輥道窯的窯體結(jié)構(gòu)

1、第一章 輥道窯的窯體結(jié)構(gòu)1.1 概述輥道窯是一種截面呈狹長形的隧道窯，與窯車隧道窯不同，它不是用裝載制品的窯車運轉(zhuǎn)，而是由一根根平行排列、橫穿窯工作通道截面的輥子組成“輥道”，制品放在輥道上，隨著輥子的轉(zhuǎn)動而輸送入窯，在窯內(nèi)完成燒成工藝過程，故稱輥道窯。 輥道窯的分類輥道窯可按使用的燃燒結(jié)構(gòu)分類，也可按加熱方式分類，還可按通道多少來分類。一般對建陶工業(yè)輥道窯結(jié)合燃料與加熱方式進行分類。1. 明焰輥道窯火焰進入輥道上下空間，與制品接觸并直接加熱制品。（1） 氣燒明焰輥道窯。常用的氣體燃料有：天然氣、發(fā)生爐煤氣、石油液化氣等，要求煤氣是潔凈的。（2） 燒輕柴油明焰輥道窯。由于供油系統(tǒng)比供氣系統(tǒng)簡單

2、，投資也較少，國內(nèi)近些年建造的明焰輥道窯大多為燒輕柴油的。2. 隔焰輥道窯火焰一般只進入與窯道隔離的馬弗道中，通過隔焰板將熱量輻射給制品并對其進行加熱。（1） 煤燒隔焰輥道窯煤在火箱中燃燒，火焰進入輥道下的隔焰道（馬弗道）內(nèi)，間接加熱制品。國內(nèi)有些煤燒輥道窯為穩(wěn)定窯溫、減少上下溫差，采取在輥上安裝若干電熱元件（硅碳棒），對制品進行補償加熱，對提高產(chǎn)品質(zhì)量有一定的效果。這類輥道窯可稱為煤電混燒輥道窯，但也屬煤燒隔焰輥道窯的范疇。（2） 油燒隔焰輥道窯以重油或渣油為燃料，火焰一般也是進入窯道下的馬弗道中，間接加熱制品。我國80年代初建造的油燒隔焰輥道窯除輥下設(shè)馬弗道外還在輥上增設(shè)馬弗道，但后來一般

3、都取消了上馬弗道。80年代中后期，燒重油的輥道窯大都改進為油燒半隔焰輥道窯，即在適當(dāng)?shù)牟课涣粼O(shè)放火口，使部分燃燒產(chǎn)物進入工作通道中。由于油燒半隔焰輥道窯除放火口外，其他結(jié)構(gòu)與油燒全隔焰輥道窯類同。故可將它歸在一類。3. 電熱輥道窯以安裝在輥道上下的電熱元件（硅碳棒或電熱絲）作熱源，對制品輻射加熱。適用于電力資源豐富的廠家或小型輥道窯。在上述幾種類型的輥道窯中，由于明焰輥道窯的燃燒產(chǎn)物直接與制品接觸，對提高傳熱效率、均勻窯內(nèi)斷面溫度場、節(jié)能等都是有利的，代表了輥道窯的主流。當(dāng)然，各地有自己的資源特點，其他類型的輥道窯在我國也得到了廣泛的應(yīng)用。輥道窯還可按工作通道的多少來分類：有單層輥道窯、雙層輥

4、道窯、三層輥道窯等。多層輥道窯可節(jié)省燃料，縮短窯長，減少用地，降低投資費用。但由于層數(shù)增多，使入窯及出窯的運輸線、聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、窯爐本身結(jié)構(gòu)都復(fù)雜化，給清除磚坯碎片更是帶來不少困難。我國目前大多采用單層輥道窯，有的采用兩層通道，一層用來焙燒制品，另一層用于干燥坯體。干燥熱源利用焙燒層的余熱。一般說來，當(dāng)窯寬較窄、工作溫度也不太高、占地受到限制時宜采用多層，但一般也不宜超過三層。其他情況下以單層為好，以后沒有特別說明均指單層輥道窯。 1.1.2 輥道窯的分帶及工作系統(tǒng)輥道窯屬連續(xù)性生產(chǎn)的隧道式窯爐，如同窯車隧道窯一樣，按制品在窯內(nèi)進行預(yù)熱、燒成、冷卻的三過程也可將輥道窯分為三帶：預(yù)熱帶、燒成帶、

5、冷卻帶。由于輥道窯外寬尺寸全窯一般無變化，故輥道窯一般按制品溫度來劃分：窯頭至850900作為預(yù)熱帶，850900到制品成瓷溫度（包括保溫）為燒成帶，余下部分為冷卻帶。當(dāng)然也可按窯體結(jié)構(gòu)來劃分，如：隔焰輥道窯一般將設(shè)有燃燒系統(tǒng)的部位作為燒成帶，燒成帶之前至窯頭部分為預(yù)熱帶，燒成帶之后至窯尾部分為冷卻帶；明焰輥道窯則多以輥上下均設(shè)有燒嘴部位作為燒成帶，兩頭分別為預(yù)熱帶與冷卻帶。但有的明焰輥道窯輥上下布置燒嘴的部位很長，甚至布置到排煙口處，這樣劃分就未免不合理。輥道窯的工作系統(tǒng)，是指窯內(nèi)氣體的運動路線，包括送風(fēng)系統(tǒng)、燃料供應(yīng)系統(tǒng)及排煙系統(tǒng)等。根據(jù)制品的燒成工藝合理地布置工作系統(tǒng)，是設(shè)計結(jié)構(gòu)合理的輥

6、道窯的前提。輥道窯類型不同，工作系統(tǒng)也不相同，下面簡單介紹兩種典型的工作系統(tǒng)。圖1-1 油燒隔焰輥道窯工作系統(tǒng)1-窯尾進冷風(fēng) 2-抽熱風(fēng) 3-急冷風(fēng) 4-油管路 5-窯道排氣 6-隔焰道排煙 7-燒嘴 8-燒嘴 9-助燃供風(fēng)圖1-1為燒重油隔焰輥道窯的工作系統(tǒng)。重油經(jīng)油管4進入燒嘴7、8，助燃及霧化空氣由風(fēng)管9進入燒嘴。燒嘴7共6只，交錯布置在隔焰道的側(cè)墻上，噴火口的中心線與窯的中心線成45º交角；燒嘴8共2只，安裝在燒成帶與冷卻帶交界處下方、隔焰道的端部，與窯的中心線平行。各燒嘴噴出的火焰均進入隔焰道燃燒，通過隔焰板將熱量傳給制品后，進入設(shè)在窯頭下部的四對排煙口，然后經(jīng)支煙道、主煙

7、道6，由排煙機排空，5為設(shè)在預(yù)熱帶前部窯頂上的排氣孔，用于排除坯體放出的水氣、反應(yīng)氣及釉料揮發(fā)物。3為急冷鼓風(fēng)（一般為輥上、輥下同時鼓風(fēng)），1為窯尾鼓風(fēng)，以達到快冷的目的。2為抽出熱風(fēng)，可送作坯體干燥用，以利用余熱。圖1-2為氣燒明焰輥道窯的工作系統(tǒng)。全窯共29節(jié)，其中第14節(jié)為排煙段，由上、下各4對排煙管分布在窯頂和窯底，由排煙風(fēng)機1抽出來自燒成帶的煙氣。抽出的煙氣一部分排空，一部分送至干燥器供生坯預(yù)熱干燥。第59節(jié)每節(jié)輥上、下各設(shè)有一個燒嘴；第1014節(jié)每節(jié)輥上、下各設(shè)有1對燒嘴；所有燒嘴均采取對側(cè)交錯布置。第1518節(jié)為高溫成瓷區(qū)，燒嘴布置較密，每節(jié)輥上、下交錯設(shè)置2對燒嘴。煤氣由煤氣站

8、2經(jīng)煤氣總管與支管分別送入各燒嘴，助燃空氣則由風(fēng)機3經(jīng)風(fēng)管送入燒嘴。第1920節(jié)為急冷段，由急冷風(fēng)機4將冷風(fēng)由輥上、下的8對急冷風(fēng)管噴入窯內(nèi)，對制品上下吹風(fēng)進行急冷。第2124為緩冷段，在第2225節(jié)每節(jié)窯體上下都設(shè)有抽熱風(fēng)分管，由抽熱風(fēng)機5從總管中將進入分管的余熱風(fēng)抽出，與預(yù)熱帶排煙段排出的煙氣混合后，作為干燥器的熱源。在最后一節(jié)的窯體，上下各設(shè)三臺軸流風(fēng)扇6，對產(chǎn)品吹風(fēng)強制快冷，使產(chǎn)品出窯溫度不致過高。圖1-2氣燒明焰輥道窯工作系統(tǒng)圖1-排煙風(fēng)機 2-煤氣站 3-助燃風(fēng)機 4-急冷風(fēng)機 5-抽熱風(fēng)機 6-窯尾冷風(fēng)扇 窯體基本結(jié)構(gòu)明焰式輥道窯的窯體由窯墻、窯頂和窯底圍成的窯道構(gòu)成。圖1-3為

9、燒輕柴油單層明焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖，窯道中穿過的輥子1構(gòu)成工作通道底面，輥道平面以上的窯道稱為工作通道，故輥道窯又稱為輥底窯。隔焰式輥道窯與明焰輥道窯有較大的區(qū)別，除窯道外在預(yù)熱帶和燒成帶還設(shè)有隔焰道（俗稱火道），而且與隔焰式窯車隧道窯不同，隔焰道不是設(shè)在燒成帶和預(yù)熱帶的兩側(cè)，而是設(shè)在燒成帶和預(yù)熱帶的下部（故稱下火道），火道與窯道用隔焰板隔開，火道底才是窯底，圖1-4為燒重油隔焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖。圖1-3單層明焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖 圖l-4隔焰輥道窯結(jié)構(gòu)圖1-輥子 2-上部燒嘴 3-吊頂 4-下部燒嘴 1-工作通道 2-輥子 3-輥軸承 4-隔焰板 5-火道1.2 輥道窯窯體主要尺寸及其確定輥道窯窯體主要尺寸

10、的確定主要取決于產(chǎn)量、窯型、燃料種類及產(chǎn)品規(guī)格等，表1-1列出了我國一些輥道窯主要尺寸的數(shù)據(jù)。以下僅就輥道窯的內(nèi)寬、內(nèi)高、窯長的確定原則或計算方法作一簡單敘述。表1-1 我國一些輥道窯主要尺寸數(shù)據(jù)窯爐使用廠家產(chǎn)品產(chǎn)量/萬m2·a-1使用燃料燒成溫度/燒成周期/min窯長/m窯內(nèi)寬/m燒成帶輥上/輥下高/mm窯爐制造單位四川威遠瓷廠釉面磚20煤燒隔焰108045420.8150/150國內(nèi)自建景德鎮(zhèn)陶瓷廠墻地磚45重油半隔焰114050701.17250/350國內(nèi)自建景德鎮(zhèn)陶瓷廠瓷質(zhì)磚62柴油明焰125050661.5國內(nèi)自建金華金航陶瓷公司釉面磚130柴油明焰11304590.32

11、.3371/395國內(nèi)自建晉江華達陶瓷廠墻地磚50柴油半隔焰11505061.561.32200/220國內(nèi)自建石灣東平陶瓷廠彩釉磚55重油半隔焰11505060.91.46297/200國內(nèi)自建石灣銀田陶瓷廠墻地磚70柴油明焰6083.61.56347/340國內(nèi)自建潮州彩釉磚廠瓷質(zhì)磚30煤氣明焰124572511.5385/431國內(nèi)自建景德鎮(zhèn)華峰瓷廠?；u110柴油明焰12506079.21.88355/393HEIMSOTH唐山建陶廠彩釉磚120煤氣明焰12506080.82.3740(窯內(nèi)總高)POPI醴陵長城彩釉磚廠彩釉磚100煤氣明焰12005581.881.25195/210S

12、ITI石灣建國陶瓷廠釉面磚200液化氣明焰10404052.52.1SITI石灣建國陶瓷廠彩面磚100液化氣明焰108035511.8TAKASAGO石灣化工陶瓷廠釉面馬賽克55柴油明焰120560762.5TAKASAGO石灣日用一廠?；u80柴油明焰123560771.8POPI石灣三聯(lián)陶瓷公司廣場磚40液化氣明焰130018064.51.2TAKASAGO石灣彩洲陶瓷廠衛(wèi)生潔具30(萬件)液化氣明焰125010.5(h)741.4MORI重慶兆峰瓷廠日用瓷2.4(萬件)天然氣14205.5(h)57.71.75400(輥上高)HEIMSOTH 窯內(nèi)寬窯內(nèi)寬為窯道內(nèi)兩側(cè)墻間的距離，目前一般

13、為1.5m左右。從產(chǎn)量來說，越寬無疑產(chǎn)量越大，但加大窯寬受到三方面制約：（1）輥子：輥子長應(yīng)大于窯內(nèi)寬與兩倍窯墻厚之和，國產(chǎn)輥棒大多長3m左右（現(xiàn)也有3m以上的輥子），而且窯越寬對輥子的熱性能、機械性能及安裝要求就越高。（2）窯頂：窯寬了一般須用吊頂，使窯頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費用增加。（3）窯寬：窯內(nèi)寬越大，保證窯橫向溫度均勻性的難度就越大。從目前我國現(xiàn)有輥道窯的現(xiàn)狀來看，一般煤燒隔焰輥道窯的內(nèi)寬在8001000 mm，油燒隔焰輥道窯內(nèi)寬為10001500 mm，明焰輥道窯內(nèi)寬一般為15002000 mm，現(xiàn)我國也有2000 mm以上的寬體輥道窯。當(dāng)然，無論從提高產(chǎn)量、還是從提高熱利用率角度考慮，只要

14、輥子、砌筑材料以及燒嘴等性能進一步提高，輥道窯無疑應(yīng)向?qū)掦w窯方向發(fā)展，從我國近十幾年發(fā)展史來看也確是如此。而且，目前國內(nèi)已開始著手寬體窯的設(shè)計與建造，例如，華夏集團中信窯爐公司在消化吸收國外技術(shù)基礎(chǔ)上，為金華金航陶瓷有限公司設(shè)計建造的長108m、內(nèi)寬為2.3m的油燒明焰輥道窯已試燒成功，燒出了質(zhì)量很好的產(chǎn)品。 窯內(nèi)寬的確定主要是根據(jù)選用的燃料及窯型，并參考上述經(jīng)驗數(shù)據(jù)，由產(chǎn)品尺寸來計算。由于建筑瓷磚輥道窯磚坯進窯時，磚坯間并不留間隙，只要將瓷磚外形尺寸換算成磚坯尺寸（坯體尺寸），乘上每排所放磚坯數(shù)再加上磚坯離窯內(nèi)壁的間隔即為窯內(nèi)寬。磚坯離窯壁間隙可取經(jīng)驗數(shù)據(jù)100200 mm。例1-1：設(shè)計年

15、產(chǎn)500000 m2 200mm×200mm×8mm的彩釉磚氣燒輥道窯的主要尺寸。解：產(chǎn)品寬度為200mm，考慮燒成收縮為10%，則：坯體尺寸= 產(chǎn)品尺寸÷（1-燒成收縮）= 200÷（1-10%）= 222mm坯體離窯墻內(nèi)壁一般應(yīng)有100200mm間隙，取150mm；暫定窯內(nèi)寬B =1500mm，則可排磚數(shù)為：（1500-150×2）÷222=5.4確定并排6片，則窯內(nèi)寬B = 222×6+150×2 = 1632最后定窯內(nèi)寬B =1630mm 窯內(nèi)高內(nèi)高為窯道內(nèi)整個空間的高度，等于輥上高（輥道中心線至窯頂?shù)木嚯x

16、）與輥下高（輥道中心線至窯底或隔焰板的距離）之和。輥上高應(yīng)大于制品高度，因建筑瓷磚高度都很小，又是單層焙燒，容易得到保證，因此只要考慮氣流順暢就可以了。但對衛(wèi)生瓷等大件制品，則輥上高應(yīng)比輥半徑、墊板厚度及最大制品高度之和稍大。輥下高則主要是保證處理事故的方便。如輥下沒有足夠的空間，一旦從輥上掉下制品，就要發(fā)生阻擋，影響制品正常運行，甚至造成停窯。所以，從理論上來說對焙燒建筑瓷磚的輥道窯輥下高最好應(yīng)大于磚對角線長度，但對于大制品，按此計算會造成內(nèi)高太大，既增大了窯墻散熱，也不利于窯內(nèi)傳熱。由于制品從輥上掉下，一般都發(fā)生了破損（大件制品尤其如此），尺寸都比整磚小了，故據(jù)各地輥道窯實際狀況來看，輥下

17、高只要大于制品長邊就足夠，對大件制品，輥下通道等于制品長邊也就可以了。窯內(nèi)高除與制品尺寸因素有關(guān)外，還與窯的類型有關(guān)。對明焰或半隔焰輥道窯，因要保證煙氣流動暢通及一定的燃燒空間，一般稍大，窯內(nèi)總高為500850mm；而對隔焰輥道窯，從傳熱的角度看，小一點為好，當(dāng)然要保證一定的輥下高以方便處理事故，窯內(nèi)總高一般為350500mm。 窯長我國在開始建造輥道窯的初期，由于傳動系統(tǒng)不精密、輥子平整度較差，運行中產(chǎn)品容易發(fā)生跑偏，故輥道窯都建得較短（3040m）。隨著傳動系統(tǒng)與輥子質(zhì)量的改進，現(xiàn)在除煤燒隔焰輥道窯考慮到成本低，窯長一般仍在40m左右，國外先進的輥道窯一般類似隧道窯的長度，為7080m，有

18、的甚至達100m以上。窯長主要取決于產(chǎn)量，對建筑瓷磚可按下列公式計算： （1-1） 其中： （1-2）裝窯密度 = 每米排數(shù)×每排片數(shù)×每片磚面積（m2/每米窯長） （1-3）例1-2：計算上例的窯長，已知燒成周期為1h。解：選年工作日為340d/a，參考同類工廠產(chǎn)品合格率取為90%。則： 裝窯密度=（1000÷222）×6×0.22=1.081因此窯長：L=68.1÷1.081=63（m）1.3 輥道窯窯體砌筑材料傳統(tǒng)的隧道窯窯體砌筑材料大多為粘土質(zhì)或高鋁質(zhì)耐火磚或保溫磚，這些材料的特點是密度大、強度低、保溫性能差。用這些材料砌筑的

19、窯墻厚、窯體散熱損失大，難以滿足輕型、快燒輥道窯的要求。70年代以來，國內(nèi)外都在不斷開發(fā)新型輕質(zhì)高溫耐火材料，并應(yīng)用于輥道窯窯體砌筑上，取得了良好效果，促進了輥道窯的發(fā)展。 國外輕質(zhì)耐火材料介紹這類輕質(zhì)耐火材料的主要特點為：密度小，絕熱性能好，又可耐高溫，熱穩(wěn)定性好。用它們砌筑的窯體，起耐火和隔熱雙重作用。因此，墻薄、體輕、散熱損失小，適于快速燒成。國外這類產(chǎn)品的氧化鋁含量、使用溫度及強度均已系列化，這些輕質(zhì)耐火材料可直接用作內(nèi)襯在火焰溫度下工作。表1-2與表1-3分別列出了美國Thermal Ceramics公司與法國Manville公司的輕質(zhì)耐火磚主要性能。表1-2 美國Thermal C

20、eramics公司輕質(zhì)耐火磚的主要性能商品標(biāo)號K-20K-23K-25K-26K-28K-30K-3000Insalcor顏 色綠紅藍棕橘黃黑紫白使用溫度/ 11001260137014301540160016501790密度/ kg·m-34705006l07708208209301310斷裂模量/ MPa0.770.980.981.121.471.681.823.5常溫耐壓強度/MPa0.771.021.541.191.542.071.937.0導(dǎo)熱系數(shù)/ W·(m·K)-10.170.190.200.350.360.430.400.91熱膨脹系數(shù)/ 10-6

21、·-15.45.45.85.25.25.25.26.8表l-3 法國Manville公司輕質(zhì)耐火磚的主要性能項目品種最高使用溫度/密度/kg·m-3常溫耐壓強度/MPa抗折強度/MPa重?zé)€變化/24h%導(dǎo)熱系數(shù)/W·(m·K) -1熱震穩(wěn)定性（空冷次數(shù)）1000A12O3%大于Fe2O3%小于8001200JM201l004500.80.70.10.113038.50.8JM2312604801.10.90.20.1830370.7JM2614307801.61.40.20.310.3530580.7JM2815408802.11.80.20.360.

22、4l3067.10.6 國內(nèi)新型耐火材料.1 氧化鋁空心球磚氧化鋁空心球磚是用工業(yè)氧化鋁在電弧爐中熔融（2000左右）后用壓縮空氣噴吹成大小直徑不等的空心球，經(jīng)顆粒配比，加入適量硫酸鋁水溶液作粘結(jié)劑成型，并在1750燒結(jié)而成的。氧化鋁空心球磚是一種性能優(yōu)異的高級隔熱耐火材料，它高溫絕熱性能好導(dǎo)熱系數(shù)小于1w/（mK），抗腐蝕性強、耐壓強度大（10MPa），使用溫度達1700，體積密度為11001300 kg/m3。例如洛陽耐火材料研究所開發(fā)的氧化鋁空心球磚，可直接砌筑在高溫接觸火焰面。但目前價格昂貴，在建陶工業(yè)輥道窯中應(yīng)用尚不多。.2 高溫莫來石質(zhì)絕熱磚江蘇某廠從國外引進技術(shù)，研制成功高溫、高

23、強度、導(dǎo)熱系數(shù)低、節(jié)能效果明顯的高溫莫來石質(zhì)絕熱磚，其制品性能示于表1-4中。表1-4高溫莫來石質(zhì)絕熱磚性能商品牌號PC- 1400系列PM-1500系列密度/kg·m-360080010006008001000A12O3含量/ %555555686868Fe2O3含量/ %<0.8<0.8<0.8<0.6<0.6<0.6常溫耐壓強度/ kg·cm-1205080205080荷重軟化溫度/ 135013801400138014401500耐火度/ 175017501750179017901790重?zé)€收縮率/ %<0.8<0.

24、5<0.5<0.8<0.5<0.5導(dǎo)熱系數(shù)(350)/ w·(m·K)-10.2440.267注：含量指質(zhì)量分數(shù)，下同。.3 其他輕質(zhì)高強度耐火材料除上述介紹的兩類外，國內(nèi)許多耐火材料廠近年都開發(fā)生產(chǎn)出備類輕質(zhì)高強度耐火材料，例如以堇青石為原料的正規(guī)化生產(chǎn)線（引進日本技術(shù)），已在廣東佛山市石灣日用瓷三廠建成。表1-5列出國內(nèi)一些新型輕質(zhì)耐火材料的主要理化性能。表1-5新型輕質(zhì)耐火材料主要理化性能 種類 指標(biāo) 性能輕質(zhì)堇青石保溫磚氧化鋁空心球磚泡沫氧化鋁輕質(zhì)磚泡沫高鋁輕質(zhì)磚空心微珠輕質(zhì)磚輕質(zhì)硅磚漂珠磚耐火度/>19001890>179016

25、0016701670抗壓強度/MPa57.510292942.51046氣孔率/%66747062密度/kg·m1200116060012004001200600120080013006001200重?zé)湛s率/%<-1.0<2主要化學(xué)成分含量/%SiO2364393.0143A12O3>4099.129270.8>50>50Fe2O3<2<0.3<1.78<2<2.24<2 陶瓷纖維陶瓷纖維與其他輕質(zhì)耐火材料相比，其隔熱性能更好、密度更小，是70年代開始出現(xiàn)的一種新型高級保溫材料。國外陶瓷工業(yè)窯爐已普遍用它作窯體填隙和

26、窯頂、窯車的保溫材料，甚至直接用于與火焰接觸的窯體內(nèi)襯材料，大大降低了窯爐能耗、改善了窯內(nèi)溫度場。陶瓷纖維在近二十幾年來發(fā)展得越來越完善。.1 陶瓷纖維的分類陶瓷纖維主要分為兩個系列，即用熔融法生產(chǎn)的玻璃態(tài)纖維和膠體法生產(chǎn)的結(jié)晶態(tài)纖維，見表1-6。玻璃態(tài)纖維在長期高溫工作條件下發(fā)生粉化，主要是析晶與晶型轉(zhuǎn)化而發(fā)生體積變化所致，這是此類纖維的致命弱點。所以，其使用工作溫度不宜過高。尤其是低檔的只宜在600以下使用。結(jié)晶態(tài)纖維則性能較好，并可用在高溫工作面，國內(nèi)目前已有生產(chǎn)，但價格較貴。表1-6 陶瓷纖維的分類及其使用溫度方法類別檔次纖維類型分類溫度/最高使用溫度/氧化氣氛還原氣氛連續(xù)短時熔融法玻

27、璃態(tài)低檔普通硅酸鋁纖維<1000有條件的使用中檔高純硅酸鋁纖維45%50%A12O31260110012601100中檔高純硅酸鋁纖維55%60%A12O31400120014001200中檔含鉻硅酸鋁纖維5%CrO1400120014001100膠體法結(jié)晶態(tài)高檔莫來石纖維13501450高檔氧化鋁纖維15001600高檔氧化鋯纖維1600混合態(tài)高純氧化鋁混合纖維150014001500高純氧化鋁混合纖維160015001600表1-7摩根熱陶瓷集團陶瓷纖維性能品種纖維棉纖維板Z型組件分級溫度/12601425126012601430密度/kg·m-3140240140240比

28、熱容/kJ(kg·)-11.13(1090)1.13(1090)1.05220導(dǎo)熱率/w(m·K)-10.110.13(400時)0.110.13(400時)主要化學(xué)組成含量/%A12O346.546.546.546.546.5SiO253.053.053.053.053.0Fe2O30.100.100.100.100.10TiO20.050.050.050.050.05ZrO214.714.714.7.2 國外陶瓷纖維國外陶瓷纖維的生產(chǎn)與應(yīng)用較早，而且技術(shù)亦日趨成熟，現(xiàn)在已加工成各種塊狀產(chǎn)品，方便直接用于窯墻或吊頂?shù)氖┕ぁ＠?，德國摩根熱陶瓷集團各種耐火纖維制品已被世界許

29、多窯爐公司采用，而且摩根熱陶瓷集團最近已在上海浦東設(shè)立了第一家獨資工廠。國外各種耐熱陶瓷纖維的性能列于表1-7至表1-9中。表1-8 法國Manville公司的陶瓷纖維產(chǎn)品性能品種纖維棉纖維板纖維氈纖維紙最高使用溫度/1425126014251260密度/kg·m-3260220比熱容(450)/kJ(kg·)-11.051.05線收縮/%3(1260)1.5(1000)導(dǎo)熱率/w·(m·K)-10.20(1000)0.11 (500)主要化學(xué)組成含量/%Al20335.1042.842.8046Si0249.747.154.0054Fe2030.100

30、.50.10Ti020.050.05Mg00.010.30.01表1-9 美國Thermal Ceramics公司的陶瓷纖維產(chǎn)品性能性能纖維棉纖維板纖維氈纖維紙系列內(nèi)產(chǎn)品種類31394纖維長度/m13254纖維直徑/m密度/kg·m-31701804924312802240比熱容/kJ·(kg·)-11.0461.088抗拉強度/MPa10302000產(chǎn)品厚度/mm3.9776.23.19152.41.566.34熔點/17601816153018161760最高使用溫度/1260164912601704982142712601649主要化學(xué)組成含量%Al2O34

31、596188132534794SiO2451g914553653ZrO2021.3 國內(nèi)陶瓷纖維生產(chǎn)狀況七八十年代國內(nèi)也已研制并生產(chǎn)出陶瓷纖維，但以普通硅酸鋁纖維為主，含A12O3較低，使用溫度大都在1000下，只能作保溫隔熱材料。近些年來，有許多生產(chǎn)廠家引進了國外設(shè)備與技術(shù)。例如首都鋼鐵公司耐火材料廠和貴陽耐火材料廠從美國C.E公司、三門峽陜縣電器廠從美國B.W公司引進了技術(shù)與裝備，已能大規(guī)模生產(chǎn)高純硅酸鋁纖維和高鋁纖維，產(chǎn)品性能已達到國外同類產(chǎn)品水平。國產(chǎn)耐火纖維的理論性能示于表1-10中。洛陽耐火材料研究院和三門峽陜縣電器廠已小批量生產(chǎn)結(jié)晶態(tài)陶瓷纖維。例如九九九無線電瓷廠購置的陜縣電器廠

32、多晶莫來石纖維板，用作仿制引進日本的電燒鐘罩窯工作面內(nèi)襯材料，最高工作溫度1400。經(jīng)一年多時間運轉(zhuǎn)證明性能良好，其性能如下：密度100250kg/m3；導(dǎo)熱系數(shù)1000時為0.16W/（m·K），1400時為0.29W/（m·K）。此外，洛陽耐火材料研究院已生產(chǎn)出混合纖維系列產(chǎn)品LG82LG28 編號是以多晶氧化鋁纖維（L）與高鋁纖維（G）的比為依據(jù)的。它們的使用性能示于表1-11。表1-10 國內(nèi)耐火纖維的理化性能種類/性能硅酸鋁纖維高鋁纖維含鉻纖維纖維長度/mm2510010502030纖維直徑/m242525球珠含量（760目）/%554重?zé)湛s率（1150，6h）

33、/%<4<4<4密度/kg·m-3100300160350160350長期使用溫度/<100012001250化學(xué)組成含量/%Al2O3455055625658SiO2475137443740FeO<1.2<0.50.33其他TiO2=0.30.7Ti02<0.3Cr2O3=45表1-11國產(chǎn)混合纖維的使用性能項目LG-82LG-73LG-64LG-55LG-46LG-37LG-28L：G80：2070：3060：4050：5040：6030：7020：80加熱線收縮率(1400，24h)/%1.61.141.481.571.742.002.

34、20導(dǎo)熱系數(shù)/w·(m·K)-10.150.130.140.130.110.120.11密 度/kg·m-3230250260290310340380長期允許使用溫度/14001450142014001360130012501.4 輥道窯窯體結(jié)構(gòu) 窯墻輥道窯窯墻與所有工業(yè)窯爐的窯墻一樣，必須具備耐高溫、具有一定強度和保溫性能好三個基本條件。特別是，由于輥子要穿過窯墻，為了提高輥子長度的有效利用率，對窯墻厚度有更嚴(yán)格的控制。換言之，為了增加輥道窯窯內(nèi)有效寬度，就應(yīng)盡量減薄窯墻。因此，輥道窯窯墻均采用新型高級輕質(zhì)耐火材料。目前，輥道窯窯墻厚度一般為300350mm，外

35、面不用鋼板作圍而砌紅磚則為400450mm。窯墻材料一般是內(nèi)層用115230mm的高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚或高鋁聚輕球磚，外層用70200mm厚高鋁纖維氈或硅酸鋁纖維氈（即陶瓷棉）。 確定窯墻材料及其厚度時須遵循以下原則：（1）選用的材料要保證材料長期允許使用工作溫度大于實際使用的最高溫度。（2）要保證散熱量小-窯墻外壁最高溫度應(yīng)不大于80。（3）兩側(cè)窯墻厚度與窯內(nèi)寬之和應(yīng)小于所選用的輥子長度。例1-3：某輥道窯內(nèi)壁最高溫度為1300，采用一磚寬高溫莫來石輕質(zhì)高鋁磚外貼陶瓷棉氈和最外層用2mm鋼板作窯墻，試計算陶瓷棉最小厚度。解：如圖，以外壁最高溫度t3=80，環(huán)境溫度取ta=20，先計算最大散熱

36、熱流量：據(jù)對流輻射換熱系數(shù)計算公式有：=14W/（m2·）. 最大熱流量為： q = a（t3一ta）= 14×（80-20）=840（W/m2）據(jù)導(dǎo)熱公式有： （a）已知1=0.115m，2即為要求的，2取0.15，但t2未知，須采用試差法計算：先假定t2=800，則： = 0.744 W/(m2·) 重設(shè)t2=1170（）= 0.7588 W/(m2)相對誤差：（1173-1170）÷1173=0.25% < 5%，認為第二次假設(shè)合理。將所算得的數(shù)據(jù)代入公式（a），可算得： 答：陶瓷棉氈最小厚度195mm，且高溫段選用的陶瓷棉長期允許使用工作溫

37、度應(yīng)大于1173。輥道窯窯墻與一般工業(yè)窯另一不同的特點是孔磚為輥道窯窯墻的特殊構(gòu)體，為保證輥子正常運轉(zhuǎn)，選擇合適的孔磚材料和砌筑方式十分重要?？状u與窯墻結(jié)合主要有兩種結(jié)構(gòu)形式：一是由耐熱鋼托撐上窯墻結(jié)構(gòu)（圖1-5），二是孔磚承載上窯墻的結(jié)構(gòu)（圖1-6）。圖1-5耐熱鋼托撐上窯墻結(jié)構(gòu)1-窯支撐鋼架 2-纖維氈 3-角鋼 4-耐熱扁鋼 5-孔磚 6-七字磚 7-上窯墻 8-吊頂圖1-6孔磚承載上窯墻的結(jié)構(gòu)1-窯支撐鋼架 2-角鋼 3-纖維 4-孔磚 5-絕熱磚 6-上窯墻 7-吊頂 第一種結(jié)構(gòu)的輥上窯墻支撐在焊在鋼架結(jié)構(gòu)的耐熱扁鋼4上，它與輥下窯墻是分割開的，中間插入孔磚5，然后安裝輥子與傳動機構(gòu)

38、。這樣，使窯體與傳動系統(tǒng)既有機地構(gòu)成一個整體，又互為獨立的系統(tǒng)，不但便于精確安裝輥道及其傳動機構(gòu)，而且為正常運轉(zhuǎn)后的維修、調(diào)整與更換輥子帶來了極大的便利。不足之處是由于孔磚與窯墻的分離，使窯體的氣密性減??；另外還增加了鋼材的用量，從而也增加了建窯成本。為彌補上窯墻與孔磚間密封性差這一缺陷，上窯墻放在支撐鋼上的為一塊七字形磚，孔磚也做成與其吻合的形狀（見圖1-7），構(gòu)成“曲封”。這種結(jié)構(gòu)的孔磚不起沉重作用，因而可采用輕質(zhì)磚。圖1-7 孔磚第二種結(jié)構(gòu)的輥上窯墻直接砌筑在孔磚上，孔磚砌死在窯體中。其優(yōu)點是窯墻的氣密性比第一種的好且結(jié)構(gòu)簡單、省材料，從而也降低了建窯成本。但這種結(jié)構(gòu)的孔磚在窯墻砌筑好后

39、就不能再移動，因而對孔磚的尺寸和孔磚的砌筑要求都更嚴(yán)格?？状u是輥道窯窯墻的特殊部件，由于加熱后隨著溫度的變化輥子與孔磚會發(fā)生相對位移，要保證輥子的正常調(diào)位，必須重視孔磚結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計與砌筑?？状u厚度一般略小于窯墻的磚體部分厚度，約為115150mm，以便在窯墻剩余空缺部分用陶瓷棉填充，保證窯墻的密封性?？状u長度一般應(yīng)保證每塊孔磚不小于3孔?？状u的孔徑一般比輥棒外徑大10mm，且做成腰子形，以便于運轉(zhuǎn)時輥子的上下調(diào)整。每塊孔磚兩端還要預(yù)留熱膨脹與砌筑灰縫的位置（見圖1-7）。 窯頂窯頂支撐在窯墻上，由于處在窯道空間上方，窯內(nèi)熱氣體在幾何壓頭的作用下有自然向上運動的趨勢，因此，除了必須耐高溫、積散

40、熱小及具有一定的機械強度外，特別要保證其結(jié)構(gòu)合理，使之不易漏氣。另外，輥道窯是輕體窯，為減少窯墻或其支撐結(jié)構(gòu)的負荷，更要采用輕質(zhì)耐火材料構(gòu)筑窯頂。輥道窯窯頂結(jié)構(gòu)形式主要有大蓋板磚結(jié)構(gòu)、拱頂結(jié)構(gòu)、吊頂結(jié)構(gòu)三種。.1 大蓋板窯頂磚結(jié)構(gòu)大蓋板磚結(jié)構(gòu)采用大塊耐火制品作為窯頂磚直接搭蓋，窯頂磚有平頂和拱頂兩種形式，如圖1-8所示。窯頂磚一般要用硬質(zhì)耐火材料，其厚度為80mm左右，上面再砌筑輕質(zhì)耐火材料。這種結(jié)構(gòu)的窯頂投資最省，但由于窯頂磚在高溫條件下要承受自重和其上部耐火材料的重量，大塊窯頂磚的強度難以達到要求，因而它只適用于窄窯，一般用于內(nèi)寬800mm左右的煤燒隔焰輥道窯。為了增加窯內(nèi)寬，可在承載窯頂

41、磚的輥上窯墻用磚逐層突出砌筑，每層磚突出部分為5060mm，如圖1-9所示。.2 拱頂結(jié)構(gòu)拱頂結(jié)構(gòu)用楔形磚砌成。輥道窯拱頂一般采用拱高與內(nèi)寬比很小的傾斜拱，要注意配以堅固的拱腳梁及立柱來承受巨大的橫推力。輥道窯拱頂磚都采用強度較高的輕質(zhì)耐火磚，且都為單層拱。為減少灰縫增加氣密性，一般都用自行設(shè)計的非標(biāo)大型異形磚。拱頂結(jié)構(gòu)也受到窯寬的影響，一般用于窯寬為10001500mm的隔焰輥道窯或半隔焰輥道窯。圖1-10為輥道窯拱頂結(jié)構(gòu)橫斷面圖。它為孔磚承載上窯墻的結(jié)構(gòu)，因此也就承受拱頂向下的重力，這種結(jié)構(gòu)的輥上空間較大，上部窯墻便于安裝燒嘴，適用于明焰拱頂輥道窯。圖1-11為孔磚不承載上窯墻的拱頂結(jié)構(gòu)，

42、將側(cè)面第一塊拱磚與上窯墻連成一體，靠拱頂橫推力擠壓將拱頂與上窯墻的重力與橫推力一齊通過拱腳磚傳遞給拱腳梁，拱腳梁一般為1822號槽鋼，它還可起到代替部分外側(cè)鋼板的作用。這種結(jié)構(gòu)的輥上空間較小，一般只適用于隔焰輥道窯。如上所述，輥道窯的拱磚一般自行設(shè)計，這里以圖1-10的拱頂結(jié)構(gòu)為例加以說明。圖1-8窯頂磚 圖1-9平蓋板加大窯內(nèi)寬的砌筑圖1-輕質(zhì)磚 2-平頂蓋頂磚 3-上窯墻凸砌磚 4-輥孔圖1-10孔磚承載上窯墻的拱頂結(jié)構(gòu) 圖11 孔磚不承載上窯墻的拱頂結(jié)構(gòu)1-助燃風(fēng)方管2-拱腳梁3-上側(cè)板 1-拱腳梁2-拱腳磚3-側(cè)拱磚4-拱磚5-孔磚4-下側(cè)板5-助燃風(fēng)方管6-底板例1-4：設(shè)計圖1-1

43、0拱頂結(jié)構(gòu)的拱磚。解：根據(jù)拱半徑與拱高、窯內(nèi)寬的關(guān)系式：已知拱高f =108mm，窯內(nèi)寬B =1400mm；代入上式可得拱半徑R=2322.5mm由：，可得拱心角為：=35.08º內(nèi)弧長為：（mm）分5塊楔形磚則每塊占有：1421.3÷5=284.3（mm）考慮到灰縫等因素，可取楔形磚小頭邊長為282（mm）同理，外弧長為：（mm）1562÷5=312.4（mm），故可取楔形磚大頭邊長為310 mm。.3 吊頂結(jié)構(gòu)目前輥道窯越來越廣泛地采用吊頂結(jié)構(gòu)，由于其窯頂重量完全由加固鋼架結(jié)構(gòu)來支承，因此不受窯寬的約束，可用于窯寬為1.5m以上的寬體窯中；寬體明焰輥道窯是輥道

44、窯的發(fā)展方向，因此該結(jié)構(gòu)代表了發(fā)展方向。而且，由于采用吊頂，窯墻沒有了支承窯頂?shù)墓δ埽梢圆捎幂p質(zhì)材料。吊頂也必須采用高強度輕質(zhì)材料，使整個窯向輕型化方向發(fā)展，這也是符合陶瓷窯爐輕型化這一發(fā)展方向的。輥道窯吊頂主要有以下三種形式：（1）耐熱鋼穿輕型吊頂磚的結(jié)構(gòu)形式，如圖1-12所示。吊頂磚1由直徑1012mm耐熱鋼棒2穿吊，鋼棒的材質(zhì)一般為Cr23Nil8；鋼棒由掛鉤3與上部金屬橫梁4連接在一起而形成吊頂。吊頂磚在高溫段可用高溫莫來石質(zhì)輕質(zhì)高鋁磚，它可設(shè)計為曲封形（圖1-13a），以增加窯頂?shù)臍饷苄?。但由于異形磚在成型時存在的應(yīng)力，高溫下長期使用容易在曲封處斷裂，因此現(xiàn)也有設(shè)計成直形磚的（圖1

45、-13b）。此時須注意砌筑吊頂所用灰漿的質(zhì)量與飽滿，以保證其密封性。吊頂磚上層由陶瓷棉毯或礦渣棉覆蓋。這種吊頂結(jié)構(gòu)簡單、高溫下耐火保溫性能好，不僅意大利WELKO公司、POPI公司等引進窯采用，我國自建的輥道窯吊頂也多采用此種結(jié)構(gòu)形式。圖1-12耐熱圓鋼穿吊輕型吊頂磚的吊頂結(jié)構(gòu) a曲封式 b直縫式1-吊頂磚 2-耐熱鋼棒 3-掛鉤 4-吊頂橫梁 圖l-13 吊頂磚（2）T型吊頂磚加薄蓋板磚結(jié)構(gòu)形式，如圖1-14所示。意大利SITI公司雙層輥道窯就采用這種窯頂結(jié)構(gòu)。它的T型吊頂磚由兩塊磚組成，其結(jié)構(gòu)如圖1-15所示，空心部分填塞陶瓷棉，蓋板上面鋪設(shè)50100 mm多晶氧化鋁纖維，上面再鋪設(shè)100

46、150mm純硅酸鋁纖維。唐山建筑陶瓷廠引進的意大利POPI公司TA23型輥道窯預(yù)熱帶也采用了這種窯頂結(jié)構(gòu)，但其結(jié)構(gòu)與上面所述的有所不同。如圖1-16所示，由兩根金屬橫梁將T型支板磚2夾在其中，上部用金屬棒穿吊，兩個T型支架上再安裝平板3，上面鋪一層陶瓷棉和礦渣棉7即可。T型支板磚2與平板3所用的材料屬于堇青石質(zhì)類犁。圖l-14 T型吊頂磚加薄蓋板磚結(jié)構(gòu)1-吊頂蓋板磚 2-T型吊頂磚 3-事故處理孔 4-燒嘴孔 5-中間隔板 6-空心橫梁圖1-15 T型吊頂磚結(jié)構(gòu)圖1-16 T型吊頂磚加薄蓋板磚結(jié)構(gòu)（）1-孔磚 2- T型支板磚 3、4-平薄板 5-窯底 6-窯墻 7-礦渣棉（3）輕型耐火磚夾耐

47、熱鋼板用高溫粘結(jié)劑粘合構(gòu)成組合吊頂磚的結(jié)構(gòu)形式，如圖1-17所示。我國引進的德國HEIMSOTH公司輥道窯的吊頂磚就是用四塊直型標(biāo)準(zhǔn)磚組合而成的（見圖1-18）。建筑時只需用吊鉤將其鉤掛在安裝于窯頂鋼架結(jié)構(gòu)的橫梁（圓鋼）上，砌筑安裝極其方便。近些年來我國自行設(shè)計的輥道窯也在逐漸采用這種吊頂結(jié)構(gòu)（例如佛山中浩窯爐公司建造的輥道窯），國內(nèi)輥道窯也有用兩塊異型磚夾耐熱鋼板組合成吊頂磚的，其吊頂磚與吊頂耐熱鋼板如圖1-19所示。吊頂在高溫下工作，為保證其高溫強度，延長吊頂壽命，必須選擇合適的吊頂用金屬材料。圖l-17 吊頂結(jié)構(gòu) 圖l-18 組合吊頂磚圖1-19 吊頂磚與吊頂耐熱鋼板a吊頂磚（I） b吊

48、頂磚（）c吊頂耐熱鋼板由于在較惡劣的條件下進行窯頂操作，選擇合適的窯頂材料及其厚度以加強窯頂保溫，不論對哪種形式的窯頂都是非常重要的，這對于上部未設(shè)上火道的隔焰輥道窯來說尤其重要。因為從傳熱角度來看，輥道窯屬中空窯，只要窯體保溫好，一般窯內(nèi)壁溫度要高于制品溫度，窯內(nèi)壁會對制品產(chǎn)生二次輻射，而且保溫性能越好，這種輻射也越強。 事實上，這些年各地新建隔焰輥道窯加強了窯頂保溫而未設(shè)上火道或輔助電加熱器，仍能燒出合格產(chǎn)品，就足以證明這點。表1-12 列舉了我國自建的三種典型輥道窯的窯體材料及其厚度的實例廠家窯型預(yù)熱帶燒成帶(含急冷段)冷卻帶窯墻窯頂窯底窯墻窯頂窯底窯墻窯頂窯底四川威遠瓷廠煤燒隔焰粘土耐

49、火磚115硅酸鋁纖維70(火道墻則用硅藻土磚180代)紅磚120粘土耐火磚大蓋板80硅藻土磚272粘土耐火磚136輕質(zhì)粘土磚204紅磚120粘土耐火磚115(火道墻加：輕質(zhì)粘土磚115)硅酸鋁纖維80(火道墻為70)輕質(zhì)高鋁磚115粘土耐火磚大蓋板80輕質(zhì)高鋁磚136硅酸鋁纖維50硅藻土磚272粘土耐火磚204輕質(zhì)粘土磚340紅磚240輕質(zhì)高鋁磚240粘土耐火磚大蓋板80硅藻土磚340粘土耐火磚136紅磚120景德鎮(zhèn)陶瓷廠油燒出隔焰粘土耐火磚230(火道墻為115另加輕質(zhì)粘土磚115)硅酸鋁纖維70(火道墻為130)外貼鋼板2輕質(zhì)粘土磚270硅酸鋁纖維250輕質(zhì)高鋁磚67輕質(zhì)粘土磚134硅藻土

50、磚67輕質(zhì)高鋁磚180(火道墻為高鋁磚115另加輕質(zhì)粘土磚115)硅酸鋁纖維120外貼鋼板2輕質(zhì)高鋁磚270硅酸鋁纖維250高鋁磚67輕質(zhì)高鋁磚67粘土耐火磚134硅藻土磚67輕質(zhì)高鋁磚180硅酸鋁纖維120輕質(zhì)高鋁磚270硅酸鋁纖維200輕質(zhì)粘土磚67硅藻土磚134石灣銀田瓷廠油燒明焰輕質(zhì)高鋁磚115輕質(zhì)粘土磚115外貼鋼板4高鋁聚輕球磚150硅酸鋁纖維50輕質(zhì)高鋁磚68輕質(zhì)粘土磚272高鋁聚輕球磚230高鋁纖維100外貼鋼板4高鋁聚輕球磚200高鋁纖維50+硅酸鋁纖維50高鋁聚輕球磚68輕質(zhì)高鋁磚68輕質(zhì)粘土磚204.第2431節(jié)冷卻帶窯體材料同燒成帶；第3238節(jié)窯體用耐熱鋼板制成盒體，內(nèi)填充120mm厚硅酸鋁纖維1.5 輥道窯窯體其他結(jié)構(gòu) 事故處理孔建陶工業(yè)輥道窯多用來燒制墻地磚、瓷質(zhì)磚等片狀制品，一般將磚坯直接放在輥子上，常會發(fā)生斷磚（坯）現(xiàn)象。