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陈荣生 小型“一次码烧”隧道窑工艺技术改造决策的分析
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添加日期:2021-8-15 12:16:54   浏览次数:67   文章来源:   作者:

 小型“一次码烧”隧道窑工艺技术改造决策的分析

陈荣生 刘宗云
      贵州省建材科研设计院有限责任公司 贵州 贵阳 550007
  
46期用
3被忽视的重要环节
  烧结砖“一次码烧”工艺生产线的建设,比起“二次码烧”工艺,涉及的限制条件更多,干燥焙烧窑炉性能要求更全面,才能实现预期的生产规模目标。当采用1条干燥隧道窑、2条焙烧隧道窑的“不平衡干燥焙烧”方式时,则要求混合料具备快速干燥性能、要求湿坯静停预干燥,否则,很难达到不开裂、不变形、均匀干燥的目标。
 A干燥窑结构改造是重点
该企业原正压分散排潮干燥窑,采用2台离心风机并联同时由两侧支烟道送入热风,送入干燥窑内的热风总量高于1台离心风机的额定流量、低于2台离心风机额定流量之和。进入支烟道后,热风经21对哈风闸的控制,通过干燥窑道内直墙21对散热孔,散热孔规格为500×100mm,对湿砖坯垛进行干燥。图1截面显示,闸阀和弯道对热烟气的流动具有一定的阻力,随着支烟道砖壁、阀体、直角弯道的阻力的增加,热风介质流速降低,流量减少。
增加脱硫塔系统后,干燥窑内潮气的排出,通过原有7个烟囱底部排潮孔,经总烟道,进入离心风机,离心风机因安装方式失误,出口烟道经2次弯道进入脱硫塔,处理后排放。
运行实践中,干燥质量及产量,均没有明显提高,却出现垮坯、中下部裂纹、断坯等现象。究其原因,除干燥窑平顶结构与坯垛弧形结构产生的间隙偏大、形成气流分层,影响了截面温度的均匀性外,干燥窑送热风系统本身的结构缺陷,也是干燥质量不能提高的原因。
a支烟道哈风闸
图1截面图显示,干燥窑内置热风支烟道上21对热风哈风闸,当开启一半时,哈风闸曲面对热风存在阻碍作用,热风与哈风闸体之间出现紊流,降低了热风流速,使得窑直墙散热孔出口处热风不能达到砖坯中部,湿坯温度升高缓慢,坯垛截面温度产生不均匀状况。此外,内置下支烟道21对哈风闸,其调节难度较高,很难总结出闸阀与干燥窑内截面温度变化的对应关系,很难获得实用的和可操作的闸阀调节控制措施,其中一对闸或相邻的几对闸如何调节,对干燥效果的影响,很难把握。目前,为应对湿坯垮塌、裂纹等现象,岗位工只能将21对哈风闸全部开启,仍然不能避免产生垮坯和裂纹等缺陷。
b散热孔
内置下支烟道设置21对哈风闸,对应21对散热孔,散热孔规格为高500mm、宽100mm,间距2500mm,散热孔分布和数量在干燥窑内不同部位,规格完全相同,如此设置,对窑内热烟气的合理分布并不十分有利,根据在干燥窑内的出风量检查,靠近进车端送热风段,约有7个车位的6对散热孔,热烟气量较多的进入窑内,而靠近出车端(送热风风机位置),约4对散热孔,则热风量较少甚至无风。在干燥窑中部散热孔出口,检查热风偏弱、流量较低,需要增加散热孔数量,才能符合窑内干燥制度的需求。经检查,干燥窑内进车端第4到第10车位,干燥介质中水蒸气含量较高,认为缺乏热风的正压驱动和排潮风机的负压排出,容易出现冷凝后产生垮坯,此类缺陷,并且长时间保持在这个区段中。总体上评估,21对散热孔的规格、分布位置和设置数量,需要根据干燥窑长度、窑车规格等条件,重新进行技术调整。
c排潮孔布置
干燥窑原采用分散正压排潮烟囱,第2次技改后,采用新建总烟道和18号离心风机集中排潮,总烟道与原7个烟囱侧墙贯通,排潮孔为7个烟囱底孔,按照烟囱结构,底孔宽约1.1米、长约2.8米,同时,根据烟囱间距不同,以及进车端无烟囱部位,在干燥窑顶、总烟道内新增加排潮孔若干,与风机一起形成顶排潮。18号离心风机进风口距干燥窑进车端为4米,由于湿坯垛型原因,加上热烟气上浮和顶排潮负压作用,干燥窑内各段排潮不能按照预定要求进行,水蒸气含量较高的区段,排潮能力不足,而进车端窑门漏风处及窑车车底,漏风量却较高。虽然采用不同截面总烟道来控制排潮区段流量,但在运行中,作用不大。需要重新设置排潮孔面积和位置,实现窑内合理排潮,避免垮坯。
D砂封槽
建设初期,干燥窑没有设置窑车与窑直墙的砂封槽,在送热风正压较高、正压分散烟囱排潮的情况下,仅仅出现干燥介质热损耗偏高的现象,无砂封对干燥质量的影响较小。改为风机集中排潮后,窑内负压增加,窑内无砂封的情况,由于漏风,对窑内潮气的及时排出,影响较大。由于无砂封,窑内排潮位置不确定,而处于靠近风机进风口位置的区段,负压较强,漏风量较大,降低了窑内排潮能力。
在正压分散排潮的干燥窑,采用无砂封槽的形式相当普遍,对干燥质量影响较小。当此类干燥窑增加脱硫系统,形成集中排潮后,无砂封槽对干燥制度的影响巨大,因此,设置砂封槽是必要的,能够加强干燥窑的气密性,是建立合理干燥制度的基础条件之一。
e顶送热风
干燥窑采用2台16号离心风机送热风,热风进入干燥窑两侧支烟道,没有设置顶送热风的支烟道。当焙烧隧道窑改为平顶、机械码湿砖坯垛改为平顶后,以及调整码坯垛型,随着砖坯垛与窑顶间隙的减小、窑直墙与砖坯垛之间间隙的减小,设置顶送热风则是必要的,有利于砖坯垛截面的平衡升温,改善干燥介质分层,提高干燥质量。
B焙烧窑微弧拱改造
该企业在建设中,使用了平顶干燥窑与拱形焙烧窑,为满足焙烧要求,迫使湿砖坯垛轮廓只能是弧形,湿坯上部轮廓与焙烧窑微弧拱拱形尽量拟合。技术改造后,干燥窑形成集中排潮,干燥运行中暴露出平顶与拱顶结构不一,产生干燥窑内存在顶部间隙较大的缺陷,加剧了干燥介质分层,使得湿坯裂纹、垮坯干燥缺陷增加。
该企业技术改造中,忽略了窑炉结构差异存在带来的问题,特别是干燥窑烟气要求进行脱硫处理后,干燥系统中增加了脱硫塔,系统阻力升高,使得干燥窑内热工控制难度增加,极易出现干燥制品缺陷。为了减少干燥制品缺陷,必须减少干燥窑内顶部弧形砖坯垛与平顶之间的间隙,即采用平顶湿砖坯垛。因此,将焙烧隧道窑拱形结构与干燥窑的平顶结构作为技术改造的重点,统一为平顶窑,焙烧隧道窑只能进行平顶结构的改造,可利用纤维模块进行吊平顶,从而与干燥窑平顶结构一致,加上机械码坯的应用,湿砖坯平顶垛更容易实现,干燥焙烧窑统一为平顶结构,才是提高产量、提高制品质量的关键技术措施。
  C静停线
  目前,生产线设置有2条停车线,按照“一烘两烧”的生产平衡需要,能够存放的码湿坯窑车数量有限,停车时间较短,对在静停过程中,湿坯整体脱水和湿坯内水分均匀性,作用小。因此,在条件允许情况下,有必要增加停车线,增加静停湿坯窑车数量。同时,在靠近干燥窑进车端,利用焙烧隧道窑冷却带制品余热或车底热风,在静停线设置预干燥段,除降低部分湿坯含水率外,还能提高湿坯坯体温度,有助于一条干燥窑的快速干燥。
D调整机械码坯的垛型
目前生产中,普通砖垛型为二压7,共16垛,两侧边垛码高13层,中间两垛码高14层。测量出干燥窑砖坯垛与窑直墙间隙,两边间隙宽度达到240mm,边隙较大,热烟气上浮,也是热烟气不能进入砖垛中下部的原因。因此,需要调整机械码坯机,改为平顶垛型,将垛型改为三压9,中间三压7,形成9垛,全部码高均为14~15层时,能够有效地减小砖垛与窑直墙的间隙降低到60mm,码高14层时,码坯容量为2982块;码高为15层时,码坯容量增加为3195块。当全部砖坯垛均采用三压9、码高15层,此时码坯容量达到3645块.调整湿坯垛型后,码窑密度增加,有利于提高日产量。
E排潮离心风机位置
采用集中排潮后,18号离心风机进风口正对干燥窑总烟道,而风机出风口为右0度,出风管道连续转两个90度弯,干燥废气才能进入脱硫塔,18号风机出风管道阻力增加,影响了风机的排潮效率。对长期运行不利,因此风机安装位置应进行调整,不仅能够加强排潮、有利干燥、防止垮坯,同时,能够降低风机运行电耗。
4结束语
小型“一次码烧”隧道窑工艺生产线的建设和技术改造,业主受资金条件限制,常常采用分步进行的方式。生产线建成投产后,暴露出较多的不足,此时,提出技术改造是必要的。然而,技术改造内容和目标的确定决策,除根据轻重缓急外,应以提高产品质量、增加产量、降低运行成本为根本目标。该企业的基础条件采用了人工码窑车,干燥窑采用分散正压排潮烟囱,1条干燥隧道窑为预制板平顶结构,2条焙烧隧道窑为拱顶结构,随着情况发生变化,窑炉顶结构不一致成为制品出现质量问题的根本原因,技改方案本应围绕此原因提出解决措施,在此基础上,随后配套进行双级真空挤砖机、机械码坯机的改造,才能对提高产量和质量,发挥较大作用,技改的整体目标才能较快地实现,企业效益才能提高。由于该企业忽视了窑炉结构中存在的主要矛盾,技改重心放在了半成品价值较低的环节,而半成品形成较高价值环节的制约因素没有得到彻底解决,因此,即便通过两次技术改造,干燥质量缺陷不能彻底解决,生产成本较高,企业效益低下,无法达到江西省新型墙体材料目录中县(市)行政区域范围内“鼓励发展类”的层次规定要求。
目前,该企业因技术改造决策不当,处于暂时停产状态,形成如此被动局面,值得同类企业引以为戒。
  
参考文献:
[ 1 ] 烧结砖瓦工艺  殷念祖著 北京:中国建筑工业出版社,1982. 
[ 2 ] 隧道窑不平衡焙烧的质量问题  
陈荣生  2015.3《砖瓦》
[ 3 ] 烧结砖企业技术改造中一个成功的实例
陈荣生  2015.11《砖瓦》
[ 4 ] 烧结砖瓦厂工艺设计 西北建筑设计院
北京:中国建筑工业出版社,1982年9月
[ 5 ] 烧结砖“一次码烧”工艺中送热风机应用的认识
陈荣生  2018.7《砖瓦》
 
单位:贵州省建材科研设计院有限责任公司 
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