全自控高温梭式窑的开发与应用

作者：淄博星之火窑业技术公司 徐培勋 李德旗 张海涛

欢迎访问e展厅 展厅 8 炉窑相关设备展厅 喷煤机, 煤气发生炉, 节能装置, 点火器, 烧嘴, ... 前言 随着高技术陶瓷和优质耐火材料的迅速发展，国内高温烧成技术亦得到了相应的发展。而一些新型高温窑炉的问世，不仅满足了小批量、多品种的生产要求，也使烧成产品质量上了一个新台阶。我公司开发设计的XZH系列全自控高温梭式窑在窑体结构、工作系统和控制系统均进行了优化设计，采用了部分独特的新技术，性能先进可靠，投产后各项技术经济指标均达到了设计要求，运行效果理想，值得有关生产厂家新建或改造高温梭式窑时采用或借鉴。下面就我公司为江苏瑞丰新材料有限公司设计建造的6m3燃气全自控高温梭式窑作一详细介绍。 1 主要技术参数与经济指标 烧成产品：高温烧结材料；几何容积：6.0 m3；内腔尺寸：2.9m×1.6m×1.3m；窑车台面尺寸：2.8m×1.5m；窑车数量：4部，其中窑内2部，窑外2部；窑内料垛数量：2个；料垛尺寸：1.0m×1.4m×1.2m；使用温度：1700℃；燃料：液化石油气；烧嘴数量：6只，高速调温烧嘴；烧成方式：侧烧式、明焰烧成；排烟方式：烟气经车底排烟口进入地下烟道，由排烟风机排空；窑门结构形式：悬挂平移式气动压紧窑门；控制方式：温度、压力及进出车全自动控制；温控精度≤±2℃；热电偶数量：6支B型，1支S型，1支K型；窑炉系统设置：窑体、窑门、窑车及渡车、燃烧系统、排烟换热系统和测量及自动控制系统等。 2 窑体结构 窑体为型钢框架式结构，外蒙钢板，结构稳固，密封性好，外型美观。 窑体内衬选用氧化铝空心球砖, 要求该材料具有足够高的荷重软化温度和较好的热稳定性，满足该窑炉最高烧成温度的要求。窑炉中间层为轻质莫来石砖，外层为硅酸铝耐火纤维毡和无石棉硬硅钙板保温。窑体使用轻质材料能够减薄窑体厚度，减少窑墙的蓄散热量，有利于自动控制及节能降耗。 窑顶结构为α=75°拱顶结构，为了避免拱顶因高温膨胀再冷却后产生纵向裂缝，拱顶内衬除氧化铝空心球砖外，还在某个部位选用了不同材质的高温耐火砖砌筑，使用结果证明，该窑拱顶高温结构稳固，基本上未出现明显的纵向裂缝。由于拱顶横推力较大，传统隧道窑拱脚砖外侧均用重质砖砌筑，此部位隔热性较差。本设计拱脚砖外侧采用重质平板砖间隔一定距离侧立放置，平板砖之间填充轻质隔热砖和散状隔热料，可有效提高该部位的隔热性能。高温窑对烧嘴砖的要求比较苛刻。 传统高温梭式窑在生产运行一段时间后，其两侧内墙因高温膨胀会不同程度地向窑内凸出。为了克服这一问题，我们除了将窑墙内衬耐火砖设计成啮合结构，还将窑墙砌体和窑炉型钢框架采用特殊的活动锚固联结，即允许窑炉砌体高温时的自由膨胀，又能避免窑墙由于高温产生的内凸变形现象。 由于烧嘴砖冷热端温差较大，使用过程中易产生开裂现象，使用寿命短，更换比较麻烦。该窑烧嘴砖在制作时分割成4块，然后砌筑拼凑成整体，这样大大延长了烧嘴砖的使用寿命。 3 窑门 窑门采用悬挂平移式窑门，砌体结构与窑墙相同，整个窑门按固定高度悬挂在窑头工字钢横梁轨道上，并设有纵横运动小车，通过各自的独立变速装置实现窑门的开闭，即沿窑体纵向平移时可开启或关紧窑门，沿窑体横向平移时可移开窑门或使其复位。悬挂平移式窑门的优点是上下左右均可活动，便于关紧窑门。 窑门与窑体采用曲折密封结构，气动压紧方式。 4 窑车及渡车 窑车采用型钢制作加工而成，轴承采用高温轴承，最高耐温300℃，车体耐火材料为：车台面砖选用抗热震性好的电熔再烧结莫来石砖，干砌；周边选用啮合砖砌筑；中间选用隔热砖砌筑。车台面砖干砌的优点在于可大大减少窑车检修次数，延长窑车使用寿命。 由于高温梭式窑窑内压力较大，窑车与窑体的密封措施显得尤为重要。本设计除采用曲缝结构外，还设计了手动升降架密封结构替代传统梭式窑砂封结构。升降架沿窑长方向设置，靠杠杆传动，升降架内粘贴含锆耐火纤维，烧成时将升降架升到窑墙与窑车底盘下表面相平处即可。 窑车数量4部，其中窑内烧成时容车2部，窑外2部作为强化生产时备用。 渡车为电动渡车，设有定位装置。 5 燃烧系统 该窑选用6只燃气-空气预混式高速调温烧嘴，在两侧墙按上下交错布置，与窑内停放的2部窑车形成3个火道。高速调温烧嘴在低温时气流的喷出速度高，席卷窑内气体循环，加强窑炉的对流换热，均匀窑内温度。使用调温烧嘴有利于窑炉低温控制，确保入窑制品在烧成的低温阶段能够缓慢升温，对于提高烧成合格率非常有利。液化气由气罐经减压阀减压后供给，助燃风及调温风各自由一台高压风机供给。助燃风均经过烟道换热器预热至300℃左右供至烧嘴前，采用热风助燃，能够有效地保证最高烧成温度和高温阶段升温速度满足工艺要求。调温风为冷风供至烧嘴前，一般地讲，调温风量在低温阶段较大，在高温阶段一般将调温风量关小或关闭，以保证高温燃烧的要求。窑前燃气和空气管路均采取环形管路设计，以使烧嘴前介质阻力平衡。 高速调温烧嘴提供了一种手段，它使烧成低温阶段窑内温度和气氛均匀，强化对流传热，容易实现窑内温度的精细调节，满足苛刻的工艺要求，有助于提高产品烧成质量，特别适合窑炉点火初始阶段的低温控制。不过需要指出的是，由于高速调温烧嘴在低温阶段主要是靠吹进过量的冷空气调节温度的，因而节能效果不理想。 6 排烟换热系统 烟气由窑车台面排烟孔进入车底地下支烟道，汇总后由总烟道引入排烟机排空。在地下总烟道内，装有不锈钢换热器，助燃风通过换热温度可达300℃以上。在总烟道上设有冷风配风口，根据烟气温度调节配风量，使排烟机和换热器在安全工作温度下运行。 7 测量及自动控制系统 测量系统包括温度测量和压力测量。窑内安装6支热电偶用于测温；排烟风机入口和换热器入口前各装1支热电偶，检测烟道温度。窑内墙一侧设一个测压点，通过一台压力变送器检测窑内压力，调温风机和助燃风机总管道上也各安装一台压力变送器用于检测风压。燃气总管道上设有高低压压力开关，用于检测液化气压力变化。 该窑烧成采用计算机自动控制，包括电脑、AI人工智能调节仪、电磁阀、电动执行器和空燃比例调节阀等，并配置数据采集卡和机内机外的隔离器件，利用计算机专用工控软件包进行编程开发。自动控制系统由温度控制、烧嘴自动点火及熄火保护装置、压力控制、自动进出车系统、安全连锁控制报警系统等组成。 温度控制分6区，每一只烧嘴为1区。控制原理：每一区的AI人工智能仪表接收热电偶的测量温度信号值，与温度曲线设定值进行比较，若实测值小于设定值，AI人工智能仪表输出0-20mA信号，通过电动执行器，增大助燃风管蝶阀的开度，同时，通过燃气管道的比例阀同步调大燃气流量，使窑内温度升高。若实测值大于设定值，AI人工智能仪表则进行反向调节，以保证窑温曲线按照设定的烧成曲线进行。 压力控制包括窑内压力、助燃风压力和调温风压力控制。窑内压力控制是通过变频控制排烟风机实现的，即从窑内测压点取出窑压信号，经压力传感器将信号送至AI人工智能仪表，与窑压设定值进行比较，输出信号通过变频器控制排烟风机转速，使窑内压力按照设定的窑压曲线进行。窑内压力可采取全过程的恒压控制，以减小对温度的干扰。助燃风压力和调温风压力的控制是从各自的总管路上取出压力信号，通过变频控制风机转速实现的。 自动进出车系统配置一辆电动渡车，电动渡车可以在回车线上自动运行，并实现自身的定位；电动渡车上带有一个小牵引车，小牵引车可以自动反转，进退，从而实现窑车的自动进出窑。其控制柜设在窑体附近，并与中央控制室相连，可实现远程的全自动及现场的分步手动操作。现场的行程位置开关都是双测量点，当某个行程开关失灵后系统照样运行，同时发出报警提醒用户检修。 安全连锁控制报警系统：由于该窑燃料为液化石油气，为了保证供气安全，在供气主管路上设有电磁总阀。当系统停电时或液化气压力超过使用范围时，电磁阀自动切断气路；当风机系统出现故障引起风压变化过大时，报警系统发出报警信号，同时电磁阀自动切断气路，确保安全。 每支烧嘴前设有电离式火焰检测/自动点火装置，烧嘴有熄火发生，系统将发出报警信号，同时转入自动点火运行程序。若在规定的时间内点火失败，烧嘴前的燃气电磁阀自动关闭，切断燃气供应，并提示人工处理。 排烟风机、调温风机和助燃风机按照设定开停顺序进行连锁控制，以保证窑炉安全运行。 窑门的开启关闭与进出车系统和烧嘴自动点火系统连锁控制。当窑门未完全打开时，进出车系统不启动；当窑门未完全关闭时，烧嘴自动点火系统不启动。 计算机控制系统不仅能实现对窑炉烧成操作的自动控制，还能实现对窑炉各系统的综合控制，并能自动记录、打印及画面语言提示，另外计算机还能根据烧成要求模拟并储存多种烧成制度曲线，同时烧成曲线参数可按需要随时修改。 8 结语 6m3燃气高温梭式窑在砌体结构上采取了独特设计，选用高速调温烧嘴，全自控程度高，温度压力控制精确，点火调试一次成功并投入正常运行，各项技术经济指标均达到了设计要求，具有一定的推广应用价值。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (12/24/2004)