隧道窑炉内上下温差分析

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隧道窑炉内上下温差分析

隧道窑窑炉的预热段是不可缺少的一段窑炉工艺段，是整体窑炉不可分割的一部分。此段的窑体布置结构与预设的烧成气氛参数对整个窑炉的温度曲线和烧成气氛曲线起着决定性的作用。


以多孔砖的烧成为例来说明此问题：需要烧成的坯体虽然经过了干燥窑干燥，但坯体中的游离水与结构水仍大量存在，窑炉的烧成工艺决定了此部分水需要在经过预热带时大量排出。坯体在预热带内是一个升温至烧成温度，对于多孔砖来说，一般烧成温度在1000℃左右，在此升温过程中，对多孔砖制品来说需经历几个较为重要的温度点或段，比如在573℃时，是石英晶型转换点，在此温度点时，
如果温度不够稳定或升温过快，制品容易出现裂纹；在600℃～800℃时，制品还容易出现急剧膨胀，若此时温度不够稳或提升温度速度过快，也容易出现裂纹断裂等缺陷。因此，为了保证多孔砖制品的质量，对预热带的温度进行干预、控制是非常有必要的。若此段内的控温措施不当，或是对窑断面上下温差的影响因素不能尽量消除，就会出现多孔砖制品质量下降，烧成周期变长，相应的产量下降，从而降低经济效益与能源效益。
当然，对于整个隧道窑的预热带来说，其温度的变化是受多方面的因素影响的，本文仅对部分主要因素进行分析。1、坯体码放密度对温度的影响1.1 窑内气流分层一般来说，在窑炉预热带，多孔砖砖坯的行进方向和从高温带过来的高温烟气方向是相反的，这既是工艺的决定也是提高热交换效率的方法，是比较科学有效的。经过干燥后的坯体进入烧成窑后，从烧成带过来的高温气体对这部分坯体进行加热，此部分高温烟气温度是从烧成温度逐渐递减的，其行进路线大方向为向窑头方向前进，主要通道是坯体与窑吊顶之间、坯体与窑墙墙面之间、窑车上坯体之间以及窑车之间的空隙。又因为热气上行的特性，温度较高的气体主要停留在坯体与窑顶吊顶之间的空隙中，而较低温度的烟气则处于窑车台面附近，造成了气体上下温度不一致，形成烟气的温度分层现象，形成温差，不利于坯体的预热除水。实际生产中主要是通过改变窑炉的结构形式来避免温差过大，实际生产中，有许多方法可以避免或减少此情况发生，在此不再一一赘述。1.2  窑内气流速度不均在隧道窑断面上，高温烟气通过不同的空隙从烧成带向预热带方向移动，但不同的空隙对此部分气体产生的阻力是不同的。比如，坯体与窑炉吊顶之间的空气往往比较大，也就是说高温烟气通过此处时，其阻力小，速度相应会较快；而坯体与窑炉墙面之间的空间较小，高温烟气通过此处时，阻力较大，相应的气体流速就会降低，根据能量守恒定律，此处由高温烟气带来的热量就会更少。因此，会出现靠近窑炉顶部的部分坯体温度较高，温度提升速度比下层坯体要快，形成从上而下的一种温度差现象，其不利于整个窑炉的制品烧成质量。实践中发现，有的窑内上下温差能够达到近300℃，极大地影响了产品的烧成质量。随着工业现代化的发展，砖瓦行业采用的工业机器人会越来越多，而且基本形成了“三压五”、“五压八”等经典码坯方式，坯体间的空隙尺寸基本一样，因此，想通过将坯体采用“上密下疏”的方式来改善气流速度是不现实的，这需要机械工业的再次进步，才会逐渐解决这个问题。也可以考虑分类码坯，比如将顶部的坯体做成需吸热较多的，而下方制品码放需吸热较少的产品，当然实现起来还是有一定的难度。2、窑车蓄热对温度的影响窑车既是窑内烧成制品的运输工具，又兼顾对窑底进行密封，是一种可活动的密封底。在预热带中，窑车是需要吸热的，并且在预热带中，窑车是在向一个温度逐渐变高的方向前进，其处于一种不稳定的传热状态，即在不断的周期性移动过程中存在散热过程，也有自身不断蓄热的过程，而窑内每一个车位处的热量总是稳定不变的。通常来说，窑炉内上下温差最大的地方是预热带，大部分原因就是在此段内存在着窑车的不稳定传热状态，窑炉内温差与此部分内的坯体及窑车蓄热量呈线性正比关系，若是不稳定传热状态太过严重，那么窑内的上下温度差就会很大，而人们为了能正常生产，必然会加大风机抽力或增加窑车进车速度，造成窑炉高温带的拉长，对窑体结构造成损害，破坏整个窑体的烧成温度曲线与压力曲线，影响产品质量。因此，如何减少窑车的不稳定传热是至关重要的，减少窑车自身的蓄热也是一种比较流行的办法。3、结论通过前述分析，本文提出一些在实践中得出的一些数据；码坯密度在250块/m3时比较合理，既可以使烟气流速不致太快，也能保证烟气通过畅通，增加了坯体的吸热效率，对于实现“稀码快烧”比较有利，提高产量的同时也提高了经济效益，而且单位制品消耗的热能下降，起到节能降耗的作用。内容来源于百度