2022年第一章辊道窑的窑体结构 .pdf

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1、1 第一章辊道窑的窑体结构1.1 概述辊道窑是一种截面呈狭长形的隧道窑，与窑车隧道窑不同，它不是用装载制品的窑车运转，而是由一根根平行排列、横穿窑工作通道截面的辊子组成“辊道”，制品放在辊道上，随着辊子的转动而输送入窑，在窑内完成烧成工艺过程，故称辊道窑。1.1.1 辊道窑的分类辊道窑可按使用的燃烧结构分类，也可按加热方式分类，还可按通道多少来分类。一般对建陶工业辊道窑结合燃料与加热方式进行分类。1. 明焰辊道窑火焰进入辊道上下空间，与制品接触并直接加热制品。（1） 气烧明焰辊道窑。常用的气体燃料有：天然气、发生炉煤气、石油液化气等，要求煤气是洁净的。（2） 烧轻柴油明焰辊道窑。由于供油系统比

2、供气系统简单，投资也较少，国内近些年建造的明焰辊道窑大多为烧轻柴油的。2. 隔焰辊道窑火焰一般只进入与窑道隔离的马弗道中，通过隔焰板将热量辐射给制品并对其进行加热。（1） 煤烧隔焰辊道窑煤在火箱中燃烧，火焰进入辊道下的隔焰道（马弗道）内，间接加热制品。国内有些煤烧辊道窑为稳定窑温、减少上下温差，采取在辊上安装若干电热元件（硅碳棒），对制品进行补偿加热，对提高产品质量有一定的效果。这类辊道窑可称为煤电混烧辊道窑，但也属煤烧隔焰辊道窑的范畴。（2） 油烧隔焰辊道窑以重油或渣油为燃料，火焰一般也是进入窑道下的马弗道中，间接加热制品。我国80 年代初建造的油烧隔焰辊道窑除辊下设马弗道外还在辊上增设马弗

3、道，但后来一般都取消了上马弗道。 80 年代中后期，烧重油的辊道窑大都改进为油烧半隔焰辊道窑，即在适当的部位留设放火口，使部分燃烧产物进入工作通道中。由于油烧半隔焰辊道窑除放火口外，其他结构与油烧全隔焰辊道窑类同。故可将它归在一类。3. 电热辊道窑以安装在辊道上下的电热元件（硅碳棒或电热丝）作热源，对制品辐射加热。适用于电力资源丰富的厂家或小型辊道窑。在上述几种类型的辊道窑中，由于明焰辊道窑的燃烧产物直接与制品接触，对提高传热效率、均匀窑内断面温度场、节能等都是有利的，代表了辊道窑的主流。当然，各地有自己的资源特点，其他类型的辊道窑在我国也得到了广泛的应用。辊道窑还可按工作通道的多少来分类：有

4、单层辊道窑、双层辊道窑、三层辊道窑等。多层辊道窑可节省燃料，缩短窑长，减少用地，降低投资费用。但由于层数增多，使入窑及出窑的运输线、联锁控制系统、窑炉本身结构都复杂化，给清除砖坯碎片更是带来不少困难。我国目前大多采用单层辊道窑，有的采用两层通道，一层用来焙烧制品，另一层用于干燥坯体。干燥热源利用焙烧层的余热。一般说来，当窑宽较窄、工作温度也不太高、占地受到限制时宜采用多层，但一般也不宜超过三层。其他情况下以单层为好，以后没有特别说明均指名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第

5、1 页，共 22 页 - - - - - - - - - 2 单层辊道窑。1.1.2 辊道窑的分带及工作系统辊道窑属连续性生产的隧道式窑炉，如同窑车隧道窑一样，按制品在窑内进行预热、烧成、冷却的三过程也可将辊道窑分为三带：预热带、烧成带、冷却带。由于辊道窑外宽尺寸全窑一般无变化，故辊道窑一般按制品温度来划分：窑头至850900作为预热带，850900到制品成瓷温度（包括保温）为烧成带，余下部分为冷却带。当然也可按窑体结构来划分，如：隔焰辊道窑一般将设有燃烧系统的部位作为烧成带，烧成带之前至窑头部分为预热带，烧成带之后至窑尾部分为冷却带；明焰辊道窑则多以辊上下均设有烧嘴部位作为烧成带，两头分别为

6、预热带与冷却带。但有的明焰辊道窑辊上下布置烧嘴的部位很长，甚至布置到排烟口处，这样划分就未免不合理。辊道窑的工作系统，是指窑内气体的运动路线，包括送风系统、燃料供应系统及排烟系统等。根据制品的烧成工艺合理地布置工作系统，是设计结构合理的辊道窑的前提。辊道窑类型不同，工作系统也不相同，下面简单介绍两种典型的工作系统。图 1-1 油烧隔焰辊道窑工作系统1-窑尾进冷风2-抽热风3-急冷风4-油管路5-窑道排气6-隔焰道排烟7-烧嘴8-烧嘴9-助燃供风图 1-1 为烧重油隔焰辊道窑的工作系统。重油经油管4 进入烧嘴7、8，助燃及雾化空气由风管9 进入烧嘴。烧嘴7 共 6 只，交错布置在隔焰道的侧墙上，

7、喷火口的中心线与窑的中心线成 45o交角；烧嘴8 共 2 只，安装在烧成带与冷却带交界处下方、隔焰道的端部，与窑的中心线平行。各烧嘴喷出的火焰均进入隔焰道燃烧，通过隔焰板将热量传给制品后，进入设在窑头下部的四对排烟口，然后经支烟道、主烟道6，由排烟机排空，5 为设在预热带前部窑顶上的排气孔， 用于排除坯体放出的水气、反应气及釉料挥发物。3 为急冷鼓风 （一般为辊上、辊下同时鼓风），1 为窑尾鼓风，以达到快冷的目的。2 为抽出热风，可送作坯体干燥用，以利用余热。图 1-2 为气烧明焰辊道窑的工作系统。全窑共29 节，其中第14 节为排烟段，由上、下各 4 对排烟管分布在窑顶和窑底，由排烟风机1

8、抽出来自烧成带的烟气。抽出的烟气一部分排空，一部分送至干燥器供生坯预热干燥。第59 节每节辊上、下各设有一个烧嘴；第1014 节每节辊上、下各设有1 对烧嘴；所有烧嘴均采取对侧交错布置。第1518 节为高温成瓷区，烧嘴布置较密，每节辊上、下交错设置2 对烧嘴。煤气由煤气站2 经煤气总管与支管分别送入各烧嘴，助燃空气则由风机3 经风管送入烧嘴。第1920 节为急冷段，由急冷风机4名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 22 页 - - - - - - - - - 3

9、 将冷风由辊上、 下的 8 对急冷风管喷入窑内，对制品上下吹风进行急冷。第 2124 为缓冷段，在第 2225 节每节窑体上下都设有抽热风分管，由抽热风机5 从总管中将进入分管的余热风抽出，与预热带排烟段排出的烟气混合后，作为干燥器的热源。在最后一节的窑体，上下各设三台轴流风扇6，对产品吹风强制快冷，使产品出窑温度不致过高。图 1-2 气烧明焰辊道窑工作系统图1-排烟风机2-煤气站3-助燃风机4-急冷风机5-抽热风机6-窑尾冷风扇1.1.3 窑体基本结构明焰式辊道窑的窑体由窑墙、窑顶和窑底围成的窑道构成。图 1-3 为烧轻柴油单层明焰辊道窑结构图，窑道中穿过的辊子1 构成工作通道底面，辊道平面

10、以上的窑道称为工作通道，故辊道窑又称为辊底窑。隔焰式辊道窑与明焰辊道窑有较大的区别，除窑道外在预热带和烧成带还设有隔焰道（俗称火道），而且与隔焰式窑车隧道窑不同，隔焰道不是设在烧成带和预热带的两侧，而是设在烧成带和预热带的下部（故称下火道），火道与窑道用隔焰板隔开，火道底才是窑底，图1-4 为烧重油隔焰辊道窑结构图。图 1-3 单层明焰辊道窑结构图图 l-4 隔焰辊道窑结构图1-辊子2-上部烧嘴3-吊顶4-下部烧嘴1-工作通道2-辊子 3-辊轴承4-隔焰板5-火道名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 -

11、- - - - - - 第 3 页，共 22 页 - - - - - - - - - 4 1.2 辊道窑窑体主要尺寸及其确定辊道窑窑体主要尺寸的确定主要取决于产量、窑型、燃料种类及产品规格等，表1-1 列出了我国一些辊道窑主要尺寸的数据。以下仅就辊道窑的内宽、内高、窑长的确定原则或计算方法作一简单叙述。表 1-1 我国一些辊道窑主要尺寸数据窑炉使用厂家产品产量 /万m2a-1使用燃料烧成温度/烧成周期 / min 窑长 / m 窑内宽 / m 烧成带辊上/辊下高 / mm 窑炉制造单位四川威远瓷厂釉面砖20 煤烧隔焰1080 45 42 0.8 150/150 国内自建景德镇陶瓷厂墙地砖45

12、重油半隔焰1140 50 70 1.17 250/350 国内自建景德镇陶瓷厂瓷质砖62 柴油明焰1250 50 66 1.5 国内自建金华金航陶瓷公司釉面砖130 柴油明焰1130 45 90.3 2.3 371/395 国内自建晋江华达陶瓷厂墙地砖50 柴油半隔焰1150 50 61.56 1.32 200/220 国内自建石湾东平陶瓷厂彩釉砖55 重油半隔焰1150 50 60.9 1.46 297/200 国内自建石湾银田陶瓷厂墙地砖70 柴油明焰60 83.6 1.56 347/340 国内自建潮州彩釉砖厂瓷质砖30 煤气明焰1245 72 51 1.5 385/431 国内自建景德

13、镇华峰瓷厂玻化砖110 柴油明焰1250 60 79.2 1.88 355/393 HEIMSOTH 唐山建陶厂彩釉砖120 煤气明焰1250 60 80.8 2.3 740 (窑内总高 ) POPI 醴陵长城彩釉砖厂彩釉砖100 煤气明焰1200 55 81.88 1.25 195/210 SITI 石湾建国陶瓷厂釉面砖200 液化气明焰1040 40 52.5 2.1 SITI 石湾建国陶瓷厂彩面砖100 液化气明焰1080 35 51 1.8 TAKASAGO 石湾化工陶瓷厂釉面马赛克55 柴油明焰1205 60 76 2.5 TAKASAGO 石湾日用一厂玻化砖80 柴油明焰1235

14、60 77 1.8 POPI 石湾三联陶瓷公司广场砖40 液化气明焰1300 180 64.5 1.2 TAKASAGO 石湾彩洲陶瓷厂卫生洁具30 (万件 ) 液化气明焰1250 10.5 (h) 74 1.4 MORI 重庆兆峰瓷厂日用瓷2.4 (万件 ) 天然气1420 5.5(h) 57.7 1.75 400(辊上高 ) HEIMSOTH 1.2.1 窑内宽窑内宽为窑道内两侧墙间的距离，目前一般为1.5m 左右。从产量来说，越宽无疑产量越大，但加大窑宽受到三方面制约：（1）辊子：辊子长应大于窑内宽与两倍窑墙厚之和，国产辊棒大多长3m 左右（现也有3m 以上的辊子），而且窑越宽对辊子的热

15、性能、机械性能及安装要求就越高。（2）窑顶：窑宽了一般须用吊顶，使窑顶结构复杂，费用增加。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 22 页 - - - - - - - - - 5 （3）窑宽：窑内宽越大，保证窑横向温度均匀性的难度就越大。从目前我国现有辊道窑的现状来看，一般煤烧隔焰辊道窑的内宽在8001000 mm，油烧隔焰辊道窑内宽为10001500 mm， 明焰辊道窑内宽一般为15002000 mm， 现我国也有2000 mm 以上的宽体辊道窑。当然，无论从提

16、高产量、还是从提高热利用率角度考虑，只要辊子、砌筑材料以及烧嘴等性能进一步提高，辊道窑无疑应向宽体窑方向发展，从我国近十几年发展史来看也确是如此。而且，目前国内已开始着手宽体窑的设计与建造，例如，华夏集团中信窑炉公司在消化吸收国外技术基础上，为金华金航陶瓷有限公司设计建造的长108m、内宽为2.3m 的油烧明焰辊道窑已试烧成功，烧出了质量很好的产品。窑内宽的确定主要是根据选用的燃料及窑型，并参考上述经验数据，由产品尺寸来计算。由于建筑瓷砖辊道窑砖坯进窑时，砖坯间并不留间隙，只要将瓷砖外形尺寸换算成砖坯尺寸（坯体尺寸），乘上每排所放砖坯数再加上砖坯离窑内壁的间隔即为窑内宽。砖坯离窑壁间隙可取经验

17、数据100200 mm。例 1-1：设计年产500000 m2 200mm200mm8mm 的彩釉砖气烧辊道窑的主要尺寸。解：产品宽度为200mm，考虑烧成收缩为10%，则：坯体尺寸 = 产品尺寸（ 1-烧成收缩） = 200（ 1-10%）= 222mm 坯体离窑墙内壁一般应有100200mm 间隙，取 150mm；暂定窑内宽B =1500mm ，则可排砖数为：（1500-1502） 222=5.4 确定并排6 片，则窑内宽B = 2226+1502 = 1632 最后定窑内宽B =1630mm 1.2.2 窑内高内高为窑道内整个空间的高度，等于辊上高（辊道中心线至窑顶的距离）与辊下高（辊道

18、中心线至窑底或隔焰板的距离）之和。辊上高应大于制品高度，因建筑瓷砖高度都很小，又是单层焙烧，容易得到保证，因此只要考虑气流顺畅就可以了。但对卫生瓷等大件制品，则辊上高应比辊半径、垫板厚度及最大制品高度之和稍大。辊下高则主要是保证处理事故的方便。如辊下没有足够的空间，一旦从辊上掉下制品，就要发生阻挡，影响制品正常运行，甚至造成停窑。所以，从理论上来说对焙烧建筑瓷砖的辊道窑辊下高最好应大于砖对角线长度，但对于大制品，按此计算会造成内高太大，既增大了窑墙散热，也不利于窑内传热。由于制品从辊上掉下，一般都发生了破损（大件制品尤其如此），尺寸都比整砖小了，故据各地辊道窑实际状况来看，辊下高只要大于制品长

19、边就足够，对大件制品，辊下通道等于制品长边也就可以了。窑内高除与制品尺寸因素有关外，还与窑的类型有关。对明焰或半隔焰辊道窑，因要保证烟气流动畅通及一定的燃烧空间，一般稍大，窑内总高为500850mm；而对隔焰辊道窑，从传热的角度看，小一点为好，当然要保证一定的辊下高以方便处理事故，窑内总高一般为350 500mm。1.2.3 窑长我国在开始建造辊道窑的初期，由于传动系统不精密、辊子平整度较差，运行中产品容名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 22 页 - - -

20、 - - - - - - 6 易发生跑偏，故辊道窑都建得较短（3040m）。随着传动系统与辊子质量的改进，现在除煤烧隔焰辊道窑考虑到成本低，窑长一般仍在40m 左右，国外先进的辊道窑一般类似隧道窑的长度，为7080m，有的甚至达100m 以上。窑长主要取决于产量，对建筑瓷砖可按下列公式计算：）（每米窑长）装窑密度（每窑）窑容量（窑长mmm/22（1-1）其中：每窑）（）产品合格率（年工作日）烧成周期（）年产量（窑容量/%24/22mham（1-2）装窑密度= 每米排数每排片数每片砖面积（m2/每米窑长）（ 1-3）例 1-2：计算上例的窑长，已知烧成周期为1h。解：选年工作日为340d/a，参

21、考同类工厂产品合格率取为90%。则：1 .6890.024340150000窑容量装窑密度 =（1000222） 60.22=1.081 因此窑长： L=68.11.081=63（m）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 22 页 - - - - - - - - - 7 1.3 辊道窑窑体砌筑材料传统的隧道窑窑体砌筑材料大多为粘土质或高铝质耐火砖或保温砖，这些材料的特点是密度大、强度低、保温性能差。用这些材料砌筑的窑墙厚、窑体散热损失大，难以满足轻型、快烧辊道窑

22、的要求。70 年代以来，国内外都在不断开发新型轻质高温耐火材料，并应用于辊道窑窑体砌筑上，取得了良好效果，促进了辊道窑的发展。1.3.1 国外轻质耐火材料介绍这类轻质耐火材料的主要特点为：密度小，绝热性能好，又可耐高温，热稳定性好。用它们砌筑的窑体，起耐火和隔热双重作用。因此，墙薄、体轻、散热损失小，适于快速烧成。国外这类产品的氧化铝含量、使用温度及强度均已系列化，这些轻质耐火材料可直接用作内衬在火焰温度下工作。表1-2 与表 1-3 分别列出了美国Thermal Ceramics 公司与法国Manville公司的轻质耐火砖主要性能。表 1-2 美国 Thermal Ceramics公司轻质耐

23、火砖的主要性能商品标号K-20 K-23 K-25 K-26 K-28 K-30 K-3000 Insalcor 颜色绿红蓝棕橘黄黑紫白使用温度 / 1100 1260 1370 1430 1540 1600 1650 1790 密度 / kgm-3470 500 6l0 770 820 820 930 1310 断裂模量 / MPa 0.77 0.98 0.98 1.12 1.47 1.68 1.82 3.5 常温耐压强度 /MPa 0.77 1.02 1.54 1.19 1.54 2.07 1.93 7.0 导热系数 / W(mK)-10.17 0.19 0.20 0.35 0.36 0.

24、43 0.40 0.91 热膨胀系数 / 10-6-15.4 5.4 5.8 5.2 5.2 5.2 5.2 6.8 表 l-3 法国 Manville 公司轻质耐火砖的主要性能项目品种最高使用温度/密度/kg m-3常温耐压强度/MPa 抗折强度/MPa 重烧线变化/24h% 导热系数/W(mK) -1热震稳定性（空冷次数） 1000A12O3% 大于Fe2O3% 小于8001200JM20 1l00 450 0.8 0.7 0.1 0.11 30 38.5 0.8 JM23 1260 480 1.1 0.9 0.2 0.18 30 37 0.7 JM26 1430 780 1.6 1.4

25、0.2 0.31 0.35 30 58 0.7 JM28 1540 880 2.1 1.8 0.2 0.36 0.4l 30 67.1 0.6 1.3.2 国内新型耐火材料1.3.2.1 氧化铝空心球砖氧化铝空心球砖是用工业氧化铝在电弧炉中熔融（2000左右）后用压缩空气喷吹成大小直径不等的空心球，经颗粒配比，加入适量硫酸铝水溶液作粘结剂成型，并在1750烧结而成的。氧化铝空心球砖是一种性能优异的高级隔热耐火材料，它高温绝热性能好导热系数小于1w/（m?K），抗腐蚀性强、 耐压强度大 （ 10MPa），使用温度达1700，体积密度为1100名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - -

26、- - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 22 页 - - - - - - - - - 8 1300 kg/m3。例如洛阳耐火材料研究所开发的氧化铝空心球砖，可直接砌筑在高温接触火焰面。但目前价格昂贵，在建陶工业辊道窑中应用尚不多。1.3.2.2 高温莫来石质绝热砖江苏某厂从国外引进技术，研制成功高温、高强度、导热系数低、节能效果明显的高温莫来石质绝热砖，其制品性能示于表1-4 中。表 1-4 高温莫来石质绝热砖性能商品牌号PC- 1400 系列PM-1500 系列密度 /kg m-3600 800 1000 600

27、800 1000 A12O3含量 / % 55 55 55 68 68 68 Fe2O3含量 / % 0.8 0.8 0.8 0.6 0.6 0.6 常温耐压强度 / kg cm-120 50 80 20 50 80 荷重软化温度 / 1350 1380 1400 1380 1440 1500 耐火度 / 1750 1750 1750 1790 1790 1790 重烧线收缩率 / % 0.8 0.5 0.5 0.8 0.5 1900 1890 1790 1600 1670 1670 抗压强度 /MPa 57.5 10 29 29 4 2.510 46 气孔率 /% 66 74 70 62 密

28、度/kg m 1200 1160 6001200 4001200 6001200 8001300 6001200 重烧收缩率 /% -1.0 40 99.12 92 70.8 50 50 Fe2O32 0.3 1.78 2 2.24 2 1.3.3 陶瓷纤维陶瓷纤维与其他轻质耐火材料相比，其隔热性能更好、密度更小，是70 年代开始出现的一种新型高级保温材料。国外陶瓷工业窑炉已普遍用它作窑体填隙和窑顶、窑车的保温材料，名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 22 页

29、 - - - - - - - - - 9 甚至直接用于与火焰接触的窑体内衬材料，大大降低了窑炉能耗、改善了窑内温度场。陶瓷纤维在近二十几年来发展得越来越完善。1.3.3.1 陶瓷纤维的分类陶瓷纤维主要分为两个系列，即用熔融法生产的玻璃态纤维和胶体法生产的结晶态纤维，见表 1-6。玻璃态纤维在长期高温工作条件下发生粉化，主要是析晶与晶型转化而发生体积变化所致，这是此类纤维的致命弱点。所以，其使用工作温度不宜过高。尤其是低档的只宜在600以下使用。结晶态纤维则性能较好，并可用在高温工作面，国内目前已有生产，但价格较贵。表 1-6 陶瓷纤维的分类及其使用温度表 1-7 摩根热陶瓷集团陶瓷纤维性能品种

30、纤维棉纤维板Z 型组件分级温度 /1260 1425 1260 1260 1430 密度 /kgm-3140240 140240 比热容 /kJ(kg )-11.13(1090) 1.13(1090) 1.05 220 导热率 /w(mK)-10.110.13 (400时 ) 0.110.13 (400时 ) 主要化学组成含量/% A12O346.5 46.5 46.5 46.5 46.5 SiO253.0 53.0 53.0 53.0 53.0 Fe2O30.10 0.10 0.10 0.10 0.10 TiO20.05 0.05 0.05 0.05 0.05 ZrO214.7 14.7 1

31、4.7 1.3.3.2 国外陶瓷纤维国外陶瓷纤维的生产与应用较早，而且技术亦日趋成熟，现在已加工成各种块状产品，方法类别档次纤维类型分类温度/最高使用温度 /氧化气氛还原气氛连续短时熔融法玻璃态低档普通硅酸铝纤维1000 有条件的使用中档高纯硅酸铝纤维45%50%A12O31260 1100 1260 1100 中档高纯硅酸铝纤维55%60%A12O31400 1200 1400 1200 中档含铬硅酸铝纤维5%CrO 1400 1200 1400 1100 胶体法结晶态高档莫来石纤维1350 1450 高档氧化铝纤维1500 1600 高档氧化锆纤维1600 混合态高纯氧化铝混合纤维1500

32、 1400 1500 高纯氧化铝混合纤维1600 1500 1600 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，共 22 页 - - - - - - - - - 10 方便直接用于窑墙或吊顶的施工。例如，德国摩根热陶瓷集团各种耐火纤维制品已被世界许多窑炉公司采用，而且摩根热陶瓷集团最近已在上海浦东设立了第一家独资工厂。国外各种耐热陶瓷纤维的性能列于表1-7 至表 1-9 中。表1-8 法国 Manville 公司的陶瓷纤维产品性能品种纤维棉纤维板纤维毡纤维纸最高使用温度

33、 /1425 1260 1425 1260 密度 /kgm-3260 220 比热容 (450)/kJ(kg )-11.05 1.05 线收缩 /% 3(1260) 1.5(1000) 导热率 /w(mK)-10.20(1000) 0.11 (500) 主要化学组成含量/% Al203 35.10 42.8 42.80 46 Si02 49.7 47.1 54.00 54 Fe203 0.10 0.5 0.10 Ti02 0.05 0.05 Mg0 0.01 0.3 0.01 表1-9 美国 Thermal Ceramics 公司的陶瓷纤维产品性能性能纤维棉纤维板纤维毡纤维纸系列内产品种类3

34、13 9 4 纤维长度 /m 13254 纤维直径 /m 密度 /kgm-3170180 49243 12802240 比热容 /kJ(kg )-11.0461.088 抗拉强度 /MPa 10302000 产品厚度 /mm 3.9776.2 3.19152.4 1.566.34 熔点 /17601816 15301816 1760 最高使用温度 /12601649 12601704 9821427 12601649 主要化学组成含量% Al2O34596 1881 3253 4794 SiO245 1g91 4553 653 ZrO2021 1.3.3.3 国内陶瓷纤维生产状况七八十年代国内

35、也已研制并生产出陶瓷纤维，但以普通硅酸铝纤维为主，含A12O3较低，使用温度大都在1000下，只能作保温隔热材料。近些年来，有许多生产厂家引进了国外设备与技术。例如首都钢铁公司耐火材料厂和贵阳耐火材料厂从美国C.E 公司、三门峡陕县电器厂从美国B.W 公司引进了技术与装备，已能大规模生产高纯硅酸铝纤维和高铝纤维，产品性能已达到国外同类产品水平。国产耐火纤维的理论性能示于表1-10 中。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 22 页 - - - - - - -

36、- - 11 洛阳耐火材料研究院和三门峡陕县电器厂已小批量生产结晶态陶瓷纤维。例如九九九无线电瓷厂购置的陕县电器厂多晶莫来石纤维板，用作仿制引进日本的电烧钟罩窑工作面内衬材料，最高工作温度1400。经一年多时间运转证明性能良好，其性能如下： 密度 100250kg/m3；导热系数 1000时为 0.16W/（m K），1400时为 0.29W/（mK）。此外，洛阳耐火材料研究院已生产出混合纤维系列产品LG82LG28 编号是以多晶氧化铝纤维（ L）与高铝纤维 （G）的比为依据的 。它们的使用性能示于表1-11。表 1-10 国内耐火纤维的理化性能种类/性能硅酸铝纤维高铝纤维含铬纤维纤维长度 /

37、mm 25100 1050 2030 纤维直径 /m24 25 25 球珠含量（ 760 目） /% 554重烧收缩率（ 1150， 6h）/% 4 4 4 密度 /kg m-3100300 160350 160350 长期使用温度 /1000 1200 1250 化学组成含量 /% Al2O34550 5562 5658 SiO24751 3744 3740 FeO 1.2 0.5 0.33 其他TiO2=0.30.7 Ti020.3 Cr2O3=45 表 1-11 国产混合纤维的使用性能项目LG-82 LG-73 LG-64 LG-55 LG-46 LG-37 LG-28 L：G 80：2

38、0 70：30 60：40 50：50 40：60 30：70 20：80 加热线收缩率(1400， 24h)/% 1.6 1.14 1.48 1.57 1.74 2.00 2.20 导热系数 /w (m K)-10.15 0.13 0.14 0.13 0.11 0.12 0.11 密度/kg m-3230 250 260 290 310 340 380 长期允许使用温度/1400 1450 1420 1400 1360 1300 1250 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - -

39、 第 11 页，共 22 页 - - - - - - - - - 12 1.4 辊道窑窑体结构1.4.1 窑墙辊道窑窑墙与所有工业窑炉的窑墙一样，必须具备耐高温、具有一定强度和保温性能好三个基本条件。特别是，由于辊子要穿过窑墙，为了提高辊子长度的有效利用率，对窑墙厚度有更严格的控制。换言之，为了增加辊道窑窑内有效宽度，就应尽量减薄窑墙。因此，辊道窑窑墙均采用新型高级轻质耐火材料。目前，辊道窑窑墙厚度一般为300350mm，外面不用钢板作围而砌红砖则为400450mm。窑墙材料一般是内层用115230mm 的高温莫来石轻质高铝砖或高铝聚轻球砖，外层用 70200mm 厚高铝纤维毡或硅酸铝纤维毡（

40、即陶瓷棉）。确定窑墙材料及其厚度时须遵循以下原则：（1）选用的材料要保证材料长期允许使用工作温度大于实际使用的最高温度。（2）要保证散热量小-窑墙外壁最高温度应不大于80。（3）两侧窑墙厚度与窑内宽之和应小于所选用的辊子长度。例 1-3：某辊道窑内壁最高温度为1300，采用一砖宽高温莫来石轻质高铝砖外贴陶瓷棉毡和最外层用2mm 钢板作窑墙，试计算陶瓷棉最小厚度。解：如图，以外壁最高温度t3=80，环境温度取ta=20，先计算最大散热热流量：据对流辐射换热系数计算公式有：aaatttttta344325. 0310010056.456.2）（=14W/ （m2）. 最大热流量为：q = a（t3

41、一 ta）= 14（ 80-20）=840（W/m2）据导热公式有：221131ttq（a）已知 1=0.115m，2即为要求的， 2取 0.15，210866.02151tt，但 t2未知，须采用试差法计算：先假定 t2=800，则：2800130010866.051= 0.744 W/(m2 ) 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 12 页，共 22 页 - - - - - - - - - 13 ，Cqtt021121170/重设 t2=1170（）211701300

42、10866.051= 0.7588 W/(m2?) Ct0211737558.0/115.08401300相对误差：（ 1173-1170）1173=0.25% 5% ，认为第二次假设合理。将所算得的数据代入公式（a），可算得：)(195.02m答：陶瓷棉毡最小厚度195mm，且高温段选用的陶瓷棉长期允许使用工作温度应大于1173。辊道窑窑墙与一般工业窑另一不同的特点是孔砖为辊道窑窑墙的特殊构体，为保证辊子正常运转，选择合适的孔砖材料和砌筑方式十分重要。孔砖与窑墙结合主要有两种结构形式：一是由耐热钢托撑上窑墙结构（图1-5），二是孔砖承载上窑墙的结构（图1-6）。图 1-5 耐热钢托撑上窑墙结

43、构1-窑支撑钢架2-纤维毡3-角钢4-耐热扁钢5-孔砖6-七字砖7-上窑墙8-吊顶图 1-6 孔砖承载上窑墙的结构1-窑支撑钢架2-角钢3-纤维4-孔砖5-绝热砖6-上窑墙7-吊顶第一种结构的辊上窑墙支撑在焊在钢架结构的耐热扁钢4 上， 它与辊下窑墙是分割开的，中间插入孔砖5， 然后安装辊子与传动机构。这样，使窑体与传动系统既有机地构成一个整体，又互为独立的系统，不但便于精确安装辊道及其传动机构，而且为正常运转后的维修、调整与更换辊子带来了极大的便利。不足之处是由于孔砖与窑墙的分离，使窑体的气密性减小；另外还增加了钢材的用量，从而也增加了建窑成本。为弥补上窑墙与孔砖间密封性差这一缺名师资料总结

44、 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 13 页，共 22 页 - - - - - - - - - 14 陷，上窑墙放在支撑钢上的为一块七字形砖，孔砖也做成与其吻合的形状（见图1-7），构成“曲封”。这种结构的孔砖不起沉重作用，因而可采用轻质砖。图 1-7 孔砖第二种结构的辊上窑墙直接砌筑在孔砖上，孔砖砌死在窑体中。其优点是窑墙的气密性比第一种的好且结构简单、省材料，从而也降低了建窑成本。但这种结构的孔砖在窑墙砌筑好后就不能再移动，因而对孔砖的尺寸和孔砖的砌筑要求都更严格。孔砖是辊道窑窑

45、墙的特殊部件，由于加热后随着温度的变化辊子与孔砖会发生相对位移，要保证辊子的正常调位，必须重视孔砖结构形式的设计与砌筑。孔砖厚度一般略小于窑墙的砖体部分厚度，约为115150mm，以便在窑墙剩余空缺部分用陶瓷棉填充，保证窑墙的密封性。孔砖长度一般应保证每块孔砖不小于3 孔。孔砖的孔径一般比辊棒外径大10mm，且做成腰子形， 以便于运转时辊子的上下调整。每块孔砖两端还要预留热膨胀与砌筑灰缝的位置（见图 1-7）。1.4.2 窑顶窑顶支撑在窑墙上，由于处在窑道空间上方，窑内热气体在几何压头的作用下有自然向上运动的趋势，因此，除了必须耐高温、积散热小及具有一定的机械强度外，特别要保证其结构合理，使之

46、不易漏气。另外，辊道窑是轻体窑，为减少窑墙或其支撑结构的负荷，更要采用轻质耐火材料构筑窑顶。辊道窑窑顶结构形式主要有大盖板砖结构、拱顶结构、吊顶结构三种。1.4.2.1 大盖板窑顶砖结构大盖板砖结构采用大块耐火制品作为窑顶砖直接搭盖，窑顶砖有平顶和拱顶两种形式，如图 1-8 所示。窑顶砖一般要用硬质耐火材料，其厚度为 80mm 左右， 上面再砌筑轻质耐火材料。这种结构的窑顶投资最省，但由于窑顶砖在高温条件下要承受自重和其上部耐火材料的重量，大块窑顶砖的强度难以达到要求，因而它只适用于窄窑，一般用于内宽800mm 左右的煤烧隔焰辊道窑。为了增加窑内宽，可在承载窑顶砖的辊上窑墙用砖逐层突出砌筑，每

47、层砖突出部分为5060mm，如图 1-9 所示。1.4.2.2 拱顶结构拱顶结构用楔形砖砌成。辊道窑拱顶一般采用拱高与内宽比很小的倾斜拱，要注意配以坚固的拱脚梁及立柱来承受巨大的横推力。辊道窑拱顶砖都采用强度较高的轻质耐火砖，且都为单层拱。为减少灰缝增加气密性，一般都用自行设计的非标大型异形砖。拱顶结构也受到窑宽的影响，一般用于窑宽为10001500mm 的隔焰辊道窑或半隔焰辊道窑。图1-10 为辊道窑拱顶结构横断面图。它为孔砖承载上窑墙的结构，因此也就承受拱顶向下的重力，这种名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师

48、精心整理 - - - - - - - 第 14 页，共 22 页 - - - - - - - - - 15 结构的辊上空间较大，上部窑墙便于安装烧嘴，适用于明焰拱顶辊道窑。图1-11 为孔砖不承载上窑墙的拱顶结构，将侧面第一块拱砖与上窑墙连成一体，靠拱顶横推力挤压将拱顶与上窑墙的重力与横推力一齐通过拱脚砖传递给拱脚梁，拱脚梁一般为1822 号槽钢，它还可起到代替部分外侧钢板的作用。这种结构的辊上空间较小，一般只适用于隔焰辊道窑。如上所述，辊道窑的拱砖一般自行设计，这里以图1-10 的拱顶结构为例加以说明。图 1-8 窑顶砖图 1-9 平盖板加大窑内宽的砌筑图1-轻质砖2-平顶盖顶砖3-上窑墙凸

49、砌砖4-辊孔图 1-10 孔砖承载上窑墙的拱顶结构图 11 孔砖不承载上窑墙的拱顶结构1-助燃风方管2-拱脚梁 3-上侧板1-拱脚梁 2-拱脚砖 3-侧拱砖 4-拱砖 5-孔砖4-下侧板 5-助燃风方管6-底板例 1-4：设计图 1-10 拱顶结构的拱砖。解：根据拱半径与拱高、窑内宽的关系式：22)2(21BffR已知拱高f =108mm ，窑内宽 B =1400mm；代入上式可得拱半径R=2322.5mm 由：3014.05.23227002/)2sin(RB，可得拱心角为：=35.08o内弧长为：3 .14213602 R（mm）名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

50、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 15 页，共 22 页 - - - - - - - - - 16 分 5 块楔形砖则每块占有：1421.35=284.3（mm）考虑到灰缝等因素，可取楔形砖小头边长为282（mm）同理，外弧长为：156208.35360)2305.2322(14.32360)(2SR（mm）15625=312.4（mm），故可取楔形砖大头边长为310 mm。1.4.2.3 吊顶结构目前辊道窑越来越广泛地采用吊顶结构，由于其窑顶重量完全由加固钢架结构来支承，因此不受窑宽的约束，可用于窑宽为1.5m 以上的宽体窑中