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1、轮窑烧砖低耗高产的技术措施刘照忠 (西安墙体材料研究设计院,陕西 西安 710061)轮窑是我国砖瓦行业目前使用最普遍的焙烧窑炉,轮窑的特点是: 结构简单、 造价低、 建厂投资少、 操作简便易掌握; 轮窑产量高、 有较大的增产空间。缺点是工人劳动强度大,难以实现机械化和自动化,产品质量不稳定,不易生产高质量的产品。1 轮窑烧砖的技术经济指标1.1 轮窑焙烧、 自然干燥采用轮窑焙烧自然晾坯工艺在我们西北方有较好的优势,主要是北方雨水少,气候干燥,阳光充足,场地大等优势。 场地:首先是要有充足的晾坯场地,以日产10万块普通砖的生产线为例,一般干燥周期为10 d左右,考虑阴雨天气及机械故障因素,至少
2、应有150万块砖坯的晾晒场,一般晾晒场每平方米晾坯约70块,仅晾坯场就需21000多m2,折合32亩,加上生产线及轮窑占地应不少于40亩; 煤耗:轮窑烧砖煤耗较低,一个结构设计合理、 建造合格、 密封较好、 操作合理、 有充足晾坯场、 入窑砖坯水分在6 %左右的轮窑烧制粘土砖,其万块砖(标准砖)煤耗在0.80. 9 t。这里要强调的是结构设计合理的轮窑和砖坯入窑水分应符合条件,因为蒸发1 kg水约需1200 kcal热量,入窑坯体中的水分每增加1 %时,每万块砖坯的含水量就增加约270 kg。要蒸发270 kg水需要热量为324000 kcal ,折合标准煤为46.3 kg ,如果以入窑坯体含
3、水率为10 %的湿坯与5%的干坯相比,前者比后者每万块要多耗标准煤231 kg ,如果再考虑因坯体过湿窑内湿气过大,使部分燃料不能充分燃烧等因素的影响,则煤耗将还要增加。另外,影响万砖煤耗的指标还与码窑密度有关,因为在烧砖过程中,轮窑的吸热是个固定值,在烧砖过程中大约有四分之一的热量被窑体吸收和从窑门散失,码窑密度越小,每万块砖的平均煤耗就越增加。一般码窑密度应控制在250块/ m3左右,对于湿坯则应相应稀码。1.2 轮窑焙烧、 人工干燥人工干燥工艺的优点是生产线占地少,产量不受天气变化的影响,年生产周期比自然干燥延长2个月时间,半成品合格率高等;缺点是建设投资大,万砖总能耗比自然干燥高40
4、%50 % ,产品成本也比自然干燥高5 %10 %。正是由于这一缺点,在我们陕西的相当一部分地区,由于红砖的售价较低,制约了陕西砖瓦企业人工干燥的发展,特别是关中地区利用人工干燥就更少。现在,由于土地价格的上涨,砖瓦企业用地受到限制,征地越来越难,人工干燥工艺将逐渐被企业所接受。我们陕西制砖原料主要是粘土,而粘土的干燥敏感性系数较高,收缩率较大,所以最适合的人工干燥室是逆流式隧道干燥室。隧道干燥室干燥周期较长,升温速度缓慢,便于调整干燥室内部气流,能够确保产品质量。利用人工干燥室烘干砖坯的条件是,轮窑应该有余热利用系统和往干燥室送热的送热系统。干燥室的热源主要是来自轮窑的烟热和窑尾余热,因此,
5、在轮窑的设计建造时就应当建有这些系统,人工干燥过程中坯体的水分大部分是在干燥室被蒸发。假设坯体的成型水分是18 % ,进窑坯体的残余含水率是6 % ,那么就有12 %的水分要在干燥室被蒸发,每万块实心砖12 %的水分就是3. 2 t。要蒸发3. 2 t水需要的热量是3840000 kcal ,折合标准煤为548 kg。当然,需要的这部分热量并不完全是纯增加的,它主要是轮窑余热的再次利用,带余热利用的轮窑比不带干燥室的要多加内燃和外投煤。烘干室每条洞每小时大约需130150 的热空气10000 m3,要确保给干燥室提供足够的热量就需要提高坯体内燃掺配量和外投煤。要降低总热耗就要最大限度地利用轮窑
6、的余热。因此,广大砖瓦企业在计划建造人工干燥室时就要向有关技术人员咨询,寻求先进的节能新型轮窑及热利用较好的人工干燥室技术。这里介绍几种人工干燥室:a.逆流式隧道干燥室:这种干燥室的优点是坯体匀速升温,干燥室内部气流易调整,适合各种原料及各种制品,干燥效果稳定,操作简便,自动化程度较高,缺点是投资较大。b.室式干燥室:室式干燥室的优点是结构简单,投资少,适合低敏感性原料。缺点是能耗较高、 产量低、 操作环境差,自动化程度低。b.快速干燥室:快速干燥室的优点是干燥速度快,产量高,与普通逆流式隧道干燥室相比投资减少50 % ,对于低敏感性原料干燥效果稳定,质量很好,操作简便,自动化程度较高,缺点是
7、对码坯技术要求高,码坯速度慢、 难度大。2 如何提高轮窑产量轮窑烧砖其特点是有较大的增产潜力,但是要提高产量首先要求:轮窑的结构合理。因为轮窑有支风道和总风道,排烟风道和余热风道,在烧砖过程中煤的燃烧需要大量的氧气,燃烧后会生产大量的烟气,这些烟气要通过支风道,进入总风道技 术 经 验2004年第6期砖瓦2004 Brick 窑内坯体码放形式决定窑内气流是否平衡。如果窑内断面温度不均匀,气流不平衡就无法正常焙烧。原则上讲内燃砖的码法是边密中稀,上密下稀,里稀外密,因为烧内燃砖时砖坯本身就是燃料源,大量的热量是从砖坯中释放出来的,那么就要在容易散热的窑门处及窑墙吸热处多码坯体以增加热源,而在窑的
8、中部热量集中处则少码坯体以减少放热源。而烧外燃砖则相反,因为砖坯只吸热而不释放热,窑内的热量来自外投煤,靠外部投进去的燃料燃烧时产生的热量不但被砖坯吸收,在靠近窑墙的地方还要被窑墙吸收约四分之一的热量,所以,在靠近窑墙处应少码砖坯以减少吸热源,确保轮窑断面吸热均衡,这就是烧内燃砖和烧外燃砖要采取不同码法的原因。4.1 内燃砖的码法在烧内燃砖时原则上讲就是稀码快烧,但是究竟采用怎样的码法则要根据坯体的内燃掺配量、 坯体的干湿程度、 轮窑的性能及风机或烟囱的抽力大小来决定码窑形式。更重要的是要根据焙烧情况随时改变码窑形式。我们所说的内燃砖是指每块砖内燃掺量应大于每块砖总热量的70 % ,例如烧成每
9、块总热量是650 kcal的砖时,内燃的掺量应大于455 kcal ,我们一般要求内燃掺量应达到80 %以上,这样才能符合烧内燃砖码法的要求。在码窑过程中,码窑工必须对轮窑的结构、 密封程度、 风机抽力及风机风量大小有详细的了解,如果轮窑的密封性能很好,风机的风量及抽力足够大,则可适当增大码窑密度,按260块/ m3的密度码坯。为防止过大的抽力导致坯垛倒塌,最好采用一直一斜码法,既增加坯垛稳固性,也能保证火行速度达到高产量。如果轮窑的密封性较差、 风机抽力偏小,则尽量稀码,可采用大洞码法或三直一斜码法,以减小坯体对空气的阻力,在密度相同的情况下三直一斜的有效断面空隙率最大,坯体对空气的阻力系数
10、也最小,通风条件当然也就最好。但是,由于三直一斜坯垛牢固性较差,对码窑工操作难度大,如果码窑不慎就会发生倒窑现象,如果不能确保码窑质量,则采用大洞码法较为合适,一般码坯220230块/ m3,增大空气流动性,保证火行速度,确保轮窑产量。对于轮窑各项指标适中,风机或烟囱抽力匹配的情况下,一般采用二直一斜的码法比较合理,因为二直一斜码法具有通风好、 传热条件适中、 坯垛牢固等优点。由于现在大多数轮窑只设外哈风而不设内哈风,如果码窑时不注意就可能导致里火慢外火快的现象,所以,在码窑时将斜坯码成八字形并增加向里斜的坯体数量来达到断面气流均衡。也就是每层向里的斜坯比向外的斜坯多24块即可达到气流均衡,使
11、窑内断面与火行速度同步。4.2 轮窑烧湿坯的具体码法及焙烧要点由于自然干燥时坯场受天气影响,几乎所有砖厂都会经常遇到坯体干湿不均匀的现象,这就要求码窑时加强管理,一定要将湿坯码在窑的上部,而且一定要码稀。码窑形式适宜采用一直一斜码法,因为一直一斜坯垛比较牢固,不易发生倒窑现象,码窑密度应为200220块/ m3。当坯体稀码时坯垛对气体流动的阻力减小,气流对坯垛的推力也随之减小,这也就减少了倒坯现象发生的几率。在大量湿坯进窑以后,由于每块坯体的含水量高了,焙烧时窑内水气量增加,适当减少码坯密度不但可以降低焙烧时窑内水气量,也减少了坯体对气流的阻力,增加气流速度,同时应尽量将比较干的坯体码放在窑的
12、下部,因为在烧湿坯时窑内的湿气较重,大量湿气集中在窑的下部,造成窑下部温度过低,有时上下温差可达400500,也就是说上部的坯体已经开始发暗红色,而下部的温度也可能才4050,而这一温度下的空气湿度达到饱和状态,坯体在这种状态下会返潮变软,因此,在提闸操作时不宜提远闸,使潮气通过路线加长,这样对预热带的坯体影响较大,这就要求比烧干坯时少用闸,一般34个,而且应提高近闸,让大量的潮气尽快被排出窑外,落闸也与烧干坯时不同,一般烧干坯时在距焙烧带67排落首闸,而烧湿坯则应在距焙烧带45排落首闸。在烧湿坯时也可将预热带高温带的投煤盖打开,也就是从焙烧带投煤带往前23排的地方打开加煤盖,一般打56排,让
13、空气从火眼上部进入向下运动并从哈风口排出。因为烧湿坯时预热带上部温度较高而下部温度很低潮气很大,让上部的热气向下运动,这样可尽快带走窑内预热带大量的潮气。不过这种方式最适合机械排烟的轮窑,对于用烟囱排烟的轮窑采用这种方式可能会造成后火返火现象,如果是烟囱排烟则最好是增加一台轮窑专用风机,将风机安装在窑顶部检查口上以备随时使用。技 术 经 验2004年第6期砖瓦2004 Brick 多孔砖模具规格为:24080110115 (mm) ; 水泥砂浆漏斗; 振动台:振幅0.30.6(mm) ,振动频率26003000(次/分) ; 砂浆搅拌机。b.产品售价: 普通砖模具:158元/个; 多孔砖模具:
14、188元/个; 水泥净浆漏斗:30元/个; 振动台; 砂浆搅拌机4 砖用卡尺砖用卡尺精度为0.5mm ,最大量程为500mm ,G B/ T2542 - 92砌墙砖试验方法 和JC709 - 1998烧结瓦 、JC746 - 1999混凝土瓦 、JC446 - 2000混凝土路面砖 新标准指定的专用量具,用于对砌墙砖、 混凝土路面砖及瓦类产品的外形尺寸、 弯曲、 杂质凸出、 平整度、 垂直度项目检测,是生产企业日常生产控制的必备工具。5 普氏塑性仪普氏塑性仪是依据黏土受外力作用变形与含水率相互关系来反映不同原料的可塑性能,适用于砖瓦厂控制成形水分,随时检查配比的变化情况及同一种泥料因加工或水分掺和差异所表现的可塑性好坏,这一方法操作简便,整套仪器包括普氏塑性仪和手工取样品两部分。6 承接砖瓦工业原料物理、 化学性能测试分析及小型、 中型生产规模的半工业试验。 价格合理 欢迎垂询联系单位:国家建材工业墙体屋面材料质量监测中心地 址:西安市长安南路6号 邮 编:710061联 系 人:任炳会 传 真:029 - 85224662电 话:029 - 85268467 85221489 013909288834砖瓦2004年第6期技 术 经 验28 www. brick-tile. com2004 Brick &Tile
