第三章辊道窑的排烟通风系统

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图 3­9 为德国 HEIMSOTH 公司 80m 辊道窑预热带设有喷风口的断面图。该窑第 3~5 节 窑体,每节辊上设 3 对喷风管,两对侧为错排。来自冷却带抽出的热风经窑上空气方管 1 进 入喷风管 3 并由喷风口 4 喷入窑内,其喷风量大小可由球阀 2 调节。当窑头温度偏高,就可 加大喷入风量,低温空气与高温烟气掺和就降低了烟气温度。这种较分散排烟与靠过早排出 一部分热烟气、牺牲其中可利用的热能来调节预热带温度制度的负调节方式相比,明显地提 高了热利用率,称其为正调节方式。这种结构不仅热利用率高、可以调节窑温,而且由于喷 管直径较小(50mm),喷出速度较大,还能起到搅动气流和增大上部气流阻力的作用,有利 于加强预热带对流传热与改善窑内断面温度均匀性。因此,明焰辊道窑预热带这种喷风结构 值得推广。事实上,国内已有不少自建的辊道窑采用了这种结构,例如佛山中浩窑炉公司自 行设计的辊道窑的第 4~6 节,每节辊上设有 3 对冷风喷管。
如图 3­2 所示,42m 煤烧隔焰辊道窑在距离窑头 3m 的前段窑顶设置了 3 处排气孔(因废 气中水蒸气占大部分,故又可称排湿孔)。排气孔为方形,尺寸为 240mm×240mm,每一处断 面上布置有 3 个,故排气孔总数为 9 个。砌筑时须用预先留好方孔的盖板砖盖顶,然后依次 向上用砖砌成方孔。窑内热气仅靠几何压头自然上升的作用排出窑外,故一般砌出窑顶 2~3 层砖,构成小方“烟囱”状。要调节各排气孔大小,只须移动盖在上面的耐火板或铁板即可。
3.2 辊道窑预热带的其它通风结构
预热带除排烟外,为调节窑内温度制度,一般还设有其他通风结构:为排除坯体在预热 带排出的水气及化学反应气体(如 CO2 等),隔焰辊道窑辊应在窑道上设有排气孔。
3.2.1 隔焰辊道窑预热带的排气孔
坯体在预热带要排出残余自由水和结晶水,还要发生氧化分解反应放出 CO2、SO2 等反应 气体,还有釉料的挥发物。对明焰辊道窑,这些气体可随烟气一道排出,而对隔焰辊道窑, 则尚须在窑顶设 2~5 处排气孔,设置位置在窑头至窑道温度 500℃左右处。
隔焰辊道窑的排烟口一般设在窑头火道底部,燃烧产物在火道(隔焰道)内从烧成带流 向预热带,通过隔焰板将热量传给制品,然后由火道底部处排烟孔,经烟道和烟囱排至大气。 烟气的排出可采用集中和分散两种形式。集中排烟如图 3­1 所示,烟气在火道内流动,只有至 窑头处才有一处排烟口。从传热观点看,集中排烟可增加火道内的烟气流量,从而加大了烟 气的流速,有利于增加对流传热;同时,烟气直至窑头才从窑头排烟口排出,提高了烟气的 热利用率。但完全集中排烟,一方面由于隔焰辊道窑(尤其是煤烧全隔焰辊道窑)在预热带 温度调节手段少,不便于调节预热带窑道内温度,使之适宜制品烧成温度曲线的需要;另一 方面烟气集中在窑头一处排出,会造成窑头温度过高,含有一定水分的砖坯入窑后即遇高温, 易引起砖坯炸裂。故隔焰辊道窑多采用分散排烟形式,但这种分散不同于传统隧道窑在预热 带三分之二以上地段布置有十几对排烟口,而仅仅在窑头段设有 2~4 处不算太多的排烟口, 故可称为“准集中排烟”。
图 3­4 为德国 HEIMSOTH 公司 80m 柴油明焰辊道窑排烟段窑体结构图。在距窑头 740mm 处,窑顶设有 3 个直径 350mm 的圆形排烟口,窑底设有 2 个直径 500mm 的圆形排烟口。由 于该窑窑头段窑体仅用 2 层各 50mm 厚的硬质陶瓷纤维板固定在外壳钢板上而构成,故排烟 管直接用钢管插入窑体并与外壳钢板焊接即成。烟气自上、下排烟口进入排烟支管,窑顶每 个排烟支管上都安有支闸,用以调节各支管排烟量;窑底由于操作不便,仅在窑底汇总支管 下设有一调节闸板,窑底汇总支烟管从窑一侧向上进入窑顶的总烟气管道,由于辊道窑要考 虑到更换辊子的方便,不应将窑底支烟气管道在窑两侧同时向上引入汇总烟道,即使在一侧 也不能设在更换辊子时辊子抽出的窑一侧(即应设在辊子传动的主动端一侧)。图中调风闸 5 的作用是当离窑烟气温度过高时,打开它可从其端口放入车间冷空气与热烟气掺和,使进入 排烟风机的烟气温度降低,以免烧坏排烟机。
排气孔的作用除排湿、排气外,还可起到辅助调节升温曲线的作用。预热带可能产生的 开裂缺陷主要是制品 200℃以前升温过急的干裂与 573℃左右的晶型转化危险区升温快而产生 的开裂。有学者研究,只要升温速率小于 100℃/min,即使在晶型转化温度危险区都不会产生 热应力开裂。所以,关键是控制干裂,解决干裂缺陷,一是控制入窑水分小于 1%,但实际上 较难做到,故要注意 200℃以前平稳升温。除了调节排烟支闸外,合理调节排气孔也能起到辅
为调节预热带升温制度,除上述采用调温喷风嘴的方式外,另一种就是在预热带除窑头 几节外全部装有烧嘴。例如意大利 WELKO 公司 FRW2000 型辊道窑,除如图 3­7 所示 3 节窑 前干燥带与第 4 节作排烟段外,其余每节窑体分别在两侧墙各设置 4 个烧嘴,上下方及对侧 均为错排,在同一断面上,一侧辊上设有烧嘴,另一侧则在辊下设有烧嘴,在断面上形成气 体循环,有利于断面温度均匀。这样的预热带结构与烧成带完全相同,故可统称燃烧带,它 包括了传统的预热带与烧成带。当然,预热带的烧嘴在使用上与烧成带有所不同,许多厂家 在实际使用时往往预热带前端的烧嘴未启用或仅开风管(尤其是上部烧嘴),实际上也是起到 了喷风降温作用。但不论如何,有了这些设置,就方便了升温制度的调节。
图 3­4 明焰辊道窑排烟结构图(I) 1­汇总烟道 2­排烟支管 3­排烟口 4­排烟支闸 5­调风闸
6­下排烟支管 7­下排烟口 8­下排烟支闸
国内自建的明焰辊道窑,很多在窑顶、窑底设置矩形排烟口,排烟口宽与窑内宽相同, 长一般为 150 mm。实际上是砌筑时窑顶、窑底同时留出 150 mm 宽缝作排烟口,排烟口由集 烟罩与窑体钢架结构相联,如图 3­5 所示。大多国内的这种窑设置 3 处排烟口,如某厂 80m 油烧明焰辊道窑在窑头处设 1 对,在离窑头约 6m、8m 处再各设 1 对。总烟气管道 4 设在窑 顶,与排烟机连接。底部排烟口一般用方形的支烟管道接向窑顶的总排烟管,为防止破碎砖
6­事故处理孔 7­隔焰板支柱 8­挡火墙
3.1.2 明焰辊道窑的排烟
明焰辊道窑的燃烧火焰直接进入窑道内的辊道上下空间,对制品直接进行加热。为提高 热利用率,一般均采用集中排烟方式,即在窑头不远处的窑顶、窑底设置排烟口,烟气自烧 成带向预热带流动,至窑头排烟口抽出,经排烟总管、排烟机抽至烟囱排出室外。排烟口可 制成圆形,也可制成矩形。
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图 3­9 明焰辊道窑预热带喷风口断面图 1­空气方管 2­球阀 3­喷风管 4­喷风口 5­吊顶 6­孔砖 7­底板
德国 HEIMSOTH 公司 80m 油烧辊道窑,除第 3~5 节每节设置有 3 对喷风管外,在第 6~ 9 节每节辊上也设有 3 支,如图 3­9 所示的喷风管,不同的是每节在辊下还设有 3 支烧嘴,上 下对侧均错排,其排列形式如烧成带的烧嘴排布(可参看图 2­1,在此处仅辊上烧嘴变成了热 风喷嘴)。这样,在预热带后段就能灵活地调节窑道内的温度制度,使之适应所要焙烧的各种 产品的烧成工艺要求。国内 90 年代后自建的油烧明焰辊道窑,不少采用了该窑预热带的结构 形式。
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坯落入下排烟口,堵塞下部排烟口,在下排烟口上可搁置钢丝网,用以遮挡下落的砖坯。为 更有效地防止碎砖坯落入,有的辊道窑将其改进为图 3­6 所示形式,在窑底排烟口上用扁钢做 成支柱 2 来支撑上面用钢板制成的挡板 3,这样烟气既可从挡板与窑底的两边空隙进入排烟口, 又有效地遮挡了上部落下的砖坯。
图 3­7 为意大利 WELKO 公司 FRW2000 型气烧辊道窑排烟段立面图。该窑在窑头设置了 3 节作窑前干燥段,其目的是使坯体内残余自由水分(一般为 1%~1.5%左右)在 200℃前能 基本全部排除,既提高了产品质量,又为快速烧成提供了保证。在第 4 节(即预热带首端), 设有两处主排烟口,窑顶为矩形排烟口,下面的排烟口则是设置在辊下两侧窑墙上。烟气从 这里排出时温度较高(≥400℃),由主排烟机 6 抽出经换热器 4 与空气热交换后,一部分打 入窑前干燥带末端的进风管 2,该处窑顶、窑底各有一全窑宽的热风进口,热烟气从该热风进 口进入窑前干燥带加热入窑的坯体;另一部分直接经管道 3 排入铁皮烟囱。窑前干燥带首节 设有上、下排烟口,由副排烟机 8 抽出,通过管道 7 进入烟囱。
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助调节窑道内前段温度的作用。具体方法是:加大后段排气孔的开度,使它能起到“排热” 作用。
图 3­8 排气出口结构图 l­排气孔入口 2­排气孔出口 3­排气罩 4­闸门 5­窑顶砌体
3.2.2 明焰辊道窑预热带的喷风口
明焰辊道窑多采用完全的集中排烟方式,无疑大大提高了热利用率。但是,由于缺乏对 预热带温度的调节手段,有时就难以保证制品按需要的烧成曲线升温。为克服这一缺陷,许 多明焰辊道窑都在预热带辊上设置有喷风口。
第三章 辊道窑的排烟通风系统
辊道窑属快烧窑,离窑废烟气温度高,一般均达 250~300℃,隔焰窑离窑废气温度还要 高些。为提高热利用率,辊道窑一般皆采用相对集中排烟:或仅窑头设一处排烟,或窑头数 节设数量较少(2~4 对)的排烟口。以下分别介绍明焰辊道窑与隔焰辊道窑的排烟系统。
3.1 排烟系统
3.1.1 隔焰辊道窑的排烟
图 3­5 明焰辊道窑排烟结构图(Ⅱ) 1­矩形下排烟口 2­矩形上排烟口 3­集烟罩 4­总烟道 5­方形支烟道 6­钢丝网
图 3­6 下排烟口结构图 1­窑底排烟口 2­下排烟口挡板支柱 3­下排烟口挡板
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图 3­7 FRW2000 型辊道窑排烟系统 1­主排烟管 2­进风管道 3­排烟管 4­换热器 5­副排烟管 6­主排烟机 7­管道 8­副排烟机
也有少数油烧隔焰辊道窑排烟口设在火道两侧墙上,并将排烟支管砌入墙内,烟气从排 烟口进入支烟道,然后入总烟道经排烟机排空。
图 3­2 煤烧隔焰辊道窑窑头排烟段窑体结构图 1­排烟口 2­水平支烟道 3­支烟道闸板 4­汇总烟道 5­排湿孔
6­隔焰板 7­窑顶盖板砖 8­清灰孔 9­事故处理孔
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图 3­3 油烧隔焰辊道窑排烟段窑体结构图 1­排烟口 2­排烟口闸板 3­汇总烟道 4­隔焰板 5­排湿孔
图 3­3 所示的烧重油半隔焰辊道窑,也在窑顶设置了 3 处排气孔,第 1 处设在离窑头 2605 mm 处,第 2、3 处向后备隔 2174 mm。由于半隔焰辊道窑排气孔除排出水蒸气、反应气体外, 从放火口放入的部分烟气也须从排气孔排出,故排气孔尺寸较全隔焰的要大,该窑排气孔尺 寸为:长 150mm,宽 1500mm(即窑内宽)。其细部结构如图 3­8 所示,烟气从排气孔入口 1 经 90°拐弯后从排气孔出口 2 进入排气罩 3,通过排气管道进入排烟机,与废烟气一道送入 干燥器供坯体干燥用,或进入烟囱排出室外。这种拐 90°弯排出的结构,是为了避免水气冷 凝可能会滴入窑道内,或上方铁制排气孔罩使用久后会有铁锈掉入窑道内,造成对制品的污 染。
图 3­3 为某厂油烧半隔焰辊道窑的窑头排烟段窑体结构图。该窑在火道底设了 4 处排烟口, 每个排烟口尺寸长 345mm,宽 460mm。与图 3­2 所示不同,排烟口不是设在火道底中部,而 是在靠墙边每处设 2 个。这样设置的优点一是避免了不好砌筑隔焰板支柱,方便隔焰板搁置;
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二是排烟口设在侧边,将烟气拉向两侧流动,可克服边墙处温度偏低,有利于消除预热带水 平温差。排烟口上设置闸板 2,闸板拉杆在两侧墙外,便于调节。汇总烟道设在火道底,烟气 入排烟口 1 向下直接进入总烟道 3,然后由排烟机经烟囱排出室外。
图 3­1 集中排烟示意图
1­辊子 2­排湿口 3­排烟口 4­清灰孔
图 3­2 为某厂 42m 煤烧隔焰辊道窑窑头排烟段窑体结构图。该窑在火道底设有 2 处排烟 口,排烟口宽与火道内宽相同,为 800mm,长 464mm,排烟口面积较大,可以保证烟气顺畅 排出。烟气由排烟口 1 进入垂直支烟道,90°拐弯后进入水平支烟道 2,然后由汇总烟道 4 通 向烟囱排出。汇总烟道设在窑一侧地下。两水平支烟道上都有支烟道闸板 3,可以用来调节预 热带前段温度。例如,为克服窑头温度过高,则可将窑头第一个排烟口支闸板关小些,而将 第二个排烟口支闸板打开些。
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