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耐火材料燒成窯

    隨著鋼鐵工業(yè)和其他工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，作為高溫工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)的耐火材料，其質(zhì)量和產(chǎn)量都得到了顯著的提高和發(fā)展。

    作為生產(chǎn)核心的成型磚坯的燒成設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足上述要求，并有所改進(jìn)。從要求設(shè)備節(jié)省能量，節(jié)省勞動(dòng)力和不造成公害等幾方面來(lái)看，耐火材料燒成窯方面發(fā)生了巨大的變化。

    由于直接結(jié)合磚的出現(xiàn)，建成了燒成溫度為1750-1900的超高溫?zé)筛G。其次，由于白云石磚采用特殊結(jié)合劑，要在燒成時(shí)采取措施防止排出廢氣引起公害，為了滿(mǎn)足提高品位的要求，在各燒成溫度范圍內(nèi)，要使溫度和氣氛便于控制并且均勻，具有合理性的燃燒和加熱機(jī)制，以節(jié)省能源和節(jié)省勞動(dòng)力等。在窯的大型化，自動(dòng)化和連續(xù)化方面都取得了極為顯著的變化。

    耐火材料燒成窯歷史悠久，過(guò)去采用過(guò)的單獨(dú)的間歇式的倒焰窯，如方窯，圓窯及環(huán)窯。這些窯在其他窯業(yè)中也得到應(yīng)用，目前在耐火材料燒成方面用的少了。

    由于耐火材料的用戶(hù)遍布鋼鐵工業(yè)，有色冶金工業(yè)，化學(xué)工業(yè)，窯業(yè)等許多部門(mén)，所以為適應(yīng)上述各種不同用途，要求制造不同性能和形狀的硅質(zhì)，黏土質(zhì)等制品，并按這些制品要求的制造條件來(lái)燒成。

一.耐火材料燒成窯的分類(lèi)

    耐火材料的燒成窯大致可分為兩大類(lèi)。

（一）連續(xù)式窯（隧道窯）

    隧道窯是一種可以連續(xù)生產(chǎn)的，自動(dòng)化程度較高的，環(huán)境保護(hù)較好的，現(xiàn)代化的先進(jìn)窯爐。其構(gòu)造，操作和控制將在后面敘述。

（二）間歇式窯

    1.方型倒焰窯 簡(jiǎn)稱(chēng)方窯。是一種古老的耐火材料燒成窯。一般用煤做燃料，燒成的火焰經(jīng)窯頂反往磚坯行列下降到窯底空徑煙道排出廢氣，操作方法雖然落后鞋，但也有其優(yōu)點(diǎn)，就是工藝過(guò)程比較靈活，可以一窯一變，不象隧道窯固定了一種工藝就只能燒成一種品種。

    2.圓形倒焰窯 其操作原理優(yōu)缺點(diǎn)都與方窯相同。兩者對(duì)比，圓窯燒成的均勻性憂(yōu)于方窯。

    3.梭式窯 顧名思義該窯就是象梭子一樣，能來(lái)回裝進(jìn)抽出。它是介于隧道窯和倒焰窯之間的一種間歇式窯型。它采用了如隧道窯式的窯車(chē)進(jìn)行裝出窯，可以在窯外進(jìn)行便于機(jī)械化，采用了隧道窯肢的加熱方式便于機(jī)械化自動(dòng)化，由于間歇式生產(chǎn)，還可以避免由于工藝固定產(chǎn)品單一的弊病，所以說(shuō)它是一種比較靈活的窯型，但它也有確定，就是由于它的間歇式生產(chǎn)方式限制產(chǎn)量的提高，對(duì)于產(chǎn)量大的品種是不合適的。

    4.鐘罩式高溫?zé)筛G 鐘罩式高溫?zé)筛G，是一種專(zhuān)門(mén)燒制有特殊性能要求或特殊形狀的高級(jí)產(chǎn)品燒成窯，它基本上與梭式窯類(lèi)似，但其窯上部結(jié)構(gòu)可以上下升降，故曰鐘罩式窯。這種窯式在我國(guó)較為少見(jiàn)。

二.耐火材料燒成窯的結(jié)構(gòu)及工作環(huán)境

    由于耐火材料的燒成窯品種很多，需要分別敘述其結(jié)構(gòu)及操作原理和工作環(huán)境。

（一）隧道窯

    在耐火材料燒成方面 ，隧道窯已經(jīng)成為連續(xù)式燒成窯的代名詞，它是最經(jīng)濟(jì)和效率最高的窯。

    1.隧道窯的基本條件與功能 隧道窯由預(yù)熱帶，燒成帶和冷卻帶構(gòu)成。窯車(chē)裝好車(chē)后通過(guò)上述個(gè)帶進(jìn)行燒成。通常在預(yù)熱帶內(nèi)用與窯車(chē)前進(jìn)方向相反的從燒成帶引入的熱氣體使磚坯逐漸加熱升溫，在此期間脫除吸附水及結(jié)晶水，并使有機(jī)物質(zhì)分解。在燒成帶內(nèi)用直接燃燒加熱至規(guī)定的溫度并保溫，然后進(jìn)入冷卻帶。在冷卻帶內(nèi)，從窯出口處吹入的冷空氣與燒成制品進(jìn)行熱交換，達(dá)到冷卻的目的，窯車(chē)到出口時(shí)，耐火材料的燒成過(guò)程就完成了。

    2.燒成窯的分類(lèi)

    （1）按加熱方式分

    （2）按燒成溫度分

    （3）按窯車(chē)進(jìn)窯的方式分

    （4）按燃料分

    （5）按窯體形式分

    3.各類(lèi)窯各部分的構(gòu)造和特征

    隧道窯按長(zhǎng)度方向分為預(yù)熱帶，燒成帶和冷卻帶，隧道窯的長(zhǎng)度遠(yuǎn)比高度大的多，所以窯的結(jié)構(gòu)應(yīng)該主要是窯墻和窯頂，但是按長(zhǎng)度方向各段帶的窯墻是不同的，而且隨著制品的不同起結(jié)構(gòu)也不同。

    4.隧道窯各部分的作用及工作環(huán)境

（1）燃料燃燒與節(jié)能，如同所有的工業(yè)爐一樣，作為耐火材料的燒成窯隧道窯，也需要通過(guò)燃料燃燒來(lái)取得高溫來(lái)完成耐火材料制品的燒成任務(wù)。將隧道窯燒成帶燃燒加熱后排出的煙氣，用來(lái)預(yù)熱磚坯，有將燒成品本身的熱量與冷空氣進(jìn)行熱交換產(chǎn)生的熱空氣供燃燒用，使得熱量得到有效利用。與其他的耐火材料燒成窯對(duì)比，隧道窯是熱效率較高的一種。這是隧道窯能夠廣泛采用的重要理由之一。為了最大限度的提高隧道窯的熱效率，應(yīng)該對(duì)隧道窯的熱平衡進(jìn)行分析。

（2）余熱回收與燃燒裝置的關(guān)系，隧道窯消耗的熱量包括煙氣帶走的熱量，燒成磚本身的熱量和窯體表面的散熱。前兩項(xiàng)熱量可回收利用。

    在不注意節(jié)能的時(shí)期，在考慮到建設(shè)費(fèi)用很低的情況下，隧道窯大多采用低壓燒成嘴，這種燒嘴結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不能大量使用高溫預(yù)熱空氣，后來(lái)才采用了中壓和高壓的高符合燒嘴，不僅提高了燒成溫度也節(jié)約了能源。

    對(duì)于高溫隧道窯，為了是冷卻帶回收的熱空氣進(jìn)一步提高溫度，同時(shí)為了保護(hù)最高溫度部位的砌體，將這部分熱空氣，引入燒成帶雙層窯頂之間，使其預(yù)熱到1050-1100度。

（3）窯內(nèi)壓力的控制，隧道窯內(nèi)壓力制度的合理確定，有助燒成溫度的穩(wěn)定，燃料消耗量的減少，磚垛截面燒成的均勻性，減少漏氣和改善工人操作條件等。為了控制窯內(nèi)壓力制度在設(shè)計(jì)上沒(méi)有零壓區(qū)。燒成帶一般采用微正壓操作，以免因負(fù)壓操作吸入冷空氣，而破壞了燒成制度，因此零壓區(qū)設(shè)在預(yù)熱帶和燒成帶相接或鄰近燒成帶附近，使燒成帶處于微正壓區(qū)。微正壓區(qū)的具體位置常隨窯的操作制度的變化而有所變化。一般根據(jù)工藝要求，推車(chē)時(shí)間間隔，燒成帶的長(zhǎng)短，和高溫點(diǎn)車(chē)位多少來(lái)確定。

（4）窯內(nèi)溫度控制及溫度均勻化 隧道窯溫度制度的穩(wěn)定對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起著重要的作用。因而應(yīng)具有完整的溫度制度控制系統(tǒng)。而溫度制度的穩(wěn)定，主要是保持燒成帶的穩(wěn)定。燒成帶的溫度與燃料的發(fā)熱值，供給量，空氣和燃料的比例，一次和二次空氣量的比例及其溫度，推車(chē)時(shí)間，間隔，窯車(chē)裝磚量和裝磚圖等因素有關(guān)，上述所有個(gè)溫度應(yīng)保持穩(wěn)定。

    保持燒成溫度制度穩(wěn)定，除了控制各因素保證在燒成帶的燒成制度穩(wěn)定外，還有一個(gè)問(wèn)題就是窯車(chē)裝磚的的上下溫差的問(wèn)題，最大溫差區(qū)位于預(yù)熱帶的中后部，這對(duì)燒成制品的成品率和性能有不良影響。因此，為了盡量使流入預(yù)熱帶的氣體從窯車(chē)上面靠近磚垛的下部通過(guò)，對(duì)窯斷面結(jié)構(gòu)，排煙孔的位置，窯車(chē)磚垛的碼磚的方法要適當(dāng)考慮。也可以采用前述的氣幕結(jié)構(gòu)來(lái)解決上下溫差的問(wèn)題。

（5）隧道窯的工作環(huán)境 由于耐火材料燒成的目的，是將不穩(wěn)定的強(qiáng)度小的坯體，燒成具有一定強(qiáng)度的穩(wěn)定的耐火制品。又由于各種耐火材料在燒成時(shí)，所產(chǎn)生的物理化學(xué)變化各有特點(diǎn)。因此，有必要對(duì)各種耐火材料的燒成特性有個(gè)初步了解。

（二）倒焰窯

    倒焰窯是一種比較古老的燒成窯形式，雖然它的熱效率和工作效率都比隧道窯低，但是由于投資小燒成制度靈活等有利條件，在今天仍然有一定使用價(jià)值，下面分述其特征。

    1.倒焰窯的工作原理

    倒焰窯的工作原理是燃料在窯外的火箱燃燒，火焰經(jīng)火箱的擋火墻升到窯頂，然后由窯頂下降經(jīng)過(guò)待燒磚坯，下至窯底孔徑匯集煙道經(jīng)煙囪排放于大氣中。

    2.倒焰窯的分類(lèi)

    （1）倒焰窯的分類(lèi)是按其截面的形狀來(lái)區(qū)分的，橫截面為矩形的稱(chēng)為方窯。

    （2）圓窯，一般容積較大的倒焰窯多采用圓窯。

    （3）實(shí)驗(yàn)窯，為了適應(yīng)小量試塊或小批量的實(shí)驗(yàn)磚，也采用小型倒焰窯。

    3.倒焰窯的結(jié)構(gòu)

    倒焰窯的結(jié)構(gòu)，一般有地面以上窯體部分，其中包括窯頂，窯墻和燃燒室等，地面及地下部分包括窯底孔，支煙道，主煙道和煙囪等，燃燒室的數(shù)量隨著窯容積的大小而不同。

    4.倒焰窯的工作環(huán)境

    倒焰窯的工作環(huán)境與隧道窯基本相同，但是在煅燒硅磚的時(shí)候，可根據(jù)硅磚的工藝特點(diǎn)，采用弱還原焰燒成。在這種情況下，廢氣中將產(chǎn)生部分的一氧化碳其他，它是無(wú)色透明的有毒氣體，含量大時(shí)可令人窒息中毒死亡，所在還原焰燒成操作時(shí)要注意環(huán)境保護(hù)，注意安全。

（三）梭式窯

    （1）技術(shù)性能，梭式窯是介于上述兩者之間的一種窯型。他的外型結(jié)構(gòu)很象方窯，但窯底結(jié)構(gòu)和隧道窯一樣，不是采用固定式窯底，而是用窯車(chē)底式窯底，窯車(chē)的裝磚及卸磚均在窯外進(jìn)行。推進(jìn)拉出故曰梭式窯。

    （2）結(jié)構(gòu)。

    （3）工作環(huán)境，與上述兩種工作環(huán)境相同。

三.耐火材料燒成窯用耐火材料

表1 黏土磚隧道窯用耐火材料

　表2 鎂制品隧道窯用耐火材料