業(yè)內(nèi)動(dòng)態(tài)
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隧道窯節(jié)能降耗措施分析《綜合知識(shí)》
近年來(lái)隨著勞動(dòng)力日趨緊缺、勞動(dòng)成本迅速增加，用地緊張和粘土被禁用，促使制磚技術(shù)不斷進(jìn)步，隧道窯燒磚工藝以大量節(jié)省勞動(dòng)力和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度被廣大磚廠所接受，機(jī)器人、碼坯機(jī)代替人工碼坯，大斷面一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝迅速發(fā)展。窯車運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化、卸磚自動(dòng)打包、機(jī)械裝車等裝置被廣泛應(yīng)用，大幅度提高了生產(chǎn)線自動(dòng)化程度，不僅減少了用工，更重要的是大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
從自然干燥、輪窯焙燒到人工干燥隧道窯一次碼燒工藝是一個(gè)跨越。但是，不重視專業(yè)設(shè)計(jì)，隨意委托沒有設(shè)計(jì)資質(zhì)的窯爐公司自行設(shè)計(jì)建造的隧道窯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理、窯體保溫性能差，造成燒磚能耗偏高、質(zhì)量低劣的現(xiàn)象非常普遍。干燥窯結(jié)構(gòu)不科學(xué)、送風(fēng)方式不合理，導(dǎo)致磚坯干燥效果不佳、干燥過程中嚴(yán)重塌坯倒窯的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為防止這類事故的繼續(xù)發(fā)生，針對(duì)以上問題產(chǎn)生的原因及處理方法談一點(diǎn)體會(huì)。
1.1窯體保溫與能耗
燃料成本、電力成本、勞動(dòng)成本構(gòu)成燒結(jié)產(chǎn)品的三大成本，然而由于建設(shè)不合理、操作不當(dāng)造成燃料浪費(fèi)現(xiàn)象非常普遍。因此，降低能耗是燒結(jié)磚生產(chǎn)線長(zhǎng)期的目標(biāo)。
窯體保溫性能優(yōu)劣是降低能耗的關(guān)鍵。常年處于高溫的焙燒窯，大約有30%~40%的熱量被窯體吸收和散發(fā)掉，隨著燃料價(jià)格的日趨上漲，提高窯體保溫性能尤其重要。窯體可分為窯墻和窯頂兩個(gè)部分。外墻直接與大氣接觸，一般需在墻體內(nèi)增加150px~250px厚度保溫棉以降低熱量損失。窯頂散熱是熱量損失的主要途徑，因此窯頂保溫顯得更為重要，除了在拱頂磚的加層中使用保溫棉之外，還需在上部填充珍珠巖等保溫材料，以增強(qiáng)保溫性能減少熱量損失。常用的硅酸鋁纖維棉、巖棉、珍珠巖、輕質(zhì)保溫磚都是性能良好的保溫材料。在同類地區(qū)，窯墻內(nèi)加保溫材料比不加保溫材料燒成1kg制品可以降低能耗50kcal以上。
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定窯外墻溫升不超過15℃，窯頂溫升不超過25℃，如果燒磚窯爐能達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，燒磚能耗就會(huì)大大降低。當(dāng)然，要達(dá)到這一要求，窯體就要采用良好的保溫材料。一條4.6m隧道窯約需增加投資10多萬(wàn)元。
1.2窯車保溫與能耗
窯車散熱也是窯內(nèi)熱量損失的重要途徑，很多隧道窯車底溫度高達(dá)300℃，不但熱量損失嚴(yán)重，還經(jīng)常燒壞軸承。窯車散熱主要是車體砌筑材料保溫性能差和兩車接觸面密封性能差，良好的窯車必須在車底面鋪設(shè)保溫棉、珍珠巖和輕質(zhì)保溫磚，然后再鋪設(shè)耐火磚，接頭處必須采用兩級(jí)密封并嵌入保溫棉才能有效減少熱量傳遞到車底。
1.3窯車沙封與能耗
隧道窯沙封密封性能不良不但導(dǎo)致熱量損失，更重要的是導(dǎo)致窯內(nèi)氣流混亂，是出現(xiàn)生磚的主要原因，因?yàn)閺纳撤獯┤氲睦淇諝庵苯幼饔迷诟G車兩側(cè)的磚坯上，窯車兩側(cè)本身由于窯墻吸熱的原因溫度比中部低，再加上冷空氣穿入，溫度就會(huì)更低，因此沙封漏氣必定導(dǎo)致窯內(nèi)兩側(cè)出現(xiàn)生磚。
1.4隧道窯通風(fēng)與能耗
燃料燃燒需要足夠的氧氣，空氣中的氧氣是幫助燃料燃燒的介質(zhì)，每公斤純碳燃燒大約需要30m3~40m3的空氣。雖然進(jìn)入窯內(nèi)的空氣是靠排煙風(fēng)機(jī)的抽力形成的，但是通風(fēng)道截面積大小是確保通風(fēng)量的關(guān)鍵。沒有足夠的風(fēng)量燃料就不能充分燃燒，每公斤純碳在氧氣充分的條件下燃燒可產(chǎn)生8500kcal熱量，釋放二氧化碳，在氧氣不足的條件下燃料只能產(chǎn)生1700kcal熱量，沒有完全燃燒的碳轉(zhuǎn)變成一氧化碳（煤氣）被排除窯外。
按照每公斤純碳燃燒大約需要30m3~40m3的空氣，每燒1萬(wàn)塊磚約需1.1t純碳計(jì)算，一條日產(chǎn)20萬(wàn)塊磚（標(biāo)準(zhǔn)磚）的隧道窯每小時(shí)產(chǎn)量約8000多塊， 約需純碳0.88t(880kg)，通風(fēng)道每小時(shí)需通過880×40=35200m3空氣，按照通風(fēng)道空氣流速8m/s計(jì)算，通風(fēng)道面積應(yīng)達(dá)到35200/3600/8=1.22m2。而通風(fēng)道截面積應(yīng)比計(jì)算面積大1.5倍，因?yàn)闊u所用的內(nèi)燃和外投煤都是純碳，灰分較大，熱值較低，燃燒時(shí)需要的氧氣量遠(yuǎn)大于純碳燃燒消耗量。
1.5窯體保溫與磚坯干效果
干燥磚坯的熱量來(lái)自焙燒窯的煙熱和余熱。所謂余熱是燒磚過程中磚坯冷卻過程中釋放的熱量，保溫良好的焙燒窯不但燒磚過程中能夠減少熱量損失降低能耗，而且能從冷卻帶抽取足夠的熱量送往干燥窯，確保干燥窯熱量充足，干燥窯有了充足的熱量才能保證磚坯干燥效果。
1.6窯體長(zhǎng)度與熱利用率
增加窯體長(zhǎng)度不但能提高產(chǎn)量和質(zhì)量，更重要的是提高熱利用率，通過增加窯體長(zhǎng)度加長(zhǎng)焙燒帶，延長(zhǎng)焙燒時(shí)間，實(shí)現(xiàn)低溫長(zhǎng)燒的焙燒方式。磚坯在相對(duì)較低的溫度下延長(zhǎng)保溫時(shí)間不但能使窯內(nèi)斷面溫度趨于一致，提高制品強(qiáng)度減少生磚，而且在延長(zhǎng)焙燒帶的前提下可以適當(dāng)加快進(jìn)車速度能提高產(chǎn)量。更重要的是，加長(zhǎng)焙燒窯長(zhǎng)度后能夠充分抽取冷卻帶磚坯余熱送往干燥窯干燥磚坯。如果隧道窯長(zhǎng)度不足，頂出窯外的磚塊溫度還很高，大量的余熱被散發(fā)在大氣中白白浪費(fèi)，只有停留在窯體內(nèi)的磚塊熱量才能被風(fēng)機(jī)抽出送往干燥窯得到利用，因此適當(dāng)增加焙燒長(zhǎng)度不斷能提高產(chǎn)量、保證產(chǎn)品質(zhì)量，還能最大限度的利用余熱干燥磚坯。
1.7產(chǎn)量與能耗
由于焙燒窯體所吸收的熱量與時(shí)間有關(guān)，與產(chǎn)量無(wú)關(guān)，從年初點(diǎn)火到年底熄火無(wú)論燒多少產(chǎn)品窯體每天都在消耗固定的熱量，因此提高焙燒窯日產(chǎn)量是降低能耗的有效途徑。加大焙燒窯通風(fēng)量促進(jìn)燃料快速燃燒是提高產(chǎn)量的必要條件，提高了焙燒窯產(chǎn)量也就相對(duì)降低了每塊磚的能耗。
磚坯干燥過程中產(chǎn)生裂紋及倒塌的原因及處理辦法
磚坯干燥過程是坯體從較高環(huán)境溫度中吸收熱量，使坯體中的物理水轉(zhuǎn)變成水蒸氣，受熱氣體隨著溫度升高膨脹，膨脹的氣體壓力升高，較高壓力的氣體就會(huì)向壓力較低的自然環(huán)境中釋放，水汽排放需要尋找縫隙從坯體中向外排出。磚坯干燥質(zhì)量是確保燒成質(zhì)量、產(chǎn)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。沒有理想的干燥磚坯就不能確保焙燒窯的產(chǎn)量和質(zhì)量。結(jié)構(gòu)科學(xué)的干燥窯，合理的送風(fēng)方式、適合原料特性的送風(fēng)溫度，是確保磚坯干燥效果的前提。
增加干燥室容量，降低磚坯升溫速度，延長(zhǎng)磚坯干燥周期，提高干燥合格率，才能確保焙燒窯的火行速度，實(shí)現(xiàn)快速焙燒。
2.1影響磚坯干燥性能的三個(gè)物理參數(shù)
（1）干燥敏感性——坯體在干燥過程中產(chǎn)生開裂的傾向性。有低、中、高之分，我們把干燥敏感性小于1的原料叫低敏感性，1~2叫中敏感性，大于2叫高敏感性原料。
（2）臨界含水率——坯體在脫去自由水過程中會(huì)隨水分減少而收縮，自由水蒸發(fā)而結(jié)束，坯體停止收縮，這時(shí)坯體說(shuō)的含水率成為臨界含水率。隨濕度變化而變化。
（3）塑性指數(shù)——泥料在外力作用下任意改變形狀而不開裂，外力移去后還能保持已改變的形狀。
對(duì)于干燥敏感性系數(shù)大于2的高敏感性原料，要求干燥室的長(zhǎng)度大于70m，干燥周期應(yīng)在45h以上，送風(fēng)溫度不宜超過120℃，預(yù)熱長(zhǎng)度應(yīng)在20m以上，坯體在于熱帶升溫速度控制在3℃/h~4℃/h，于熱帶相對(duì)濕度控制在75%~85%，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是在成型前加熱原料，提高成型坯體溫度并使坯體內(nèi)溫度趨于一致，并保證成型坯體溫度略高于干燥室進(jìn)口溫度，做到以上條件就能確保磚坯干燥質(zhì)量。
預(yù)熱段空氣濕度大小于取決于原料臨界水分和干燥敏感性，原料臨界水分高，干燥敏感性低，坯體從進(jìn)入干燥室到停止收縮開裂的過程較短，預(yù)熱段低濕度高溫度，可以縮短干燥室長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)快速干燥。反之，干燥室就要相應(yīng)加長(zhǎng)，預(yù)熱段就要高濕低溫，降低干燥速度，否則磚坯就會(huì)出現(xiàn)裂紋。
2.2碼窯車
碼窯車可以保證燃料和氣流在窯斷面的均勻分配，內(nèi)燃燒磚碼窯車的原則應(yīng)是中細(xì)邊密、底稀上密的碼法，這樣既滿足窯中間間隙大，使潮氣容易流出。實(shí)心磚在干燥過程中反而比空心磚容易塌坯，原因是實(shí)心磚所用原料多，重量大，總水量多，坯體受熱后產(chǎn)生的潮氣量大，如果排潮不足就會(huì)導(dǎo)致塌坯。
2.3機(jī)械碼坯
機(jī)械碼坯不但可以保證坯垛的穩(wěn)定性，也能保證坯體之間的間隙一致性?？梢哉J(rèn)為確定邊密中稀并能保證所有窯車碼坯稀密相同一致，便于受熱、通風(fēng)和排潮。目前幾乎所有新建燒結(jié)磚生產(chǎn)線都采用機(jī)械碼坯，因此在確定焙燒窯寬度時(shí)必須先根據(jù)磚形設(shè)計(jì)碼車圖，根據(jù)碼車形式確定窯車規(guī)格和焙燒窯有效寬度，且不可隨意確定窯的寬度。
2.4磚坯預(yù)熱
磚坯預(yù)熱過程是坯體由外到內(nèi)的升溫過程，這一過程既要確保坯體緩慢升溫，又要降低磚坯表面脫水速度，這就要保證預(yù)熱帶保持低溫高濕狀態(tài)。因?yàn)榕黧w表面受熱快，坯體表面的水分就會(huì)逐漸變成水汽向空氣中擴(kuò)散而被對(duì)流的空氣帶走，這時(shí)如果坯體周圍空氣相對(duì)濕度較小，坯體表面水分就會(huì)迅速蒸發(fā)，水分蒸發(fā)，體積就會(huì)減小，表面就會(huì)收縮，坯體內(nèi)部溫度還較低，水分不會(huì)蒸發(fā)，體積也就不變化，內(nèi)外收縮不一致就會(huì)造成坯體表面開裂。因此，必須等到坯體內(nèi)部溫度升高到開始蒸發(fā)水分時(shí)才能進(jìn)入到脫水階段。要保證坯體表面水汽不被迅速蒸發(fā)，就必須保證坯體周圍的空氣濕度。坯體在預(yù)熱段到干燥段這一升溫階段，坯體的空氣濕度應(yīng)保持在70%~80%，溫升速度應(yīng)控制在3℃/h~5℃/h。升溫過快，只會(huì)加快坯體表面溫升速度，坯體表面向坯體內(nèi)部的熱傳導(dǎo)升溫速度又相對(duì)坯體表面的空氣對(duì)流升溫慢得多，在這一緩慢過程中必須讓坯體處在一個(gè)高濕的環(huán)境中，也就是坯體的預(yù)熱階段，這個(gè)階段一般需要8h~12h，預(yù)熱段長(zhǎng)度約20m~25m。如果預(yù)熱階段坯體周圍的空氣濕度較低，就會(huì)導(dǎo)致坯體表面脫水速度加快，坯體內(nèi)外脫水速度不一致，使坯體表面開裂。
2.5送風(fēng)量與送風(fēng)壓力
風(fēng)機(jī)變頻器的應(yīng)用方便了風(fēng)機(jī)啟動(dòng)和靈活調(diào)整。但是，為干燥窯選型的風(fēng)機(jī)不只是為了燒窯而選的。對(duì)于一條3m多的隧道窯而言，滿足焙燒只需要一臺(tái)每小時(shí)排風(fēng)量3萬(wàn)m3、壓力280pa、功率為7.5kw的風(fēng)機(jī)即可。但是，為了給干燥窯送風(fēng)，通常選用壓力1200pa、風(fēng)量在10萬(wàn)m3、功率在45kw以上的風(fēng)機(jī)。
燒窯工為了滿足燒磚所需的氧氣量隨意降低風(fēng)機(jī)頻率，導(dǎo)致進(jìn)入干燥窯的風(fēng)量風(fēng)壓嚴(yán)重不足是塌坯的主要原因。因?yàn)轱L(fēng)機(jī)的風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成1次方關(guān)系，風(fēng)壓與轉(zhuǎn)速成平方關(guān)系，當(dāng)頻率由額定的50赫茲降低到30赫茲時(shí)，轉(zhuǎn)速時(shí)額定的60%，這時(shí)的風(fēng)量是額定的60%，而壓力卻只有額定的36%。小風(fēng)量不能將側(cè)面送入的風(fēng)吹到窯車中間，也不能將頂部送入的風(fēng)吹到車面，就不能使下部磚坯之間形成空氣對(duì)流，潮氣就不能排出。
送風(fēng)溫度直接影響到預(yù)熱帶的坯體升溫速度和干燥段脫水速度，所以，對(duì)不同的原料和坯體含水率，送風(fēng)溫度應(yīng)不同，一般情況下軟質(zhì)原料的送風(fēng)溫度不要超過110℃。這樣，可以確保坯體在預(yù)熱過程中合理升溫。送風(fēng)溫度過高會(huì)導(dǎo)致坯體蒸發(fā)水分過快，會(huì)使干燥窯內(nèi)水汽量過大，超過了排潮風(fēng)機(jī)的排風(fēng)量，使預(yù)熱段的相對(duì)濕度達(dá)到飽和，就會(huì)使磚坯變軟而倒塌。
2.6漏氣造成塌坯
漏氣是導(dǎo)致塌坯的一個(gè)主要原因，進(jìn)車端升降門周圍漏氣導(dǎo)致外界冷空氣進(jìn)入干燥窯，造成排潮風(fēng)機(jī)排出潮氣量下降，使高溫潮氣滯留在坯體表面，導(dǎo)致坯體變軟而造成塌坯。現(xiàn)在大多數(shù)干燥窯只設(shè)了一道門，可就是這一道門，很多廠家也不重視門的密封效果，門的四周與端墻之間的底部軌道之間的縫隙很大，甚至門已經(jīng)損壞也不修復(fù)，這樣必然降低排潮風(fēng)機(jī)的抽力。
磚坯產(chǎn)生裂紋的主要原因是：（1）干燥窯預(yù)熱段溫度、濕度與原料的臨界水分、干燥敏感性對(duì)應(yīng)的環(huán)境不符。（2）環(huán)境溫度低，成型坯體內(nèi)外溫差大，坯體表面水分蒸發(fā)遠(yuǎn)快于內(nèi)部水分蒸發(fā)。（3）擠磚機(jī)壓力小，成型水分高，原料臨界水分低，成型水分與臨界水分差值太大。（4）原料塑性指數(shù)偏高，坯體不易脫水，干燥升溫快，導(dǎo)致坯體表面開裂。
磚坯在干燥過程中出現(xiàn)塌坯是常見現(xiàn)象，尤其是軟質(zhì)原料塌坯倒窯現(xiàn)象更為常見。造成塌坯的原因很多，比如磚坯成型水分偏高，坯體強(qiáng)度低，下部坯體承受不了上部坯體的壓力造成塌坯，坯垛碼放層數(shù)過高使下部坯體被壓變形造成塌坯，坯垛碼放不規(guī)范使得受壓不均造成塌坯。但是送風(fēng)溫度過高、升溫速度過快是造成塌坯的常見原因?？傊档湍芎挠啥喾N途徑，提高窯的保溫性能和焙燒窯產(chǎn)量，是降低能耗的有效途徑。
導(dǎo)致干燥窯塌坯的因素很多，有干燥窯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的因素，也有操作方面的因素，具體問題應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況找出問題所在，對(duì)癥處理，使問題得到徹底解決。工藝設(shè)計(jì)流暢、窯爐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、保溫性能良好、施工質(zhì)量?jī)?yōu)良，是降低能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。
近年來(lái)隨著勞動(dòng)力日趨緊缺、勞動(dòng)成本迅速增加，用地緊張和粘土被禁用，促使制磚技術(shù)不斷進(jìn)步，隧道窯燒磚工藝以大量節(jié)省勞動(dòng)力和降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度被廣大磚廠所接受，機(jī)器人、碼坯機(jī)代替人工碼坯，大斷面一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝迅速發(fā)展。窯車運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)自動(dòng)化、卸磚自動(dòng)打包、機(jī)械裝車等裝置被廣泛應(yīng)用，大幅度提高了生產(chǎn)線自動(dòng)化程度，不僅減少了用工，更重要的是大大降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
從自然干燥、輪窯焙燒到人工干燥隧道窯一次碼燒工藝是一個(gè)跨越。但是，不重視專業(yè)設(shè)計(jì)，隨意委托沒有設(shè)計(jì)資質(zhì)的窯爐公司自行設(shè)計(jì)建造的隧道窯結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、風(fēng)道設(shè)計(jì)不合理、窯體保溫性能差，造成燒磚能耗偏高、質(zhì)量低劣的現(xiàn)象非常普遍。干燥窯結(jié)構(gòu)不科學(xué)、送風(fēng)方式不合理，導(dǎo)致磚坯干燥效果不佳、干燥過程中嚴(yán)重塌坯倒窯的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。為防止這類事故的繼續(xù)發(fā)生，針對(duì)以上問題產(chǎn)生的原因及處理方法談一點(diǎn)體會(huì)。
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