新型全纤维陶瓷燃气梭式窑设计

新型全纤维陶瓷燃气梭式窑设计

1燃烧系统文丘里烧圆中国大多数陶瓷屋顶采用环保砖用作建筑材料。姚顶采用拱形，结构复杂。拱形部分的不适配合屋车安装的车品，造成有效空间的浪费。同时，有必要承受更多的钢框架的质量和水平推力。燃烧系统使用文丘里烧嘴,燃烧所需空气从烧嘴的吸风口自然吸入,采用底燃式,火焰自下而上自由流向窑内上部空间。此种结构在使用过程中存在着轻质砖易开裂、掉渣,烧成周期逐步增长,升温速度慢,能耗逐步增大,同一断面上下温差较大,窑内气氛无法人为控制等缺点。为此,设计研制了新型全纤维陶瓷燃气梭式窑。2u3000燃料窑体外形尺寸:3.9m×2.16m×2.1m;几何容积:10.1m2;燃料:液化石油气LPG(Qd≥100MJ·m-3);燃烧器:6套高速调温烧嘴,最高使用温度1350℃。窑内可分别实现强氧化、弱氧化、强还原和弱还原各种气氛。2.1窑侧温度检测窑体金属构件使用型钢、角钢,窑体结构为全纤维薄壁结构,窑顶为平顶,厚度为300mm。为提高窑炉的强度整体气密性,窑墙包以2～3mm厚的钢板,窑侧墙上开设烧嘴口、观火孔,窑顶开设测温孔,测温由单铂铑热电偶控制。窑门采用型钢和钢板焊成,其内衬结构与窑墙相同。窑炉断面如图1所示。2.2对内烟气流速的要求燃烧系统包括高速调温烧嘴,助燃风机、风气管道、液化石油气罐、自动点火装置、安全防爆装置。其关键设备是高速调温烧嘴。高速调温烧嘴喷出的烟气流大,可达100m·s-1以上,根据对流换热系数的简化公式α=Wo0.8·d-0.2,(Wo—流体在管道内的流速,m·s-1,d—管道的内直径或内当量直径,m),可知道对流系数与窑内烟气流速的0.8次方成正比,加强了窑内对流换热6套高速调温烧嘴采用立体交错方式布置在窑体两侧,使烟气在窑车台面的上方和窑顶下方立体交错的高速喷射,在窑内形成强烈的可控制的循环气流,解决了窑内烟气上浮的问题。助燃风机能够提供足够的空气量,以利于充分燃烧,同时保证了可控制气氛的形成。2.3窑车u进入轨道梭式窑窑车采用双曲封密封形式,窑车上部是耐火材料砌筑的衬砖,下部是金属车架,底部有轨道,窑车裙板插入两侧沙封槽中。排烟系统由排烟机、烟道、烟道闸板和烟囱组成,窑内排烟口设置在窑车衬砖上,排烟孔下部设有支烟道,窑车上的支烟道和设在窑墙下部的总烟道相通,由排烟机将窑内废烟气通过烟道送至烟囱排放。为降低排烟的热损失,在主烟道内设置换热器。3主缸的特点3.1工艺基础材料耐火纤维具有体积密度小、热导率低、热稳定性好、蓄热少等特点。在使用过程中,纤维炉衬的蓄热量仅为砖衬蓄热量的1/30～1/10,在具有隔热保温作用的同时,纤维炉衬质量为轻质砖衬质量的20%左右,这就能够保证窑体的薄壁结构,还可大大减轻炉体质量,节省窑体的加固金属构件,简化窑体基础工程。耐火纤维的导热率可降低窑体的表面温度,减少散热损失,有利于节能。同时,耐火纤维良好的热震稳定性,可满足窑炉快速升温的条件,耐火纤维叠块采用含锆硅酸铝质耐火材料纤维针刺毯,背衬材料采用高铝质耐火纤维针刺毯和普通硅酸盐铝质耐火材料纤维针刺毯,其性能指标见表1。金属锚固件选用1Cr18Ni9Ti耐热钢,负荷使用温度800℃。3.2高铝纤维毯结构设计耐火纤维的安装采用耐火纤维叠块与背衬材料平铺相结合的方式。各材质耐火纤维针刺毯体积密度96～128kg·m-3,平铺普通纤维毯和高铝纤维毯厚度各为50mm,耐火纤维叠块尺寸300mm×300mm×200mm,叠块安装前进行预压缩,密度为180～220kg·m-3,这样纤维叠块只端头外受火焰侵蚀,提高了纤维的抗剥落性,抗风蚀能力及补偿收缩能力,保证了纤维的保温能力和整体气密性,同时耐热钢埋藏于纤维内部,保证了使用温度,耐火纤维叠块安装完毕后,表面涂刷高温材料,烧结后,纤维表面呈现一层白色硬壳,起到保护纤维的作用。3.3烧圆工艺的作用采用高速调温烧嘴有如下特点:1)燃烧室空间的热强度高达1.16×108W·m-3,体积小,散热小,热效率高。2)由于高速焰气带动窑内气体在窑内循环流动,起着强烈的搅拌作用,使窑内温度和气氛均匀,可实现快速、均匀的升温。3)调节烧嘴喷出的烟气温度。4)在氧化阶段,能够加速坯体的氧化分解反应。5)燃烧完全,燃烧效率可达93%以上。高速调温烧嘴提供了一种手段,它使窑内温度和气氛均匀,强化对流换热,有助于提高产量和产品质量,降低能耗;与快速烧成工艺相结合,可使烧成时间大幅度缩短;与窑炉合理的结构设计相结合,可使窑截面加大,充分发挥其最大功效。3.4热烟气的回收利用,工作机理,无法直接利用窑炉内高温燃烧时,通过烟道带走的烟气温度比较高,这部分能量如不利用,就会白白损失,而窑炉热烟气含有灰尘及一些有害气体,不能直接利用。增加换热装置,烟气的热量即可通过换热器进行转换,以换取干净的热气体,一部分热量通过燃烧系统的管道进入烧嘴内,以提高燃料的燃烧效率,一部分气体可进入干燥房对坯体进行干燥。4焦炉体及焦炉体的应用新型全纤维陶瓷燃气梭式窑节能效果显著,与同窑型轻质砖结构相比,耐火纤维炉衬质量仅为原砖衬质量的1/5,蓄热量仅为砖衬的1/10,节省窑体的加固金属构件,减轻炉体质量,可节约燃料35%,窑炉升降温速度加快,生产周期为原炉型的60%,即一座新型窑炉的生产能力为旧窑炉的1.7倍,大大提高了生产率,同一断面窑上下温差仅为±10℃,提高了产品质量,增强了产品在市