高温燃气梭式窑的设计与建造

高温燃气梭式窑的设计与建造10热工201030453102漆勇摘要设计的燃气高温梭式窑在燃烧系统、换热及排烟系统采用了独特的新技术,使该窑具有燃烧和换热效率高,操作方便实用,总体费用低的优点。关键词：燃气高温梭式窑1前言高温燃气梭式窑是一种新型的高温间歇窑,该窑升温快、温差小,产品焙烧质量达98%以上,是目前国内陶瓷及耐火材料行业较先进的热工设备之一。该窑特别适用于烧制电子、磁性、光学、高温、建筑和超硬质等新型陶瓷材料或高附加值小批量生产的产品,特别是在高科技材料行业中具有很好的推广前景2窑炉的主要技术性能指标窑炉有效容积6衬窑内有效长度24(X)mm窑内有效宽度l以x)~窑内有效高度13加~窑炉最高使用温度1750℃燃料品种液化石油气燃料发热值41Ox〕幻/吨烧成周期6‘28小时窑内存车数1辆(窑外1辆)单位产品热耗‘2以x幻幻/吨制品窑炉外表面温度鉴印℃烧成合格率)92%烧嘴数量8只(高速燃气烧嘴)控制方式手动/自动控制3窑炉结构设计梭式窑的性能好坏与其窑体结构有着直接的关系。因此，首先根据制品的烧成要求及码垛方式，确定窑体的结构形式、窑车结构形式及排烟方式。3.1窑炉主体该梭式窑主体是由金属框架和轻质耐火保温材料、高温陶瓷纤维材料组合而成的。金属框架由型钢焊接而成，外侧铺设供装饰及保护纤维用的钢板。窑炉设计既要考虑节能，又要考虑能够在1750℃高温下窑体的可靠性及使用寿命。根据热工计算及材料的理化性能指标，本设计确定采用复合层窑墙，其中内层为摩根公司容重1.2、长期使用温度1750℃的轻质高铝耐火材料;第二层为容重0.8、使用温度1450℃的莫来石轻质隔热砖;第三层为容重0.1%、使用温度1300℃的高铝真空吸滤陶瓷纤维板;第四层为容重0.18、使用温度l(以)℃的普通硅酸铝纤维毡。窑顶的结构与侧墙结构相同。3.2窑门结构窑门也是窑炉主体的一部分，它与窑体、窑车组合在一起，形成一个全封闭的腔体，使燃烧器喷人的热气流在内部加热并烧成制品，燃烧废气及坯体内有机物和盐类分解排出的废气通过烟道排人大气，完成制品的烧制过程。该窑门采用侧开折页式，支撑于窑体的外立柱上，与窑体紧密地结合在一起。为开启方便，减轻窑门的重量，窑门采用全金属外壳，内衬较薄的耐火保温材料，外铺多层陶瓷纤维材料。窑门与窑车、窑墙的密封采用多道曲折密封(见图3窑门结构示意图)。另外，窑门上设置两烧嘴，以利与窑体上的烧嘴形成旋流，为方便窑门的开启，烧嘴的风、气管路全部采用金属软管与主管道连接。3.3窑炉的密封系统窑炉密封的好坏与窑内温差有着很大的关系，若密封不良，在窑炉正压烧成时对窑炉的使用寿命影响很大。因此，该窑采用了曲折、摩擦及机械密封三种形式相结合，很好地解决了窑体与窑车、窑门与窑体的漏风、漏火问题。曲折密封和摩擦密封是我国窑炉设计常采用的密封形式，而机械密封在梭式窑设计中则极少采用，设计采用了上部带有夹具(夹具上安装硬度适中的陶瓷纤维毡)的螺杆升降装置使用方法为窑车、窑门就位后将升降装置升起，从而将窑车与窑墙、窑车与窑门的接缝处进行密封，烧制过程完成后，将升降装置落下，即可打开窑门，拉出窑车。4窑炉控制系统该窑炉的控制系统可采用手动控制和自动控制，手动控制较为简单，在此不再赘述，自动控制系统分两组，上、下层作为独立的单元分别控制，以解决上、下温差问题。4.1温度控制温度控制是通过数显式的HD温度调节器实现的。全窑设有2台，每个单元1台，可直接接收热电偶输出的毫伏信号。其控制输出方式有两种:一种是正作用输出，冷却时使用，即温度偏高时通过电动执行器开大助燃风;另一种是反作用输出，升温或保温时使用，温度偏高时关小助燃风和液化气连动阀。4.2窑压控制系统窑炉在运行过程中，窑内采用微正压操作，为保证窑内压力能够稳定，特设置一套独立的控制系统。该系统通过调节排烟量实现稳压。压力调节器不断地将窑压测量值与设定值进行对比，并通过电动执行器调节排烟闸板的开度，以使窑内压力与设定值相吻合。5余热利用该窑炉采用了两套换热器，充分利用了窑炉烟气的余热。其中一套为助燃风预热系统，利用在烟道中高温部位设置一台排管式空气换热器，预热助燃空气(助燃空气温度可达550一650℃)，从而大大降低了燃料消耗量;另一套用于液化石油气汽化系统，利用在烟道中的低温部位设置一台盘管式水换热器，换热后的热水温度可达80-100℃，可完全满足汽化需要，液化石油气不需单独设置一台汽化器，从而节省了投资，使窑炉的总能耗大大降低。6梭式窑的特点(l)两级换热器充分利用了烟气余热，达到了节能降耗的目的，且节省一次性投资。(2)烧成温度、升温速度可调范围宽，气氛可调，适用于大多数工业陶瓷、特种陶瓷的烧成。(3)窑体材料全部采用轻质材料，保温效果好，窑体蓄热小，窑炉可快速升温，降低了窑炉运行成本。(4)由于该窑炉采用了液化石油气为燃料，且燃烧很充分，对空气的污染很小。7应用前景随着我国工业陶瓷和特种陶瓷应用领域的日益扩大，人们越来越多地使用高温梭式窑，特别是节能燃气高温梭式窑具有节能、操作灵活和污染小等特点，定将在工业陶瓷和特种陶瓷工业领域得到广泛的应用。参考文献1孙晋涛，孙承绪，徐佐璋.硅酸盐工业热工过程及设备.中国建筑工业出版社，19852于丽达.陈庆本.陶瓷设备热平衡计算.轻工业出版社3钱申贤.燃气燃烧原理.中国建筑工业出版社，19894哈尔滨建筑工程学院等燃气输配.中国建筑工业出版社，1989