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新建隧道窑干燥室需要正视的问题

2015年02月06日

近年来,在各地“限黏禁实”墙改政策的强力推动下,以及随着人们经济与生活水平的持续提高,在轮窑焙烧的砖瓦厂中愿意从事笨重体力劳动的人越来越少。同时原有的落后生产方式、恶劣的劳动环境、低下的产品功能和质量以及对资源(能源)掠夺式的开采也急需改变,因此,近几年要求建造隧道窑的厂家愈来愈多。这无疑给烧结砖瓦行业的技术进步带来了新的契机。但是由于烧结砖瓦行业专业技术人员相对匮乏,部分建窑者对隧道窑(干燥室)正确技术知之甚少,在新建的烧结砖厂中出现了大量不规范等问题,本文特指出如下。

1 隧道干燥室和隧道窑墙体基础与钢结构厂房柱子基础重叠

笔者在内蒙古、河南、安徽、浙江、山东、山西等地新建的烧结砖厂中都看到了这种情况,隧道干燥室或焙烧隧道窑的边墙紧贴着钢结构厂房钢柱的边沿建造,如图l所示。现今建造的烧结砖隧道窑的长度都在百米以上,那么沿着窑墙的长度方向上就会有十几根到二十多根钢柱基础与之重叠。这种将钢结构厂房柱子的基础与隧道干燥室墙体,特别是与焙烧隧道窑墙体的基础重叠在一起的作法非常错误。在隧道窑的高温段,如果隧道窑的保温隔热措施不当,在高温的作用下,会影响到厂房钢柱的承载能力。隧道干燥室边墙以及焙烧隧道窑边墙的安全性要求之一就是要防止其产生不均匀沉降。一旦有不均匀沉降现象出现,势必会引发隧道干燥室以及隧道窑的边墙出现裂纹,造成“跑风漏气”,使其操作变得异常困难,严重影响到产量和质量,大大缩短隧道干燥室和隧道窑的使用寿命。类似于这种非常不规范的作法应当禁止。

2厂房钢结构的柱子设置在隧道窑的边墙上

在安徽某地一个新建的一次码烧隧道窑,竟然将钢结构厂房的一整排柱子设立在焙烧隧道窑的窑墙上。隧道窑是热工设施,焙烧期间窑体在热胀冷缩的作用下会产生移动。这种移动会给钢结构厂房带来非常严重的问题。早在30年前,就出现过将轮窑窑棚的柱子设立在窑顶边墙上的作法。这些窑棚的柱子在焙烧的过程中,在窑体尺寸不断变化的状态下,很多都被折断了。如今建造的都是上百米长的隧道窑,一排十多根甚至二十多根的钢柱子设立在隧道窑的边墙上钢柱随窑墙尺寸的变化而会产生移动,钢柱移动后会造成彩钢板屋面的凹陷积聚雨水或是被拉裂。另外,这些钢柱会给隧道窑边墙在局部上(钢柱下方)增加额外的荷载,会造成隧道窑外边墙的开裂。窑体边墙的开裂会带来很多后患,这比隧道窑外墙的基础与厂房钢结构柱基础的重叠作用法更会产生严重的后果。因此,这种将钢结构厂房的钢柱设立在隧道窑边墙上的违规做法应当坚决禁止。

3厂房钢结构的柱子埋在隧道窑的窑墙中

在浙江某地新建的烧结砖厂中,进入厂房后第一眼就看到了厂房的钢结构柱子埋设在隧道窑墙体中,确实令笔者目瞪口呆。不但如此,竟然在隧道干燥室边墙和隧道窑边墙连接处(连体建造)将钢柱子全部砌筑在近3 m高的墙体之中。众所周知.普通钢材制作的钢柱在温度的影响下(当温度超越80 ℃时)其承载能力会大大下降,也会因温度的影响而弯曲,这也是钢结构厂房的防火性能要求非常严格的原因。这种做法会大大降低钢结构厂房使用寿命和安全性,在温度的作用下,由普通钢材制作的钢柱其锈腐速度也会加快,而且也造成了上述隧道干燥室和隧道窑墙体基础与钢结构厂房基础的重叠,也会影响到隧道窑和隧道干燥室的使用寿命以及干燥、焙烧过程的正常操作,这种违规做法应当坚决禁止。

4多连体隧道窑(干燥室)

笔者在山东、安徽、云南、河南、山西、浙江等地见到了不少连体建设的隧道窑。这些隧道窑的断面宽度多在4 m以下,有的是所谓的“两烘两烧”,有的是“四烘两烧”,还有的是“两烘三烧”,“三烘三烧”等等。其中有的隧道窑还与隧道干燥室连体建造在一起,更有甚者,隧道干燥室与焙烧隧道窑竟有着同样的通风道结构及同样的长度。众所周知,连体建造的多通道隧道窑,在焙烧中每个通道内的温度分布状态绝不可能是一样的,也就是说连体隧道窑的每个通道中的窑墙、窑顶、轨道所经受的热胀冷缩程度不一样,其尺寸变化也不一样,所以,两个相邻通道的窑墙、窑顶之间会出现不同的尺寸变化,相互之间会产生不利的影响。例如,很多连体建造的隧道窑,设置的加砂管根本不起作用,隧道窑运转中加不进去砂,烧坏隧道窑车的事故时有发生。如果一条窑在工作,另一条窑是在停产的情况下,影响则会更大,严重时可影响到隧道窑(干燥室)的使用寿命。这种建造方式也给隧道窑或干燥室的正常维修带来了一定的困难。有的窑炉公司解释说,这种连体建造的方式可以节省投资,减少建筑用地,还可以增强窑体的保温性能。但隧道窑的建设,首先应该考虑的是隧道窑的使用寿命(15年)、结构安全性以及操作、维修方便性,其目的是能够按照国家标准(包含节能减排标准)生产出保质保量的产品。只有在这样的前提下,才能谈到节省投资。所以,一般情况下这种连体建造的隧道窑布置方式是不提倡的,特别是大断面隧道窑,更不应该提倡连体建造的形式。应特别指出的是隧道干燥室与隧道窑更不应该提倡连体建造,因为隧道干燥室的T作状态与焙烧隧道窑的工作状态大不一样,例如隧道干燥室内的最高温度不会超过150℃,而焙烧隧道窑中的最高温度一般都会在950℃或者更高,隧道干燥室与焙烧隧道窑的尺寸变化差异就更大。总之,焙烧隧道窑不适宜于连体建造,焙烧隧道窑与隧道干燥室更不应该连体建造。当然,隧道干燥室是在相对较低的温度下工作,可以连体布置建造。

5关于隧道窑墙体、顶部的散热以及长度国家有关部门早在2009年就颁布了《烧结砖瓦工厂节能设计规范》(GB/T 50528—2009,2011年颁布了《烧结砖瓦工厂设计规范》(GB/T 50701—201l。这些国家标准对烧砖隧道窑的保温做出了严格的规定,如隧道窑外边墙的最高温度不得高于环境温度15℃,窑顶表面温度不得高于环境温度20℃。

但笔者却发现有的隧道窑焙烧带的外墙不能用手触摸(当时的环境温度不到15℃),在窑顶上站立约十几分钟,脚下的厚底皮鞋就感到非常热。此外,窑长也太短(隧道窑内断面净宽为3.3 m,长度仅为约90 m),出窑后的砖垛外围都烫手,中部的温度则更高,而且隧道窑上还没有抽取冷却带余热的设施,热能浪费很大。关于隧道窑的长度,一定要按照坯体的焙烧特性来考虑设计,不能随意乱定。对于一次码烧隧道窑的长度,有如下的建议:2.5 m断面,窑长:88.3 m~98.3 m;3.3 m~3.6m断面,窑长:108.1 m~134.2 m(或更长);3.9 m~4.6 m断面,窑长:131.3 m~144.35 m(或更长);6.9 m断面,窑长:144.35 m—153.05 m(或更长);大于6.9m断面的隧道窑,其长度最好不要低于150m。之所以要强调一次码烧隧道窑的长度.这是与我国焙烧砖的方式有关,我国绝大多数一次码烧隧道窑都是以高内燃或是全内燃(部分是超内燃)为基础的。而且内燃料绝大多数都是发热量较低的T业固体废料或是劣质煤,这些燃料的完全燃烧是一个耗时的、复杂的过程。如果隧道窑太短,主要依靠内燃的焙烧过程中极易产生黑心(烧不透,有的只烧进入坯体10 mm一20 mm)。

6隧道干燥室的送风方式

由于一次码烧的隧道干燥室内常出现坯垛垮塌倒垛的事故,有些建设者或设计者就对隧道干燥室应该具有的合理送风方式进行了“臆想式”的改造,全然不考虑坯体原材料的干燥特性和窑车上坯垛的码放形式,更不考虑热介质(风)送人干燥室时应具备的流动速度以及干燥砖坯所必须的风量大小,将送热风口(为侧送风)按照等距离(如50 cm或70 cm)排列,在垂直方向上仅留出有狭长的通风口(如仅有50 mm~70 mm×240 mm~400 mm),而且数量很多,例如笔者在安徽某地发现一个新建的一次码烧隧道干燥室断面宽3.6 m,长为108 m.坯体码高14层(120 mm方向),在靠近隧道干燥室的出车端内墙上留有仅一砖厚度宽、长度约400mm的送热风口,而且是在同一个位置上分别有上下两个送热风口,且每隔500 mm设置一道,隧道干燥室的一面内墙上共没置75道共150个送热风口,也就是说一条干燥室中有300个送热风口。试想,通过这种为数众多的狭小送热风口送人到隧道干燥室的热空气流速很小。在其送热风支道内也没有任何的可调节措施.送入的热空气根本就不能到达窑车上坯垛的中部,更谈不到与窑车上坯垛之间的纵横通风道的配合了。

无独有偶,笔者在浙江某地一新建的3.7 m宽隧道干燥室中义一次发现了这种狭小的隧道干燥室送热风口,只不过数量比前者少了许多,没有了上送热风口,每隔700mrm一道送热风口。

笔者粗略计算了一下这些送热风口的总面积,还不到所需送热风面积的三分之一。这种送热风口怎能干燥好砖坯呢,怎能保证从送热风口喷出具有一定流速的热风呢,义能从何谈起这种送热风口与窑车上坯垛的码坯形式的配合呢。因此,用于一次码烧工艺的隧道干燥室,无论是上送热,还是侧送热,也无论是上送热+侧(底)送热的方式,其送热风口的位置、尺寸大小、数量都要与窑车上坯垛的形式相匹配,更重要的是要与坯体混合料的干燥性能相适应。

7隧道窑上的排烟孔和隧道干燥室上的送热风口与窑车坯垛通风道之间的关系

笔者发现为数不少的新建一次码烧隧道窑都存在生产热耗很高、产量低下、质量差的问题,其隧道干燥室的塌坯现象也时有发生,有的塌坯还相当严重,整窑车的砖坯连续倒塌。有的焙烧隧道窑中的火速很慢,上火漂浮,虽然排炯风机的变频器已经开启到了接近最大.但隧道窑中还是总显抽力不足。经仔细查看后发现,其首要原冈是隧道干燥室和焙烧隧道窑设计建造时没有考虑窑车上坯垛的码放方式、坯垛之间的纵横通风道与隧道干燥室上的送热风口(无论是上送热风还是侧送热风口)和焙烧隧道窑上的排烟孔(哈风洞)之间相互对应关系。须知,一次码烧的隧道干燥室和焙烧隧道窑与传统小断面干燥室和轮窑的送排风系统大不相同。这是冈为移动的坯垛与干燥室和隧道窑的边墙、窑内顶面之间有一定的空隙(常称之为边隙和顶隙),当干燥室上的送热风孔以及隧道窑上的排烟孔与坯垛上的纵横通风道不对位时,绝大多数的风量会从这些空隙中流走(据西欧相关的测定数据表明,边隙和顶隙过大时,70%以上的气流会经这些空隙流走。如果干燥室上的送热风孔以及隧道窑上的排烟孔与坯垛上的纵横通风道不对位时,可能经这些空隙流走的气流比例会更高),造成窑车上坯垛中间通风量不足或者根本没有气流通过,导致干燥室巾排潮不畅,塌坯严重,在隧道窑中显现出抽力不足、火速不前、巾下部坯垛易于过烧等现象。其结果就是煤耗高、产量低、质量差。这些干燥室的送热风口以及隧道窑的排烟孔的位置设置有很大的随意性,有的是等距离的,有的是不等距离的,根本就没有考虑到窑车上的坯垛以及码坯形式与这些孑L道的对应关系。让人哭笑不得的是在这种病态的情况下.有些厂家还选择了机械化自动码坯机或是码坯机器人,干燥不好或是烧成不好的原冈都怪罪在了码坯设备上。码坯设备制造厂家一遍义一遍的调整码坯程序,改变坯垛形式,总也得不到好的结果。其实,这种病态的一次码烧干燥室和隧道窑,无论坯垛码放的多么好,也无法得到好的干燥和焙烧效果。有的生产厂家,为了提高产量,在本来就不合理的病态干燥室和隧道窑内,还不断加大码坯的密度,竟然把必须预留的通风道都码成了坯垛,导致窑车上中下部坯垛中根本就无风通过,其结果是越搞越糟。某些新建的一次码烧隧道干燥室和隧道窑,由于设计者或建造者没有或是根本不懂正确的送排风系统,干燥室的送排风系统的通风道截面面积要么过大,要么过小(过小的情况多);隧道窑的排烟道要么支道截面过小,要么总炯道截面过小,无形中增加了排烟风机的负担,这也导致干燥室的供风量不足。

8焙烧隧道窑内窑车上下的压力平衡

焙烧通道内窑车上下的压力平衡问题往往没有引起足够的重视,很多新建砖厂都没有考虑隧道窑车下空间的压力制度,这些隧道窑多在4 m断面以下。大多厂家都是在隧道窑内两钢轨之间下挖一个高大的、与外界联通的坑道,想借此来冷却窑车底部,但其冷却效果微乎其微,因窑车上、下空气存在着压力差,会造成彼此间的气体交换,如在负压段内,冷空气由车下空间进入焙烧道;在正压段,热气体由焙烧道进入车下空间,因而发生窑车轴承受热损坏等现象。笔者在云南某厂发现新建的3.3 m断面的连体隧道窑3条,长度仅为99m(干燥室与隧道窑同长,连体建造),由于没有充分考虑窑车上下的压力平衡问题,在2013年的3个月内,光烧坏的窑车轴承就换下了一大堆,如同5所示。当然,除窑车上下的压力平衡原因外,这种严重烧坏窑车的现象还可能有其他原因,例如该隧道窑从出车端进入的风速较高,风量也较大。另外,从窑顶观察,该窑几乎全呈负压操作,但窑车烧坏的现象仍很严重。冈此,怀疑砂封已经有局部损坏或是烟道与窑车下空间有连通,因为该窑的排烟道设置在窑道曲封砖之下,将窑道内的高温气体抽到了窑车下。

隧道窑压力制度是指在焙烧过程中,控制窑内气体压力分布的操作制度。对隧道窑而言是指压力随不同车位而变化的制度。将这种压力变化绘制成的曲线称压力曲线。隧道窑焙烧通道内各点上的压力是连续变化的。窑内的压力制度是指沿窑长度方向上静压力分布的规律。窑内压力制度决定窑内气体流动,影响热量交换、窑内温度分布的均匀性以及气氛性质,也是保证实现温度制度和气氛制度的重要条件之一:压力平衡是控制隧道窑热工制度的措施之一,即在隧道窑的检查坑道设置挡板、车底闸、强制鼓风和抽风的办法,使窑车上下(窑道内和窑车下通道)气压达到平衡,以减少漏出热气和吸人冷气,确保窑内压力制度稳定和减少热损失,并保护窑车和改善劳动环境条件。

准确地制订窑车上下空间的压力制度,用车下空间的人工通风来均衡窑车上下空间的压力,可以有效地消除窑车下部漏气现象。这些未设置车底压力平衡系统的厂家,其窑车底部得不到冷却,约15%的热量得不到回收,窑内轨道变形和窑车轴承润滑失效带来的卡车、脱轨、倒垛现象时有发生。因此,必须设置车底压力平衡系统,使车底得到冷却,并回收散入车下热量。车下空间的人工通风除可以减少气体交换外,还能使窑车的金属部件及轴承得到冷却,从而改善其工作条件。具体做法是将车下空间封闭,装设必要的风机,从隧道窑负压段的车下空间抽出气体;在窑正压段的车下空间吹进空气。只要措施得当经过窑车底部系统的气体交换可以完全可达到窑车上下压力平衡。那种在窑车下方开挖一条前后贯通的高大通风道,靠自然流动的空气来冷却窑车底部的做法不值得提倡。这种做法看似窑车下通风量不小,实际上则是在负压区大量的冷风进入了焙烧道;而在正压区不可避免地使高温气体从焙烧道进入到车下。隧道窑焙烧过程中,车上和车下空气是互相渗透、互相制约、互相影响的,如果掌握不好这一压力平衡,就会给焙烧带来严重的困难。如预热带车上负压过大,就会从砂封、窑体、窑车不严处吸进大量冷风,这些冷风人窑后带来的害处是:①由于冷风体积密度大,热风体积密度小,造成气体分层,加大窑断面上下温差,致使窑车上下部坯体预热不足;②吸人的冷风被加热,消耗大量热能;③增大排烟风机的负担,影响抽力的调整,零压点位置难以控制。

压力制度的形成是各种气体综合作用的结果。有大量的冷空气在冷却带进入窑内,同时义有经换热后的热空气被抽出;在烧成带有燃料燃烧生成气体、一次空气及雾化型燃料等的进入,在这些气流的作用下,这一段窑内的气体压力大于外界大气压而形成正压。在预热带,大量烟气和水蒸汽经排烟风机(烟囱)排出,使窑内压力低于外界大气压而形成负压,由于气流运动中必然会有能量的损失。由正压向负压过渡时,必然有一个分界面,此处窑内外压力相等,这个面称为零压面(或零压点,零压位),或简单解释为隧道窑中负压区域及正压区域的分界处称为零压位。在预热带——负压区,窑内废气及蒸发的坯体中残留水分被排出,但当窑体、窑车之间、砂封、窑门等处不严密或有损坏时,极易吸入冷空气,造成冷热气体分层而加大了预热带的温差。在窑内的正压区,冷空气不可能进入窑内,因此温度比较均匀稳定。所以,大部分隧道窑在操作中都将烧成带控制在“微正压”区域,零压位控制在烧成带中部或靠近保温带的加煤孔排数的1/3位置处或者再靠后一些,这样做的目的使高温气体可以充满整个车面上坯垛,并能均匀加热,有利于高温下的保温。但是,如果正压过大,大量热气体会散失到周围环境中,增大了热损失。同时,当窑内两恻的砂封不严密,或有损坏时,或在窑车接头处密封不严时,极易使高温气体向下窜入窑车下,会使窑车密封裙板变形损坏,变形大时会刮坏砂封槽,也会使窑车轴承中的润滑油流淌干净而损坏轴承等,同时也会使操作环境恶化。因此隧道窑操作中不宜采用过大的正压。

9窑车的垫层材料组成和窑车尺寸

窑车实际上就是隧道窑活动的“底”,是隧道窑不可分割的重要组成部分。质量优良的窑车不仅能保证整个窑体的隔热保温效果,而且要严密不漏气,这是隧道窑节能高产的前提,忽略不得。可有些厂家为了降低隧道窑的造价,窑车成了最先“瘦身”的部分,窑车的钢材被简化了,窑车上面的保温耐火材料层被减薄了,单薄的窑车在重载情况下晃晃悠悠,窑车成为窑内最薄弱的环节。结果是车底漏风很严重,隧道窑的能耗大大增加,窑车的损坏也大大增加,造成更大的浪费。有些隧道窑能耗居高不下的原因,除了窑体保温措施不当以外,窑车散热损失严重也是重要的原因之一。笔者曾在河南看到某一隧道窑内,由于车下温度太高,从车下就能看到在焙烧带下方窑车轴承内的润滑油不断地滴下,并在滴下时还燃烧着发出明亮的光点,不得不在窑车的每一个循环之后再加一次润滑油。有的隧道窑的窑车车面竟然会用钢筋混凝土空心楼板作垫层,上面使用刚刚挤出的、长度在l m以上的实心湿泥条作为耐火面层材料(在上面直接码放湿坯)。窑车在重压(坯体加窑车质量)下未进干燥室时就已经摇摇晃晃了。在经过几次循环之后,钢筋混凝土空心楼板就损坏了,该厂不得不在隧道窑外侧专门新建一条钢筋混凝土空心楼板更换车道。当问及为何还要使用钢筋混凝土空心楼板时,对方回答该批钢筋混凝土空心楼板质量不好,要换上质量好的钢筋混凝土空心楼板。有的则在窑车钢架J二四周立砌普通实心砖,中间填土。这样的窑车除质量大外,更重要的是其散热量大幅度增加,造成热能的大量浪费,也加速了窑车的损坏。

窑车面上的边沿框砖及角砖每经过窑内一次即被加热和冷却一次,长期经受着周期性的温度变化,同时还要在其面上进行频繁的装卸工作。因此,窑车边沿框砖及角砖较易松动和损坏,严重的甚至阻碍窑车的正常运行。应高度重视窑车面层材料的选择以及窑车边沿框砖和角砖的结构设计和砌筑。

窑车车面层是隧道窑焙烧中最容易出现问题的部位。车面层与隧道窑两边内侧墙、顶板形成了隧道窑中的四个面,除车面层外.其他三个面的温度相对是稳定的,这三个面上的热损失仅限于从里到外传热的热损失。而窑车车面层则不同,运行中的每一次循环,窑车都是在冷却状态下进入窑内,窑车除了岛窑时本身带出热量外,车面层材料向车下传热也是一种热损失。此外,车面层材料的吸热和蓄热也是很重要的因素。车面垫层材料愈厚,通过车面层的热损失就越小(传热量小);但车面垫层材料愈厚,其蓄热就越大。车面垫层材料的厚度与蓄热成为了车面材料选择中的一项矛盾。通常,车面层不仅要由性能良好的材料组成,而且要由适应不同应力的数层材料组成。车面垫层材料的顶部(表面)温度在焙烧期间几乎达到了最高焙烧温度,因此这层材料在每一个烧成循环中都是从常温被加热到l 000℃左右,所以顶层材料对蓄热有着重要的影响。为了减少由于蓄热带走的热量,车面顶层材料应尽可能的轻。车面层的下部材料仅经受较低的温度,对其蓄热量的影响甚微,所以底层材料可重一些。

窑车面垫层材料除了要有最小的热损失外,还必须达到要求:首先,它必须保证窑车底面的密封性;其次,能够安全地将焙烧坯体输送到达一定位置,并且也能够经受得起窑车的纵向弯曲应力;第三,车面垫层材料经受得起由于温度的周期性变化而引发的尺寸上的变化。例如,一个宽6m的窑车车面在预热带约增大26 mm,而在冷却过程中尺寸又要缩小26 mm(如果是10.4 m宽隧道窑的窑车车面层,在加热一冷却期间的尺寸变化约为45 mm),因此,大断面隧道窑侧墙上的曲折密封槽的砌筑精确度是非常重要的。窑车车面层边沿框砖及角砖的砌筑误差也是非常重要的。窑车车面层材料一般要遵循如下选用原则:

a.窑车车面材料应由高质量的,具有低密度的耐火材料及轻质隔热材料组成,从底层到顶层的材料要能够适应周期性的温度变化,顶层材料应尽可能的轻。

b.车面底板应由钢板组成,这一层钢板应带有简单形状或是梯形的皱折(瓦楞式),以便使砌筑材料与底层钢板有更好地结合,同时皱折形式的钢板也增加了车架的刚度.车架与底层钢板连在一起形成了隔离窑车上下空气的第一层,底层钢板与车架在焙烧中经受着差不多的温度,因此,底层钢板的膨胀性能可不考虑(仅考虑车架的膨胀延伸即可)。

c.车面层材料不能承受任何工作荷载(如坯垛质量),其工作荷载必须由专门的支撑构件来承担(如柱砖),这种支撑构件可做成中空的矩形,在其孔洞中填充隔热材料。这种方法在多年的实际使用中证明是非常有效的。支撑构件最好不用普通的烧结空心砖来替代,因普通空心砖的抗热冲击性能差,易碎裂;

d.在上述支撑构件上直接砌筑车面承重砖(砌块),其上再砌筑烟气通道砖,这两层由耐火材料制成的砖,由于蓄热量的影响,会增大热损失,因此,这两层砖的质量应尽可能的轻,并且要能抵御得住周期性变化的温度及热冲击。车面承重砖的尺寸不宜过大,以便避免裂纹。烟气通道砖上直接码放的是坯垛,因此,烟气通道砖的结构形式和孔洞大小也非常重要。烟气通道砖的结构形式不合理时,常会导致车面不平或歪斜,造成码坯困难。烟气通道砖的孔洞太小时,会造成预热带的车面温度低,加大了坯垛上下的温差。有的工厂将烟气通道砖改变成多齿形板,这是一种非常不合理的结构。因为多齿形耐火材料板抵御温度变化和抗热冲击的性能差,很容易破碎。从焙烧热工原理上讲,这种结构形式也不利于提高预热带的车面温度,会增大温差。此外,多齿形板还会对底层坯体在焙烧(干燥)中的收缩造成阻力,使底层坯垛中不合格的产品增多。为了提高烟气通道砖及车面承重砖的使用寿命(或称周转次数),建议可在生产这两种砖的坯料中加人堇青石质耐火材料,以提高它们的耐热冲击性能。

e.车面垫层材料应留好各层材料之间的膨胀收缩尺寸,以保证车架、底层钢板、中间层、顶层之间的不同膨胀与收缩,并能连续运行,尽量减少维修。

f.车面垫层的总厚度应通过计算确定。由于结构上的原因,车面垫层的最小厚度应为250 mm。

g.窑车框砖及角砖的设计和制造原则是:“头轻底重”,也就是框砖和角砖的底部可做的大一些,以免松动歪斜。也可以在其坯体原料中加入堇青石质耐火材料,以提高抗热冲击性能。

许多厂家在窑车的框砖和角砖上没有给予应有的重视,有的甚至用普通的红砖来做,其结果是天天修窑车,不但对车面垫层材料损坏严重,而且也使车架及裙板损伤严重。

窑车框砖及角砖砌筑应在校正过的平整轨道上进行,使每辆车统一规格,砌筑偏差要尽量小。一条隧道窑所配备的设备中,以窑车数量为最多。窑车投入的费用占全窑总造价的比例较大,如果窑车做不好,投产后的维修工作很繁重。窑车是否坚固耐用,不仅影响着隧道窑能否安全运行,而且影响着产品质量和生产成本。

窑车尺寸的选择也非常重要。为数不少的窑车几乎都是近似于正方形。如窑宽在3.3 m、3.6 m、3.7 m、4 m的情况下这种近似于正方形的窑车最多。现在很多新建隧道窑的生产厂家,大都选择了自动化机械码坯机或是机器人码坯。这种近似于正方形的窑车,给自动化机械码坯机或是机器人码坯带来了很大的困难,要么超出了正常的码坯密度,要么码放坯垛的横通风道与隧道窑(隧道干燥室)上所设置的各种孔道不对位,有的根本就没有考虑横向的通风道,给正常的焙烧(干燥)操作带来了极大的困难。关于在各种窑宽的情况下,窑车应具有的合理尺寸,也就是窑车的长度,首先要考虑的是所码坯垛合理的形式,便于自动化机械码坯机或是机器人码坯的操作;其次是坯垛之间的横向通风道尺寸。窑车上所码坯垛的组成形式,与隧道干燥室和焙烧隧道窑上各种孔位的结构尺寸息息相关。因此,这种近似于正方形的窑车尺寸不值得提倡。

鉴于此,在隧道窑设计时,应提前设计出各种产品的码车图,根据码车图来合理布置隧道干燥室以及隧道窑上的各种孔位,并确定出合理的窑车尺寸。隧道窑的设计图纸中也必须包括有各种产品的码车图。码车图应该由隧道窑的设计方提供,码坯设备制造厂家的责任就是按照设计方提供的码车图,准确地实现所设计的码坯方式。

10砂封槽

砂封槽系统(也是最早的密封形式)的主要作用就是隔绝培烧道与窑车下的气流,以便减少漏气,防止窑车上下的气流相互流动,防止窑车下温度过高而损坏窑车轴承以及保护窑车钢结构的使用寿命,从而才能保证窑内焙烧道的温度制度的稳定和压力制度的稳定。因此,砂封槽的重要性不言而喻。砂封槽的高低、宽窄尺寸应根据窑的大小和窑车结构与砂封板的固定形式和高低来决定。可笔者在河南、山西的某些地方看到的隧道窑上,砂封槽仅仅是用红砖在窑底平面上砌筑一小矮墙,砂封槽中充填的是炉渣,窑车的裙板根本就没有插入在炉渣中。这种形式的砂封槽哪里能起到密封作用。有的隧道窑在建设期间竟然连加砂的地方都没有预留,更不用说在隧道窑的长度方向上的加砂管口。

空气进入焙烧道后,加大了窑内温差,增加了热量消耗,加重了排烟设备的负荷,使产品质量下降、窑车损坏加剧等。由于裙板的变形、不同程度的热膨胀、窑车的损伤等,都会使错误空气通过窑车裙板之间的缝隙进入焙烧道。在两辆窑车捃板的连结处,总会有一个不能完全封闭的小面积缝隙,其范围一般约为1 cm2~2 cm2(精加工的窑车),但有的加工粗糙,此处的缝隙很大,甚至达2cm~3cm宽。这看似非常小的面积也会导致大量的空气侵入,若一条窑中有30~50辆车时,窑车裙板的连结处就多达60~100处缝隙,若每两辆窑车裙板之间的空隙为1 cm宽时,空气进入焙烧道的总计宽度将达60 cm~100 cm,这就会给大量的空气进入窑内提供了通道。曾有人试图用砂封板的重叠(搭接)方法来消除这种缺陷。但实际证明这样的密封构件及相类似的方法都不是非常合适的,因这些装置在连续运转中会被破坏,最终这些部件也就无效了。要解决这一问题,除窑车钢结构部分的加工要精细外,也可采用软密封的方法来封闭窑车裙板的结合处;也可以设计成双道砂封。为了进一步减少从裙板连接处漏人窑内的空气量,在窑侧墙上的曲折密封形式最好设计成为双曲密封形式。当然最好的封闭方式是水密封(我国目前还做不到)。

操作中及时加砂也非常重要,如果砂封槽中砂子的填充程度不够,也会使空气进入焙烧道。因此,必须按时加入干净的、符合要求的砂子。经验表明,加入砂封槽中的砂子中粗颗粒的理想直径是5mm~7mm,这是为了防止在排烟道口附近砂子被吸人烟道。所加砂子中也应有足够量的细颗粒砂。

据经验,所加砂子中的粗颗粒部分应占30%左右,细颗粒部分应占约70%,其中细颗粒部分应尽量为无尘砂子。砂封槽缺砂必然造成窑车上下漏气。有的部位冷气上窜,促使窑道内温差扩大,底部制品欠火;有的部位热气下窜,将窑车金属构件烧变形,烤焦窑车轴承润滑油。

11隧道干燥室和隧道窑的风机配备

笔者在内蒙古自治区某地一个新建尚未投产的一次码烧生产线上看到,两条连体建设的3.7 m断面宽度的隧道窑以及两条相应的隧道干燥室(隧道窑和干燥室分离建造)。每条焙烧隧道窑的低温排烟风机为一台55 kw的16号离心风机,抽取隧道窑余热和高温烟热送往干燥室的送热风机同样为一台55 kw的16号离心风机,出车端窑门上安装有i台7.5 kw供给新鲜空气的轴流风机。每条隧道干燥室上的排潮风机为一台75 kw的离心风机(全压在ll00Pa以上)。此外在每条隧道干燥室顶上(约在中部)还装备了两台用于循环的轴流风机。3.7 m断面的隧道干燥室的排潮选用75 kw的离心风机,确实太大了。实际上,排潮风机并不需要太高的压力,压力过高会造成大量的外界冷风进入干燥室内。照常规说来,排潮的风量是小于送入干燥室的热风量的。首先应掌握干燥产品类型、挤出成型的含水量、每小时需要排放m去多少水、排出这些水需要多少温度的风量、排出的潮气量等参数,更重要的是要了解坯体混合料的干燥特性。另外.3.7 m断面隧道窑的低温排烟风机也不需要55 kw的16号离心风机。

与上述情况截然相反是很多地方新建的隧道窑的风机配置有过于简化了。笔者在河南、四川、甘肃、山西、云南等地看到的有些一次码烧隧道窑(干燥室)仅有一台风机,这一台风机不仅要承担焙烧隧道窑的排烟任务(大多数这样的隧道窑没有抽取余热,也没有窑尾供给新鲜空气的专用风机),而且还要承担隧道干燥室的供给热风任务以及焙烧隧道窑所需的新鲜空气供给任务;有的隧道干燥室还采取的是“正压排潮”,因此,这一台风机还间接的承担着干燥室的排潮任务。实质上,这种配置的风机,且不论其合理性,仅从将隧道窑所有排出的烟气(含低温烟气)全部送入干燥室而论,这就会给产品的质量造成很大的影响,隧道窑排放烟气中含有硫、氟等有害气体,这些有害气体在进入干燥室后会与坯体中的钙(镁)反应,生成泛白或泛霜的物质。一般来讲,有严重泛白层的烧结砖在使用过程中也会出现泛霜。因此,在含硫高的情况下,最好将低温烟气单独排出,经由烟气净化系统净化后再排放,以便减少对产品的污染和对大气的污染。另外,这种简化的“土隧道窑”,大部分没有考虑窑车上下的压力平衡,或称之为焙烧过程中的压力制度。

总之,近几年正处于国内砖瓦生产企业的转型期,形形色色的设计、建设隧道窑的公司仍在不断涌现。因此需要对行业发展中存在的不规范行为和做法进行抵制,也需要对一些基本原理和知识进行普及和提高,同时对新出现的技术需要不断完善,解决存在的各种问题以及不合理之处,使国的砖瓦行业健康有序地发展。

总之,近几年正处于国内砖瓦生产企业的转型期,形形色色的设计、建设隧道窑的公司仍在不断涌现。因此需要对行业发展中存在的不规范行为和做法进行抵制,也需要对一些基本原理和知识进行普及和提高,同时对新出现的技术需要不断完善,解决存在的各种问题以及不合理之处,使国的砖瓦行业健康有序地发展。