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浅谈几种砖窑的特点

时间:2018/4/7栏目:理工综合论文

  浅谈几种砖窑的特点

  砖窑一般可以分为以下几类:

  由多个烧砖的窑洞和一个巨大出烟烟囱组成。窑洞温度相当高,大约上千度。烧窑的主要位置为窑洞的上方,土砖的位置在窑洞内放置。烧窑的材料基本是煤。

  回转窑

  回转窑是指旋转煅烧窑(俗称旋窑),属于建材设备类。回转窑按处理物料不同可分为水泥窑、冶金化工窑和石灰窑。水泥窑主要用于煅烧水泥熟料,分干法生产水泥窑和湿法生产水泥窑两大类。冶金化工窑则主要用于冶金行业钢铁厂贫铁矿磁化焙烧;铬、镍铁矿氧化焙烧;耐火材料厂焙烧高铝钒土矿和铝厂焙烧熟料、氢氧化铝;化工厂焙烧铬矿砂和铬矿粉等类矿物。石灰窑(即活性石灰窑)用于焙烧钢铁厂、铁合金厂用的活性石灰和轻烧白云石。

  回转窑在建材、冶金、化工、环保等许多生产行业中,广泛地使用回转圆筒设备对固体物料进行机械、物理或化学处理,这类设备被称为回转窑。回转窑的应用起源于水泥生产,1824年英国水泥工阿斯普发明了间歇操作的土立窑;1883年德国狄茨世发明了连续操作的多层立窑;1885英国人兰萨姆(ERansome)发明了回转窑,在英、美取得专利后将它投入生产,很快获得可观的经济效益。回转窑的发明,使得水泥工业迅速发展,同时也促进了人们对回转窑应用的研究,很快回转窑被广泛应用到许多工业领域,并在这些生产中越来越重要,成为相应企业生产的核心设备。在回转窑的应用领域,水泥工业中的数量最多。

  金属行业应用

  有色和黑色冶金中,铁、铝、铜、锌、锡、镍、钨、铬、锉等金属以回转窑为冶炼设备,对矿石、精矿、中间物等进行烧结、焙烧。如:铝生产中用它将氢氧化铝焙烧成氧化铝;炼铁中用它生产供高炉炼铁的球团矿;国外的“SL/RN法”、“Krupp法”用它对铁矿石进行直接还原;氯化挥发焙烧法采用它提取锡和铅等。选矿过程中,用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧,使矿石原来的弱磁性改变为强磁性,以利于磁选。化学工业中,用回转窑生产苏打,锻烧磷肥、硫化钡等。上世纪60年代,美国LapPle等发明了用回转窑生产磷酸的新工艺。该法具有能耗低、用电少、不用硫酸和可利用中低品位磷矿的优点,很快得到推广,在回转窑的生产中经常会出现结圈现象,大多用停工人工清理的办法,但是影响生产,提高生产成本,刚刚研制出来的回转窑清圈机避免了这个现象。能很好的处理结圈现象。

  作用

  1.它的技术性能和运转情况,在很大程度上决定着企业产品的质量、产量和成本。“只要大窑转,就有千千万”这句民谣就是对生产中回转窑重要程度的生动描述。

  2.建材行业中,回转窑除锻烧水泥熟料外,还用来锻烧粘土、石灰石和进行矿渣烘干等;耐火材料生产中,采用回转窑锻烧原料,使其尺寸稳定、强度增加,再加工成型。

  3.选矿过程中,用回转窑对贫铁矿进行磁化焙烧,使矿石原来的弱磁性改变为强磁性,以利于磁选。

  4.化学工业中,用回转窑生产苏打,锻烧磷肥、硫化钡等。上世纪60年代,美国LapPle等发明了用回转窑生产磷酸的新工艺。该法具有能耗低、用电少、不用硫酸和可利用中低品位磷矿的优点。

  5.水泥的整个生产工艺概括为“两磨一烧”,其中“一烧”就是把经过粉磨配制好的生料,在回转窑的高温作用下烧成为熟料的工艺过程。因此,回转窑是水泥生产中的主机,俗称水泥工厂的“心脏”。

  6.在环保方面,世界上发达国家利用水泥窑焚烧危险废物、垃圾已有20余年的历史,这不仅使废物减量化、无害化,而且将废物作为燃料利用,节省煤粉,做到废物的资源化。

  分类

  回转窑的分类:按照外型分分为变径回转窑和通径回转窑,按照用途分可以分为水泥回转窑、陶粒砂回转窑、高岭土回转窑、石灰回转窑等,按照供能效果不同又分为燃气回转窑,燃煤回转窑,混合燃料回转窑。

  1、变径回转窑

  前后直径有变化的回转窑。一般前后直径变化约30cm。比较传统的通径回转窑有节能,高产的优点,只是变径回转窑加工难度大,比传统通径回转窑更难加工。对设备要求更严格。

  2、通径回转窑

  就是前后直径一样的回转窑,我们常见的回转窑类型,1883年由德国狄茨世发明。经过一百多年的演变回转窑已经成为通用设备。比传统立窑有更好的效果和更高的产量。加工简单,只是比变径回转窑更加耗能。

  湿法工艺

  我们仅以湿法回转窑工艺做以介绍和分析。湿法回转窑窑体通常比较长(长径比为30~40),为增加窑的传热面积,常在窑尾分挂有链条,加速水分蒸发。湿法回转窑生产时在生料磨中加入水,将生料制成含水为30%~40%的料浆,经均化达到要求的料浆由窑头喂料机送入窑内煅烧成熟料,出窑熟料经冷却机冷却,送入熟料库,原煤经烘干兼粉磨成煤粉后再燃烧供给给熟料煅烧所需热量。

  湿法回转窑煅烧的特点是:由于生料制成泥浆,所以对非均质原料适应性强,生料成分均匀,工艺稳定,烧成的熟料质量高,熟料强度等级高,粉磨过程中粉尘少,窑尾飞灰少。但湿法生产时蒸发30%~40%的料浆水分,需要消耗较大热量,能耗占水泥成本的1/2~1/3,较立窑和干法回转窑均高。湿法生产由于热耗高,能源消耗大,且生产时用水量大,消耗水资源,我国已把湿法水泥生产列为限制淘汰窑型。

  工艺流程

  1、陶粒回转窑设备由回转筒体、支承装置、带挡轮支承装置和窑头、窑尾密封装置、喷煤管装置等部分组成。

  2、窑体与水平呈一定的斜度,整个窑体由托轮装置支承,并有控制窑体上下窜动的挡轮装置。

  3、传动部分除设置主传动外,还设置了为保证在主传动电源中断时仍能使窑体慢速转动、防止窑体变形的辅助传动装置。恒昌窑头采用壳罩式密封,窑尾装有轴向接触式密封装置,保证了密封的可靠性。

  4、工作温度达到(950℃~1050℃)之间煅烧超细高岭土,对陶粒砂进行运转的过程,然后根据物料的多少调节温度的高低,最终达到自己想要的目标,这种煅烧技术经实践证明:能耗低、产品经脱水、脱碳增白,性能稳定性好。

  水泥立窑的类型及特点

  我国使用的立窑有两种类型:普通立窑和机械立窑。

  普通立窑是人工加料和人工卸料或机械加料,人工卸料;机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的,它的产、质量及劳动生产率都比普通立窑高。根据建材技术政策要求,小型水泥厂应用机械化立窑,逐步取代普通立窑。

  传热方式

  导流

  导流是指由于物体各部分的直接接触、弹性波的作用,原子或分子的扩散以及自由电子的扩散等所引起的能量转移。

  对流

  对流只能在液体和气体中出现,这种现象是指在回转窑内各部分发生相对位移而引起的能量转移,必须指出,在回转窑内部对流的同时流体各部分之间还存在着导热。

  热辐射

  热辐射是一种电磁波来传播能量的现象,他不仅要产生能量的转移,而且还伴随着能量形式的转化,即从热能转化为辐射能或者相反的从辐射能转化成热能。因此回转窑内部的传热方式是根据物料的形式来决定的。

  主要结构

  窑头部分

  窑头是回转窑出料部分,直径大于回转窑直径,通过不锈钢鱼鳞片和窑体实现密封,主要组成部分有检修口、喷煤嘴、小车、观察孔等部分构成。

  窑体部分

  它是回转窑(旋窑)的主体,通常有30~150米长,圆筒形,中间有3~5个滚圈。筒体多由工厂加工成3~10段,由大型卡车运输到目的地后焊接而成。其中滚圈部分也俗称(胎环)由钢水浇铸而成,滚圈部分窑体由于承重所以比其他部分窑体钢板稍厚。支撑拖轮,也是窑体的一部分和滚圈对应与地基相连,是整个回转窑的承重支柱。通常一组托辊,由两个托辊和两个挡轮组成。回转窑在正常运转时里面要铺上耐火砖。

  窑尾部分

  窑尾部分也是回转窑的重要组成部分,在进料端形状类似一个回转窑的盖子,主要承担进料和密封作用。

  回转窑支撑架

  1.回转窑的支撑架可以使我们的回转窑设备更加的坚固,使其工作的时候不会摇动,稳定生产;

  2.回转窑的支撑架主要是固定我们的回转窑设备,在其使用的时候能够防止我们的回转窑设备变形,大家都知道回转窑设备如果操作不当会走形的,所以其具备这样的作用;

  3.回转窑支架可以方便我们回转窑设备的吊装等,方便运输。

  预热塔

  也叫预热器是物料在进入回转窑之前由回转窑排出的尾气余热来将物料进行初步加热的设备,多为立式结构。其原理就是将回转窑窑尾排出的余热经过装满原料的预热塔实现原料加热过程。加上预热塔能有效降低能耗,并且提高成品质量等级。

  冷却机

  冷却机和预热器相反是回转窑物料烧成之后迅速降温的装置,看起来像一个小型的回转窑,只是直径更小更短,不需要铺设耐火砖,里面由扬料板取代。主要作用是将成品迅速降温。

  输送带

  输送带是回转窑的物料输送装置,在使用过程中,常会出现多种形式的损坏,例如:边缘分层、溃烂、缺损与开裂;长距离纵向撕裂、深度划伤、孔洞、大面积磨损、覆盖胶鼓包或起皮、接头内在缺陷等。其中纵向撕裂最迫切,边缘破损最普遍,接头内在缺陷难避免,修复后使用寿命最关心。

  传统的高温热硫化工艺对于长距离的纵向撕裂、长距离边缘溃烂、边缘缺损,修复的效果差,而且回转窑笨重,劳动强度也大。国外多采用新材料解决输送带的破损问题,凯斯特90T高固化橡胶修复膏剂或福索恩橡胶修复材料修补。90T有极好的粘着力,粘着与所有橡胶;卓越的弹性,拉伸度可达300% ;出色的抗磨性能,耐磨性能超过热固化的人造橡胶;抗散落性能好,可以在垂直或头顶上的表面涂抹到1英寸厚,而不会散落;100%固体意味着不会收缩,极好的抗化学腐蚀性能,可以抗很多种化学腐蚀。福索恩是一种新型合成橡胶产品,可以简单、快速和长久的修复传送带,有极好的耐磨性,抗冲击性及长久耐用性相当于延长传送带的使用寿命。

  龙窑

  我国窑炉的一种形式。多建筑在江南地区坡地上。最早发现于浙江上虞,为商代窑址。窑长条形,依山坡所建,由下自上,如龙似蛇,故名。亦称蛇窑、蜈蚣窑。

  窑室分窑头、窑床、窑尾三部分。多依山

  坡或土堆倾斜建造成一长隧道形窑炉,约与地平线构成10~20°角。窑头角度较大,约20°,中部约15°,后部约11°。窑头有预热室,窑尾通常不设烟囱或设置很矮小的烟囱,因龙窑本身就起着烟囱的作用。窑长约20~80米,陶窑可达100米,宽约1.5~2.5米,高约1.6~2米。横断面积以窑头最小,便于烧窑开始时热量集中,利于燃烧,中部最大,窑尾大于窑头而小于中部。拱顶成弧形,两侧上部或窑顶有多排直径约0.15米的投柴孔,窑身两侧有两个窑门。全窑结构简单,建筑费用较低,不需尺寸严格的拱砖。龙窑作业时,在窑室内码装坯体后,将所有窑门封闭。先烧窑头,由前向后依次投柴,逐排烧成。烧成温度最高达1300℃,并可控制还原焰。

  主要特点

  龙窑采用自然通风方式,以杂柴、松枝等植物为燃料,窑内火焰多平行窑底流动。加上此种窑建在山坡上,火焰抽力大,升温快,升温快,降温也快;可以快烧,也可以维持烧造青瓷的还原焰。故有说龙窑是青瓷摇篮。影青、黑釉瓷等大都是在龙窑里烧成的。同时装烧面积大,产量高。

  ①窑体倾斜设置,本身就起着烟囱的作用,所造成的几何压

  头能克服料垛阻力,使窑在接近零压状态下操作,减少了漏气、吸气现象。

  ②由于燃烧段逐渐后移,有效地利用了烟气热量和产品热量,使热损失显着降低,并可提高燃烧温度,缩短生产周期。

  ③由于烧成快,窑体散热与蓄热不大,单位产品的热量消耗较少,其热效率接近于隧道窑。

  ④窑的结构简陋,使装窑和出窑的劳动强度大,难以实现机械化和半自动化。

  ⑤窑内温度和气氛波动较大,烧制大件产品和比较致密的工业陶瓷容易发生冷裂。有时由于烧成温度下的保温不足,影响烧成质量。

  隧道窑

  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。

  工作原理

  隧道窑始于1765年,当时只能烧陶瓷的釉上彩,到了1810年,有可以用来烧砖或陶器的,从1906年起,才用来烧瓷胎。最初着名的隧道窑,是福基伦式,到了1910年以后,就渐渐有了许多改进的方式。

  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。

  在台车上放置装入陶瓷制品的匣钵,连续地由预热带的入口慢慢地推入(常用机械推入),而载有烧成品的台车,就由冷却带的出口渐次被推出来(约1小时左右,推出一车)。

  应用于钢坯连续加热,或陶瓷连续烧结。

  优点

  隧道窑与间歇式的旧式倒焰窑相比较,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。

  但是,隧道窑建造所需材料和设备较多,因此一次投资较大。因是连续烧成窑,所以烧成制度不宜随意变动,一般只适用大批量的生产和对烧成制度要求基本相同的制品,灵活性较差。

  缺点

  1、其隧道窑建造所需材料和设备较多,因此一次投资较大;

  2、对于不同制品必须全面改变焙烧工艺制度;生产技术要求严格;窑车易损坏,维修工作量大等。

  节能方式

  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。虽然余热利用,但因为抽出的热空气中,混入有非常多高温带燃烧过的废气,所以导致助燃空气中氧气不足,燃烧效果不佳。使用换热器换出来的热空气是新鲜的热空气,可达到最佳的助燃效果。如果使用金属换热器,可以进行一部分的余热回收,但如果冷却带温度达到800度以上,金属换热器非常容易被高温损坏。

  使用陶瓷换热器,可解决这一难题,陶瓷换热器具有以下特点:1、把陶瓷换热器放在隧道窑冷却带,使用制品上的余热来预热空气,可以将新鲜空气预热到300-600度左右,将热空气送到高温带烧嘴,做助燃风,可达到节能目的。2、使用寿命长,安装一次可使用5年以上,3、使用方法直接简单,温度平衡,一次性投资少,节约能源多。

  操作方法

  第一、改变坯垛的码放形式,在中、下部加头,减少孔道,降低炕腿高度。这一措施尤其是适用于没有随着季节变化而改动码窑方法的情况,对于冬季仍使用夏季高炕腿的厂家,特别适用。

  第二、降低近闸的使用高度,让保温带底部降温速度慢一些。

  第三、适当延长保温带,延长供风的距离和时间。

  第四、如因冷风进入量过大,使保温带冷却降温过快时,可减少冷风进入量,降低保温带的冷却降温速度。

  第五、少量勤添,重烧后火。或者通过火眼在保温带第一排前添人炉灰“堵后风”。

  耐火材料

  耐火材料用隧道窑按使用温度可分为三类:

  1)低温隧道窑-烧成温度约1000℃,主要用于焙烧滑板砖和其它一些有特殊工艺要求的制品。

  2)中温隧道窑:烧成温度1300℃~1650℃,主要用于烧成普通碱性砖、粘土砖、高铝砖、滑板砖、水口砖、硅砖等制品。

  3)高温隧道窑:烧成温度大于1700℃,一般介于1800℃~1900℃,主要用于烧成中档镁砖、高纯镁砖、直接结合镁铬砖、镁铝质及刚玉质等制品。

  也有人按照烧成制品名称进行分类,这是因为不同的制品,烧成工艺不一样,窑的长短、高矮也不一样。比如,硅砖隧道窑一般长150m~180m,车台面至窑顶的高度为1.6m~1.9m;碱性砖隧道窑一般长80m~100m,车台面至窑顶的高度~1m等。

  燃烧设备

  隧道窑的加热燃烧主要是重油,轻柴油,和天然气煤气,原有的直燃煤方式已不多用。油类燃烧配备有储油罐和燃烧喷嘴。因油类成本较高使用较多的仍是天然气和煤气,天然气是通过天然气管道将天然气输送至窑炉有专门的天然气烧嘴进行喷射燃烧。煤气燃烧除了有专一的煤气管道输送至炉窑外,隧道窑用户大都自备有煤气发生炉进行煤气的生产,由煤气发生炉所产的煤气经过管道输送至隧道窑燃烧室,通过煤气烧嘴进行喷射燃烧。

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