1.隧道窑的论述
(1)如今把隧道窑作为烧砖窑炉的砖瓦厂越来越多,选择多大规格的隧道窑,成为砖厂关心的话题。就目前而言,隧道窑的主要规格(按窑室的宽度划分)大致有:
(2)我们在大断面隧道窑中选择了比较有代表性的
(3)产量:由表中数据可以看出,一次码烧的产量低于二次码烧的产量。原因是一次码烧的码坯高度(砖坯层数)低于二次码烧,同一窑车上的装砖量较少。
(4)品种:一次码烧适宜生产实心砖和承重多孔砖,而不太适宜生产大孔洞的空心砖制品,因为大孔洞、薄壁的制品在一次码烧条件下容易变形。因此,二次码烧工艺的产品范围较一次码烧宽一些。
(5)原料:一次码烧对原料有较严格的要求,高塑性和高干燥敏感性的原料不适宜采用此种工艺,而二次码烧工艺却比较宽松。
(6)成型:为了满足湿坯装窑焙烧的强度,一次码烧要求硬塑挤出成型或者半硬塑挤出成型,以避免湿坯受压变形。而二次码烧是将干燥后的砖坯再次装窑,坯体强度大大提高,所以没有这个限制,采用软塑挤出成型即可。
(7)动力:由于挤出压力不同,一次码烧(硬塑/半硬塑挤出)的挤出动力消耗大于二次码烧(软塑挤出)。同时,硬塑挤出成型产量低于软塑挤出成型产量。因为一次码烧的基础成型水分一般为14%~16%,而二次码烧可以放宽到20%左右。
(8)生产工序:一次码烧的基本流程是:挤出成型→切条和切坯→运坯皮带→自动码坯机/或人工码坯→干燥窑→焙烧窑→产品。
二次码烧的流程是:挤出成型→切条和切坯→运坯皮带→编组上架/或人工码干燥车→干燥室→下架→自动码坯机/或人工码窑车→焙烧窑→产品。
从上面的流程比较,可以看出二次码烧工艺比第一次码烧工艺多出三个环节:①编组上架/或人工码干燥车,②下架,③自动码坯机/或人工码窑车,流程比一次码烧复杂,相应操作工人比一次码烧多,在年产5000~6000万块规模前提下,每班多6~8人。
(9)总投资:⑴
(10)运行成本:一次码烧动力消耗大,但工艺环节少;二次码烧环节多,但产量高;一次码烧人工少,但产量低,二次码烧人工多,但产量高。在合格率方面也存在微妙的差异,一次码烧的总合格率略低于二次码烧,所以综合平衡下来,各有各的优势。
(11)讨论:凭心而论,以上分析似乎对大断面隧道窑不太有利,事实确实如此。应当指出,大断面隧道窑和先进的生产工艺是砖瓦工业发展方向,特别是在人力资源紧张和对高档产品需求的状况下,大断面隧道窑将会得到发展。从这个意义上讲,目前中断面隧道窑以造价低廉、产量适中、配套简单受到青睐,也许只是一种暂时现象,但可以肯定地说,这种情况会持续相当长一段时间。
在对比的参数中,我们没有加入原料条件,例如煤矸石、页岩、粉煤灰等,使对比不够全面。事实上,原料将决定采用何种生产工艺。
(12)结论:⑴如果你所处的地方市场条件良好,产品价格较高,你可以尝试选择大断面隧道窑方案。⑵如果原料比较适当,且品种比较单一(实心标准砖或承重多孔砖),并且对产量没有太高的要求,建议选择一次码烧生产工艺。⑶如果原料比较复杂,又希望有较高产量,并且还要考虑生产大孔洞空心砖,二次码烧是最恰当的选择。⑷无论那种生产方式,3.0/3
附:三种断面的隧道窑与对应工艺的技术参数比较表
项目 |
|
3.0/ |
|
|||
一次码烧 |
二次码烧 |
一次码烧 |
二次码烧 |
一次码烧 |
二次码烧 |
|
生产规模/(万块/年) |
5000 |
6000 |
5000 |
6000 |
4000 |
5000 |
实际达到年产量/万块 |
5000 |
6000 |
4500 |
6000 |
3500 |
5500 |
适宜生产的品种 |
不宜生产大孔空心砖 |
多品种 |
不宜生产大孔空心砖 |
多品种 |
不宜生产大孔空心砖 |
多品种 |
对原料的适应性 |
范围窄 |
范围宽 |
范围窄 |
范围宽 |
范围窄 |
范围宽 |
对挤出机的要求 |
硬塑/半硬塑挤出 |
软塑挤出 |
硬塑/半硬塑挤出 |
软塑挤出 |
硬塑/半硬塑挤出 |
软塑挤出 |
工艺流程 |
简单 |
复杂 |
简单 |
复杂 |
简单 |
复杂 |
窑的数量/条 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
窑的规格(长×宽)/m |
132×4.6 |
132×4.6 |
118×3/3.3 |
118×3/3.3 |
100×2.5 |
100×2.5 |
窑的结构形式 |
大断面吊平顶隧道窑 |
大断面吊平顶隧道窑 |
三心拱隧道窑 |
三心拱隧道窑 |
三心拱隧道窑 |
半圆拱隧道窑 |
挤出机数量(台)/及规格 |
1/60/60-3.5 |
1/60/60-3.0 |
1/50/45-3.5 |
1/50/45-2.0 |
1/50/45-3.5 |
1/50/45-2.0 |
干燥码坯方式 |
自动码坯机/或人工 |
上下架系统 |
自动码坯机/人工 |
人工 |
人工 |
人工 |
干燥车/窑车规格 |
同窑车一样 |
独立分层干燥架子车 |
同窑车一样 |
小型铸铁干燥车 |
同窑车一样 |
小型铸铁干燥车 |
干燥窑规格/m |
132×4.6 |
/ |
118×3/3.3 |
/ |
100×2.5 |
/ |
干燥室规格/m |
/ |
大型室式 |
/ |
60×1.2 |
/ |
60×1.2 |
隧道窑的造价/万元 |
500 |
500 |
250 |
250 |
220 |
220 |
干燥窑/干燥室造价/万元 |
80 |
80 |
60 |
60 |
60 |
60 |
运转系统的造价/万元 |
180 |
220 |
50 |
50 |
40 |
40 |
窑车数量/总价格/万元 |
120/228 |
100/190 |
160/192 |
120/144 |
160/160 |
120/120 |
窑车耐火层的造价/万元 |
68.4 |
57.0 |
38.4 |
28.8 |
24 |
14.4 |
干燥车数量/总价/万元 |
/ |
300/150 |
/ |
800/56 |
/ |
800/56 |
干燥-焙烧系统 总投资/万元 |
1056.4 |
1197 |
590.4 |
588.8 |
504 |
510.4 |
2.新型环保型隧道干燥窑
新型环保型隧道干燥窑采用了新型的内部构造,使进入干燥窑内的热风温度大小、出风部位均可调整,达到有效利用热能,快速高质量干燥砖坯的目的。
排出干燥窑的潮气大小、部位也可进行调整,保证砖坯不返潮、不倒坯。
这种干燥窑与其它干燥窑相比有以下优点:
⑴ 结构简单、造价低廉。在与其它干燥窑造价相同时,可多干燥30%~40%的产品。
⑵ 产品干燥质量好,成品率高,无论实心砖、多孔砖、空心砖成品率均在98.5%以上。
⑶ 各部位砖坯干燥程度一致,无论边部、中部、上部、下部砖坯均可干燥到无水痕,全干透。
⑷ 基本上杜绝了干燥裂纹,实际观测,无论是坯车顶部、边部这些最容易产生干燥裂纹的部位均未发现裂纹,哪怕是不影响质量的裂纹。这样使最终烧成产品的外观提高了一个档次。
⑸ 减少干燥成本。由于能充分有效地利用热能,有些干燥砖坯时补充热源的热风生产可省掉。干燥成品率的提高使干燥坯损减少5%~7%个百分点。干燥程度与干燥质量一致使进入后工序的焙烧坯损也被降到了最低点,同时节省了燃料,减少了干燥电耗,这些均是直接降低干燥成本的原因。
⑹ 减少顶车机运行次数,减少干燥工段工人的劳动强度。
⑺ 减少资金投入量。在相同的产量下,干燥工段的资金投入可减少30%(主要是少建干燥窑和少购干燥车)。
⑻ 减少干燥工段占地面积,使整条生产线减少占地的10%,同时为一些厂区狭窄、空地面积小的砖厂实现人工干燥找到了出路。
⑼ 干燥窑产量、造价
① 年干燥砖坯1000-1300万块,窑造价3.5万元,干燥车造价11.7万元。干燥设备总价15.2万元。
② 年干燥砖坯1800~2000万块,窑造价5.25万元,干燥车造价16.25万元。干燥设备总价21.5万元。
③ 年干燥砖坯2500万块,窑造价7.0万元,干燥车造价20.8万元。干燥设备总价27.8万元。
④ 年干燥砖坯3000万块,窑造价8.75万元,干燥车造价26.0万元。干燥设备总价34.75万元。
⑤ 年干燥砖坯3500万块,窑造价10.5万元,干燥车造价29.25万元。干燥设备总价39.75万元。
⑥ 年干燥砖坯4000万块,窑造价12.25万元,干燥车造价33.8万元。干燥设备总价46.05万元。
⑦ 年干燥砖坯4500万块,窑造价14.0万元,干燥车造价37.7万元。干燥设备总价51.7万元。
⑧ 年干燥砖坯5000万块,窑造价14.0万元,干燥车造价42.25万元。干燥设备总价56.25万元。
⑨ 年干燥砖坯5500万块,窑造价15.75万元,干燥车造价46.8万元。干燥设备总价62.55万元。
⑩ 年干燥砖坯6000万块,窑造价17.5万元,干燥车造价58.5万元。干燥设备总价77.75万元。
⑪ 年干燥砖坯7000万块,窑造价19.25万元,干燥车造价58.5万元。干燥设备总价77.75万元。
⑫ 年干燥砖坯8000万元,窑造价22..75万元,干燥车造价67.5万元。干燥设备总价90.25万元。
⑬ 年干燥砖坯1亿块,窑造价26.25万元,干燥车造价78.0万元。干燥设备总价104.25万元。
⑭ 年干燥砖坯1.1亿块,窑造价29.75万元,干燥车造价88.4万元。干燥设备总价118.15万元。
⑮ 年干燥砖坯1.2亿块,窑造价35万元,干燥车造价97.5万元。干燥设备总价132.5万元。
3.新型高温隧道窑的设计与应用
随着高技术陶瓷和优质耐火材料的迅速发展,国内高温烧成技术亦得到了相应的发展。而一些新型高温窑炉的问世,不仅使烧成产品质量上了一个新台阶,单位产品热量消耗也大大降低。我公司为东北奥光新材料有限公司设计建造的
A. 主要技术参数与经济指标
该隧道窑为明焰间隙燃烧、间歇进车,烧成产品为刚玉莫来石砖及同类耐火材料,全窑长度
B. 窑炉主体结构及工作系统
整个窑炉主要包括窑炉主体结构、窑头封闭气幕及排烟系统、搅拌风系统、燃烧系统、窑尾冷却系统、车下冷却风系统、余热利用系统、窑车、自动控制系统等。本窑在窑体结构、高温热风助燃、余热利用和自动控制方面采用了部分新技术,与传统高温窑炉相比较,具有高温烧成控制精度高、节能效果显著等特点。
B.1 窑炉主体结构
窑体钢结构采用型钢加固立柱,外表面装饰为优质钢板烤漆处理。
本窑按结构布置,全长
窑顶结构为拱形结构。为了减少拱顶高温膨胀,烧成带内衬选用比重略低、膨胀系数较小的同质耐火砖。在预热带拱顶砌筑3道交错式折流板,使拱脚以上部分的热气流向下折流,既减少了预热带上下温差,又不过多影响排烟抽力。
由于拱顶横推力较大,传统隧道窑拱脚砖外侧均用重质砖砌筑,此部位隔热性较差。本设计拱脚砖外侧采用重质平板砖间隔一定距离侧立放置,平板砖之间填充轻质隔热砖和散状隔热料,可有效提高该部位的隔热性能。
高温窑对烧嘴砖的要求比较苛刻。由于烧嘴砖冷热端温差较大,使用过程中易产生开裂现象,使用寿命短,更换比较麻烦。该窑烧嘴砖在制作时分割成4块,然后砌筑拼凑成整体,这样大大延长了烧嘴砖的使用寿命。
传统高温隧道窑在生产运行一段时间后,其高温带两侧内墙因高温膨胀会不同程度地向窑内凸出。为了克服这一问题,我们将高温带窑墙内衬耐火砖设计成啮合结构,使用结果证明,窑墙基本无内凸现象。
B.2 窑头封闭气幕及排烟系统
为了保持窑内压力稳定,避免烧成温度波动,该窑的窑头窑尾均不设窑门,而是在窑头两侧墙及窑顶各设置一道气幕风罩,采用抽风形式作为封闭气幕,改变传统的窑门及吹风封闭气幕形式,也有利于产品干净入窑烧成。
排烟系统采用窑内多点排烟、窑外风机集中排烟形式。在预热带的两侧窑墙上,设置多对排烟口,排烟口位于窑墙靠近窑车台面处,这样热烟气在排出前多次向下流动,有效降低预热带气流分层。同时通过调节排气口的开度,调整预热带的温度曲线。每个排烟口的外侧设有冷风稀释口,必要时可吸入部分室外空气,降低排烟温度。
B.3 搅拌风系统
传统隧道窑预热带因气体分层导致上下温差较大。本设计除了窑顶折流板和窑内多点排烟措施外,在预热带两侧墙上部还设有搅拌风系统。通过风机打入环境冷风,经总管、支管、球阀后进入窑的上部通道,搅拌气流,阻止气流分层,减少预热带上下温差。入风口小而多,两侧交错布置。
B.4 燃烧系统
高温制品的高温恒温时间要求较长,因而本方案烧成带占窑体全长比例略大,布置的烧嘴数量也略多,通过改变点燃的烧嘴数量和部位来调节烧成带高温点的位置和高温恒温时间,可以适应不同配方的烧成工艺要求,具有更大的烧成工艺适应性和调节的灵活性。
烧嘴沿窑的两侧交错布置且正对窑车砖垛之间的燃烧通道,因此燃烧气体的高速气流不会相对流动互相干扰,而是在窑内的水平和垂直方向产生一定的循环,使窑内温度均匀一致。不在窑体侧墙上设置燃烧室,采用在窑内制品间直接燃烧的方式。这样侧墙结构简单,能充分采取隔热措施。
需要说明的是该窑的燃烧方式与传统隧道窑有很大的区别。传统高温隧道窑即使不设燃烧室,烧嘴砖的内腔也较大,助燃风绝大部分甚至全部是通过烧嘴或燃烧室烧嘴砖进入窑内助燃的。助燃风的换热主要靠通过金属换热器或窑体空心拱和空心墙来实现,助燃风的换热温度最高达到
B.5 窑尾冷却系统
该窑在窑尾两侧墙及窑顶各设置一道冷风口,由风机向窑内鼓入大量冷风冷却制品。此外,还在冷却带窑车接头处的两侧窑墙上下前后交错布置数对高速低流量冷风吹管,吹入的冷风在窑车接头处形成一个冷却断面,有助于整个装窑制品横断面的均匀冷却。
冷却制品后的热风除大部分运动到烧成带助燃外,剩余部分经冷却带窑墙排风口由抽热风机抽出送至干燥窑用。
B.6 车下冷却风系统
该窑属高温窑,为防止车下温度过高,车下设有冷却风系统。在烧成带和冷却带窑车下部设置吹风管,向车下吹入冷空气,经过窑墙底部排风口,利用内外排风口高差形成的自然抽力排除。
B.7 余热利用系统
本设计余热利用系统包括四部分:冷却带部分冷却热风、车下冷却风、窑墙窑顶外表面散热冷却风和烟气换热风。
该窑除从冷却带抽出部分冷却热风外,还将车下冷却风送至干燥窑烘干制品用。
由于高温窑外表面温度较一般隧道窑略高,为了充分利用余热,在高温带窑顶盖有型钢支撑的波纹板,与外层拱顶形成换热空间;窑墙外层砌成空心墙,冷空气自靠近地面的一排小孔进入空心墙内,与窑顶换热风混合,集中抽出。
在窑外排烟总管道上装有金属换热器,可充分利用烟气的部分余热。
上述四部分余热风均送至干燥窑,可完全满足制品烘干需要。
B.8 窑车
窑车采用型钢制作加工而成,轴承采用高温轴承,最高耐温
B.9 自动控制系统
自动控制系统包括温度控制、压力控制和安全报警。
隧道窑烧成温度的波动大小直接影响产品的烧成质量。该窑烧成温度采用计算机控制,包括电脑、AI人工智能调节仪、电磁阀、电动执行器和热电偶等。并配置数据采集卡和机内机外的隔离器件,利用计算机专用工控软件包进行编程开发。温度的正常与否由热电偶来检测,火焰的大小由电动执行器来调节,它们都由电脑和AI人工智能调节仪按设定的烧成曲线进行控制。计算机控制系统不仅能实现对窑炉温度的自动控制,还能实现对窑炉各系统的综合控制,并能自动记录、打印及画面语言提示,另外计算机还能根据烧成要求模拟并储存多种烧成制度曲线,同时烧成曲线参数可按需要随时修改。
保持窑内压力稳定也是提高烧成质量的重要因素之一。该窑窑压控制通过变频控制排烟风机、冷却风机和热风抽出风机来实现的,窑内压力信号和风机主管道的压力信号由压力变送器采集后送至各自的AI智能调节仪进行自动变频调整风机转速,控制精度高,且具有节电效果。利用一台压力变送器通过手动切换可测得窑内多个部位的压力信号。而手操器和变频器均可切换到人工操作环境,以便于工艺摸索,以及应付突发事件而采取的方便措施。
由于该窑燃料为天然气,为了保证供气安全,在供气主管路上设有电磁总阀,各环管上也设有区间电磁阀。当系统停电时,电磁阀自动切断气路,防止天然气进入窑内;当风机系统出现故障时,报警系统发出报警信号,同时电磁阀自动切断气路,确保安全。
C. 结语
新型高温隧道窑在窑体结构和燃烧方式上采用了独特的新技术,性能先进可靠,一次调试成功并投入正常运行。投产后各项技术经济指标均达到了设计要求,节能效果显著,值得有关生产厂家新建或改造高温隧道窑时采用或借鉴。
4.隧道窑常识
隧道窑是现代化的连续烧成陶瓷制品的热工设备,除陶瓷工业外,其它工业如耐火材料、磨料、磨具、砖瓦等生产,也广泛使用隧道窑。 著名的隧道窑,是福基伦式,到了1910年以后,就渐渐有了许多改进的方式,其中苏联列宁格勒地方设计的最新式隧道窑,较为先进。 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。 1小时左右,推出一车)。 要求基本相同的制品,灵活性较差。 |
注明:因为隧道窑项目正处于筹建结段,所以有关一些资料尚在规范处理中。
山东巨野宏基窑炉有限公司
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