梁结构,最关键要注意所选用的材质性能是否能达到常温下使用的必备条件。安装尺寸时要准确。吊壶与吊钩应在安装前做好破坏性的试验。检验材料的材质与结构是否满足窑顶热状态下的工作要求和条件。
 
  隧道窑砌体允许误差和检查方法(表一)
项目
允许误差
(mm)
检验方法
1
线尺寸
(1)窑墙内所有各种气道的纵向中心线
±5
尺量检查。每5m检查1处
(2)窑车砌体的宽度
+0  -5
尺量检查,抽查窑车数的20%
2
垂直度
(1)内墙
5
吊线检查。每5m检查1处,每处上、中、下
(2)外墙
10
各检查1点
3
标高
(1)砂封槽下墙面
±3
水准仪检查。每5m检查1处
(2)窑墙顶面
±5
4
表面
(1)内墙
5
2m靠尺检查。每5m检查1处
平整度
(2)窑墙顶面
5
5
膨胀缝宽度
 
+2,-1
尺量检查,全面检查
6
总长度
(1)窑长度
±10
尺量检查
(2)窑宽度
±10
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 


  四、烧结砖隧道窑使用注意方法

  
1.在烘窑之前对窑炉结构做全面检查,一是结构检查是否按照设计要求施工完整,各部位的使用功能是否完善、畅通、无阻碍物,各风口、烟道、热风道、管道节口、排出口、运行设备、窑车、顶车机、拉引机、风机、温控、电控、紧固件立柱、拉杆、加砂管、砂封槽、窑门等重要部位进行全面复检。二是冷调试与运行,其主要目的就是将未发现的问题消灭在点火之前,确保点火顺利投产,同时也让生产技术人员掌控窑炉使用功能及各部位的性能作用。在此要提醒广大用户千万不能忽略这一环节。

  2.冷车试运行后,必须制定合理的烘窑调试方案。一是制定烘烤曲线,烘烧曲线要根据不同类型的窑炉具体落实方法。烘窑的目的是排除窑体内的水份,调试是达到窑炉在正常生产过程能适应生产产品的焙烧性能。在烘烤过程中,随时掌握动态与静态的关系。窑炉关键一点就是要在烘调过程中处理把握动态时的反应,随时注意处理方式,如果烘窑制度与温度方案不合理时,将会产生诸多不利的连锁反应。如窑体开裂、热工紊乱、窑体漏气,造成窑体密封性能差,窑炉使用寿命缩短,窑体结构变形,有时造成局部倒塌,压力、温度无法控制,调节性差等一系列不良反映,容易导致整条生产线瘫痪。

  3.要具备有一批懂技术、懂管理、懂操作,能维修处理一般事故,出现问题能及时排除的技术管理人员和操作工人,确保窑炉能够正常运行。

  4.必须掌握焙烧热工制度与操作,根据不同烧结砖的原料制定出合理的焙烧制度。如温度制度,焙烧温度和保温制度,冷却控温防止冷裂制度,压力制度,气氛性质的掌控,窑车的码窑密度,进车出车的速度等。

  5.注意焙烧窑的配套设备运行。如风机、抽热风机、排烟风机、冷却风机、窑车、顶车机、摆渡车、拉车机等的保养与检修。这些设备在运行时必须做好记录台帐,随时掌控运行性况,有利于突发事故的处理。

  6.焙烧窑的总控室。如仪表、电路系统所反应的数据要如实记录,不得随意改写,有利于窑炉的工作系统,给操作工人提供生产控制操作指导。

  7.制定窑炉生产操作手册。将窑炉的技术性能、技术参数、注意事项、操作步骤、安全规程等发放给生产工人,让他们熟知窑炉这项热工设备的使用功能。以避免人为事故,随时掌控窑炉生产特性。

  8.做好窑炉整体的检修和保养工作。关系到窑炉的使用寿命。窑炉生产能力的大小,能否使窑炉达到设计产量,以及生产出的产品是否符合要求,它对生产具有重要的作用。一是窑内通道内是否畅通,有没有影响车底冷却系统的障碍,车底冷却风机运转是否良好。二是窑内轨道的运行实际情况,是否有变形的部位,会不会影响窑车运行。三是窑内的砂封槽,看其是否有变形的情况,会不会影响密封。四是窑车与窑车之间的密封情况。五是窑车底运行系统工作是否正常,能不能将车运送所需位置。六是冷却风系统运行是否良好。七是通风管道是否有阻塞的地方,全窑通风是否通畅。八是抽余热及排烟系统是否正常工作,是否影响窑炉正常工作。九是窑体上是否有裂纹产生,会不会使窑炉产生漏气现象,能否修复。十是窑体所有的保温性能是否破坏,会不会经过使用后散热量加大。窑炉的保养,不但能保证窑炉的产量和产品质量,而且能延长窑炉的使用寿命。注重处理窑炉周边的积水排水处理,地下水与表面积水过多,容易产生地基软化,地耐力减小,窑炉结构发生变化,影响窑体产生裂纹。保持窑内具有较好的通风条件,如在冬季或不生产的时候,应将窑内坏体全部烧完,并拖出窑外,将窑内腾空,有较好的通风条件,窑体就不会吸收过多的空气水分,再次点火时不会使窑炉产生伤害。窑上的金属管道,在高温和高湿生产情况下,很容易被氧化腐蚀,在平时保养时,应详细检查,对各部位要进行防腐处理,以免其损坏不能使用,影响窑炉正常生产。窑体内在生产过程时,全接触高温侵蚀,内墙面会产生剥落脱皮现象。应当给予涂抹一层防护层,由保护层直接与火焰接触。这样就使窑炉的使用寿命延长。

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