环窑 ,又称轮窑,是指具有环形隧道结构的一种连续式窑,沿隧道的长度分成预热,烧成、冷却等带。烧制时,将生坯固定于一个部位,将燃料在隧道的各个部位顺序加入,使火焰沿环形不断向前移动,生坯即依次经过三个阶段而成产品。热效率较高,但操作条件较差,用于烧制砖,瓦、粗陶瓷和粘土耐火材料等。
简述
环窑又名轮窑,在国外也叫霍夫曼轮窑,为德国人霍夫曼于1867年首创。轮窑是一种连续式焙烧窑炉,它是我国当前砖瓦生成中普遍使用的窑型。轮窑的焙烧空间是长的环形隧道。隧道内没有横隔墙,隧道外侧等间距地开有窑门,通常从门数来表征轮窑的规模。砖瓦坯码放在焙烧道中,成固定不动的坯垛。煤从窑顶的投煤孔投入燃烧,“火焰”沿隧道连续不停地运转。“火焰”的前面连续装窑,后面烧成的产品不断出窑,所以轮窑是一种连续窑。来自冷却带经过砖瓦垛加热的高温空气供焙烧带燃料燃烧,焙烧带燃料燃烧的产物——烟气经过预热带,能充分预热砖瓦坯,使排出的烟气温度较低(约100~150℃)。
组成
环窑主要由焙烧道、窑门、投煤孔、总烟道、支烟道、烟闸、哈风等部分组成。抽取余热的轮窑还包括余热利用系统和总热风道等。
(1)焙烧道
焙烧道是轮窑的焙烧空间,有两条平行的直窑段和两端的弯窑单元组成。弯窑单元同直窑段连接成环形。焙烧道宽为2.6~4.2m,拱顶多为半圆券,内高为2.1~3m。沿焙烧道长度方向等间距地设有窑门,作为装、出窑的通道。把两个相邻窑门间的窑道称为一个窑室,窑室的长度一般为5~6m。轮窑的规格常以其门数表示,较小的轮窑有16门的,较大的轮窑有64门的,最大有达80门的。因为一个窑室的长度(即门间距)大致相同,所以数多的轮窑直窑段必然长。对应于16~80门轮窑,焙烧道长度在80~400m之间变动。焙烧空间的容积约在300~2000m之间。
窑道外侧墙壁由两层砖墙内填干土筑成,总厚度为1.5~2.5m。窑拱顶用砖砌成0.37m厚或0.5m厚,其上用于二七夯实,最后在窑面上铺砖,窑顶总厚约1m。窑道内侧墙由一砖厚的窑衬和用两砖厚的普通砖砌成的支撑墙组成。
(2)总烟道
总烟道设置于平行的直窑道之间,它的作用是汇集从各窑室排出的烟气。总烟道同烟囱(或
排烟风机)相接。
(3)哈风
窑道侧墙下开的排烟孔叫哈风或哈风洞。为了使烟气能通畅地排出,哈风洞应有足够大的断面积,通常哈风洞高为0.5~0.7m,宽为0.4~0.6m。哈风洞多设在窑道的外侧墙中,少量设在内侧墙中,在窑道转弯处,则一定设在外侧墙中。因为转弯时气流朝内侧阻力小的一边走,如果哈风洞也设在内侧,则靠外侧就很少有气流通过,使内侧温度明显高于外侧温度,影响焙烧质量和进度。进入外侧哈风洞的气流要经过窑底的下支烟道进入中心主烟道。
(4)支烟道
支烟道是连接总烟道和哈风口的通道。
(5)烟闸
烟闸又称
风闸,是用来开启或关闭哈风的。一般采用锥型闸。为了减少开启时的烟闸对烟气的阻力,烟闸的直径适当大一些为好,以600~800mm为宜。
(6)投煤孔
焙烧道拱顶设有投煤孔,俗称火眼,用作投煤及看火用。在隧道宽度方向上的投煤孔中心线距离(列距)为0.8~0.9m,边上的投煤孔离侧墙0.4~0.5m。在隧道长度方向上的投煤孔中心线距离(排距)为1m左右。投煤孔直径为150~200mm。
投煤孔可用
耐火混凝土浇注,以提高其整体性能。浇注后需养护一段时间,在此期间不能移动拱胎。
(7)火帽
投煤孔的盖子叫
火帽,又叫
火盖。火帽的用途是隔绝窑内外空间,以免外界冷空气吸入窑内和窑内热气体向外界逸出。
原理
用轮窑焙烧时,砖瓦坯体在窑道中码成固定不动的坯垛,砖瓦坯经预热带、焙烧带、保温带、冷却带等阶段而烧成砖瓦成品。每一窑室一经装满坯垛后即将该室封堵严实。堵门的唯一要求就是不漏气。做法是:一般在窑门处砌两道墙,两墙之间留有一定距离的空气层,以提高其保温隔热效果。要求第一层墙必须与窑里墙砌齐。上海地区有些砖厂为了节省堵门时间和节约堵门用砖,采用内砌一道墙,外用一块钢板堵挡。
钢板门和窑门框的缝隙用泥浆涂抹,亦能达到同样目的。封闭窑室(将焙烧道横向隔断),一般采用糊纸挡的办法达到封闭窑室的目的。要求纸挡糊得严密不漏气。如纸挡糊得不严密,冷空气将从码窑处反流进入预热带,降低了预热带温度,增加了烟囱(或排烟风机)的负担,致使焙烧带返火严重,产量降低,煤耗增大。有的砖厂采用玻璃纤维布代替废报纸封闭窑室,亦取得了良好效果。
玻璃纤维布不但可长期反复使用(开挡时,只要两根镊形钢筋夹住玻璃纤维布,然后转动钢筋,将布卷起后从火眼取出),节省开支,而且密封性能良好。
坯垛的前端连续装窑,而后端则连续出窑。在焙烧带将煤从窑顶投入窑内燃烧。冷空气由出窑段已打开的窑门进入,经过冷却带、保温带而变成热空气,一部分被抽出用作人工干燥室的热源,其余的进入焙烧带供燃烧用。燃烧生成的烟气将自身热量传给窑内预热及干燥的坯体,最后经哈风洞、支烟道,通过打开的烟闸进入主烟道,自烟囱(或
排烟风机)排出。烟囱(或排烟风机)的抽力是烟气流动的动力,也就是烧砖瓦的火焰持续不断前进的动力。鉴于坯体排出残余水分和升温过程要缓慢进行,且为了较多地利用烟气中的热量,故在预热带要开启几个锥形闸(一般开启5个锥形闸),分几处将烟气排出。轮窑的“火焰”行进速度,称之为“火行速度”,通常的火行速度为每昼夜20~45m或更快,烧瓦的火行速度低于烧砖的火行速度,一般低于每昼夜30m。火焰每向前移动一个窑室即应提起预热带始端纸挡前一个窑室的锥形闸,并将纸挡烧掉,同时将靠近焙烧带的一个锥形闸下落关严。这样,各带即可前进一个窑室。前面不断装窑,后面不断出窑,在轮窑中焙烧就是这样连续进行的。
一部火操作的轮窑·般为16~24门窑室,两部火操作为32~48门窑室。一般每部火分带情况为:预热带5~7门,焙烧带2~3门,装出窑3~4门。轮窑各带顺序保持不变,但总是朝一个方向移动。