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焙燒時火行速度決定著窯爐的產能

窯爐的產能即產出能力,產能的大小在很大程度上決定著企業的效益,其他方面的生產條件都可以經過改造后得以完善,唯有火行速度常常制約著窯爐的產能。如何提高焙燒時的火行速度,其重要性不言而喻。在保障制品質量、降低能耗的前提下,怎樣才能把火行速度提高至一個較佳狀態,下面簡述本人在窯爐調試中的一些體會。

火行速度的快慢是綜合性的事情,它涉及到多個方面的問題。只有把這些環節協調妥當了,偏低的火行速度就會有所提高。再加上各企業的窯爐從設計構造到管理、操作等燒成狀況的差異化較大,在這里只好把影響火行速度的因素列舉出來,供大家參考使用。

1預熱

碼放好的坯垛﹙并列式窯爐﹚在剛出干燥室的狀態下被推入焙燒窯內,到坯垛由常溫下升溫達到內燃的燃燒,直至到達最高燒成溫度,這個過程稱之為預熱。預熱狀況的好壞在很大程度上決定著火行速度的快慢以及制品的品質。

預熱的時間較長時,坯垛中的各個坯體才能充分的受熱、升溫,排除殘余的水分,進行一系列的理化反應,進而有力的保障了火行的速度。預熱的時間長短一般以窯爐預熱帶的長短或頂推窯車的頻率,使用風閘的形式以及坯垛的結構形態等來決定的。

多數情況下熱氣流在預熱帶受上升力的影響向斜上方向運動,這樣坯垛的上部升溫就快,出現了上部先燃燒而中下部燃燒遲緩的狀態。那么就要加強坯垛中下部位的預熱,為底火的快速行走做好鋪墊。應采取以下措施:比如多數窯爐的哈風砌筑在窯墻兩側下部,并呈扁平外形;坯垛碼放時中下部位要偏稀一些,并且要排列的整齊有序。由于多數窯爐是一次碼燒工藝,濕磚坯的強度有限,所以就不能象輪窯那樣碼置炕腿,但可以將其整齊排列、杜絕雜物﹙爛坯塊等障礙物﹚堆放的方法起到下稀的作用。有條件的企業最好在窯車上鋪設特制孔形墊磚,以強化坯垛下部的預熱效果。

當干燥缺陷或其他原因造成的坯垛倒塌時,未加整理就推入窯內強燒;或坯垛在窯內兩側的縫隙與頂部縫隙距離大于8㎝時,這兩種情況都會影響到坯垛中下部位的預熱效果。

焙燒帶、保溫帶的熱能在完成磚坯自身燒成反應的同時,又把部分熱能在風的作用下輸向預熱帶,由坯體的表面傳導至內部,在這樣的過程中完成了對坯塊的預熱。當保溫帶、焙燒帶溫度較高,長度(高溫區域)越長時,也就是熱量較高時,所產生的預熱效果就越好,但是焙燒溫度應保持在合理范圍以內。

窯內的風在風機的作用下完成對坯體的預熱過程。較大的風速不但加快了焙燒帶火焰流動速度,并且把保溫帶、焙燒帶的熱能快速帶向預熱帶,提高了坯體熱交換速率。實踐證明具有較高熱交換速率的坯垛,火行速度相對也快。但是風速的增大要在保障能燒足窯溫,兩側和頂部等部位不會出欠火磚的前提下,同時還要兼顧到窯下的壓力平衡和干燥室的供熱量。穩妥的方法是每次只增加5%~10%的風量,待燒上兩天如果沒有什么副作用了,再逐漸的增加風量,經過一段時間的摸索,就可以得出自己窯爐的產能與風速的最佳數據。

使用哈風閘的方式不同也會造成火行速度的快慢不一。在用閘數量上提倡多開啟些,這樣給垛體的中下部充分預熱營造了空間。常用的閘形有橋形與梯形兩種,尤其梯形閘能更充分的利用好熱能,形成較長的預熱時間和較大的預熱范圍。抽風機與窯爐左右煙道的銜接處位置不一致也會改變用閘的方式,以及造成左右抽力的不平衡,會影響到整體或一側的火行速度。

橋形閘在焙燒裂紋敏感性強的坯體時才會使用,比如:薄壁類的空心磚。逐步提升的閘形有利于給坯體營造一個溫和、徐徐漸進的升溫環境,讓坯體緩慢的受熱膨脹,減少了升溫過急造成的應力,有效的緩解了裂紋、啞音等燒成缺陷的出現。有種錯誤的用閘方式——倒梯形閘,使用者認為加強了預熱帶末端下部的抽力,對火行速度有利。這樣只會提前排放掉熱能,既縮短了坯體預熱的時間,又閑置了前面較長的預熱通道。

從上世紀九十年代末期,攪拌氣幕技術就被用在對坯垛的預熱上,只是那時以輪窯為主的燒成方式讓這項技術推廣起來有難度,就按每座窯至少一部火計算,其相關配套設施就得有80~125m左右的長度,另外在操作中伴隨著焙燒帶的移動還需要不斷的調節,從而使這項技術被擱置起來。近年來,隧道窯逐漸的普及使這項技術重新被提上了議事日程。就是在預熱帶或保溫帶抽取熱風,通過高溫風機送入預熱帶坯垛底部,起到均勻坯垛斷面(上、下、左、右、中)溫度,縮小溫差。攪拌與氣幕的使用改變了原有僅靠哈風,單一的調節模式,坯垛預熱更充分。 

2窯爐的氣密性與保溫

窯爐的氣密性與保溫性能如何直接關系到火行的速度、制品的質量、熱能的消耗等多方面。窯爐的密封設施有:砂封、曲封、窯車上下壓力平衡、窯內墻壁、窯頂等系統組成。

砂封設施須堅固耐用。在砌筑砂封槽時,槽內側距窯車裙板應在8㎝以上,以防窯車裙板輕微的變形就剮塌了砂封槽。砂封槽砌筑高度以窯車裙板插入砂內深度6~8㎝為佳,并且頂部有窯車和車底風壓順暢通過的空間,空間高度一般在8~12㎝為宜。密封砂以綠豆大小的干砂粒,要用篩網篩去較大的顆粒或大塊雜物,以防密封不嚴實和頂壞砂封槽或窯車裙板。

曲封分為窯墻、窯車砌筑墊磚,并分布在窯兩側與窯車的連接處。窯墻上的曲封設施要避免個別窯車墊磚砌筑的過高或倒塌的磚塊對其造成的損壞。墊磚曲封易受到每次進出窯時的熱冷交替或卸磚、碼坯時的踩踏,窯車與窯車排在一塊時的擠撞等造成損壞。鋼材焊制的窯車之間曲封最好要制作在窯車的下部,以減少熱對其造成的損壞。

窯爐內的窯車上下壓力平衡設施和操作,在一些企業中不重視或使用的不妥當,導致窯爐的生產性能一般或低劣。當窯底的冷風被吸入窯內時,造成預熱帶下部預熱不良,尤其兩側下部較為突出,以及焙燒帶邊沿下部欠火,許多窯爐的焙燒工只好多投入燃料以提高該處的溫度。當焙燒帶和保溫帶熱氣向下串流時,又對窯車形成了熏烤,從而縮短了窯車使用年限。有些設計合理的窯爐在進車端下面的檢查道內,預設有一對或兩對抽風閘,該抽風閘連接著總煙道,可根據情況調節開啟的大小。再制作6~9塊阻流鐵板,分別安放在預熱帶、焙燒帶、保溫帶的檢查道內,并且強化兩側的流量,讓風壓集中起來從窯車底部30㎝內通過,然后使用測風儀校正好各段的最佳風量。那么怎樣得知窯爐內窯車上下壓力差別不大呢?可在預熱帶、焙燒帶、保溫帶火眼下面兩輛窯車的連接處投下一些油布或燃煤,觀察火焰若向車縫下鉆入,說明窯下抽力過大;如果火焰直立向上則說明窯內抽力過大,冷風已被吸入窯內;如果火焰平匍著向前則說明窯內外抽力基本相當。

當砂封、曲封、壓力平衡這三者聯合使用時,才能產生更好的密封效果。水密封式的窯爐在國內還沒有,據一些文獻報道密封效果是非常良好的,但施工工藝、生產操作及防滲漏方面比較復雜。

窯爐的保溫設施主要表現在窯墻、窯頂、窯車墊磚這幾個方面,如果在施工時處理的欠缺,則直接影響到火度不足,保溫帶降溫過快,進而影響火行的速度。窯爐在施工時應在窯墻夾層中填入硅酸鋁纖維氈,與外墻之間的回填材料要求細顆粒、較為干燥的土類為好。窯頂、窯車也要鋪設硅酸鋁纖維氈、珍珠巖等保溫材料。

3坯垛

垛體的結構形態對火行的速度也有不可忽視的作用。“上密下稀,邊密中稀”是坯垛碼放的大原則。這樣在焙燒時磚垛的中部溫度才不會過高,邊沿處才不會溫度過低。另外還要兼顧到預熱帶坯垛的預熱等。具體稀密程度如何,不能一概而論,這要視各自企業情況才能定奪。在設計坯垛時先要丈量窯車的長寬尺寸,坯體的類型、規格,盤算好縱橫排數的多少,稀密的程度,火道與坯垛之間的距離比例大小,坯體材料的焙燒溫度范圍大小等,然后確定坯垛形式。機械碼坯的坯垛結構原則上和手工碼坯是相同的,但在投產前期,碼坯機生產廠家必須要與客戶方溝通好窯爐的碼坯數量,窯爐內部形狀構造、斷面大小、窯車的長寬尺寸,以及坯垛高度、坯體類型、規格、縱橫火道的數量以及尺寸多少、坯距等方面的事宜。

良好的坯垛應具有對干燥、焙燒都有利的功能。牢固穩定是坯垛重中之重的基本條件。既能滿足最佳的焙燒火度,又能把多余的熱量拉向預熱帶,形成一個較長的通風通道以及最合理的分布范圍,橫斷面的溫差又較小。在不影響以上幾條要求的情況下,力爭加大坯垛的碼放密度,這對提高產量和降低能耗方面都是有益的。通過多次對碼放坯垛的對比后發現,碼放合理與粗劣的坯垛,兩者的火行速度最高時有著3~4倍的差別,且制品質量差異巨大。較差的坯垛在制品出窯后呈現邊生里焦,燃料消耗量大等弊病。過于粗劣的坯垛甚至會導致點火失敗或燒成中途熄火的后果。坯垛碼放是否規范,首先要看是否符合上密下稀、邊密中稀的原則,然后再精確規劃各個部位坯垛的形式、稀密分布等。入窯坯體含水率的高低也能影響到火行速度的快慢。當坯體含水率越低時,脫去坯體中剩余水分所需要的熱能就越少,可減少或縮短預熱的時間,坯體升溫的速率就會提高。較干的坯體還會減少磚垛中部燒成裂紋、顏色發深、發暗等缺陷。一般入窯坯體含水率應控制在6﹪以下。但有些企業受到干燥設施或操作不當的制約,入窯坯體的含水量偏高,必須完善干燥過程。

4內燃

許多企業認識到了內摻燃料對焙燒的重要性。在焙燒時當內摻熱量高時火行的速度就會快。但是受到坯體高溫軟化點和內摻燃料價格等因素的限制,那么只有在摻配量高低合理、攪拌均勻上多下功夫。當內燃摻配合理時,火行速度相對快而且穩定?;鹦性娇鞎r每塊坯體所需用的內摻熱量就會減少一些,溫度曲線起伏幅度也小,制品質量以及節能效果都很理想。需要摻入多高熱量,這要依情況而定。從制坯原料、窯型、窯爐構造、坯體類型、坯垛狀況到管理、操作、氣候等因素都會左右熱量的高低。內燃摻配量的忽大忽小,攪拌的又不均勻是不少企業管理的通病。平時要把好內燃料關,從源頭上控制住熱量差別過大的苗頭。同時加強對制坯材料的配比、攪拌、熱量化驗方面的管理,在改進陳舊落后的設備,完善用人制度等環節下工夫,比如可采取引進多斗挖掘機、責任到人等措施。

5其他因素

影響火行速度的因素是多方面的,例如:﹙1﹚窯爐總長度的多少以及各帶的分布狀況。國內隧道窯的長度在86m~160m之間居多,相對來說長窯比短窯的火行速度要快些,而且溫度曲線也平和得多,更適宜焙燒大塊、薄壁類的多孔制品。并且還要看預熱帶、焙燒帶、保溫帶、冷卻帶這四帶在窯體中所處的位置、長度等是否合理;(2)窯車與窯車墊磚的平面高低誤差超過1㎝以上時,較低的窯車就會產生底部預熱不良的后果,并且伴隨著高低幅度的增加,預熱效果會越差;墊磚被雨水淋濕或剛砌筑的窯車含水率過高,也會影響火行速度;(3)窯門密封性太差時導致漏入的冷風量大;(4)窯爐的附屬設施、設備(窯門、擺渡車、風機、)損壞;(5)電力供應不穩定,時常的跳閘停電;(6)天氣寒冷或陰雨連綿淋濕了窯體;(7)焙燒人員違背了定點焙燒的操作原則,致使高溫窯段前后移位頻繁,幅度又過大;(8)向窯內裝入坯車時窯門敞開時間過長,或拉出制品窯車時長時間的未開啟窯尾風機等。以上幾條因素會不同程度影響到窯爐的預熱效果以及正常運作,使火行速度變緩,產能低劣或倒退。當火行速度越快時坯體對內摻熱量的需求量相對變小,節能效果顯著。通過對幾家火行速度在4.8m/每小時以上的窯爐調研后得到證實,在全內燃焙燒模式、原料為頁巖、煤矸石的情況下,內燃摻配熱值在240kca1/㎏~280kca1/㎏之間居多。這是因為坯垛在預熱帶的末端時上部、中部先燃燒,如果火行較慢的坯垛被推至焙燒帶時,坯垛中的內燃已被燃燒了一些,火行越慢被燃燒的坯垛面積越大,移動至焙燒帶時已處于敗火降溫狀態,坯垛出現了沒有同步燃燒的現象,原有的熱量被分散消耗掉了。相反當火行速度越快時在焙燒帶以前燃燒的坯體是有限的,另外這時保溫帶的溫度相應也較高,自然襯托了焙燒帶的火溫正?;簾龓谎由熘?8m~32m左右的長度,形成了一個低溫長燒的狀態。由于內摻熱值的降低使磚垛中部過燒現象也減少許多,從而就降低了過火磚的產生,為窯爐的高產、優質、節能打下了基礎。

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