CN210820159U - 一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，流水线包括制料单元、干法成型单元、湿法成型单元、预烘干窑、烘干窑、烧制单元和分拣打包单元；所述的烧制单元包括烧成窑和后续级联设置的返青区、急冷区和降温区。本实用新型克服传统隧道窑方式无法连续生产的不足，从砖坯完成至同时成品出窑仅需要数小时，与传统的隧道窑数十小时大大节约了生产周期；采用同一条联运线将湿法工序和干法工序进行合并，且在湿法工序中加入了预烘干工序，使得湿法坯料事先通过湿法预干燥窑进行预干燥，使得其含水量达到干法砖坯的含水量，然后与干法共用相同的烘干窑、烧成单元及工艺等，从而提高了设备利用率，降低了建设成本。

Description

一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线

技术领域

本实用新型属于建筑材料领域，涉及一种烧结透水陶砖的制备流水线，尤其是一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线。

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、高温烧结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201610126755.5的中国专利“一种生态透水陶瓷砖及其生产方法”介绍了一种生态透水陶瓷砖及其生产方法，将混合物料中加入适量红色或青色颜料，压制成型后置于窑中，先在100～120℃的条件下干燥1～2小时，再放入 1180～1200度高温下煅烧3～5小时，待炉温降至室温后取出，即可制成红色或青色的透水陶瓷砖。

上述技术在实际应用中存在以下的问题：一、透水砖颜色的调控需要在胚料中加入颜料，工艺复杂，成本高，不环保，而且颜料的添加会影响到砖的性能。此外现有的透水陶砖均采用隧道窑的生产方式，从砖坯制备完成到成品出炉需要数十小时的时间，严重影响了产品的生产效率；二、由于干法制备和湿法制备的砖坯含水量不同，导致传统隧道窑无法共用同一套系统；三、在隧道窑制备方式中，窑体体积大，而制品叠码在窑车上，容易产生内部烘烤火焰不均匀造成不同窑体位置处砖坯的化学反应不一致，最终影响到产品的成色和质量。

实用新型内容

本实用新型提供了一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，可适用于不同水分的砖坯物料，烘干、烧成、返青等工序在同一条流水线上完成，提高了生产效率，确保了产品的一致性，同时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：

一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：包括制料单元、干法成型单元、湿法成型单元、预烘干窑、烘干窑、烧制单元和分拣打包单元；

制料单元制备的干法物料经干法成型单元制成的砖坯经辊棒传动装置传动，依次经过烘干窑、烧制单元后，由分拣打包单元打包入库；制料单元制备的湿法物料经湿法成型单元制成的砖坯经辊棒传动装置传动，依次经过预烘干窑、烘干窑、烧制单元后，由分拣打包单元打包入库；

所述的烧制单元包括烧成窑和后续级联设置的返青区、急冷区和降温区，所述的烧成窑和返青区在移动砖坯的上部和下部分别间隔设置有上下两排烧枪，烧枪包括由电磁阀控制且具有独立阀门控制的助燃端口和燃气端口，针对不同颜色产品改变助燃风和天然气的输入比例；

所述的急冷区内部设置有水箱，急冷区外围一圈设置有完全连通的外部急冷管道，与急冷区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；急冷区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。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，烧制单元上部设置有若干只烧成抽热风机，烧成抽热风机的出口通过管道连通至烘干窑上部和下部的抽热管道，抽热管道的出口分叉成若干个吹风口，吹风口的上端设置有闸板阀。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，预烘干窑包括窑体和安装在窑体上的热风炉、抽热风机和排烟风机，所述的窑体为多层窑体层叠结构，窑体的两侧对应位置处设置有提升机，提升机上设置有随提升机升降的托架，所述的托架上设置有过渡辊棒传动装置，砖坯在辊棒传动装置和过渡辊棒传动装置之间进行位置转换。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，预烘干窑的窑体内部砖坯的上部设置有上辐射板，辊棒传动装置的辊棒下方设置有下辐射板。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，预烘干窑的传热通道的进口连接抽热风机，传热通道的出口分叉为若干个吹风口，吹风口设置在窑墙侧壁上辐射板上方和下辐射板下方的位置处；

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，预烘干窑的排烟通道的出口连接排烟风机，排烟通道的进口分叉为若干个吹风口，吹风口设置在窑墙侧壁上辐射板上方、下方和下辐射板下方的位置处。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，烘干窑上部设置有变频控制的排烟风机。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，所述的吹风口为长条形结构，正对砖坯所在的位置设置。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，烧成窑通过下部设置有挡火墙和上部设置的活动挡板构成若干个温控区段。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，烧成窑与挡火墙对应位置的窑墙上部设置支撑架，活动挡板以高度调节的方式固定在支撑架上。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，辊棒传动装置包括设置在窑体上的若干组同步传动单元，每组同步传动单元包括减速电机、链传动装置、主动转轴和若干只并排设置的辊棒；

每根辊棒的从动端支撑在轴承排座设置的支撑轴承的外圈上；辊棒的主动端设置有卡口，并通过卡簧固联在辊棒座上，辊棒座与从动交错传动轮同轴设置；

主动转轴上间隔设置有若干只主动交错传动轮和一只大链轮，减速电机带动小链轮，通过链条驱动大链轮带动主动交错传动轮、从动交错传动轮转动，进而带动若干只辊棒同步转动。

上述干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线中，所述的主动交错传动轮为斜齿轮、锥齿轮或蜗轮；所述的从动交错传动轮为斜齿轮、锥齿轮或蜗杆。

本实用新型具有的有益技术效果如下：

1、本实用新型提出了一种干法制粉和湿法制粉复合共用同一条生产线的方案，采用同一条联运线将湿法工序和干法工序进行合并，且在湿法工序中加入了预烘干工序，使得湿法坯料事先通过湿法预干燥窑进行预干燥，使得其含水量达到干法砖坯的含水量，然后与干法共用相同的烘干窑、烧成单元及工艺等，从而提高了设备利用率，降低了建设成本。

2、本实用新型实现了透水砖流水线生产，克服传统透水砖采用隧道窑方式无法连续生产的不足，从砖坯完成至同时成品出窑仅需要数小时，与传统的隧道窑数十小时大大节约了生产周期；同时生产线中对于每只砖坯采用统一的烘烤、烧成、急冷等工序，砖坯受到的反应条件保持一致，避免了隧道窑烘烤机还原中因窑体面积大、还原焰和受热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、本实用新型的生产线优势在于青砖和红砖的生产是在同一条生产线中完成，且通过工艺调节，可以烧制红色，青灰色，咖啡色，黄色等各种天然颜色的产品，全程无化工原料及色料的添加，且使用天然气作为燃料，使得产品色泽天然且生产过程环保。在透水砖制备中，通过在返青区和急冷区采取不同的还原气氛控制和急冷锁色方案，在一条流水线上实现了不同颜色透水砖的生产控制。通过对天然气燃烧机理研究，采用燃气不充分燃烧下产生一氧化碳，对砖坯中的铁氧化合物进行不同程度的还原反应进而改变产品色泽，同时在急冷区设置了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中和红砖在有氧环境中的不同急冷速度的要求。

4、本实用新型的烘干窑采用余热回收及自控原理，实现了砖坯从8％的含水量至1.5％的烘干。使用中将降温段和烧成窑的余热通过风机和管道传输至烘干窑的不同区域，且在每个抽热管道的管口上安装了闸板阀控制管道的流量，并结合排烟风机的变频调节作用，满足了数十米烘干窑的烘干温度曲线要求，使得物料的水分达到烧成设计要求，确保了产品质量，并达到节能环保、降低成本的目的。

5、本实用新型烧成窑采用烧枪阵列加热实现生产线上砖坯的陶化反应，通过电磁阀自动控制天然气和助燃风的大小，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；同时在烧成段增加了若干以活动挡板和挡火墙构成的局部温控区域，通过调节活动挡板的高度来调节该温控区域的温度，结合抽热风机的风量调节，使得整个烧成窑的温度随长度变化量符合烧成窑的烧成曲线，最终确保了产品质量。

6、本实用新型将预烘干窑建设成层叠结构，一方面节约了建筑用地面积和产品成本，另一方面层叠结构的窑体比同样长度的单层窑体更容易实现热量保持，从而节约了总体能耗。同时在砖坯的上下方分别设置了辐射板，从窑墙侧壁进来的烘干热风对辐射板加热并匀化后辐射给砖坯，实现了高温快速烘干，提高了产能、节约了能耗；同时避免了热风直接吹至湿砖坯造成的温度不均匀、容易产生裂纹等问题，确保了产品质量。此外通过对不同层窑体的热量分别进行单独控制，可以很方便满足整个烘干段设计的温度曲线，保证了产品质量，并满足了湿法干燥中湿度变化大的特殊要求。

附图说明

图1为本实用新型干湿法复合法生产线的组成示意图；

图2为本实用新型预烘干窑的组成结构示意图；

图3为本实用新型预烘干窑的热控系统安装示意图；

图4为本实用新型热辐射板工作原理示意图；

图5为本实用新型烘干窑沿传输方向剖视示意图；

图6为本实用新型烘干窑垂直于传输方向剖视示意图；

图7为本实用新型抽热管道上闸板阀工作原理示意图；

图8为本实用新型闸板阀结构示意图；

图9为本实用新型烧成窑/返青区沿传输方向剖视示意图；

图10为本实用新型烧成窑/返青区垂直于传输方向剖视示意图；

图11为本实用新型活动挡板工作原理示意图；

图12为本实用新型烧枪的结构原理示意图；

图13为本实用新型急冷区沿传输方向剖视示意图；

图14为本实用新型急冷区垂直于传输方向剖视示意图；

图15为本实用新型降温区结构示意图；

图16为本实用新型砖坯传动装置的原理示意图；

图17为图16中A方向原理视图；

图18为图16中B方向原理视图。

附图标记为：1-原料；2-制粉；3-陈腐；4-压制成型；5-干法制粉成型单元； 6-联运线；7-排烟风机；8-助燃风机；9-烧成抽热风机；10-辊棒传动装置；11- 急冷风机；13-燃气管道；14-天然气；20-烘干窑；21-抽热管道；22-吹风口； 23-闸板阀；24-窑墙；25-刻度；26-闸板；30-烧成窑；31-燃气管道；32-助燃风管；33-烧枪；34-挡火墙；35-活动挡板；36-直孔；37-支撑架；38-支杆；39- 锁定杆；40-返青区；41-助燃端口；42-燃气端口；43-出火端口；44-控制线； 45-电磁阀；50-急冷区；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；70-打包区；80-烧成单元；92-预烘干窑； 101-炉体区域；102-减速电机；103-小链轮；104-链条；105-大链轮；106-主动交错传动轮；107-主动转轴；108-支撑件；109-轴承排座；110-砖坯；111-从动交错传动轮；112-从动转轴；113-轴承座；114-辊棒座；115-辊棒；116-支撑轴承；117-卡簧；118-卡口；119-限位轴承；120-内圈；121-外圈；200-窑体；201- 提升机；202-托架；205-上热辐射板；206-抽热风机；207-热风炉；208-排烟风机；209-过渡辊棒传动装置；210-排烟通道；211-传热通道；215-机架；216- 光电位置传感器；217-上位行程开关；218-下位行程开关；219-上挡块；220- 下挡块；221-隔层；224-热辐射方向；225-下热辐射板。

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，包括干法制备和湿法制备，其中湿法制备后的砖坯含水量较高，但可用于非规则形状以及内部带有孔洞的产品制备。为了满足湿法和干法产品的复用，克服传统隧道窑生产工艺中存在的成色不均匀、生产周期长的不足，本实用新型在国内研发了首套干法制坯和湿法制坯，经同一条烧成系统生产路面烧结透水陶砖的多功能流水线生产线。

在整个生产线设计中，需要根据原料和产品要求设计不同的烧成温度曲线，故需要结合砖坯的移动速度、路径合理分配每个区段的温度值和窑炉气氛，才能实现陶化反应，确保产品质量。此外在颜色控制中，传统的烧制方法不能实现青色砖和红色砖在同一条生产线中完成，基本全靠添加化工色料来实现不同颜色的产品，而本实用新型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。

本实用新型采用选用高质量页岩材料既能将采用干法制粉(含水量7％-8％) 压制成型的制品烧制成青灰色、红色、咖啡色、黄色等各种天然色路面专用烧结透水陶砖；又能将采用湿法制粉(含水量17％-20％)挤出成型的制品烧制成青灰色、红色、咖啡色、黄色等各种天然色路面专用烧结透水陶砖。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，本实用新型的干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，包括制料单元4、干法成型单元5、湿法成型单元91、预烘干窑92、烘干窑20、烧制单元80和分拣打包单元70。其中干法制粉压制成型的砖坯制品含水份 7％-8％，可直接进入干燥窑烘干后烧制，而湿法挤出成型后的制品水份为 17％-20％，需要先经过预烘干处理，使其水份降至7％-8％，再与干法制粉一样经过烘干烧制为成品。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0.05mm-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。

图1中干法制备的砖坯110在辊棒传动装置10的传动下，依次经过烘干窑 20、烧制单元80后制成陶砖，由分拣打包单元70打包入库。湿法制备的砖坯 110经辊棒传动装置10传动，依次经过预烘干窑92、烘干窑20、烧制单元80 后，由分拣打包单元70打包入库；为了充分利用场地，在烘干窑20前后设置了联运线6，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，本实用新型不再赘述。

如图2至图4所示，预烘干窑包括多层层叠的窑体200和安装在窑体200 上的热风炉207、抽热风机206和排烟风机208，窑体200的中部设置有辊棒传动装置10，图中的窑体200被隔层221隔为三层的烘干窑。

为了实现多层窑体的物料转换，窑体200的两侧对应位置处设置有提升机 201，提升机201上设置有随提升机201升降的托架202，提升机上的链传动装置带动托架202沿机架215上的轨道上下运动。托架202上设置有与窑体200 内辊棒传动装置10相一致的过渡辊棒传动装置209。砖坯110随托架202上升至指定位置后，由过渡辊棒传动装置209将砖坯110传动至辊棒传动装置10后，再通过辊棒传动装置10将砖坯110传送至窑体200内部，从而实现了顺序转运。

图2和图3中，传热通道211的进口连接抽热风机206，抽热风机206采用变频调节，将热风炉207的热量传送至砖坯。每层窑体之间设置有热辐射板，设置热辐射板的目的在于防止热风直接接触湿砖坯造成的裂纹问题，以及热量从窑墙一端吹入造成的辐射不均匀问题。

砖坯的上部设置有上辐射板205，辊棒传动装置10的辊棒下方设置有下辐射板225。传热通道211的进口连接抽热风机206，出口分叉为若干个吹风口22，吹风口22设置在窑墙内，且吹风口位于上辐射板205上方和下辐射板225下方的位置处，图中为6个吹风口。这样以来，吹风口22的热风先将上辐射板205 和下辐射板225加热，并进行了保持基本的热均匀性。上辐射板205和下辐射板 225均为1.5mm厚的304不锈钢板，钢板再将热辐射至砖坯，实现了高温快速烘干，并避免了热风直接吹至湿砖坯造成的温度不均匀、容易产生裂纹等问题，确保了产品质量。

排烟通道210的出口连接排烟风机208，排烟通道210的进口分叉为若干个吹风口22，吹风口22设置在窑墙另一个侧壁上，且吹风口位于上辐射板205上方、下方和下辐射板225下方的位置处，图中为9个吹风口。这样可以将砖坯上方和下方的潮湿气体全部抽运出窑体200，提高了烘干效率。

使用中根据整个烘干窑设计的温度烧成曲线，通过控制抽热风机206和排烟风机208的流量和闸板阀开口，对每层窑体200设置不同的温度，容易实现整个烘干区温度的分段控制，从而保证产品的质量。此外由于窑体呈立体叠层结构，与比传统的单层窑体相比，热源聚集度高，尤其是中间层窑体的热量不容易散发，进而节省了能耗，降低了生产成本。

图2中右边的提升机201实现底层到中间层的转运，图中提升机201安装在支架215上，支架215上端设置有上位行程开关217，下端设置有下位行程开关 218；托架202的上部设置有上挡块219，下部设置有下挡块220。行程开关与挡块的结构和位置相匹配，到提升机201上升到制定位置时，上位行程开关217 和上挡块219相接触，上位行程开关217给出上位触发信号至提升机201的控制单元，使得提升停止，确保窑体内辊棒传动装置10和过渡辊棒传动装置209的辊棒高度一致，从而使得砖坯平稳传动。图2左边为提升机201实现中间层到顶层的转运方式，与右边原理相同，不再赘述。

应用中，图2左下方的砖坯10由成型设备成型后，成批次间歇转运而出，经底层的窑体的辊棒传动装置10传动至过渡辊棒传动装置209上，为了给出砖坯达到时刻，驱动提升机201提升，在托架202上设置有光电位置传感器216，光电位置传感器216由光电探测器和发光二极管组成，通常包括双端对射型或单端反射型。本实用新型购买的是单端反射型结构成熟产品。其原理是，发光二极管发出光准直后，照射到物体上，反射光进入光电探测器，根据光强的幅值可以判断出光电位置传感器216前面是否有物体遮挡。如图2右下方所示，当砖坯 10没有到达过渡辊棒传动装置209时光电探测器接收到的反射光强来自辊棒或托架的反射面，信号较弱；而当砖坯10到达光电位置传感器216下方时，光电探测器接收到的反射光强来自砖坯表面，距离较近、反射面规则，故信号较强，通过判断光电探测器信号幅值的大小即可获得砖坯是否到达指定位置，提升机 201的控制单元收到该信号后，驱动电机带动托架上移至中间层的窑体。

预烘干窑体为三层立体结构，透水砖坯在第一层干燥后被输送至第二层，进行后续进一步干燥，随后输送至第三层再次进行干燥，预烘干窑的立体式干燥结构大大减少了占地面积，有效节约了用地成本和能耗。

烧制单元80包括烧成窑30和后续级联设置的返青区40、急冷区50和降温区60，返青区40、急冷区50和降温区60均为侧面密封为窑体结构，其中烧成窑是实现原料陶化的关键环节。传统的透水砖采用隧道窑制备方式，由于窑体体积大，容易产生内部烘烤火焰不均匀，最终影响到产品的成色和质量，本实用新型采用流水线式生产方式，从砖坯入窑至同时成品出窑仅需要6-8小时，大大节约了生产周期；同时生产线中对于每只砖坯采用统一的烘烤、烧成、急冷等工序，砖坯受到的反应条件保持一致，确保了产品质量。

如图5和图6所示，烘干窑20的目的是将砖坯的含水量从8％烘干至1.5％，满足烧成的需求。辊棒传动装置10带动砖坯110穿过烘干窑20的中部位置。本实用新型的烘干窑20采用生产线余热回收及温度自控原理，在烘干窑20的上部和下部设置有抽热管道21，并分叉成若干个吹风口22均匀分布在烘干窑20的长度方向，每个管口为长条形结构，正对砖坯的位置设置。

抽热管道21连通至降温区60和烧成窑30的上方分别设置的烧成抽热风机 9，将余热用于砖坯的烘干。此外在烘干窑20的顶部设置有变频控制的排烟风机 7，将潮湿的空气和烟尘排出。

如图5至图7所示，在吹风口22的上端设置有闸板阀23，闸板阀23包括设置在抽热管道21横截面上的闸板26，闸板26上设置有刻度25，通过拉开和关闭闸板26来调节抽热管道21的流量，达到调节热量的目的。

实际使用中将降温段和烧成窑的余热通过风机和管道传输至烘干窑的不同区域，且在每个抽热管道的管口上安装了闸板阀控制管道的流量，并结合排烟风机的变频调节作用控制余热大小，满足了数十米烘干窑的烘干温度曲线要求，最终满足了烧成窑对物料的水分要求，确保了产品质量。

如图9和图10所示，本实用新型的烧成窑30包括密闭方式的窑墙24，辊棒传动装置10带动砖坯110穿过烧成窑30的中部位置，窑墙24的顶部安装有变频的烧成抽热风机9，将余热抽送至烘干窑20。辊棒传动装置10的上部和下部间隔分布有两排烧枪33，每排烧枪33处于同一水平线上，烧枪33的产生的火焰朝内，同一排的烧枪交错排布。本实用新型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。

为了满足烧成区的温度曲线，将烧成窑30分成若干个温控区段，在普通的烧成窑30的特定位置处增加了若干活动挡板35和挡火墙34，从而阻碍该区段内的热流发散，形成局部的恒温区域。图11中烧成窑30的下部设置有挡火墙 34，与挡火墙34对应的位置窑墙24上部设置支撑架37，支撑架37上固定有若干只支杆38，支杆38上开有系列直孔36，若干只活动挡板35固定在支杆38 上。锁定杆39穿过不同位置的直孔36和支撑架37横梁上的通孔，将支杆38 固定在支撑架37上，实现了窑体局部空间的密封，防止该区段内的热流发散而出，而且通过上调节活动挡板35的高度可以起到调节该局部空间温度的作用，最终满足了烧成曲线要求，确保了产品质量。

如图12所示，烧枪33包括电磁阀45、控制线44、出火端口43和由电磁阀 45控制的助燃端口41和燃气端口42，燃气端口42通过独立的阀门接天然气管道，助燃端口41则通过阀门和管道连通至助燃风机8，生产线的控制单元通过控制线控制电磁阀45，从而控制天然气14和助燃风的大小，使得烧枪产生不同温度的火焰用于砖坯陶化反应。

烧成窑30通过控制烧枪33的电磁阀45产生不同温度的火焰，结合调节活动挡板35的高度以及烧成抽热风机9的风量，控制烧成窑的温度和窑炉气氛，控制烧成曲线，从而控制产品颜色深浅、成品抗压强度、吸水率等参数。

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，辊棒传动装置10的上部和下部间隔分布有两排烧枪33，每排烧枪 33处于同一水平线上，烧枪33的产生的火焰朝内，同一排的烧枪交错排布。窑墙24的顶部安装有变频的烧成抽热风机9，将余热抽送至烘干窑20。通过调节烧枪33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和急冷区 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33控制采用与烧成窑30一致的方案，即烧枪33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33调节为还原焰，即控制电磁阀45，关闭烧枪33的助燃端口41，从而使得烧枪的出火端口 43只输出天然气。天然气的主要成分为甲烷，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33助燃端口41和燃气端口42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区采取相应的措施。

图13和14中，在急冷区设计了两套急冷降温设备，可实现风冷和水冷。图中，急冷区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。急冷区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。

急冷区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，急冷区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、黄色制品在急冷区处于有氧状态，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。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15所示，降温区60的顶部设置有烧成抽热风机9和冷水箱62，烧成抽热风机9将热量抽至烘干窑20，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的出口与急冷区中水箱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区，达到环保节能的效果。

如图16所示，砖坯传动装置包括设置在窑体上的几十组同步传动单元，根据透水砖的生产工艺，需要砖坯传动的生产线长度约为200m，按照每组同步传动单元控制3-5m计算，整个生产线大约需要几十组同步传动单元。

图16中每组同步传动单元包括减速电机102、链传动装置、主动转轴107 和若干只并排跨在炉体区域101上设置的辊棒115，其中链传动装置包括小链轮103、大链轮105和之间的链条104。

每根辊棒115按照动力驱动方向包括从动端和主动端。辊棒115的从动端支撑在轴承排座109设置的支撑轴承116的外圈121上；辊棒115的主动端设置有卡口118，并通过卡簧117固联在辊棒座114上。卡簧117为V型结构，一端固定在辊棒座114上，V型部位穿过辊棒座114上凹槽后卡在辊棒115的卡口118 处。辊棒座114的内径略大于辊棒115的外径尺寸，并具有一定的间隙配合公差，加上卡簧的定位锁死作用，确保了主动端的定位精度和传动可靠性。

主动转轴107上间隔设置有约20只主动交错传动轮106和一只大链轮105，减速电机102带动小链轮103传动，并驱动大链轮105带动主动交错传动轮106、从动交错传动轮111转动，进而带动辊棒座114及相对应的辊棒115同步转动。

如图17所示，传动装置交错轴传动装置，其目的在于实现大幅度减速的同时，确保结构的紧凑性，通过交错轴的设置，使得动力输出装置与辊棒115的传动机构空间不干涉。交错轴传动装置可以为斜齿轮、锥齿轮或蜗轮装置，主动交错传动轮106可以为斜齿轮、锥齿轮或蜗轮，从动交错传动轮111可以为相匹配的斜齿轮、锥齿轮或蜗杆。

减速电机102由电机和减速蜗箱组成，在确保输出功率的同时，实现大倍数的减速，当交错轴传动装置采用蜗轮蜗杆减速机构时，减速电机102也可以采用其他种类的电机。

辊棒座114与从动交错传动轮111同轴设置，均固定在从动转轴112上，从动转轴112通过轴承座113固定在支撑件108上。从动转轴112的固定在轴承的内圈上，轴承的外圈则固定在轴承座113上，在从动交错传动轮111的驱动下，辊棒座114转动，带动辊棒115同步转动。

如图18所示，辊棒115的从动端支撑在轴承排座109上，轴承排座109依靠螺钉固定在窑墙上。轴承排座109上并排固定有若干只支撑轴承116，支撑轴承116为滚动轴承，内圈120通过螺钉固定在轴承排座109上，保持与辊棒外径相匹配的间距，辊棒115的从动端托在相邻支撑轴承116的外圈121上，实现定位和支撑。

辊棒为空芯陶瓷结构，直径为50mm，厚度6mm，相邻辊棒的间距为65mm，与砖坯110的尺寸相匹配。辊棒115长期使用时会产生积瘤，维修时需要将辊棒拆卸下来进行维修更换。更换时从支撑在轴承外圈121的一端人工插拔，必要的情况下，还可以借助工具勾住从动端的卡口118拔出辊棒115。安装时借助卡簧的作用，确保了辊棒115的可靠传动及较高的位置精度。为了防止窑体中的热损失，在轴承排座109、支撑轴承116和辊棒115的缝隙间设置有高铝棉进行密封。中空辊棒的两端头也塞有高铝棉防止热量损失。

采用本系统进行透水砖的生产步骤如下：

【1】原料制备及砖坯成型

当采用干法制备时，干法原料经过制粉、陈腐和压制成型后制成含水量约为 8％左右的红色或青色砖坯；

当采用湿法制备时，湿法原料经过制粉、陈腐和压制成型后制成含水量约为 18％左右的红色或青色砖坯；

【2】预烘干

当采用湿法制备时，砖坯经过联运线和辊棒传动装置传动至预烘干窑，利用烧制单元的余热在200℃至600℃将砖坯的水分烘干至约8％，预烘干时间为3-4 小时；

干法制备则不需要进过预烘干；

【3】烘干

砖坯经过联运线和辊棒传动装置传动至烘干窑，利用烧制单元的余热在 200℃至600℃将砖坯的水分烘干至1.5％-2.5％，烘干时间为3-4小时；

【4】烧成

砖坯经过联运线和辊棒传动装置传动至烧成窑，调节烧枪助燃端口41和燃气端口42的流量比，使得出火端口43输出为燃烧火焰，对砖坯进行烧成；

【5】返青

砖坯经过辊棒传动装置传动至返青区；

对于红色砖坯，调节烧枪助燃端口41和燃气端口42的流量比，使得出火端口43输出为燃烧火焰，对红砖继续进行氧化烧成；

对于青色砖坯，将烧枪的助燃端口关闭，使得烧枪出火端口43为只输出天然气的还原焰，对青砖进行返青；

【6】急冷

砖坯经过辊棒传动装置传动至急冷区；

对于红色砖坯，急冷风机产生的冷风通过风管和外部急冷管道进入急冷区的内部急冷管道，在有氧的环境中对制品予以风冷；

对于青色砖坯，水箱内产生的水蒸汽，通过蒸汽管道和外部急冷管道后进入急冷区的内部急冷管道，在绝氧的环境中对制品予以蒸汽冷却；

【7】降温

砖坯经过辊棒传动装置传动至降温区，采用风冷的方式将砖坯温度降至常温。

本项目在国内建成了首套可自动生产红砖和青砖的干湿法复合辊道窑生产线，其中预烘干窑长度每层60米，三层约180米，温度从进口的60℃至出口达到180℃；烘干窑长度约100m，温度从进口的60℃至出口达到200℃，供热方式利用烧制单元80产生的余热。烧成窑30的长度约80米，包括预热段40米，温度从200℃上升至600℃；烧成段长度约40m，温度从600℃上升至1100℃。返青区40的长度约10m，烧制红砖时温度为1100℃，烧制青砖时温度为900℃；急冷区50的长度约15m，温度控制在500℃以下；降温区60的长度50m，最终将成品降至常温。从砖坯制备压制成型至最终产品包装需要数小时左右，大大提高了生产效率，确保了质量，并满足了不同客户对透水砖品种的需求，同时采用天然气为燃料和余热回收技术，满足了生产环保要求。

Claims (9)

1.一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：包括制料单元(4)、干法成型单元(5)、湿法成型单元(91)、预烘干窑(92)、烘干窑(20)、烧制单元(80)和分拣打包单元(70)；

制料单元(4)制备的干法物料经干法成型单元(5)制成的砖坯(110)经辊棒传动装置(10)传动，依次经过烘干窑(20)、烧制单元(80)后，由分拣打包单元(70)打包入库；制料单元(4)制备的湿法物料经湿法成型单元(91)制成的砖坯(110)经辊棒传动装置(10)传动，依次经过预烘干窑(92)、烘干窑(20)、烧制单元(80)后，由分拣打包单元(70)打包入库；

所述的烧制单元(80)包括烧成窑(30)和后续级联设置的返青区(40)、急冷区(50)和降温区(60)，所述的烧成窑(30)和返青区(40)在移动砖坯(110)的上部和下部分别间隔设置有上下两排烧枪(33)，烧枪(33)包括由电磁阀(45)控制且具有独立阀门控制的助燃端口(41)和燃气端口(42)，针对不同颜色产品改变助燃风和天然气的输入比例；

所述的急冷区(50)内部设置有水箱(51)，急冷区(50)外围一圈设置有完全连通的外部急冷管道(58)，与急冷区(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)；急冷区(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所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：烧制单元(80)上部设置有若干只烧成抽热风机(9)，烧成抽热风机(9)的出口通过管道连通至烘干窑(20)上部和下部的抽热管道(21)，抽热管道(21)的出口分叉成若干个吹风口(22)，吹风口(22)的上端设置有闸板阀(23)。

3.根据权利要求1所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：预烘干窑(92)包括窑体(200)和安装在窑体(200)上的热风炉(207)、抽热风机(206)和排烟风机(208)，所述的窑体(200)为多层窑体层叠结构，窑体(200)的两侧对应位置处设置有提升机(201)，提升机(201) 上设置有随提升机(201)升降的托架(202)，所述的托架(202)上设置有过渡辊棒传动装置(209)，砖坯(110)在辊棒传动装置(10)和过渡辊棒传动装置(209)之间进行位置转换。

4.根据权利要求3所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：预烘干窑(92)的窑体(200)内部砖坯的上部设置有上辐射板(205)，辊棒传动装置(10)的辊棒下方设置有下辐射板(225)。

5.根据权利要求3所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：预烘干窑(92)的传热通道(211)的进口连接抽热风机(206)，传热通道(211)的出口分叉为若干个吹风口(22)，吹风口(22)设置在窑墙侧壁上辐射板(205)上方和下辐射板(225)下方的位置处。

6.根据权利要求3所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：预烘干窑(92)的排烟通道(210)的出口连接排烟风机(208)，排烟通道(210)的进口分叉为若干个吹风口(22)，吹风口(22)设置在窑墙侧壁上辐射板(205)上方、下方和下辐射板(225)下方的位置处。

7.根据权利要求1所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：烧成窑(30)通过下部设置有挡火墙(34)和上部设置的活动挡板(35)构成若干个温控区段；烧成窑(30)与挡火墙(34)对应位置的窑墙(24)上部设置支撑架(37)，活动挡板(35)以高度调节的方式固定在支撑架(37)上。

8.根据权利要求1所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：辊棒传动装置(10)包括设置在窑体上的若干组同步传动单元，每组同步传动单元包括减速电机(102)、链传动装置、主动转轴(107)和若干只并排设置的辊棒(115)；

每根辊棒(115)的从动端支撑在轴承排座(109)设置的支撑轴承(116)的外圈(121)上；辊棒(115)的主动端设置有卡口(118)，并通过卡簧固联在辊棒座(114)上，辊棒座(114)与从动交错传动轮(111)同轴设置；

主动转轴(107)上间隔设置有若干只主动交错传动轮(106)和一只大链轮(105)，减速电机(102)带动小链轮(103)，通过链条(104)驱动大链轮(105)带动主动交错传动轮(106)、从动交错传动轮(111)转动，进而带动若干只辊棒(115)同步转动。

9.根据权利要求8所述的一种干法和湿法复用的烧结透水陶砖制备流水线，其特征在于：所述的主动交错传动轮(106)为斜齿轮、锥齿轮或蜗轮；所述的从动交错传动轮(111)为斜齿轮、锥齿轮或蜗杆。

Images