如何用好烧砖隧道窑

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隧道窑是连续式窑炉，由窑道、燃烧设备（装置）、通风设备及输送设备组成。码有坯垛的窑车按顺序由一端进入，经过预热、烧成、冷却三带后由另一端出去。气流与坯垛运行方向相反。从燃料（内燃，烧砖不用煤）所产生的热烟气流经预热带预热坯体后，由排烟系统（经过脱硫除尘，达标排放）排至大气。
由冷却带末端进入窑内的冷空气冷却制品后，本身被预热，可作为助燃空气或抽出做干燥介质。其热工制度不随时间变化，只与窑长有关。窑体各部位的温度处于稳定状态。由于属稳定传热，故窑墙和窑顶无蓄热损失。
窑炉的先进性除表现在操作上广泛采用电子计算机自动控制技术外，其本身的先进性应表现在结构的合理，燃料在窑炉内的充分燃烧，达到所要求的温度与气氛，最大限度地利用热能，尽可能地提高传热速率，尽量减少热量损失，窑内气体运动合理，保证物料加热所需的温度场和速度场。为能达到上述目的，必须学习和掌握相关的热工理论，这些理论有：气体力学，以研究窑炉内气体运动的规律，确定提高传热速率和减少热量损失的途径；质量交换原理，以研究质量交换过程及其影响因素；燃烧理论，以了解各类燃料性质和燃烧机理，为合理组织燃烧打下基础。


现就如何用好烧砖隧道窑谈些看法：

1

尽量降低系统总阻力损失

窑内气体的运动可以是自然的，也是可以是强制的。由于窑内空间各点气体密度差所产生的力，造成的运动成为自然运动，或称为自然对流。这种运动不靠任何外力。窑内气体密度差通常是因气体温度不同而引起的。在外力作用下就可以产生强制运动。
在窑炉中很少遇到纯自然或纯强制的运动，在大多数情况下，气体的运动是由气体本身和外界产生的几种力的综合作用而引起的。其中以外力作用为主。气体在流动过程中，大部分能量消耗在各种阻力上。
系统总阻力损失越大，消耗的电能越多，不仅要增加动力设备的能耗，增加生产成本，而且牵制了窑炉产量。

降低系统总阻力损失主要措施有：

（1） 选择适宜的流速。流速过大，则总阻力损失也相应大。若流速过小，则会增大投资，也不合适；
（2）应经常清除烟道内的集灰。在地下水位较高的地区，应防止烟道内积水；
（3）当烟道断面改变时，用逐渐变化代替突然变化，用圆滑的转弯代替直角转弯，用缓慢转弯代替急转弯；
（4）尽量使管道光滑可以减小摩擦阻力系数。
（5）不要无谓地增加管道长度。须知，在同样情况下，短管道比长管道阻力小。

2

努力缩小预热带上下温差

隧道窑预热带上下温差产生的主要原因有：

（1）窑内气体自然对流，造成隧道中流速不均，最严重的是预热带。在预热带的气体是作为加热的介质，上部比下部流速大、流量大、携带热量多，故温度比下部高；
（2）窑道中的阻力不均，上部和两边孔隙面积大，特别是拱顶窑，上部阻力小，流过气体多，传的热量也多，故比下部温度高（有时由于气体流速过快，造成上部欠火）；
（3）吸热不均。窑顶固定不动，属稳定传热，只有散热而不吸收蓄热，窑底随制品运动，不仅向外散热，而且还要升温蓄热，对传统的窑车，出烧成带吸收的蓄热可达总热量收入的14~18%。其中大部分是在预热带蓄积的；
（4）车下漏入冷风。由于排烟风机设在预热带始端，窑的预热带一般为负压，在几何压头的作用下，同一横断面的下部负压大，而窑体主要漏入冷风的位置是窑车和窑车之间的接缝、窑车与窑墙之间接缝、砂封槽的缝隙，这些漏风的地方均在下部，故导致下部温度低。

降低预热带上下温差的措施有：

（1）加强密封。隧道窑预热带的漏风主要发生在窑头四周间隙处、窑车前后接缝处、窑车与窑墙接缝处。其中烟道抽风形成负压最大的位置和窑头的漏风最为严重，这些位置的间隙尺寸应严格控制。为此，码车前应检查窑车衬砖是否完好；车顶面高度是否符合规定(不能过大，也不能过小)；窑车的裙板是否变形，前后窑车的裙板接触间隙是否过大，对不合格的窑车不能码放坯垛，即使已经码了的也不能使其进窑；检查砂封高度是否合格，加砂制度是否认真执行。尽量减少冷风的侵入；
（2）适当降低窑的断面高度，以减少相对几何压头和循环气流，这就是发展扁口窑的原因；
（3）采用合理的坯垛形式，减少窑的阻力，在坯垛稳固的前提下适当减少挡风的横带，并尽量使窑内横断面上的阻力分布均匀，降低预热带最大负压的绝对值；
（4）采用绝热性能良好的轻质窑车；
（5）窑顶采用平顶，以减少窑的上部空隙；
（6）在预热带窑头设置1~2道封闭气幕，以阻止从窑头漏入的冷风；在预热带温差最大处的窑顶设置搅拌气幕；在预热带尾部（接近烧成带）的窑顶设置一定高度的挡板，以增加上部循环气流的阻力；
（7）在预热带窑顶设置与主流逆向的冷风喷嘴；
（8）增加车下压力平衡设施，不但可防止预热带漏入冷风，而且可防止高温区段热气逸至车下，烧坏车轮轴承；
（9）调整坯垛稀密程度，以平衡气流阻力。

3

努力缩小烧成带上下温差

隧道窑烧成带上下温差产生的主要原因有：

（1）坯垛包括窑车衬层从预热带进入烧成带时本身存在的温差；
（2）因冷热气体密度不同引起的自然流动；
（3）窑道过高；
（4）坯垛码法不合理。
针对上述温差产生的原因，应采取相应的措施使温差缩小。

4

努力缩小冷却带上下温差

冷却带产生上下温差的主要原因有：

（1）窑内气体自然对流，造成冷却介质（空气）流速分布不均，这是与预热带不同的，但由于制品经烧成后体积收缩，往往冷却带窑顶的空隙更大；
（2）在冷却带窑车及其码在上面的制品释放蓄热。这与预热带、烧成带刚好相反，促使上部温度偏低而下部温度偏高；
（3）冷却方式和坯垛码法不合理。

降低冷却带上下温差的措施有：

（1）降低窑车衬层的蓄热；
（2）改进冷却方式和坯垛码法。
现代隧道窑一般为气体燃料，窑采用两侧垂直和水平交错布置喷嘴，高速喷入冷却风，再由窑顶分散抽出热空气，使冷却带的温差有明显缩小。

5

使用高质量的窑车

窑车是隧道窑焙烧系统的重要组成部分。窑车面上的衬砖是隧道窑活动的窑底，同时起着保护金属窑车架和装载坯垛送到窑内焙烧的作用。窑车每经过窑内一次即被加热和冷却一次，长期经受着周期性的温度变化，同时还要在其面上进行频繁的装卸工作。因此，窑车衬砖较易松动和损坏，严重的甚至阻碍窑车的正常运行。因此，应高度重视其材料选择、衬砖结构设计和砌筑。
由于窑车在窑内处于不稳定状态，因此，随着时间和位置的变化，窑车衬砖蓄积的热量以及通过它向车下散失的热量也在改变。蓄积热量的影响：在预热带和烧成带的升温阶段，由于窑车衬砖不断地从窑内吸热，使得与它靠近的气体温度降低，从而加剧了上下温差。散失热量的影响：在冷却带的降温阶段，由于窑车衬砖不断地向窑内和车下散热，从而减少了该区段温度的不均匀性。权衡利弊，如果衬砖蓄积热量和散失热量能力大，会延长焙烧时间，降低窑的产量，增加燃料消耗。故应选择蓄积热量小的，也就是体积密度小、热容量小、导热系数小的轻质保温隔热耐火材料。选择这类材料不但有助于降低窑内上下温差，利于制品的均匀焙烧，而且还减少向车下散热，降低窑车金属部件和车下温度，减少热损失。
窑车衬砖的表面和四周，因接触高温和承受荷重，并要经受周期性的温度变化，故这些部位材料应能承受高温荷重和耐冷、热急变。在满足上述条件下，应尽量采用保温性能好的材料。
由于窑车衬砖的工作环境要承受周期性的温度变化，装卸和运行的碰撞，搞得不好，极易松动和损坏，其结构、砌筑牢固十分重要。不允许向两侧和前后有较大的位移，否则会卡窑墙和前后车衬砖接触受力，造成事故。因此，窑车衬砖设计应注意：周边衬砖的下部要卡在窑车车盘内；上、中、下各层砖的缝隙要错开，不能有直通缝（即从上一直通到车子底盘的缝），并要互相卡住；相邻的砖要互相咬住使之成为一个整体；衬砖的纵、横向应各留一条伸缩缝。俄罗斯和德国的一些砖厂，窑车面广泛采用耐火混凝土（预制或现浇）代替耐火砖，可以提高使用寿命，还能节约投资。
窑车衬砖砌筑应该经校正过的平整轨道上进行，使每辆车统一规格，砌筑偏差要尽量小。一条隧道窑所配备的设备中，以窑车数量为最多。窑车投入的费用约占全窑总造价的1/3左右。搞得不好，投产后的维修工作很繁重。窑车是否坚固耐用，不仅影响着隧道窑能否安全运行，而且影响着产品质量和生产成本。
窑车的车架材料有铸铁的和型钢的两种。铸铁车架具有刚度大、热变形小、抗氧化、耐腐蚀、坚固耐用等特点。但车架质量较大，要有较好的铸造工艺条件以保证其质量；型钢窑车具有制造方便、质量轻等特点。窑车的车架是处于温度变化幅度较大和受热不均匀的环境下受力的主要部件，承受制品荷载和推车时的挤压力，受力情况较为复杂。要使窑车正常运行，必须努力改善其工作环境，如加强密封。窑车的密封有两个部分：两侧靠装在车架上的砂封板插入砂封槽内实现；端部靠曲折的结构实现（亦有在端部嵌石棉等填料或抹泥浆，以填充接头处间隙来实现。）
边部破裂或四角不完整的窑车在进窑后，窑车与窑墙、窑车与窑车之间的密封程度差，极易造成漏风。在预热带冷风由车下漏到窑道内。使预热带的上下温差增大，影响隧道窑焙烧制品的产量和质量；在烧成带末端和冷却带，窑内高温气体会漏入车下，从而烧坏窑车；此外，窑车衬砖损坏严重时，会碰擦窑墙造成事故，且也不能保证坯垛的稳定性。因此，边部破裂或四角不完整的窑车不能码坯进窑。

6

严防制品在窑内倒塌

倒塌的原因有：

（1）码垛不符合要求，坯垛不稳或垫砖松动；
（2）入窑坯体含水率过高，预热带窑头温度过高或预热带上下温度差过大，造成炸坯。坯体炸碎后可直接造成坯垛倒塌，也可能卡在窑车和窑墙之间的缝隙中，造成进车阻力加大，垫砖移动，最终引起坯垛倒塌；
（3）烧成温度过高或保温时间过长，制品过烧变形，导致倒塌；
（4）窑内温度分布不合理，制品在强度较低的阶段遭遇高温或极冷极热刺激，造成倒塌；
（5）与窑墙或突出物相碰；
（6）窑车脱轨或窑车运行不稳。
倒塌事故一旦发生，若能及早发现、及时处理，可减少损失。因此，要注意顶进过程中顶车机压力的变化。
如轻微的倒塌发生在冷却带，有时可不用停窑处理，而随车推出。若倒塌发生在预热带前部几个车位，可暂停投煤，打开窑门，将窑车逐个拖出，直到把事故窑车拖完后，再继续进车。
如事故发生在烧成带附近，应尽量利用烧成带前后的人孔和检查坑道处理。如倒塌严重，无法继续进车时，应该停火，从尾部将窑车逐个拖出，直到可顺利进车为止。为了防止倒塌事故发生，应严格保证码垛质量、控制好坯体入窑水分、遵循操作规程以稳定热工制度。