平流排烟技术在烧砖隧道窑上的应用

平台客服小周

通过对平流排烟技术与传统排烟技术的比较，介绍了平流排烟技术的优势和实际运用中取得的效果，结合我国砖瓦行业的实际，阐述了在隧道窑上运用平流排烟的科学性和先进性。对平流排烟技术在隧道窑上使用的范围、方法和主要注意事项等，做了详尽的介绍。

1、什么是平流排烟

平流排烟（Advection smoke）技术在国内烧砖隧道窑上应用已经有十多年的历史了，西安力元公司最早把平流排烟技术应用到移动式隧道窑上，随后四川宜宾信诺窑炉公司把这项技术应用到装配式隧道窑上。尽管该技术在欧洲国家的隧道窑上应用比较成熟，但在我国还属于新鲜事物，大多数砖瓦企业还不知道平流排烟为何物。从这几年应用情况来看，在国内砖厂现有一次码烧生产工艺条件下，通过不断的改进与提高，基本克服了“水土不服”的问题，已经取得比较满意的效果，产量和质量都有大幅度提高。

那么什么是平流排烟？简单地讲就是从隧道窑进车口端的前面抽风，烟气在流动过程中“一直向前”往前流动，这种排烟方式就是平流排烟。平流排烟是从进车口端面抽烟，且前抽风口上设有调节大小的阀门，这样风就不需要拐弯很容易直线把风抽向前，不仅减少了烟气流动的阻力，同时减少窑墙两边漏风，降低了风机功率，上下温差很小，底火速度快，彻底解决大断面隧道窑中间风不易抽动的问题。结合原来的侧抽风（哈风口），不仅大断面隧道窑单位产量超过小断面窑的产量，火行速度≥7m/h，而且在3.6m断面以上隧道窑上表现也令人满意，产品质量和产量都得到明显提高。
2、平流排烟的适应范围
平流排烟技术主要来源于欧洲，在我国推广应用还不到10年的时间，我国的烧砖隧道窑与欧洲有很大的不同，除了一次码烧和两次码烧工艺的区别以外，对入窑砖坯含水率差距很大。例如欧洲对砖的品质要求很高，砖坯入窑含水率通常控制在3%以下，因而平流排烟技术有很好的前置条件。
而在我国却大不一样，一次码烧的砖坯含水率能控制在18%左右就是不错了。为了追求产量，往往恨不得还要把砖坯码到16层以上的高度，这种以牺牲品质为前提的一次码烧隧道窑，单纯的平流排烟技术是无能为力的。
针对我国砖瓦隧道窑的实际，特别是一次码烧的现实情况，采用平流排烟与侧哈风口相结合的复合排烟方式（详见《砖家》2014年11期，改变大断面隧道窑排烟系统的设想），即保留了平流排烟能耗低、产量高、质量好的优点，又克服了一次码烧隧道窑砖坯含水率高的问题，起到事半功倍的效果。
3、平流排烟的主要方法
平流排烟常见的方法大致归类为两种：一种是在截止门（也称“窑门”）上设置排烟口，这种方式简单易行，缺点是定时升降的截止门会对焙烧制度带来干扰，且升降活动的窑门需要设置软管与烟道相连接，比较麻烦(见图1和图2）。另一种方法是设置过渡室的方式（见图3），这种方式的优点是排烟口相对固定，从而烟道的设置比较简单，不会像截止门那样受到上下升降的影响。
3.1、排烟口设置在升降截止门上


▲图1、升降截止门
把排烟口设置在升降截止门上的做法最简单，如图1和图2所示，排烟口随着截止门的升降而变化，虽然结构最简单，但窑门升降一次对窑内焙烧气氛干扰一次，其缺点也是显而易见的，因此这种方法通常适用于需要改造的隧道窑和断面比较小的隧道窑。
通常情况下，排烟口应当设置在截止门的下部，迫使烟气有一个线下流动的趋势，减少热空气上升造成的温度分层现象。在截止门的顶部设置的一个集中的排烟孔，排烟孔通过活动软管或其他连接方式与排烟管道连通。





▲图2
如图2展示的是另一种可升降的截止门，与图1那种把整个截止门做成空腔的方法不同，而是在截止门的背面独立设计了排烟口和风道，有点像截止门背负了一个排烟系统，看上去有点怪异，但效果是一样的好用，喜欢哪一种方式自己来决定。

▲图3、采用过渡室的平流排烟方式
3.2、采用过渡室的平流排烟方式
为了解决每次升降窑门对窑内焙烧气氛带来的干扰问题，采用过渡室的平流排烟方式是不错的解决方案。其过程非常好理解，窑车入窑的时候开启第一道门7，进入预备室6后关闭第一道门7，开启第二道门5，然后窑车进入进车室4，顶车机（或步进机）将窑车顶进隧道窑1内焙烧。这个过程最大限度的降低了升降窑门对窑内焙烧气氛的影响，还有一个显而易见的好处是排烟口是固定在进车室4的端面上的，消除了连接软管反复升降容易破损带来的一系列问题。
因此采用过渡室的平流排烟方式是最好的方案，宜宾信诺窑炉公司就是采用的这种方案（图4），要说缺点嘛当然也是有的，那就是过程稍显麻烦了一点，操作要求也高了一点，但对于自动化解决方案来说，都不是什么大问题，可以轻而易举的解决掉。

▲图4、带有过渡室的平流隧道窑(宜宾）
4、传统隧道窑排烟方式的缺点
传统隧道窑的排烟口都是设在内窑墙的下部两侧，烟气流动过程中要向两侧分流，在抽力的作用下烟气有下拉的作用，从而保证窑内烟气的均匀。这个过程受到的阻力是比较大的，特别是9.2米及以上的大断面隧道窑,窑体中部的烟气要通过预热带拉到排烟口，路径长、阻力大，抽力必然小，中间的风不易拉动，造成焙烧速度不均匀。稍有不慎就会出现两边的砖烧好而中间的砖烧焦，或中间的砖烧好两边的砖欠火的问题。
于是，为了改善大断面隧道窑存在的问题，大家在实践中发明很多办法，有在预热带上面设抽烟支管（也叫腹腔抽烟），有从窑顶抽风，有烟气回烧技术等等，虽然起到一定的作用，但也存在很大的不足，一是浪费有效热量，加大了预热带上下温差，造成焙烧速度减慢，且影响产品质量。
为了克服热空气向上浮的问题，在窑墙两边哈风口（排烟口）的只要作用就是把上浮的热风往下拉，尽量保证预热带烟气温度基本一致。殊不知传统的隧道窑在砖垛之间和四周顶留有100mm左右的窑车运行安全缝隙，缝隙通道的气流一般比砖垛里面走的快，无论你采用窑顶设腹腔抽烟还是中部抽烟那种方式，都难以改变窑内烟气的现状。还会减少坯垛中穿流气体流量，传热效果大大降低，造成下部的砖坯预热效果差，容易把焙烧带底火拉上，造成底排砖欠火。
5、平流排烟的优势
如前所述，平流排烟的特点是烟气具有趋前性，在端口排烟风机的作用下“一路向前”，把焙烧带中部上浮的热量迅速往下拉，并迅速拉向预热带，加快砖坯下部预热，为加快焙烧速度、提高焙烧质量打下基础。有趣的是平流排烟技术使教科书上的“桥型闸”、“阶梯闸”等操作方法失去了用武之地，却给自动化焙烧创造了很好的条件。
不过对于一次码烧隧道窑，由于砖坯含水率比较高，这种单一的“一路向前”的烟气流动不见得是最佳状态（见图5）。孙文奇工程师在分析了这些状况以后，采取除了在截止门或端墙上的设置抽烟孔以外，保留了窑墙两边的部分排烟口（哈风），可根据隧道窑断面上不同部位的风量随时灵活调整风闸，增加一定的穿流风促使砖坯快速脱水干燥，保障断面风量和温度的均衡性（图6）。

▲图5、早期的平流排烟干燥窑

▲图6、孙文奇改进的平流排烟窑门
显而易见，由于截止门下抽风是直线抽风，就减少了中间风的路径和阻力，使风速相对加快，风量相对增加，那么风机的动力消耗也就减少了，实践证明，与传统的隧道窑相比可节约风机电耗30~40%左右，节能效果十分可观。
值得提到的是，对现有大多数有条件的传统隧道窑进行平流排烟改造，是一件比较容易实现的事情，不仅用工、用料都很少，两人一个星期就可完工，而且施工中还不影响焙烧，不用停工停产。
6、平流排烟的实践
平流排烟不仅是克服大断面隧道窑中部风不易抽动问题而“量身定制”的解决方案，实践中表现效果确实明显，在中断面隧道窑上的表现也非常不错。例如浙江有一家砖厂，由于隧道窑的宽度和码坯形式受到限制，使砖垛中部焦砖的问题长期得不到解决，废品率很高，采纳我们的建议和方案，将传统的排烟方式改为“平流排烟”方式以后，上述问题迎刃而解，焦砖问题得到彻底解决。而且，改用平流排烟后，原来引风机的75千瓦电机的频率由原来的46HZ降低到38HZ，减少风量17.4%，电流由128A降低到78A,电流减少50A，直降低39%！我们就按每小时节电40kvA(度)计算，按每日24小时连续运转，一天就可以节约960kvA(度)电量，再按每度电平均0.7元测算，一年就可节约电费22万元人民币。采用“平流排烟”技术以后，使大断面隧道窑焙烧速度大有改观，火行速超过7米/每小时，隧道窑的单位容积产量超过中小断面隧道窑，取得良好的技术经济效果。
7、总结
平心而论，平流排烟技术在烧砖隧道窑上的运用还是比较新鲜的事情，特别是针对传统隧道窑的实际和我们的国情，需要不断的探索和改进，让这项新技术在砖瓦行业得到推广应用，特别是在“二次码烧”隧道窑上有更好的发展前景。
平流排烟技术使我们改变了过去“大断面隧道窑单位产量不如小断面隧道窑”的误解，这项技术的优点得到同行们的认可和肯定。对平衡隧道窑的断面风量、缩小断面温差、加快焙烧速度、提高产品质量等方面，优势明显。充分证明其科学性和先进性，是隧道窑排烟系统一次技术大飞跃，是应积极推广的先进技术。以上仅仅是我们一家之言，有不妥之处，还望同行们多多指正。