大斷面隧道窯吊裝材料及應(yīng)用

大斷面隧道窯吊裝材料及應(yīng)用

1循環(huán)風(fēng)壓調(diào)整指導(dǎo)政策隨著社會的不斷進(jìn)步，國內(nèi)材料行業(yè)也不斷進(jìn)步，減少了落后的生產(chǎn)能力。燒結(jié)磚瓦行業(yè)的傳統(tǒng)窯型——輪窯正快速被隧道窯取代。磚瓦工業(yè)機(jī)械化、自動化水平的提高,使得隧道窯的采用越來越普遍。人工成本日益增大,工人對勞動環(huán)境改善的要求,也使得隧道窯的采用成為必然。國家發(fā)展和改革委員會令第40號《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄》中明確指出要淘汰輪窯。磚瓦行業(yè)的產(chǎn)品附加值低,只有規(guī)模才能產(chǎn)生效益。生產(chǎn)線規(guī)模大,配套窯爐產(chǎn)能必須大,單臺窯車的碼坯數(shù)量也必須大。由于熱氣流在隧道窯的工作通道中總是向上流動,若依靠在窯車高度方向上增加碼坯高度來提高碼坯數(shù)量,勢必造成窯車斷面上下溫差加大,上下制品的質(zhì)量不一致。要增加隧道窯產(chǎn)能就必須在窯體寬度方向上擴(kuò)展空間,由此有了大斷面隧道窯,其斷面從過去的2.4m、2.8m、3.3m擴(kuò)大到目前普遍采用的4.6m、6.9m、9.2m甚至超過10m的斷面,窯頂形式從半圓拱、圓弧拱、微弧拱過渡到平吊頂結(jié)構(gòu)。由于隧道窯斷面的擴(kuò)大,隧道窯的頂結(jié)構(gòu)就顯得尤為重要。一方面,隧道窯頂結(jié)構(gòu)必須滿足結(jié)構(gòu)的需要,保證承重、密封和安全,滿足窯爐附屬設(shè)備安裝和工人操作的需要;另一方面,窯頂結(jié)構(gòu)還必須耐火、承受高溫、抗熱沖擊和耐腐蝕。下面針對目前采用的幾種大斷面隧道窯平吊頂材料和吊頂方式做一介紹和比較,方便設(shè)計人員和建設(shè)單位根據(jù)具體情況做出選擇。2屋頂材料為不一定防水等級，即輕或重防水混凝土板2.1儲層帶中斷面處置窯頂結(jié)構(gòu)從下至上依次為“現(xiàn)澆耐火混凝土板+耐火吊柱磚+耐熱鋼構(gòu)+主梁(鋼梁或鋼筋混凝土梁)”。該吊頂結(jié)構(gòu)的代表窯型為從臺灣引進(jìn)的中斷面隧道窯。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)由于整體現(xiàn)澆,密封性能好;(2)耐火吊柱磚在現(xiàn)澆時置入,各個吊柱磚受力均勻。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)施工難度大,施工過程需要大量模板,內(nèi)頂標(biāo)高及平整度控制嚴(yán)格;(2)維修難度大,特別是在生產(chǎn)過程中不便于修補(bǔ);(3)由于整體現(xiàn)澆,其適應(yīng)斷面較小。2.2循環(huán)/保溫窯頂結(jié)構(gòu)窯頂單元預(yù)制成型,結(jié)構(gòu)從下至上依次為“輕質(zhì)耐火混凝土板+耐火磚葫蘆+耐熱鋼構(gòu)+保溫棉+瓦楞鐵承重結(jié)構(gòu)”。隧道窯窯頂為多個預(yù)制單元拼裝而成。該吊頂結(jié)構(gòu)的代表窯型為從法國西方公司引進(jìn)的斷面寬度為9.20m隧道窯。整體預(yù)制單元結(jié)構(gòu)見圖1。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)窯頂安裝速度快,外觀漂亮;(2)密封性能好;(3)輕質(zhì)耐火混凝土質(zhì)輕,既耐火又隔熱保溫。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)窯頂單元要提前預(yù)制,需要較大的預(yù)制和翻轉(zhuǎn)平臺,預(yù)制及安裝難度大;(2)由于窯頂單元面積較大且窯頂被瓦楞鐵承重結(jié)構(gòu)覆蓋,內(nèi)頂局部破損不易發(fā)現(xiàn)、不易修補(bǔ)和維修;(3)輕質(zhì)耐火混凝土配方要求嚴(yán)格。2.3小塊預(yù)制單元拼裝窯頂結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)從下至上依次為“輕質(zhì)耐火混凝土預(yù)制板(置入耐火磚葫蘆+耐熱鋼構(gòu))+保溫棉+普通鋼構(gòu)+主梁(鋼梁或鋼筋混凝土梁)”。由于上述2.2所述結(jié)構(gòu)使用性能優(yōu)良,考慮到整體預(yù)制單元制造及安裝的困難,將整體預(yù)制單元進(jìn)一步分解為小塊單元,每塊輕質(zhì)耐火混凝土板置入4~8葫蘆,將輕質(zhì)耐火混凝土板通過普通鋼構(gòu)與主梁承重結(jié)構(gòu)連接,在輕質(zhì)耐火混凝土板上做保溫層并與主梁保持隔離一定空間。小塊預(yù)制單元拼裝窯頂結(jié)構(gòu)見圖2。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)使用性能優(yōu)良;(2)小塊預(yù)制單元易制造、易安裝、易檢查、易維修;(3)瓦楞鐵承重結(jié)構(gòu)改為主、次梁結(jié)構(gòu),造價低且安全。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)由于窯頂由較多的小塊預(yù)制單元拼裝而成,窯頂密封性能較差;(2)腐蝕氣體上竄,吊鉤易受腐蝕,甚至受氣氛影響吊鉤晶體結(jié)構(gòu)改變導(dǎo)致易損;(3)輕質(zhì)耐火混凝土配方要求嚴(yán)格。2.4b以水質(zhì)退火混凝土預(yù)制板為單體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)從下至上依次為“耐火磚葫蘆(置入耐熱鋼構(gòu))+輕質(zhì)耐火混凝土預(yù)制板+保溫棉+普通鋼構(gòu)+主梁(鋼梁或鋼筋混凝土梁)”。該吊頂方式改耐火磚葫蘆(置入耐熱鋼構(gòu))與輕質(zhì)耐火混凝土預(yù)制板一體為分體結(jié)構(gòu),主要克服上述結(jié)構(gòu)中輕質(zhì)耐火混凝土預(yù)制板與吊鉤使用壽命不一致的問題,便于更換吊鉤組件。輕質(zhì)耐火混凝土預(yù)制板單獨(dú)澆注成型,在指定位置預(yù)留耐火磚葫蘆安裝空間。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)使用性能良好;(2)便于輕質(zhì)耐火混凝土預(yù)制板在工廠制造和長途運(yùn)輸;(3)易維修,特別針對易受腐蝕吊鉤,方便更換吊鉤組件,節(jié)約維修費(fèi)用。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)由于吊板上預(yù)留耐火磚葫蘆安裝空間,導(dǎo)致窯頂安裝間隙增多,窯頂密封性能最差;(2)吊鉤易受腐蝕。2.5不定型退火澆注料檢測對比結(jié)構(gòu)從下至上依次為“輕質(zhì)耐火混凝土預(yù)制板(置入耐火吊柱)+組合吊鉤+主、次梁結(jié)構(gòu)”。該吊頂方式克服了窯頂安裝間隙多的毛病,保留了方便更換吊鉤的優(yōu)點(diǎn)。組合吊鉤與吊板結(jié)構(gòu)見圖3。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)使用性能優(yōu)良;(2)組合吊鉤造價低;(3)易維修,方便更換組合吊鉤組件。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)組合吊鉤結(jié)構(gòu)復(fù)雜;(2)窯頂密封差,組合吊鉤易受侵蝕。從材料上分,不定型耐火澆注料吊頂材料可分為輕質(zhì)和重質(zhì)兩種,輕質(zhì)耐火澆注料,密度ρ≤1.5g/cm3;重質(zhì)耐火澆注料,如磷酸鹽類密度,密度ρ≥2.1g/cm3。相對輕質(zhì)耐火澆注料而言,重質(zhì)耐火澆注料的優(yōu)點(diǎn)是:(1)配方傳統(tǒng)且容易掌握;(2)造價低。缺點(diǎn)是:(1)重質(zhì)耐火澆注料保溫性能較差;(2)預(yù)熱帶吊板易受腐蝕;(3)預(yù)制板結(jié)構(gòu)重、吊鉤受力較大、窯頂承重結(jié)構(gòu)較大。3屋頂材料包括辦公樓和防水纖維模塊3.1大斷面燃?xì)庋h(huán)窯頂結(jié)構(gòu)窯頂結(jié)構(gòu)從下至上依次為“耐火吊柱+耐火吊板+保溫棉+耐熱鋼構(gòu)+主梁”。該吊頂結(jié)構(gòu)的代表窯型為從歐洲引進(jìn)的大斷面燃?xì)馑淼栏G。耐火吊板窯頂結(jié)構(gòu)見圖4。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是(1)適應(yīng)溫度高;(2)適應(yīng)性廣,易于維修;(3)外觀漂亮。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)安裝難度大、精度高;(2)吊頂材料對溫度敏感,急冷急熱性能差;(3)安裝間隙多、密封性差;(4)造價高。3.2柱窯頂結(jié)構(gòu)該窯頂結(jié)構(gòu)從下至上依次為“錨式吊柱+耐火吊板+耐熱鋼構(gòu)+主、次梁”。錨式吊柱窯頂結(jié)構(gòu)見圖5。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)結(jié)構(gòu)簡單;(2)不受施工條件限制;(3)造價適中。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)錨式吊柱易損,受力不均,錨爪部易折,即結(jié)構(gòu)不盡合理;(2)對溫度波動敏感,原料熱值波動影響大;(3)密封性差。3.3大斷面燃?xì)忾_窯頂窯頂結(jié)構(gòu)從下至上依次為“耐火吊柱+耐火吊板(薄板)+保溫棉+耐熱鋼構(gòu)+主梁”。該結(jié)構(gòu)吊頂方式與上述兩種類似,區(qū)別在于吊頂板的厚度,其厚度只有20mm~30mm,因此該窯頂結(jié)構(gòu)比較輕巧。該吊頂結(jié)構(gòu)的代表窯型為從冶金行業(yè)借鑒的大斷面燃?xì)馑淼栏G。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)結(jié)構(gòu)輕巧,易安裝;(2)吊頂材料耐急冷急熱性能好。該窯頂?shù)娜秉c(diǎn)是:(1)吊頂耐火部分不承重;(2)窯頂安裝時易損壞吊頂板。3.4循環(huán)/耐火纖維模塊窯頂結(jié)構(gòu)窯頂結(jié)構(gòu)從下至上依次為“硅酸鋁纖維模塊(內(nèi)置耐熱吊掛件)+主、次梁”。該結(jié)構(gòu)由硅酸鋁纖維模塊替代了上述窯頂結(jié)構(gòu)中的耐火板和保溫層。耐火纖維具有質(zhì)輕、耐高溫和保溫功能,可以廣泛應(yīng)用于各行業(yè)高溫窯爐,耐火纖維模塊在隧道窯上的應(yīng)用使隧道窯斷面可以向更寬的方向發(fā)展成為可能。耐火纖維模塊窯頂結(jié)構(gòu)見圖6。該窯頂?shù)膬?yōu)點(diǎn)是:(1)耐火纖維模塊質(zhì)輕、窯頂輕,適應(yīng)大斷面隧道窯,窯頂承重結(jié)構(gòu)簡單、易安裝;(2)適應(yīng)溫度高;(3)密封性能良好;(4)耐