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隧道窑是现代化的连续式烧成的热工设备,广泛用于陶瓷产品的焙烧生产,在磨料等冶金行业中也有应用。其中俄罗斯列宁格勒地方设计的最新式隧道窑,较为先进。隧道窑一般是一条长的直线形隧道,其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶,底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧,构成了固定的高温带--烧成带,燃烧产生的高温烟气在隧道窑前端烟囱或引风机的作用下,沿着隧道向窑头方向流动,同时逐步地预热进入窑内的制品,这一段构成了隧道窑的预热带。在隧道窑的窑尾鼓入冷风,冷却隧道窑内后一段的制品,鼓入的冷风流经制品而被加热后,再抽出送入干燥器作为干燥生坯的热源,这一段便构成了隧道窑的冷却带。
隧道窑与间歇式的旧式轮窑、地沟窑相比较,具有一系列的优点。
1、生产连续化,周期短,产量大,质量高。
2、利用逆流原理工作,因此热利用率高,燃料经济,因为热量的保持和余热的利用都很良好,所以燃料很节省,较倒焰窑可以节省燃料50-60%左右。
3、烧成时间减短,比较普通大窑由装窑到出空需要3-5天,而隧道窑约有20小时左右就可以完成。
4、节省劳力。不但烧成时操作简便,而且装窑和出窑的操作都在窑外进行,也很便利,改善了操作人员的劳动条件,减轻了劳动强度。
5、提高质量。预热带、烧成带、冷却带三部分的温度,常常保持一定的范围,容易掌握其烧成规律,因此质量也较好,破损率也少。
6、窑和窑具都耐久。因为窑内不受急冷急热的影响,所以窑体使用寿命长,一般5-7年才修理一次。
7、由于隧道窑是连续性窑炉,热利用较好,且多数隧道窑使用的助燃空气采取的是自然风或在冷却带吹入冷风,从而使空气变热。
用于烧结砖瓦的第一条隧道窑实际设计者是O.布克,时为年,并于当年申请了德国专利。从年起,才用来烧瓷胎,最初著名的隧道窑,是福基伦式,到了年以后,就渐渐有了许多改进的方式。隧道窑从最初设计到实际运用,经历了一百多年的历程,阻碍其运用的因素是窑车上下密封问题。砂封槽的发明设计解决了这个问题,最终推动了隧道窑的建设和运用。
我国砖瓦行业第一条隧道窑出现于年,由当时中国西北工业建筑设计院设计,由上海振苏砖瓦厂承建。该隧道窑长90米,内高2.2米,内宽2.25米,于年9月1日动工兴建,年建成投产。这一隧道窑的建成投产,为我国烧结砖瓦行业利用隧道窑开了先河,同年上海月浦砖瓦厂也采用了这种较为先进的隧道窑,此后这种技术广为推广。
年,天津市长征砖厂提出了一次码烧隧道窑的设想,并建成投产。后在天津市建材局科研所和原国家建委西北建筑设计院等单位的协助下,经过多年的反复试验、改建,年投产。年在山东潍坊召开了“全国砖瓦工业隧道窑一次码烧专题座谈会”。年,北京市窦店砖瓦厂建成一组小断面一次码烧隧道窑,投产后证明是成功的,此后,在全国进行了大面积推广。到年,全国已建成和正在建设的一次码烧隧道窑生产线共有个砖瓦厂,条隧道窑。当时建成的隧道窑都是拱顶的,后来又向微拱顶发展。有人曾试验过平顶隧道窑,使用耐火混凝土现浇,但其稳定性无法保证。因为缺乏相应的轻质耐火材料及其技术,所以一直到八十年代后期引进国外技术才解决了平吊顶的问题。
八十年代后期,国家建材局针对当时的砖瓦生产情况,决定从国外引进生产线来推动国内砖瓦行业的发展。年,成立了黑龙江双鸭山引进空心砖生产线筹建处,准备从法国西方工业公司引进全套现代化制砖生产线,包括砖机和大断面隧道窑。年建成投产国内第一条9.2米大断面隧道窑。后来经过多年的摸索基本掌握了操作要领,而且由原来的外燃改为全煤矸石内燃。最重要的是我们真正掌握了隧道窑的平吊顶技术。
但9.2米隧道窑在当时砖瓦行业推广难度确实很大,一是当时建材价格偏低,二是投资过大,一般企业难以接受。于是决定搞浓缩版,即把9.2米对开便是两条4.6米,4.6米的1.5倍就是6.9米。这样通过引进9.2米大断面隧道窑我国又自主开发出来两个适合国情的新窑型—4.6米和6.9米。年我国建成了第一条4.6米中断面隧道窑,年建成了第一条6.9米大断面隧道窑。此后不到十年大中断面隧道窑便在我国得以大量推广。
节能隧道窑的结构设计节能措施的设计隧道窑是由基础、轨道窑车、窑墙(含砂封)窑顶及通风管6部分组成。基础设计必须做到使用平稳、牢固可靠。轨道必须标明平直技术指标及轨道安装方式与技术要求,确保窑车平稳运行,确保焙烧运转按要求的焙烧曲线运行。窑墙设计采用复合式墙,使其达到保温隔热节能之目的;同时窑墙还要达到承重窑顶的要求,确保窑的承重主梁稳定性和牢固耐久性,确保焙烧隧道窑的使用寿命。
为了实现节能减排、降耗隧道窑设计上采取了一些行之有效的节能降耗措施。尽量采用动力小的设备(包括窑上通风用的所有风机),实现节约电能。为了降低热耗,隧道窑窑墙在设计上一般都采用隔热保温复合式窑墙,不仅用轻质保温墙而且还有陶瓷纤维毯隔热保温层,同时有的还采用了密封层。实践证明,由于采用隔热保温层,隧道窑的外墙表面温度都有大幅度降低,有的窑外墙面甚至于接近常温。为了降低热耗,在设计吊平顶窑时,一是主梁挠度要尽量小,保证窑顶稳定性;二是设窑封层;三是采用隔热保温层;四是尽量减少投煤孔个数。这是因为我国砖瓦行业完全掌握全内燃烧结砖瓦技术,只要准确控制制品原料的发热量能够满足产品自身内燃的条件下,根本不需要外投燃料,所以多设投煤孔是无益的,只会增加窑顶温度。增加散热,不利于节能降耗。在实际运行中,只在烧成带后段设点火用的投燃料孔即可。实践证明,只要能很好地控制原料发热量,全内燃焙烧隧道窑完全可以不设投煤孔,即可满足烧结砖的焙烧要求。焙烧隧道窑采取厚墙、厚顶的措施使隧道窑在焙烧运行中窑墙于窑顶外表面接近常温,减少热损失。窑顶长度可适当加长,实现出窑的成品温度接近常温,实现节能的目的。
焙烧隧道窑余热利用技术发展迅速,近些年来设计的焙烧隧道窑在冷却带、腹腔和窑车底均设有抽取余热设施,实现焙烧隧道窑的余热利用。一方面抽取余热送入恒温干燥室做干燥介质来干燥坯体;另一方面,抽取余热与工厂的采暖系统进行换热,用于工厂的办公、生活及员工洗浴取暖。根据测算,一条年产1.2亿块(折标砖)的隧道窑冬季可满足大约㎡的采暖面积,节能效果非常显著。为了减少隧道窑窑热损失,在焙烧隧道窑的通风管道的外表面采用陶瓷纤维毯形成保温隔热层,也是减少焙烧隧道窑热损失的一种有效方法
烧结砖技术