大断面隧道窑建造与使用要点

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窑炉行业内习惯把内宽6.9m以上断面的隧道窑炉称之为大断面隧道窑，相对于中小断面的窑炉来说，大断面的窑炉具有规模化的产能，能耗低的优势，逐渐取代中小断面窑炉成为砖瓦行业的主流热工设备。




前几年各地陆续建造了少量的大断面窑炉，由于设计建造缺陷和操作使用不当，造成产出低下及制品品质难尽人意，能耗方面也没有发挥出大断面窑炉的节能优势。



近两年来随着砖瓦行业的蓬勃发展，大断面窑炉生产中的一些技术壁垒被逐个突破，窑炉产能、制品品质、能耗方面呈现出令人欣慰的局面，尤其在能耗环节使中小断面的窑炉望尘莫及的。大断面窑炉焙烧标砖需要内燃掺量230~290kcal/kg，多孔砖220~270kcal/kg就可以了。



这里谈的大断面窑炉是以窑车作为窑底，窑炉和干燥室并列的直通道窑型，相比环形隧道窑对气候、制坯原料和窑炉寿命方面有着诸多的优势。

窑炉

大断面窑炉的长度普遍长于中小断面的窑，以前有的大断面窑长度在150m以上，过长的窑抽风阻力较大，需要配制大功率的风机，既浪费了电能，火行速度也相对缓慢。窑短了预热带、焙烧带、保温带、冷却带这四带长度用起来捉襟见肘，既影响了产能，烧出的砖裂纹、哑音多，另外出窑的砖温度很高，造成热能浪费。



合适的建造长度在128~136m左右，可以容纳32~34个车位。以前的窑车长4.35m，机器人码置的坯垛横向拉缝在50㎝上下，这样的拉缝为液化气作为燃料的烧嘴安放位置提供便利。以内燃砖为主要燃料的窑炉窑车长度应设计成3.95~4.0m，火道的横向拉缝尺寸缩小在30~32㎝，也就是增加了码坯密度，相应降低了能耗。但是坯垛火道的横向拉缝需要大于纵向拉缝尺寸，这样利于温度的内外循环，对缩小断面温差较为有利。



大断面窑炉的断面尺寸在6.9~7.2m、9.2~9.35m之间，具体多大的尺寸要看自己主要生产的砖型规格，最佳的断面宽度能兼顾到坯垛与火道尺寸的协调，为产量和制品品质打下基础。



窑炉预热带长度在68m左右，窑炉两侧下部分布有13对儿哈风，每个哈风间隔3.5m。以前一些大断面的窑炉哈风仅有8~10对儿，对于窑车中部、下部的坯体预热偏于紧凑，拥有13对儿的哈风令坯体预热时间得以延长，预热程度加深，有力的改善了大断面窑中部制品裂口、变形多的毛病，还能促进火行速度的提高。



位于进坯端的5~6对儿哈风抽取的烟气直接送入脱硫塔，预热带后部的7~8对儿哈风热送入干燥室。把进坯端的5~6对儿哈风烟热直接抽送至脱硫塔，可以杜绝坯子烘干不彻底的残余水分回流到干燥室。窑墙上哈风口底部与窑车上平面距离尽量缩小，这个尺寸要控制在10.5㎝以内，哈风口底部可采用5厘米厚度的曲封砖，哈风管道与总烟道在窑顶中部连接，各个哈风管的尺寸和角度误差要小，避免左右抽力出现偏差。哈风管道内径在40~45㎝之间，总烟道内径在182~195㎝之间。



总烟道上要预设2~3个降温口，规格为62×78㎝，设置有调节大小的闸门，用于特殊情况下控制干燥室的高温。输送至干燥室的管道外部保温应做的到位。车底抽风哈风用于平衡窑内、窑下的抽力，在5车位的窑底两侧设置有两个哈风，规格不小于85×96㎝，外部管道内径在95㎝左右，这两个哈风与排烟管道连接抽送至脱硫塔。但是随着近一年来环保排放对含氧量的限制，未加处理的车底风直接进入脱硫塔增加了含氧量，于是有的窑把车底风经过专用管道送至窑尾冷却带作为助燃的空气，收到了一举两得的效果。



焙烧带位于窑炉的高温区域，前面挨着预热带，后面紧靠保温带。焙烧带一般有3~6个车位的长度，个别的窑如果制坯原料烧成温度较高，那么焙烧带会延长1~2个车位的长度。



一些大断面的窑炉焙烧带主要存在的功能性毛病在火眼这个环节，常常设计的位置不当、数量稀疏、距窑墙过远或过近。除了一些清水砖等特殊的砖瓦制品不添加内燃外，全内燃烧砖是这个行业的工艺趋势，但是在窑温不足的情况下外投燃料是窑工日常工作的一部分。适量加密的火眼有利窑温的快速提升，纵向排距115㎝，横向75~90㎝，靠近窑墙的火眼管边沿距窑墙18㎝。



115㎝的排距设计在遭遇到窑温过高时候，火眼下面对准坯垛(机器人码坯)的横向火道拉缝，打开火眼盖子后冷风自上而下的均匀分布在砖垛上中下，降温效果相对较好。距窑墙18㎝远的边部火眼，投下的燃料砖垛上和砖垛底部都有分布，确保断面温度的均匀性。当遇到窑温相差较多的时候，可以在顶进坯车时比平常多推入一段距离，火眼下面对准砖垛，燃煤在砖垛上中下都有分布，促进窑温快速提升。



火眼在预热带的后部和保温带的前部也要各自设置3~5个车位的长度，一来可以观察了解火情，二来当焙烧带移位的时候增加了可调节性。



火眼一般用圆形管做成，管内径在13㎝左右，由耐火管和铸铁管等材质，灰色材质的铸铁管处在温度热冷交替环境中不容易裂断，抵抗烟气的腐蚀性能相对较好。



火眼管与窑顶吊砖连接处常常容易松动漏气，冷风从该处吸入后抵消窑炉顶部温度，造成诸多麻烦。漏气的火眼维修起来费时、费力，有的窑炉加高了窑顶吊砖与窑顶操作面之间空腔的高度，使之达到60㎝，便于人员爬进堵塞漏气点。

保温带有6~9个车位的长度，在中后部设置6对儿抽取余热的热风口，位于两侧窑墙的中上部。保温带的余热作为干燥砖坯介质具有无残余水分，硫含量低的优势。



窑炉的保温与气密在设计施工中应充分重视，它关乎到投产后的产能、品质、能耗优劣。涉及的环节有:窑墙、窑顶、窑门、窑车、沙封、窑底风压等系统，详情请见本人发表在砖瓦杂志2017年第3 期«隧道窑的气密与保温»一文，这里不在赘述。

干燥室

干燥室与烧成窑炉呈并列状态，大断面的干燥室长度不能低于26个车位，场地充裕的企业最好在放长3~6个车位的长度。这是因为断面越大每个窑车码放的砖坯数量相对更多，意味着每车坯整体水分更多，烘干起来干燥室的负担也较大。另外断面越大坯垛个别部位容易出现气流或温度盲区，或局部穿插高强度风压和温度，影响干燥效果。依靠宽松的干燥室长度，给各个干燥阶段营造个从容展开的环境。



干燥室主要工作系统由排潮和供热两部分构成，排潮分为集中和分散两类。集中排潮是把干燥室内水分(烟气)规划在进坯端的2~3个排口抽出，分散排潮由诸多排口抽走干燥水分，这些排口分布从干燥室进坯端第一个车位到干燥室中后部止。排口分为顶排与侧下部排潮两种，多数干燥室以顶排潮为主，可以减小坯垛下部温度流量与流速，对预防早期的塌坯有着一定的作用。



集中排潮的模式有利于温度充分利用，干燥初期的预热阶段坯体周围拥有较高相对湿度，对防止裂纹有利，但是容易形成回潮凝露，在寒冷天气塌坯概率增加。分散排潮分为多个排口抽走坯体水分，升温比较平缓，每个排口处的相对湿度偏小，利于坯体烘干脱水。



由于受干燥效果的三大指标:无塌坯、无裂纹、干燥后残余水分的限制，对两种排潮模式进行了弃糟取精，用半分散式排潮作为干燥室的排潮构造，能兼顾到减少或杜绝塌坯、裂纹，同时也能把各个排口处下的坯体脱水率调控在正常范围以内。排潮烟道长度不小于干燥室总长度的35％，由9~12个顶排口组成，各个排口应设置能调节大小的闸阀。



干燥室的供热模式分为两种，从进坯端的1~2个车位起供热到出坯端的第三个车位止，另一种为从干燥室中间供热到出坯端的第三个车位止。布局上又分为两侧部与顶部供热，交叉使用后热风压在坯垛上下内外分布均匀，尤其适合大断面的干燥室。热风口设计建造要对准坯垛火道缝隙，引导热风压进入坯垛内部进行在分配，对解决坯垛中下部干燥残余水分偏高是种帮助。



大断面干燥室的供热只供至干燥室中部，前半部坯体加热源来自后部的烟热，该类烟热是由焙烧窑炉的部分热能与干燥室内坯体交换后产生的潮湿烟气，含有适度的潮湿烟气热介质提供给干燥早期坯体，坯体处在一个温暖湿润的环境中，由外往里升温脱水有了温和的递进梯度，有效减少了坯体裂纹产生的概率。

使用操作

大断面窑炉建造完工后对窑炉和干燥室进行仔细的检查，熟悉了解各个运行系统的使用功能。检查内部窑墙、窑顶砌筑的是否严实和平整，有无凸出物剐蹭到窑车、码垛；查看轨道及窑车在窑内运行的情况；沙封槽砌筑和沙粒状态；哈风和烟道等各种管道是否漏气或有无杂物；风机开启后有无颤抖现象，风机、电动机、变频开关功率是否匹配等等。



检查完毕后就可以开启窑炉风机与干燥室风机，打开各类闸阀，调节到正常运行状态下的数值，然后进入窑炉内查看哈风的抽力，了解前后梯度大小，左右力度是否对等。观察干燥室供热风压大小，各个供热风口出风情况。查看排潮风量及各个排口抽力状态，发现不足之处要及时的调整，严禁带病投入运行。



点火成功投入运行后确立一个恰当的烧成方案，是关乎窑炉能否达到优质、高产以及节能的关键所在。



预热带操作提倡砖坯及时升温加热，但是升温梯度切忌过猛，以避免裂纹与炸坯的出现。确保预热带中部、后部的坯体内外加热透彻，充分完成各项理化反应。这主要依靠开启哈风的数量，哈风的闸形和风压大小来完成。开启较多数量的哈风，使用梯形与桥形闸相结合的闸形，加上使用适度的大风压是大断面窑炉的常用用风方法，当然开启较大的风压要在窑温有保障的前提下。另外坯垛垛形，坯垛与窑顶、窑墙缝隙的距离，干燥后坯体的残余水分大小以及窑炉气密与保温情况都会影响到砖坯在预热带的加热效果。



焙烧带设置的位置应考虑到利于快速的火行速度，便于查看前后火情，保护哈风铁质管道等方面的事宜。焙烧带靠前了火行速度较快，但是容易引起裂纹或炸坯，处于首闸的1~2对儿哈风管道因高温炙烤而寿命缩短。焙烧带靠后了预热带温度下降，火行速度变缓。



保温带依附在焙烧带后面，衬托焙烧带使之达到合适的温度，又给制品出窑营造降温梯度。保温带设置多长要看制品裂纹情况，对于砖体冷却容易裂纹、哑音的窑，保温带要放长点；反之保温带要缩短些，以减少风压的阻力。当然还要兼顾到输送至干燥室的余热温度是否恰当。



烧成中常见问题处理:
① 火行速度慢，原因在于坯体预热的不充分。包括哈风闸形、风量；坯垛码置与坯体的干湿等环节，区别于中小断面的窑炉不同的是:大断面的窑炉配制的抽风风机较大，窑内的负压力度更强，窑炉的气密环节需要足够的重视。重点在窑底压力平衡这块，调节妥当窑下检修地沟的抽力，使之与窑内抽力相当，阻止冷风吸入窑内。



②窑温偏低，由于内燃掺配不足或操作失常造成焙烧带温度低下，对于窑温稍微欠缺一点的窑仅需要外投燃料就可以了，当窑温欠缺35~60℃甚至更多的时候，减小抽风机风量使焙烧带拥有一定的正压，以量少勤添的节奏加入燃煤、柴火等燃料。多数大断面窑炉的火眼下面对应的是坯垛火道拉缝，投入的燃煤全部落到坯垛底部，造成升温缓慢。可以用顶车机把窑车再顶进18㎝左右，错开了坯垛火道的拉缝，引导燃煤洒落在坯垛上下，对快速提升窑温是个有利之举。



③制品老嫩不一，常表现在同一窑车砖制品上下内外颜色不一样，个体之间规格尺寸差别大。主要原因在于窑炉横断面温差较大，窑车上的砖垛上下左右中这些部位所拥有的温度高低不一。存在的问题环节有:坯垛的码放布局；入窑坯体的水分；哈风闸形和风压；窑炉的气密和保温；窑内与窑下的压力平衡；外投燃料的方法等等，具体要看各个窑炉的情况而定。



④裂断严重，表现在出窑的制品在卸车时候裂纹、断砖量大，毛病在制坯原料；挤出成型；干燥过程；焙烧操作等诸多环节。



⑤窑车轮轴承故障率高，原因在于窑下温度偏高。大断面的窑炉长度一般都在123m以上，窑内正压操作不当了容易较强，高温下压至窑下烤坏轴承。协调窑内风压与窑底冷却风机频率，力争把窑下温度控制在95℃以内。