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隧道窑是一种可以连续生产的、自动化程度较高的、环境保护较好的现代化先进窑炉,隧道窑(连续式窑)因其烟气排出温度一般不高于℃,与间歇式窑炉相比,它是一种节能型窑炉,是最经济和效率最高的窑,是耐火材料行业的重要热工设备。其烧成温度为-℃,有的甚至更高。
隧道窑由预热带、烧成带及冷却带构成,窑车在窑外将砖坯装好后,依次通过上述各带进行烧成。
通常,在预热带内用与窑车前进方向相反的从烧成带引入的热气体使砖坯逐渐加热升温,耐火制品在此期间脱除吸附水及结晶水,并使有机物质分解。
在烧成带内利用空气和燃料的直接燃烧加热耐火制品至规定的温度并保温,然后进入冷却带在冷却带内,从窑出口处吹入的冷空气与烧成制品进行热交换,达到冷却的目的;窑车到出口时,耐火材料的烧成过程就完成了。
目前,大多数隧道窑预热带和冷却带的使用寿命是很长的。而烧成带温度较高,加上火焰的冲击、挥发气体的侵蚀、炉衬耐材的高温蠕变、窑内温度波动带来的热震剥落等,使得烧成带使用寿命较短,这就需要根据使用条件对隧道窑内衬材料作出正确合理的选择。
隧道窑在运行时,烧成带的工作内衬材料要长期承受高温的作用(~℃);根据烧制制品的不同,部分隧道窑在使用期间会对进车制度、烧成温度、保温时间等参数进行调整,使窑衬因热应力冲击造成剥落损伤;同时由于窑内温度的不均匀分布,在进出车过程引起窑内温度、压力变化,也造成窑内各部分热膨胀系数的差异,诱发较大的热引力;由于日常操作如装车超宽、窑车框架变形,窑车轴承串轴等发生故障,也会对窑衬造成物理损坏,被迫停窑检修,停窑一检修一开窑也对窑体造成伤害,降低窑体的使用寿命;烧成制品中存在的可挥发成分如碱金属、结合剂产生的蒸发汽化和燃烧气体对内衬材料的侵蚀;在高温和气氛的作用下,超高温隧道窑衬用镁铬耐火材料发生蒸发、化学变异,造成结构变化、产生层状裂纹,发生崩落、掉块,强度降低。
因此,隧道窑内衬的工作条件是连续式长时间操作,为保证窑的正常的温度制度、压力制度和砌体的严密性,对于隧道窑烧成带工作内衬材料的要求是:(1)良好的抗气体侵蚀能力。(2)具有较高的高温强度和良好的抗热震性。(3)良好的高温体积稳定性,窑内衬耐材应在不低于窑的工作温度下烧成,耐火砖在加热后应当没有收缩或呈现少量的膨胀。
在隧道窑的高温带使用耐火材料应与窑温和操作的特性一致,与所烧成的制品相符合。在℃以下温度使用耐火黏土砖,-℃使用高铝砖,在~℃使用硅砖,在~℃使用镁铝砖,在℃使用刚玉砖或电熔再结合镁铬砖。
硅砖、黏土砖隧道窑,烧成温度在℃左右,烧成带内衬用高温体积好、高温强度好的硅砖砌筑,其他部位用黏土砖;高铝砖隧道窑,烧成温度在℃左右,用高铝砖砌筑;对于烧制碱性耐火材料的高温隧道窑而言,烧成带的工作内衬应选择优质碱性耐火材料。