本实用新型属于建筑材料领域，涉及一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑。
背景技术：
城市透水砖作为海绵城市建设的主要材料之一已经得到广泛认可，传统透水砖具有透水，保水及装修等功能，其孔隙率高达30％，具有较高的微孔透水作用，路面年雨水截留量达45％。在雨水气候，雨水可快速经透水砖进入地下，以补充日益紧缺的地下水资本。在晴朗的气候下，蓄积在砖中的水分经过蒸腾作用，平衡地表温度。透水砖路面在冬天与其他路面相比有较高的温度和相对湿度，具有减轻温室效应的作用，然后具有较高的环保功能。
陶瓷透水砖是透水砖的一种，陶瓷透水砖是指利用陶瓷原料经筛分选料，组织合理颗粒级配，添加结合剂后，经成型、烘干、烧成、返青、急冷等工艺而形成的优质透水建材。目前对于城市用的透水陶砖，除了要求透水性好以外，还需要抗压、防滑、抗寒、耐风化，同时根据城市的设计对砖的色彩也有要求。
申请号为201220112484.5的中国专利“一种超宽体辊道窑急冷段用的调温器”介绍了一种超宽体辊道窑急冷段用的调温器，它包括有急冷管，所述的急冷管分别安装在窑体急冷段内的辊道上方和下方，它还包括有其上分布有多个调温孔的u型调温管，其中，所述的u型调温管分别安装在窑体急冷段内的辊道上方和下方，且相互对称。该急冷段采用的是调温器控制的风冷，无法满足现有青色和红色陶砖在辊道窑生产中需要的绝氧和有氧两种情况下的急冷需求。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑，集成了可切换的水冷和风冷两种模式，满足了青砖和红砖在辊道窑生产中对氧气和急冷速度的特殊要求，从而在一条生产线上方便实现了青色和红色不同产品的制备，具有广泛的适应性。
本实用新型的技术方案如下：
一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑，其特殊之处在于急冷窑内部设置有水箱，急冷窑外围一圈设置有完全连通的外部急冷管道，与急冷窑内部急冷管道相连通，内部急冷管道在朝着砖坯方向的管壁上均布有若干只排气孔；急冷窑外部设置有急冷风机，通过风管阀门与外部急冷管道连通；水箱的下部连通冷水管道，水箱上部通过蒸汽管道与外部设置的放散管道连通，蒸汽管道通过水管阀门与外部急冷管道相连通。
上述烧结透水陶砖的烧成急冷窑中，内部急冷管道的两端为三通结构，并设置有开口朝斜下方的冷凝排水管，冷凝排水管上设置有冷凝排水阀门。
上述烧结透水陶砖的烧成急冷窑中，排气孔的直径为5-15mm，间隔10-20mm。
上述烧结透水陶砖的烧成急冷窑中，排气孔的直径为10mm，间隔15mm。
上述烧结透水陶砖的烧成急冷窑中，下部冷水管道连通至降温区的冷水排管。
本实用新型具有的有益技术效果如下：
1、本实用新型在急冷窑采取水冷和风冷两套急冷降温系统，通过合理的管路设计和阀门控制，一套系统满足了青砖在绝氧环境和红砖在有氧环境中、不同急冷速度的要求。
2、本实用新型的急冷窑采用流水线作业，克服传统隧道窑方式无法连续生产的不足，大大节约了产品的生产周期；同时生产线中对于每只砖坯采用参数近似一致的急冷工序，砖坯受到的反应条件保持一致，避免了隧道窑烘烤还原中因窑体面积大，反应不均匀造成的一批成品色差不一，质量不一致等问题，确保了产品质量。
3、本实用新型在内部急冷水管的两端增加了冷凝排水管及冷凝排水阀门，克服了在水冷和风冷切换时，外部急冷管道和内部急冷管道中残余的水蒸气遇冷风凝结为水，通过排气孔滴落在高温辊棒上引起的辊棒激裂和断裂故障，提高了窑体的工作可靠性。
附图说明
图1为本实用新型烧成系统的组成示意图；
图2为本实用新型急冷窑沿传输方向剖视示意图；
图3为本实用新型急冷窑垂直于传输方向剖视示意图；
图4为本实用新型冷凝排水管及冷凝排水阀门结构示意图；
图5为本实用新型降温区结构示意图。
附图标记为：8-助燃风机；9-抽热风机；10-辊棒传动装置；11-急冷风机；12-烧枪；14-天然气；30-烧成窑；40-返青区；50-急冷窑；51-水箱；52-冷水管道；53-内部急冷管道；54-风管阀门；55-水管阀门；56-放散管道；57-蒸汽管道；58-外部急冷管道；59-排气孔；60-降温区；61-冷水排管；62-冷水箱；65-冷凝排水管；66-冷凝排水阀门；67-三通结构；70-打包区；80-烧成系统；110-砖坯。
具体实施方式
本实用新型涉及建造海绵城市大量使用的一种页岩烧结性透水陶砖，需要在一条生产线中实现青砖和红砖的还原和锁色反应，故带来了较大的技术难度。实施中采用高质量页岩材料，经液压成型、烘干、烧制后形成产品。对于青灰砖生产，在返青区将烧枪调整成还原焰，制品通过烧成窑后经返青区的还原焰形成青灰色砖后进入急冷区，采用蒸汽水冷锁住颜色后，经过降温区出窑；若生产红色、咖啡色、黄色等青灰色以外的颜色，则在返青区将烧枪调整成氧化烧成高温区参数，制品经烧成窑及高温区后直接进入急冷区，急冷区采用冷风急速冷却降温锁住颜色。
如图1所示，烧结透水陶砖的生产线包括制粉成型、烘干窑、烧成系统80和分拣打包单元70。砖坯110在辊棒传动装置10的传动下，依次经过烘干窑、烧成系统80后制成陶砖，由分拣打包单元70打包入库。
原料包括页岩、黄干土、沙土和含铁物料，预先混合后加入水分，经多级循环粉碎筛选，造粒形成0.05-0.3mm直径的颗粒后进入陈化釜陈化48小时以上，然后采用压制设备压制成砖坯110，经过联运线输送至烘干窑处。
辊棒传动装置10为辊道窑物料传动的常见设备，主要包括减速电机、链传动装置、转轴、交错传动装置和若干只并排跨在炉体区域上设置的辊棒，减速电机驱动链传动装置转动，带动转轴转动，再通过交错传动装置带动若干只辊棒同步转动，进而带动砖坯等物料在辊棒上移动。图中省略了辊棒传动装置10中的减速电机、链传动装置、转轴、交错传动装置，仅给出了辊棒的示意图。为了充分利用场地，在烘干窑前后设置了联运线，目的是进行生产流水线的方向转换。其中联运线是辊棒传动生产线的公知技术，本发明不再赘述。
烧成系统80包括烧成窑30和后续级联设置的返青区40、急冷窑50和降温区60，返青区40、急冷窑50和降温区60均为侧面密封为窑体结构。烧成窑30和返青区40中，辊棒传动装置10的上部和下部间隔分布有两排烧枪12，烧枪12产生的火焰朝内，采用烧枪阵列加热实现生产线上砖坯的陶化反应，并自动控制火焰大小和温度，实现了整个窑区内部砖坯的均匀加热，确保了流水线上产品的一致性。
返青工艺采用作为燃料的天然气将高温氧化的红砖三氧化二铁还原成呈青色的氧化亚铁，再通过下置式水箱蒸发的水蒸气锁住青色，同时快速降温。返青区40的设置与烧成窑30类似，辊棒传动装置10带动砖坯110穿过返青区40的中部位置。当生产青砖时，通过调节烧枪中天然气与助燃风的配比，使烧枪产生的还原焰注入返青区，从而使制品产生青色。当生产红色制品时，返青区的烧枪与烧成窑的烧枪则调节一致，均注入氧化焰，产生高温烧制产品。
为了一条生产线满足青色和红色透水砖的生产，需要在返青区40和急冷窑50采取不同的方案。根据陶砖制备原理，青砖烧制前期和普通红砖是一样的，砖坯氧化烧结后在还原气氛下三氧化二铁生成氧化亚铁，在高温下氧化亚铁与二氧化硅生成青色的硅酸亚铁玻璃相，故砖体的表面呈青色。由于氧化亚铁极不稳定，在300℃以上容易二次氧化，所以青砖必须在缺氧的状态下一直冷却到无法再次氧化的温度直至出窑。
对于红砖生产，由于砖坯不需要还原反应，故返青区40的烧枪控制采用与烧成窑30一致的方案，即烧枪正常工作，产生高温火焰对返青区40的砖坯110继续进行烧制。而对于青灰砖生产，则在返青区40将烧枪调节为还原焰，使得烧枪的出火端口只输出天然气。天然气14的主要成分为甲烷，在高温的砖坯所在的返青区产生不充分燃烧产生一氧化碳，一氧化碳产生还原气氛，对砖坯氧化烧结后在还原气氛下三氧化二铁生成氧化亚铁，并保持整个返青区40处于缺氧的状态，确保青砖不被二次氧化。通过控制烧枪中天然气和助燃风的流量比，控制还原反应程度，进而可以生产颜色介于青色和红色之间的其他彩色砖。根据前面的青砖还原原理，由于返青区40内砖坯110上的氧化亚铁极不稳定，在300℃以上容易二次氧化，故需要在后续的急冷窑采取相应的措施。
图2和3中，在急冷窑50中设计了两套急冷降温设备，可实现风冷和水冷。图中，急冷窑50内的上部和下部分别设置了两只水箱51，在高温炉体内部作用下产生水蒸气。急冷窑50的外围一圈设置有完全连通的外部急冷管道58，与窑体内的内部急冷管道53相连通，内部急冷管道53在朝着砖坯方向的管壁上均布有若干只排气孔59。排气孔59的直径为5-15mm，优选10mm，孔与孔的间隔10-20mm，优选间隔15mm。
急冷窑50外部设置有急冷风机11，急冷风机11通过风管阀门54与外部急冷管道58连通；水箱51的下部连通冷水管道52，水箱51的上部通过蒸汽管道57与外部设置的放散管道56连通，蒸汽管道57通过水管阀门55与外部急冷管道58相连通。
当生产青灰转制品时，需要短时间绝氧且急冷，则风管阀门54关闭，避免外界的空气流入，同时水管阀门55打开，水箱51内产生的水蒸汽，通过蒸汽管道57和外部急冷管道58进入窑内的内部急冷管道53中，通过排气孔59对砖坯急冷降温，此时外界空气不流入，急冷窑处于绝氧且急冷状态，将返青后的制品颜色锁住；实践证明，采用水蒸气绝氧急冷，不但有利于氧化亚铁的稳定性，防止二次氧化，且有利于青砖的品质和色泽。
当生产红色、黄色等制品时，水管阀门55关闭，风管阀门54打开，则急冷风机产生的冷风通过风管和外部急冷管道58进入窑炉内的内部急冷管道53中，通过排气孔59对砖坯急冷降温，将原色制品予以冷却。实践证明，采用外界风冷的方式可以确保红色、黄色制品在急冷窑处于有氧状态，使得最终的颜色色泽更加纯正亮丽。此时放散管道56打开，水箱51内的蒸汽予以放散，由于水箱51处于高温环境中，为防止干烧必须保证水箱内有适当的水量，其产生的蒸汽从放散管道56被放出或回收利用。
图4中，内部急冷管道53的两端为三通结构67，并设置有开口朝斜下方的冷凝排水管65，冷凝排水管65上设置有冷凝排水阀门66。这是由于急冷窑50用于青砖和红砖两种颜色产品的生产，当生产青砖的水冷方式切换为红砖的风冷方式时，为防止外部急冷管道58和内部急冷管道53中残余的水蒸气遇冷风凝结为水，通过排气孔59滴落在高温的辊棒上，由于辊棒在炉体运行中温度较高，容易激裂甚至断裂，故增加了冷凝排水管65和冷凝排水阀门66。
切换使用时，在关闭水管阀门55的同时打开冷凝排水阀门66，再打开风管阀门54，可将残余水蒸气冷凝的水从冷凝排水管65排掉，然后再关闭冷凝排水阀门66，正常实现风冷工作。
从余热利用的角度出发，水箱51的冷水管道52连通至降温区60内部设置的冷水排管61，利用余热将水箱51的进水加热，提高蒸汽产生效率和急冷效率。如图5所示，降温区60的顶部设置有抽热风机9和冷水箱62，抽热风机9将热量抽至烘干窑，同时降温区60的内部设置有若干只冷水排管61与冷水箱62连通，冷水排管61的出口与急冷窑中水箱51的下部冷水管道52相连通，在给降温区降温的同时，充分利用余热至急冷窑，达到环保节能的效果。
1.一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑，其特征在于：急冷窑(50)内部设置有水箱(51)，急冷窑(50)外围一圈设置有完全连通的外部急冷管道(58)，与急冷窑(50)内部急冷管道(53)相连通，内部急冷管道(53)在朝着砖坯方向的管壁上均布有若干只排气孔(59)；急冷窑(50)外部设置有急冷风机(11)，通过风管阀门(54)与外部急冷管道(58)连通；水箱(51)的下部连通冷水管道(52)，水箱(51)上部通过蒸汽管道(57)与外部设置的放散管道(56)连通，蒸汽管道(57)通过水管阀门(55)与外部急冷管道(58)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑，其特征在于：内部急冷管道(53)的两端为三通结构(67)，并设置有开口朝斜下方的冷凝排水管(65)，冷凝排水管(65)上设置有冷凝排水阀门(66)。
3.根据权利要求1所述的一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑，其特征在于：排气孔(59)的直径为5-15mm，间隔10-20mm。
4.根据权利要求3所述的一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑，其特征在于：排气孔(59)的直径为10mm，间隔15mm。
5.根据权利要求1所述的一种烧结透水陶砖的烧成急冷窑，其特征在于：下部冷水管道(52)连通至降温区(60)的冷水排管(61)。
技术总结