摘要采用所介绍的隧道窑坯体快速冷却系统可有效防止热应力下冷裂纹的产生,缩短砖坯冷却时间,缩短窑炉长度,提高窑炉使用效率。
关键词:隧道窑;砖瓦;快速冷却;冷却工序区;非冷却工序区就砖瓦隧道窑而言,由冷却带侧面设置的冷却喷嘴对窑车上的坯体均匀喷人冷却空气,可使砖坯快速冷却。
进行强制冷却时,只在高温坯体表面急速冷却,坯体中心部与表面温度梯度大,热应力作用下坯体易产生冷裂破损。
因此,冷却速度受限,原用隧道窑需设计较长的冷却带,一般为窑总长的40%~50%,窑总长达50m~100m,窑车经过窑内耗费的时间长达20h,移动缓慢,必须配合使用加热设定表。
由于不能快速冷却,坯体长时间停留在窑内,使其操作效率降低。
鉴于此,国外一窑业公司推出了一种隧道窑快速冷却系统,坯体在窑内可较原来快速冷却,而且热应力下不产生冷裂。
该冷却工艺的要点是由两道工序组成:一道是在窑内对坏体喷人冷却空气,进行冷却,即冷却工序;二是停止或弱喷吹冷却空气,缓和坯体内部的温度梯度,即非冷却工工序。
冷却操作时,对此两种工序反复交替进行。
这样,在冷却工序后,砖坯进人一定时间的停止冷却或弱吹人冷却空气的非冷却工序,使坯体表面与内部温度梯度缓和,接着即使再进行强制冷却,也不会引起热应力破损。
下面借助隧道窑示意图的实例做进一步详述。
图1和2是隧道窑冷却带平断面图和垂直断面图。
坯体码载在窑车上,在冷却带中向右方向移动。
如图1所示,在冷却带窑壁交替设置宽冷却区和窄非冷却区,冷却带冷却工序区设有多组冷却喷管。
在该图实例中,冷却工序区喷管中的一边设置的冷却喷管冷却强风量为1m3/min~2m3/min, 而相对设置的冷却喷管冷却弱风量为0.5m3/min以下,两边为交替设置。
也可在冷却工序区两边全部设置强冷喷管,也可按照在冷却工序第一区段一边全部设置强冷喷管,在其第二区段另一边全部设置强冷喷管的方案交替设置冷却喷管。
此外,如图2所示,最好在窑室顶棚设置由电机驱动的搅拌风机,让空气在冷却带循环,均匀进行冷却。
码载在窑车上的砖瓦坯体直接在烧成带烧成后,进人冷却带,先在冷却工序区段由冷却喷管喷人空气及其他气体进行冷却。
在该冷却工序区,坯体表面与内部的温度梯度如图3中的T+T2所示。
接着坯体进人非冷却工序区,不进行冷却或只进行弱冷却,这样坯体温度由内部向表面产生热移动,砖坯表面温度与内部的温度梯度得以缓和(如图3中T3虚线所示),然后进人冷却工序区进行冷却,坯体出现图中T5所示的温度梯度,再继续往下操作,冷却工序与非冷却工序反复交替进行,在中途的非冷却工序区中,坯体表面与内部的温度梯度边缓和边冷却,使原隧道窑因产生冷裂不便于采用的强制冷却变为可能。
坯体由出烧成带时的1200℃冷却至600℃,由原5h缩短至2h~3h 就可结束冷却。
这样一来,隧道窑总长度可缩短5m~10m,窑使用效率也提高10%。
如图1~图3所示,窑冷却带由宽冷却工序区与窄非冷却工序区组成,坯体交替经过冷却工序和非冷却工序,但这样的宽窄幅度不一定不变,也可在幅度一致的窑冷却带内交替设置带强冷喷管的冷却工序区和不带喷管的非冷却工序区,或可在冷却带全长设置喷管,停用一部分,减小风量,作为非冷却工序区。
在冷却带内设置强冷喷管和弱冷喷管,坯体左右交替接触强冷却风,其表面整体均匀冷却,从这点来看是最适合的,正如该实例所述。
由上述得知,坯体先在冷却带的冷却工序区冷却后,然后进入非冷却工序区,可使其表面与内部温度梯度缓和,再进入第二冷却工序,这样反复操作,不会产生热应力引起砖的冷裂,而且与原冷却相比,只需原一半的时间就可实现快速冷却。
因此,采用冷却方式,除实现快速冷却外,还可以使隧道窑长度缩短,同时提高窑炉使用效率。
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