梭式窑是间歇烧成的窑,跟火柴盒的结构类似,窑车推进窑内烧成,烧完了再往相反的方向拉出来,卸下烧好的陶瓷,窑车如同梭子,故而称为梭式窑。
结构组成
梭式窑:是间歇烧成的窑,跟火柴盒的结构类似,窑车推进窑内烧成,烧完了再往相反的方向拉出来,卸下烧好的陶瓷,窑车如同梭子,故而称为梭式窑。
梭式窑是一种以窑车做窑底的倒焰(或半倒焰)间歇式生产的热工设备,也称车底式
倒焰窑,因窑车从窑的一端进出也称抽屉窑,是国内近十年来发展最为迅速的窑型之一。
梭式窑除具有一般倒焰窑操作灵活性大,能满足多品种生产等优点外,其装窑、出窑和制品的部分冷却可以在窑外进行,既改善了劳动条件,又可以缩短窑的周转时间。但由于间歇烧成,窑的蓄热损失和散热损失大,烟气温度高,热耗量较高。新型节能型梭式窑改进了窑体砌筑结构,增设了废气余热利用装置,使这一缺点很大改善。
生产系统
梭式窑的生产系统由燃料供给及燃烧设备、燃烧风机、烟气-空气换热器、调温风机和排烟风机等组成。梭式窑的窑体为矩形,窑墙的砌筑沿厚度方向分为三层结构,工作衬即采用高强度高档耐火
隔热砖,夹层是隔热耐火材料,外层采用
耐火纤维毡贴在窑壁上。窑顶采用平吊顶结构,砌筑也分为三层,内层为高强度高档隔热砖,吊挂于吊顶砖下方,夹层是隔热砖,顶层采用耐火纤维毡,既为隔热层又为密封层。
由于窑门经常移动,所以窑门的砌筑为两层,内层为高强度高档隔热砖,外层为隔热层,采用耐火纤维毡贴于窑门金属壳上。烧嘴安装在窑墙上,视窑的高度设一排或两排。以窑车台面为窑底并和窑顶、窑墙构成窑的烧成空间,窑车衬砖中心留设主烟道,与地下烟道相接。窑的一端(或两端)设有窑门,窑门可单独设置也可砌筑在窑车端部。窑车两侧裙板插入窑墙砂封槽内,窑车与窑车之间,窑车与端墙、窑门之间设有曲封槽,耐火纤维挤紧,起密封作用。在窑墙砂封槽下部留有许多通风孔,有利于窑车底部散热,延长了窑车的使用寿命。
分类
梭式窑按照采用能源分类为:天然气炉、
煤气发生炉和直接燃煤式。天然气炉具有环保、高能效、最高温度高,前期需要开设天然气管道或者采用灌装燃气,需配置天然气专用燃烧器。煤气气发生炉主要由炉体、供风系统、供水系统、加煤机构、卸渣装置、捕焦气、电器控制系统等组成。
该设备具有工艺简单,占地少,投资小,操作简单;机械上煤,湿式出渣,无二次污染;煤气出口温度400-550℃,热能利用率极高等特点。直接燃煤式炉趋于淘汰,污染大,能效低。
传热特点
火焰窑炉内,燃烧产物是以对流传热和辐射传热的形式把热量传给制品。
1)对流传热:烟气和制品之间的温差成正比,与窑内烟气的流速的0.8次方成正比;
2)辐射传热:烟气和制品的绝对温度的四次方之差成正比。
① 若通过增大烟气与制品之间的温度差来提高传热效率,从传热的观点来说是好的;
但从造成制品内外温差来讲是不好的。
② 如果通过增大烟气的流速,就能使整窑制品都较均匀而迅速地加热。
采用高速调温烧嘴,烟气与制品间的温差不大,而窑内烟气的流速却比使用一般的烧嘴增大致十倍,从而在保证制品的烧成质量的同时提高了传热速率,实现制品允许的尽可能快的烧成目的。
③ 现代间歇式梭式窑炉,采用了高速调温烧嘴,燃烧产物以很高的进度(100米/秒以上)。喷射入窑。这样,在整个烧成过程中,燃烧产物的对流传热速率就大大地提高;
即使在高温阶段,对流传热的作用也大。
④但在使用高速调温烧嘴时,制品码装时要留有在料垛间要留出100-400mm的火焰通道,通常其宽度随窑炉宽度尺寸的增大而增大。
最好使窑内气流能造成一个旋转气流,避免高速的火焰直接冲刷到局部的制品上,影响火焰的流动,造成较大的温差。
特征特点
典型的梭式窑以轻型、薄壁、节能为特征,其主要特点是:
1)适应多品种小批量生产。
2)采用轻型薄壁式窑墙结构,内衬采用高温
轻质材料。
3)装卸砖在窑外进行。
4)采用高速等温烧嘴,高低错落布置,喷出高速气流,使窑内气流强烈地旋转,对流换热效果极大提高,高温阶段窑内各点温差可控制在5 ℃以内。在低温阶段,采用调温风增大烟气量,调节喷入窑内烟气温度,窑内温差在5 ℃~10℃之间。升温、降温速度快,烧成周期短。
5)可配置适宜的检控仪表,如图《检控仪表》所示,采用
PLC控制,实现全自动化操作。
节能方式
由于梭式窑属于间歇窑,窑的蓄热损失和散热损失大,烟气温度高,热耗量较高。需要增设废气余热利用装置,使这一缺点得到很大改善。
一般此类窑温度在1350-1650度,烟道出口温度在1100-1400度左右,所以有大量的热量白白浪费,热利用率只有20-40%,如果使用换热器,可将烟道中的热量进行回收,回收热量加热助燃风、烘干、或其他用途。
如果使用金属换热器,可以进行余热回收,但如果烟道温度达到800度以上,金属换热器非常容易被高温损坏,无法达到余热回收的目的。
如普通情况下窑温高于800度,而烟道温度低于800度,这种情况看起来适合用金属换热器,但如果出现停电、燃气量偏大、助燃风量不足等情况,都会使烟道温度快速高于800度,使金属换热器很快被烧坏。
而陶瓷换热器使用,已攻克这一难关,陶瓷换热器具有以下特点:
1、耐高温,耐腐蚀,所以可以把陶瓷换热器放在烟道出口较近、温度较高的地方,那么它的余热利用率高,换热效果好,节能率高。但金属换热器放在陶瓷换热器的部位就很快被烧坏了。
2、使用寿命上,同等情况下陶瓷换热器是金属换热器几倍或几十倍。
3、如果不使用换热器,助燃风温度就是一般常温(-10℃-40℃),但通过陶瓷换热器加热的助燃风温度可达300℃-800℃,不但可以达到节能的目的,而且提高了环境效益。
排烟方式
窑尾排烟方式
国内使用较为普遍的底烧式
燃气梭式窑和一些小型梭式窑大多采用窑尾排烟方式。
窑体顶部排烟方式
窑顶排烟方式结构也比较简单,排烟阻力较小,不需风机排烟,只是在窑顶安装一段金属烟囱将烟气引至室外即可。
所用耐火材料
棱式窑的窑墙、窑顶和窑门,用轻质
莫来石砖砌筑时,常采用气硬性
耐火泥浆来砌筑。这种泥浆要求有良好的砌筑性能,既能保证合适的施工时问(一般要求在90~120s),又要求在施工一段时间之后能开始硬化,产生良好的常温(或低温)粘接强度(要求可以达到0.5MPa以上);同时有能满足在1000~1600℃温度范围内使用的多种规格。
用于梭式窑的
轻质耐火砖,要求有良好的
热稳定性,安全使用温度下的重烧线变化率小,热导率达到性能指标要求。