增产节能减排的余热助烧烧砖法

添砖加瓦

在大气环境污染加重，国家大力治理废气排放，提倡节能减排的今天，作为废气排放的直接参与者，制砖企业的一员，有责任为节能减排出一份力，笔者把自己工作中领会到的经验，通过实践总结出燃烧效果与燃烧三要素的关系。经过对燃烧效果与燃烧三要素关系的三种表现形式在隧道窑生产中的运用，分析总结得出“余热助烧烧砖法”。通过它与现有隧道窑生产中常规烧砖法（普通烧砖法）对比，经过对两种烧砖法的跟踪记录对比得出，同等条件下余热助烧烧砖法比普通烧砖法能提高产量或同等条件下能节约内燃资源，减少节约的内燃料燃烧产生的废气排放。
普通烧砖法/余热助烧烧砖法/固体燃料的燃烧特点/燃烧效果与燃烧三要素的关系/提高燃料的燃烧效果
普通烧砖法是采用传统方式进行烧砖的操作法，它对隧道窑结构没有提出节能要求，对砖坯的干燥，焙烧过程没有具体细化工艺。
余热助烧烧砖法是采用干燥过程与焙烧过程各自独立综合利用焙烧热量的烧砖操作法，它要求隧道窑具有综合利用余热的结构功能，在生产过程中要求充分利用燃料高效燃烧的空间位置，让余热和可燃物在高效燃烧的空间位置段中保持稳定高效的燃烧效果，在焙烧过程中实施余热助烧时对助燃物（氧气）含量有要求，对可燃物存在状态也有要求，对空间温度也有要求。在资源日益匮乏的当今，合理充分有效利用资源十分必要，做到增产节能减排是当代人的首要任务，所以在隧道窑生产中采用增产节能减排的余热助烧工艺尤为重要。余热助烧烧砖法的增产节能理论依据为（一）燃料（碳）在足氧条件下燃烧反应释放热量是（碳）在缺氧条件下燃烧反应所放热量的5.8倍之多，所表现出的放热效果实现增产节能的，其化学反应方程式：
C+O2↑在足氧条件下燃烧CO2↑+8050J热量，折合1.926大卡
2C+O2↑在缺氧条件下燃烧2CO↑+2160J热量，折合0.33大卡
余热助烧烧砖法增产节能理论依据（二）是燃料完全燃烧基本条件，即时间条件、温度条件、助燃条件、混合条件，这些条件为燃料的有效或高效燃烧提供保障，为充分有效利用资源提供实施条件。（三）特别是固体燃料完全燃烧特点，即要求助燃物含（氧气）必须达到18%以上，还要求燃烧体表面积越大，形状规矩度越好，厚度越小。综合上述理论依据，分析总结出燃烧效果与燃烧三要素的关系。即高效燃烧与三要素的关系，有效燃烧与三要素的关系，无效燃烧与三要素的关系。经过对燃烧效果与燃烧三要素关系在隧道窑生产中的运用，对比验证了普通烧砖法和余热助烧烧砖法在增产节能方面表现出的效果，其效果是同等条件下余热助烧烧砖法比普通烧砖法能增产10~20%或节约内燃热值40~70大卡。
提高燃料的燃烧效果。
在隧道窑的实际生产过程中，要达到提高烧砖的产量，内燃料（碳）的用量最少。提高可燃物（碳）在烧砖过程中的燃烧效果特别重要。燃料的燃烧效果与燃烧三要素的关系大致分为三种形式。
（一）高效燃烧与燃烧三要素的关系，发生高效燃烧要求燃烧三要素，同时达到优于标准状态的条件，才能实现高效燃烧。高效燃烧的效果是燃烧反应非常剧烈、放热速度非常快、空间温度上升明显。
（二）有效燃烧与燃烧三要素的关系，发生有效燃烧要求燃烧三要素同时达到标准状态的条件，才能实现有效燃烧，有效燃烧的燃烧效果是燃烧反应次于高效燃烧，空间温度上升较慢，能维持燃烧的连续进行。
（三）无效燃烧与燃烧三要素的关系。发生无效燃烧是燃烧三要素中，有一种或二种要素次于标准状态以下的条件发生的燃烧。无效燃烧的燃烧效果是放热慢，燃烧反应弱，不能维持燃烧的连续进行，经过实践证明，这三种燃烧形式之间是能相互转化的，只要燃烧三要素的存在状态从一种燃烧效果需要的状态变成另一种燃烧效果需要的状态，达到另一种燃烧效果需要的状态后，经过转化一种燃烧效果就变成另一种燃烧效果了。这里的燃烧三要素是：A可燃物，B、助燃物，C、满足燃烧需要的空间温度。
在隧道窑的烧砖过程中，经常运用燃烧效果与燃烧三要素关系之间三种表现形式的相互转化，来完成生产任务的实际需要。例如隧道窑实际生产中提高烧砖产量，就是运用有效燃烧向高效燃烧转化。通过提高燃烧效果达到增加产量的，提高燃烧效果的方式有二种：（1）增加燃烧体（砖坯）内的可燃物含量，在燃烧反应过程中，提高助燃物（氧气）的利用效率，使燃烧反应效果提高，促进有效燃烧向高效燃烧转化，达到提高燃烧效果的目的。（2）在燃烧体内可燃物含量不变的前提下，提高燃烧效果，具体是通过增加燃烧空间内单位体积单位时间助燃物（氧气）的含量和增加经过燃烧体表面氧分子的总量，在燃烧反应过程中，提高燃烧体的可燃物（碳）利用率，增加燃烧反应速度，增加燃烧效果和燃烧总量。促进有效燃烧向高效燃烧转化，达到提高燃烧效果的目的。在隧道窑的烧砖生产中，不同的烧砖工艺采用的办法不同。普通烧砖法采用的是以增加可燃物含量来提高燃烧效果，实现提高产量的。而余热助烧烧砖法则是通过增加助燃物（氧气）含量来提高燃烧效果。实现提高产量的。现将普通烧砖法和余热助烧烧砖法各自的增产过程进行叙述。
普通烧砖法的增产过程
在隧道窑烧砖生产中，普通隧道窑结构简单，没有余热利用功能，烘干窑坯体干燥需要的热量来源于焙烧抽走的烟热，有的没有烘干窑直接将水坯进入到焙烧窑中，采取边干燥、边预热、边焙烧的方式进行烧砖生产。因为窑室结构简单，烧砖方法也相应简单。他们提高烧砖产量采用的方式是增加燃烧体（砖坯）中可燃物（碳）的含量实现的，普通隧道窑有没有烘干窑，他们提高烧砖产量的方法均是采用增加可燃物含量来实现的。我们称这种烧砖法为普通烧砖法，它提高燃烧效果的理论依据是通过增加燃烧三要素中可燃物（碳）的含量；确切地说是增加了燃烧体（砖坯）在燃烧空间中单位体积内可燃物总量，在燃烧时单位时间内有更多的可燃物分子和助燃物分子在窑室空间内发生燃烧反应。增加了氧气的利用率，增加燃烧总量，加大放热总量，加快窑室空间的升温速度，达到提高燃烧效果的目的，增加有效燃烧向高效燃烧转化的总量，经过一段时间的烧砖运行，火行速度加快了，进车时间缩短了，每天出成品砖的车数增多了，成品砖总数量自然就多了，所以产量就提高了。这种通过增加可燃物（碳）含量，提高燃烧效果，增加产量的烧砖工艺，增加产量的同时需要增加一定量的燃料资源，这些燃料燃烧时会产生废气，也就增加废气排放，同时增加污染。
余热助烧烧砖法的增产过程
在隧道窑的实际生产中，采用余热助烧，首先要求隧道窑在结构上要有利用余热的空间位置，送热通道和实施余热助烧的空间位置。其次在实施余热助烧提高产量的过程中，第一步开始提取余热助燃时，要根据焙烧窑内温度和产生余热的实际情况，在不影响当前焙烧质量的前提下，适当提取余热助燃。当实施余热助燃产生效果后，逐步调整余热用量，以达到需要的效果为止。在调整期间，因各种因素条件的不同，有时耗时较长，有时会较快。这种采用余热助烧的烧砖法，我们称为余热助烧烧砖法。它提高产量的方法是燃烧体内可燃物（碳）含量不变的前提下，提高燃烧效果，具体是通过在含氧较低的燃烧空间位置段，补充含氧量高的余热进入燃烧空间内进行助燃，增加整体空间的含氧量。增加单位时间内经过燃烧体表面的氧分子总量，在燃烧反应过程中，单位体积空间内有更多的氧分子和可燃物分子发生燃烧反应，提高可燃物（碳）的利用率，根据窑内最佳供氧，富氧高温快烧原理，增加氧气和可燃物（碳）的燃烧反应速度，增加燃烧总量，加快放热总量，加快窑室空间的升温速度，达到提高燃烧效果的目的。增加有效燃烧向高级燃烧转化的总量。经过一段时间的烧砖运行。火行速度就会加快，出车时间就会缩短，每天出成品砖的车数增多了。成品砖总数量自然就多了。所以产量就提高了。这种通过增加助燃物提高燃烧效果增加产量，在隧道窑的实际生产中采用烧砖冷却时产生的余热进行助燃，这种余热具有两大优点：（一）这种余热有500~800℃高的温度。（二）这种余热含氧量可达20%或以上，只要燃烧体中可燃物达到有效然烧需要的含量以上状态和余热在窑室空间就能发生高效的燃烧反应。加快空间的升温速度，提高火行速度，增加烧砖产量。在整个烧砖过程中，不增加燃料成本，让冷却段的热能得到更有效、更充分的利用，烧砖产量也能提高，使隧道窑达到提高产量，节约资源，减少废气排放的效果。
对比普通烧砖法和余热助烧烧砖法的增产，节能经历如下。（一）普通烧砖法（表一）以增加可燃物（碳）含量，实现提高烧砖产量的烧砖工艺，跟踪记录时间2013年5月至2015年7月，表中温度为环境温度，内燃值为全内燃烧砖热值，产量为单条烧道单日产量。以标准为例。

15℃以下
15~25℃
25℃以上

2×4万
40~410大卡
410~370大卡
370~340大卡

2×8万
490~460大卡
460~420大卡
420~380大卡

2×12万
570~530大卡
530~480大卡
480~440大卡

（二）余热助烧烧砖法（表二）以增加助燃物（氧气）含量，实现提高烧砖产量的烧砖工艺，跟踪记录时间，2015年8月至2017年5月止，表中温度为环境温度，内燃值为全内燃烧砖热值，产量为单条烧道单日产量，以标准为例。

15℃以下
15~25℃
25℃以上

2×4万
380~350大卡
350~320大卡
320~290大卡

2×8万
420~390大卡
390~360大卡
360~330大卡

2×12万
490~460大卡
460~420大卡
420~380大卡

根据表一、表二中的数据可以看出：（一）同等产量条件下，同样的环境温度，两种烧砖工艺需要的内燃热值差距在40~70大卡左右，根据表中数据得出表一高于表二的内燃热值为40~70大卡左右。（二）同等内燃值条件下，同等环境温度两种烧砖工艺烧砖产量高低差距2~4万左右，根据表一表二数据得出，表二高于表一2~4万/日左右。
综合上述表中数据得出，两种烧砖工艺的烧砖效果如下：同等内燃值、同等环境温度条件下烧砖产量；（表二）余热助烧烧砖法比（表一）普通烧砖法能多烧成品砖2~4万/日。因为有方方面面的因素影响，增产达到10~20%是很现实的。或者同等产量、同等环境温度条件下，烧砖的内燃热值、（表二）余热助烧烧砖法比（表一）普通烧砖法能节约40~70大卡，这说明余热助烧烧砖法与普通烧砖法相比同等条件可增加10~20%的产量，或同等条件或节约内燃热值40~70大卡。准确地说是两种烧砖法相比，同等条件下，余热助烧烧砖法能提高10~20%产量的经济效益。或同等条件下能节约40~70大卡的内燃成本，减少40~70大卡燃料燃烧产生的废气排放，提高节约40~70大卡燃料的经济效益。双管齐下有益无害，利国利民。
所以，现有隧道窑，通过窑室结构改进，将现有烧砖法改变成余热助烧烧砖法，同等内燃值原料、同等环境温度条件下，可增加10~20%的成品砖产量，或同等产量。同等环境温度条件下，可节约40~70大卡的内燃成本，也就是条件相同的情况下，能增加经济效益，减少废气排放，在国家大力治理废气排放的今天，这种既能增产，又能节约资源，增加经济效益，减少废气排放利国利民的好方法，值得制砖企业及同仁们共同享用。