1 前言
兩年前我院為國(guó)內(nèi)某大學(xué)生產(chǎn)燒成溫度為1650℃的高鋁質(zhì)過(guò)濾載體,而設(shè)計(jì)建造了一座2.5m3高溫燃?xì)馑笫礁G。該窯作為間歇式窯爐具有升溫快、溫差小、產(chǎn)品質(zhì)量好、操作簡(jiǎn)單、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。是目前國(guó)內(nèi)陶瓷及耐火材料行業(yè)較先進(jìn)的熱工設(shè)備之一。
高溫窯爐所用燃料的選擇是非常重要的。液化石油氣燃燒熱功當(dāng)量值高，價(jià)格比與輕柴油相當(dāng)，燃燒潔凈，輸送方便，是高溫窯爐的首選燃料。
但是，對(duì)于窯爐內(nèi)襯材料來(lái)說(shuō)，1650℃在當(dāng)時(shí)其性能，造價(jià)和使用壽命都是一個(gè)非常值得關(guān)注的問(wèn)題。因此，合理的結(jié)構(gòu)和恰當(dāng)?shù)倪x村是高溫窯爐設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
2 窯爐的結(jié)構(gòu)
2.1 窯體
窯體容積：長(zhǎng)×寬×高：2100×1500×1340 如圖1所示，窯頂為拱型結(jié)構(gòu)。燒嘴在窯的兩側(cè)墻上，每側(cè)8支交錯(cuò)排列，燒嘴對(duì)面有觀火孔。燒嘴的噴射區(qū)為火道，其寬度為230mm，不設(shè)擋火墻。窯的頂部?jī)闪袩觳湮恢迷O(shè)一個(gè)測(cè)溫孔。
窯墻的耐火保溫材料由內(nèi)至外依次為：剛玉莫來(lái)石輕質(zhì)磚、高鋁聚輕球磚、輕質(zhì)高鋁合金磚，硅酸鮮艷奪目纖維棉花做最外層的保溫，窯墻總厚度675mm.
窯頂?shù)谋夭牧蠈訑?shù)，每層的村質(zhì)與窯墻相同。
2.2 窯車(chē)砌體
窯車(chē)的表面積為：長(zhǎng)×寬：2100×1300mm
該窯的傳熱方式為倒焰式。窯車(chē)的最上層是帶孔的車(chē)面磚，村質(zhì)是重質(zhì)剛玉。車(chē)面磚下部是同三層剛玉莫來(lái)石重質(zhì)磚支撐起一個(gè)空間為廢煙氣排出通道，通道出口在窯車(chē)的一端，截面積為600×201mm.
煙道走火面為剛玉莫來(lái)石輕質(zhì)磚,以下幾層分別為三級(jí)高鋁磚、高鋁聚輕球磚、輕質(zhì)高鋁合金磚。
2.3 窯門(mén)
窯門(mén)在窯車(chē)上與窯車(chē)同行，其砌體結(jié)構(gòu)與窯體相同。
2.4 外接煙道
外接煙道在窯的端墻上，截面積為：600×201mm.煙道閘板設(shè)在中間部位，以便于工作調(diào)節(jié)。
2.5 燒嘴磚
燒嘴磚結(jié)構(gòu)為旋流式，村質(zhì)為重質(zhì)剛玉，其比重2.9g/cm3.
3 燃燒系統(tǒng)與燃料系統(tǒng)
3.1 燃燒系統(tǒng)
燃燒系統(tǒng)包括燃?xì)鉄�、高壓風(fēng)機(jī)、風(fēng)管路、空氣蝶閥、針型閥等。燒嘴選用DT-12型旋流式燃?xì)鉄欤恐斓娜紵芰?4kg/h.在選擇燒嘴時(shí)注意到流量的大小很關(guān)鍵，前提是必須能升溫到1650℃，而且還要考慮到低溫下易于控制而不滅火。因?yàn)?00℃以前需要十幾個(gè)小時(shí)，升溫速度不能超過(guò)1℃/min。
助燃風(fēng)機(jī)選用9-19高壓離心式通風(fēng)機(jī)，功率11.5kw.
風(fēng)管路選用為3mm厚的鋼板卷制而成（￠200mm)。經(jīng)過(guò)的排煙口上一個(gè)空氣預(yù)熱器然后分支到燒嘴上。
3.2 燃料輸送系統(tǒng)
燃料輸送系統(tǒng)由容量為50kg的液化氣鋼瓶一組六個(gè)，由三個(gè)輪揣向上供氣。整個(gè)系統(tǒng)由鋼瓶、高壓管、輸氣管、壓力表、調(diào)壓閥、閥門(mén)等組成。
鋼瓶的加熱方式采用水浴式加熱，水溫在50℃。
4 窯體外殼及窯車(chē)鋼結(jié)構(gòu)
（1）窯體耐火材料被金屬外殼所保護(hù)。金屬外殼由10#槽鋼焊接成框架架，有500mm埋于地下，型號(hào)鋼上焊有3mm厚的熱軋鋼板。
（2）窯車(chē)主梁有12#工字鋼，邊框?yàn)?2#槽鋼，其上鉆孔固定沙封板，窯車(chē)上鋪5mm厚鋼板。窯車(chē)輪徑￠75mm,有309軸承。使用效果不理想，因?yàn)樵摳G車(chē)總量11噸多，四個(gè)軸承的承重才10噸，雖然軸承有一定的過(guò)載系數(shù)，但不耐用，大約3-4個(gè)月需更換一次。
（3） 窯門(mén)在窯車(chē)上，有10#槽鋼與3mm厚鋼板組成。10#槽鋼焊有長(zhǎng)300mm不銹鋼拉丁埋于窯門(mén)砌體內(nèi)。
5 調(diào)試
產(chǎn)品的升溫制度見(jiàn)表1，產(chǎn)品實(shí)際升溫制度見(jiàn)表2。
第一次試燒一烘窯與產(chǎn)品同時(shí)進(jìn)行，其產(chǎn)品的升溫較慢也適用烘窯。
烘窯開(kāi)始時(shí)，燒嘴前的燃?xì)鈮毫Α?。1MPa。先點(diǎn)燃下部?jī)芍�，燒嘴助燃風(fēng)的蝶泳閥開(kāi)度約為1，為保證低溫下窯內(nèi)溫度的均勻性，煙道閘板閘下170mm,窯內(nèi)徽正壓。40分鐘后點(diǎn)燃蹭位置燒嘴，燒嘴壓力降至0。04MPa,隨著火煙囪的加強(qiáng),增加煙囪抽力,閘板開(kāi)度調(diào)至120mm.當(dāng)溫度到達(dá)106℃時(shí)閘板全部抽出,到208℃時(shí)閘板口處用磚塊蓋嚴(yán),煙囪抽力達(dá)到最大.在80℃至200℃時(shí)煙囪排出大量的煙氣(為產(chǎn)品所含有機(jī)物),到370℃基本排完.
在400℃左右時(shí)不增加燃?xì)鈮毫?靠調(diào)節(jié)閘板開(kāi)度來(lái)控制窯內(nèi)的升溫、保溫。在第570分鐘時(shí)開(kāi)始下閘板50mm，10分鐘后下到100mm到第630分鐘下閘板到160mm,使窯壓力接近零壓。600℃以后逐漸增加燃?xì)饬考帮L(fēng)閥開(kāi)度，同時(shí)也逐漸抽出閘板以便于工作增加煙囪抽力。到1400℃以后基本上是正壓操作，直至1550℃燒成結(jié)束。全窯燒成時(shí)間26。5小時(shí)，燃?xì)饬?50kg.
6 使用效果分析
�。�1）從升溫快慢講，該窯在1350℃以前，升溫快慢可調(diào)，℃調(diào)以后，要想加快升溫速度就有些困難，無(wú)論增加燃?xì)饬窟�是調(diào)節(jié)風(fēng)量大小，都不能立竿見(jiàn)影。只是在較緩慢升溫一段時(shí)間，窯內(nèi)溫度較均勻后，有一段較快的升溫速度，但也不會(huì)超過(guò)10分鐘，爾后升溫又較緩慢。原因是煙囪彎頭太多，阻力大，抽力小。膽該窯振蕩器瘟過(guò)程比較穩(wěn)定，升溫速度平均50-60℃/h,窯內(nèi)溫度比較均勻，窯后產(chǎn)品質(zhì)量好。
(2)該窯在經(jīng)過(guò)十幾窯的燒成后,就改燒1650℃.所需時(shí)間35小時(shí),用氣量950kg.說(shuō)明該結(jié)構(gòu)的窯爐能夠燒高溫。內(nèi)襯材料選擇合理，節(jié)能效果明顯。
�。�3）煙道從端上開(kāi)口比煙道貌岸然從窯車(chē)蹭位置開(kāi)口結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，減少維修。煙道貌岸然從端墻上走火，可使熱功當(dāng)量的廢煙氣得到再次利用，有利于提高升溫速度及節(jié)能。
（4）經(jīng)過(guò)預(yù)熱器的熱風(fēng)溫度為60℃左右。說(shuō)明使用液化石油氣作燃料，有用加熱風(fēng)也可以升高溫。
�。�5）經(jīng)過(guò)兩年多的使用，窯體與窯頂有不同程度的裂紋。窯車(chē)損壞較嚴(yán)重，蹭小修過(guò)2-3次，大修過(guò)一次。端墻走熱功當(dāng)量的廢煙氣一段耐火材料，雖然兩面受熱但未影響到端墻的使用壽命。
