《轮窑内燃烧砖经验介绍》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轮窑内燃烧砖经验介绍（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2014.8知识讲座科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y轮窑内燃烧砖经验介绍何奔流 1，何劲波 2，朱雪梅 2（1. 徐州市新型建筑技术应用中心；2. 徐州市墙体材料行业协会）1焙烧原理 1.1砖瓦坯在焙烧过程中的变化 砖瓦坯在加热焙烧过程中会发生一系列物理 化学变化，其中包括排除干燥残余水分和化学结合 水、烧掉有机物、石英晶型转化、固相反应、生成新 的化合物。大约在 800左右开始生成共熔化合物， 一些黏土矿物熔融产生液相，随着焙烧温度的提高 及高温时间的增加，液相量增多，这些熔融的液相 量流入不熔黏土颗粒之间将其牢固地粘结在一起， 冷却时重新结晶而
2、变成坚硬如石的砖瓦制品。由此可见，要得到合格的砖瓦制品必须有足够 的液相量，为此须建立一个合理的焙烧制度，保证 实现最终烧成温度及烧成时间，以获得优质产品。 1.2焙烧制度的建立焙烧制度包括温度制度和压力制度。 温度制度是由升温速度、最高温度及保温时 间、冷却速度组成。由于轮窑是连续性作业，火度 在正常生产中是以均匀速度不断行进着，所以控制 各带长度就是控制砖瓦坯体经受预热、焙烧、冷却 的时间。焙烧最高温度取决于原料性质和成分，原料土 组成不同，烧结性能也不同，出现液相的时间和多 少也不尽相同。一般 Al2O3、SiO2 含量高，黏土颗粒 粗，助熔剂 CaO、K2O、Na2O 等含量少则烧成温
3、度高； 反之，则烧成温度降低。一般黏土烧成温度范围在 9301050之间。在最高温度下保温时间取决于 窑炉大小、坯体形状、厚度。一般窑容量大，坯体形 状复杂、厚度大、保温时间可长些，通常保温时间在 1.52h。同样的焙烧效果可从两种途径达到：一是快速 升温，烧成温度稍高而保温时间稍短；另一是慢速 升温，烧成温度稍低而保温时间稍长。在内燃烧砖 情况下采用后一种较好，有利于消除压花及黑心。压力制度是用沿焙烧道长度方向上各点气体 压力与大气压力差值来表示。为了使焙烧既有一定 火行速度，又不至于顶部砖始终处在负压之下影响 制品质量，窑内一般采用正负压的压力制度。焙烧 工利用调整风闸和打窑门来实现既定的
4、压力制度。 在日常生产管理中，返火排数是某一种压力制度的 标志。在工厂正常生产中只要保持各带长度不变，最 高焙烧温度稳定和控制确定的返火排数就可持续 生产出优质产品。2轮窑烧砖与纵断面温度、弯窑焙烧和窑闸的应 用 .1轮窑纵断面温度的分布 我国的建筑类型多为砖混结构，根据国内目前 现状，除少数大型砖瓦厂采用隧道窑外，绝大多数 砖瓦厂采用轮窑烧砖。窑内纵断面温度可用同一原始记录，采用两种 方式来表示。一种是绘制“温度曲线图”（如图 1 ） ， 用以说明预烧、焙烧、保温、冷却各带的升温、降温 速度以及不同高度上的温差；另一种方法是绘制“温 度区域图”（如图 2），用以分析砖坯在烧制过程中， 在轮窑
5、不同部位的温度差异。现以某厂焙烧内燃砖时，窑内温度分布状况 （图 1 和图 2）为例进行如下分析。 （1）温度分布 基本条件 a. 轮窑规格：40 门轮窑，窑宽 3.8m，高 2.8m，窑 室长 5.5m；火眼纵向间距 1m；外侧支烟道，烟囱排 烟。b.码 窑：炕 腿 11条3行 高，第4层 横 带，一 直 一斜双立坯；坯身为直斜条，31 个头，中分，内外斜。 码窑表观密度为 267 块 /m3。c. 焙 烧：焙烧带 6 排 眼，火行速度为每昼夜 422014.8科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y知识讲座预热带 温度热电偶插入 坯垛层高时间焙烧带保温
6、带冷却带火行方向基于上述原因，窑顶部的砖内没有未燃尽的燃 料，也不会出现压花，但砖的强度偏低，经测量抗压 强 度 为 14.5MPa。 窑 顶 部 300 的 区 域 长 为 38 排 火眼；500 的区域长为 27 排火眼。最高温度为 920，停留时间 3h。窑中部温度（第 12 层坯垛温度） a. 由于全窑砖坯中的内掺燃料基本是均等的， 但窑中部砖坯放出的热量却不需向拱券、窑墙、窑 底、窑门等处提供损失的热量，全部用于砖自身的 烧成。加之投入的外燃煤大多挂在中部的坯垛上， 粉状的煤屑也在中部遇高温气流而剧烈燃烧，因而 窑中部内掺与外投煤同时燃烧，单位时间内燃烧强 图 1 温度曲线图度大，温
7、度高。预热带焙烧带300区 500区保温带冷却带热工测温火眼位置900区1000以上区 窑拱蓄热作用揭火盖 坯垛层高 2625242322212019181716 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 23 层 12 层6层 2层 纸档支烟管图 2 温度区域分布图来自窑端的冷空气沿窑底流动28m，部火日产量 6.2 万块。 d. 燃料：每块内掺焦炭屑 88.5g，外投阳泉产粉 煤。内燃程度 85。 e. 测温仪表：采用
8、1.2m 镍铬 - 镍铝热电偶，毫 伏计。23 层温度自外边火眼垂直插入窑内 20cm 测 得，12、6、2 层温度自窑门水平插入窑内 70cm 测得。窑顶部温度（第 23 层坯垛温度） 由于气流分层的原因，高温气流不断上升，当达到砖坯中内燃料的燃点时，虽然此时尚未纳入焙 烧带，但燃料已在窑内上、中部的砖坯中开始无焰 燃烧，并不断放出热能，一面向窑拱传热，一面继续 提高窑中部和顶部的温度。当纳入焙烧带时，砖坯 中的内燃料已大部分燃尽，此时外投煤虽从顶部投 入，但窑上部挂煤甚少，因此在焙烧过程中窑顶部 温度难以大幅度升高。所以窑顶部砖坯虽然燃烧 时间最长，砖坯中内燃料燃烧得也最充分，但烧成 温度
9、一直偏低（920）。在保温带和冷却带，由于窑拱蓄热的热辐射和 来自出窑端的冷空气推动热气体上浮，以及因揭火 盖造成高温气流对流等多种因素影响，使窑顶部的 砖温度下降缓慢。b. 窑中部升温速度快，由图 1 可见，自 800上 升到 1040，平均每小时升温 70，高温停留时间 4h40min，致使窑中部砖的表层过早地出现玻璃相 而封闭毛细孔，阻滞了空气进入砖坯内部参与内燃 料的燃烧，造成砖内的燃料助燃空气不足，形成质 地坚实的“黑心”。同样在砖坯间的接触面空气量 供应不足，致使局部呈还原性气氛，形成“压花”和 局部凹陷。c. 在一定条件下，还会出现“面包砖”。由于表 层过早出现液相，封闭了气孔，
10、而此时砖坯内的固 相反应尚未完成，生成的气体难以通过高粘度的液 相逸出，随着温度的升高，气体的体积也逐渐增大 并产生较大的张力，在内部张力的作用下；使整块 砖隆起呈面包状。当此力大到一定程度，还能将砖 的表层胀破，气体溢出。d. 由于中部砖的烧成温度较高（1040），保温 时间又较长，因而强度较高。经测量，抗压强度为 20MPa。底部温度（坯垛第 6 层、第 2 层温度） 窑底温度分布的最大特点是预热时升温缓慢，后又急剧升温，最后快速冷却。432014.8知识讲座科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y砖坯在预热过程中，蒸发出的水分不断扩散到 烟气中，既消
11、耗热量，又提高相对湿度。温度低而 潮湿的烟气重度大，在风闸抽力作用下沿窑底向前 运行，严重时会造成炕腿的砖坯吸水而松软，甚至 塌窑。而在纸挡处形成凝水结露，更是雨季中经常 出现的老大难问题，出窑后该部分砖为哑音砖。在高内燃的条件下，外燃煤的投入只是一种补 充和调节。投入量很少，而落入窑底的量就更少， 对提高窑底的温度作用不大。由图 1 可见，从纳入 预热带至进入焙烧带的近 22h 中，第 2 层温度只有 110，第 6 层温度为 420，与窑顶的温度 900相 差了 480 和 790 。在纳入焙烧带 后，第 6 层在 30h 内由 420上升到 1000，平均每小时升温高达193.5；而在第
12、 2层 3h内 111骤升到 860，平均 每小时升温为 250，由于高温停留时间短，内掺燃 料只有表屋至 1/3 处能参与燃烧，而砖中心部位的 燃料还未来得及燃烧就已进入降温过程。因而，严 格地讲，窑底部的砖基本上是只烧结了外壳的“生 心砖”。窑的底部温度在保温带下降最为明 显，在 9h20min 的过程中，第 6 层由 920降到 80，平均 每小时降温 90；第2 层由 890降到 65，平均每 小时降温 79。与此对比，在同一时间第 23 层温 度由 860降到 470，平均每小时只降温 42，降 温速度相差近 1 倍。冷却带由于降温基数过低，已 无实际意义。（2）改进烧窑方法 改变火
13、眼间距排列 将火眼位置自中央向两侧外移（如图 3），以减 少向窑中部的投煤量，同时增大两侧热源，以弥补 窑墙散热的热损失。图 3 轮窑火眼间距示意 a 原轮窑火眼间距；b 改进后轮窑火眼间距改进码窑方法a. 采取脱空火眼码法，火眼间坯垛加密，装窑量 不减。两中火眼下码 4 块封门坯，关门烧，从而多 挂煤，以弥补窑拱的热损失。外边眼码向外倾斜的 封门坯，使投入的煤流向外侧，从而提高边部温度。 b. 重视炕腿部位的横向畅通，减小烟气进入哈风洞的阻力，以适应底部气流的运动。 c. 在采用脱空火眼的前提下，适当增加炕腿表 观密度，以防止“清底”过快。上部加头，增大砖坯 表观密度，以弥补拱顶热损耗。从而
14、达到“上密、中 稀、底部适当加密”的内燃烧砖码窑原则。改进烧窑方法 a. 用细碎易燃的燃料引前部底火，中部少加，充 分发挥砖坯在高温焙烧时相互间的热辐射作用。适 时外投煤，尽量延长 1000以上高温停留时间。利 用后火的火势既保持中火不减弱，又保证底火不过 早“清底”，保持焙烧带经常有 8 排底火。b. 处在窑门位置的火眼要做出醒目的标志，以 加烧外边火，防止窑门出生砖。2.2弯窑的码窑与焙烧 烧结砖瓦的轮窑，大都由两个弯窑组成，弯窑 纵向中心线的末端又都设有窑门，称之为顶头门， 以顶头门为界分为上弯和下弯两段弯窑，由于建筑 结构上的原因，弯窑给焙烧造成一定难度。由于里弯短，外弯长，易造成里火
15、快，外火慢， 里弯易出现冷却过快的现象，出弯时里外弯火行速 度差距较大。为了保持里外弯火行速均衡一致，必须在码窑 和焙烧操作上与直窑段有所区别，以保证正常的焙 烧制度。（1）弯窑的码窑形式 由于传统的码窑形式（弯窑）会造成火在窑内 不顺畅，不能完全适应焙烧操作的需要，而采用扇 形的码窑形式，可以满足焙烧的需要。它的特点是 适应性强（外燃、内燃、超内燃都适应），火行速度快， 操作简便。扇形码窑形式依然遵循里密外稀、上密下稀的 原则，斜条全部斜向外弯的方向，采用立炕腿，上码 直条、斜条、直条，再码直条、斜条、直条，直条（压茬） 往外斜直条到顶。在码窑时，每个弯窑可分为一拐、二拐、三拐不 等。所谓拐是指第一个坯架码完之后拉空，再码第 二个坯架时称之为一拐；再拉空，再码坯架时称为 二拐，以此类推（拐是拐弯之意）。442014.8科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y知识讲座每拐坯架的数量、拉空距离的远近应根据内燃 掺量而定，外燃、内燃、超内燃烧砖的坯垛码窑数 量、拉空大小、拐数多少是有区别的。内燃掺量越 少，每个坯垛的码窑数量就要适当增加，拐弯减少； 反之，每个坯架码窑数量减少，拐数增加。拉空之后码下一个坯垛时，要平衡里外坯垛在 窑内占据的位置，里弯坯垛与坯架之间拉空要近一 些（100200
