1、前言
烘窑是砖厂隧道窑在施工完毕正式点火生产前必须进行的工艺流程。长时间停窑后投入生产前的隧道窑也应进行烘窑。合理的烘窑应按照科学方法对窑体进行升温,均匀地排出砌筑材料中包含的水分,使窑炉实现稳定生产,避免窑体开裂,延长隧道窑使用寿命,保证正常点火焙烧,提高制品合格率,降低砖厂生产能源消耗,减少试生产时间与费用,其经济效益与社会效益都十分明显。从近几年砖厂建设实践来看,一些建设单位为了生产线提前投产占领周边市场,对烘窑工作不够重视,强行缩短烘窑时间甚至不烘窑,结果反而因为窑墙开裂密封性能差、热工紊乱调节性能不好、坯体倒垛堵塞通道等事故延误了成品砖投放市场的时间,甚至出现窑顶烧塌等事故,缩短了窑炉使用寿命,造成不必要的经济损失。
图1为升温速度控制不好导致的窑墙开裂
2、烘窑原理与目的
烘窑的主要作用是排除窑体(窑墙、窑顶、烟道、烟囱与热风道等砌筑也包括在内)与窑车砌筑材料水分,使这些材料完成受热膨胀与晶型转化,为窑炉点火生产做好准备。
砖厂隧道窑砌筑使用的材料本身含有水分,多孔砖在砌筑前需要浸润,砂浆本就由胶凝材料(水泥、石灰、黏土等)和细骨料(砂)加水拌合而成,拱顶窑炉使用保温土时也含有不少水分。目前,国内砖厂隧道窑的建设期一般为60d~90d,施工周期较长,中间难免遇到空气湿度较重的阴雨雪天气,另外,建设单位普遍为缩短工期而要求窑炉与厂房平行施工,厂房未封顶而窑墙在砌筑的情况不少见。前述这些因素都导致刚施工完毕的隧道窑窑体内部含有大量水分,考虑到隧道窑窑体本身要求密封性好,窑墙也比较厚(烧成带墙体1000mm左右),自然状态下排走水分根据经验需要100d以上的时间,在北方或者冬季时需要时间更长,而采用对窑炉进行加热方法排除水分则不需要这么长时间。
砖厂隧道窑作为现代化连续式烧成热工设备,针对每一砖厂选用原料制成的砖坯有相应的工作制度,在这种制度下,隧道窑不同部位根据生产要求持续处于不同温度。正常生产中,隧道窑烧成带一般在1000℃左右,如此高的温度下,组成隧道窑的材料本身会发生变化,如排除结构水(如黏土质材料的结晶水和层间水),耐火材料产生晶型转变达到使用阶段强度,同时窑体根据温度变化产生相应收缩或膨胀产生内应力,预热带和冷却带在正常生产中虽达不到烧成带高温,但绝大多数区域也超过了才来排除结构水和晶型转变所需的温度,同时会随温度变化产生内应力。从这个角度上看,隧道窑从常温状态转化到生产状态需要一个可控的平稳过渡,烘窑恰恰起到了这个作用。
3、烘窑的方法与实例
3.1 制定合理的升温曲线
砖厂隧道窑的烘窑首先要制定合理的升温曲线,不同阶段的升温速度和保温时间根据隧道窑结构特点(窑体尺寸、燃烧结构形式)、砌体特性(材料类别、含水量大小、砌筑质量等)、燃料的种类由专业技术人员制定,新建隧道窑烘窑时间一般以18d~30d为宜,可根据各砖厂具体情况调整,有把握的情况下可缩短烘窑,但建议不少于15d。表1为153.1mX4.6m新建隧道窑烘窑方案,时间为30d。
对于使用一段时间停窑检修后的窑炉,恢复生产前烘烤方案的制度,要根据窑炉熄火时间长短,窑炉检修部位条件以及检修量大小不同而异,一般在24h~48h之间,可根据具体情况调整。表2为153.1Mx4.6m隧道窑停窑检修后烘窑方案,时间为48h。
表1新建隧道窑烘窑方案
温度范围/℃ | 升温速度/℃/d | 升温速度/℃/班 | 累计天数/d |
室温~200 | 200 | 1 | |
200 | 保温 | 1d | 2 |
200~300 | 50 | 4 | |
300 | 保温 | 2d | 6 |
300~500 | 50 | 10 | |
500 | 保温 | 3d | 13 |
500~580 | 40 | 13~13~14 | 15 |
580 | 保温 | 3d | 18 |
580~650 | 35 | 11~12~12 | 20 |
650 | 保湿 | 2d | 22 |
650~870 | 逐步升温 | 25 | |
870~950 | 逐步升温 | 27 | |
950~1050 | 或保温 | 30 |
注:15#车位道道500℃~600℃时点火。
表2 隧道窑停窑检后的烘窑方案
温度范围/℃ | 升温速度/℃/h | 累计时间/h |
室温~300 | 75 | 4 |
300~500 | 25 | 8 |
500~870 | ~30 | 12 |
870~950 | ~8 | 12 |
950~1050 | ~8 | 12 |
3.2 全面检查生产线
正式烘窑前需对生产线进行全面检查(包括静态部分、动态及动力控制部分):
原料破碎、成型(特别是砖机与码坯机)生产是否正常,应能保证隧道窑火行速度2m/h以上的产量;
陈化库所存泥料应满足正常生产3d以上需要;
已码好干砖坯是否满足烘窑点火需要,要考虑成型临时故障检修等意外情况,一般30~40车左右,可根据隧道窑长度及坯线长短调整数量,以不影响点火升温为原则;
对隧道窑(窑体、窑门、管路、风机)、窑车以及轨道运转设备、电控进行复查:
a.窑炉内部要清理干净,轨道面与接缝、膨胀缝、结构缝、加沙管、烟道、管路、检查井道等不得留有杂物;
b.各管道阀门开关等开启关闭顺畅;
c.排烟风机、抽热风机按设备操作规会程一班8h空转试运后进行三班24h满负荷运转实验;
d.逐一检查窑车,用几辆窑车在隧道窑内来回行走以检查窑车与曲封窑墙、窑车与轨道、窑车之间缝隙是否符合设计要求;
e.检查热点偶安装位置是否准确;
f.砂封槽内装填粒度不大于3mm的耐温细沙;
g.窑门运转灵活、密封性好、定位准确,运转设备均平稳、准且、到位;
h.各温度、压力控制点仪表数据是否正常,电控系统是否正常。
3.3 成立烘窑协调小组
砖厂隧道窑烘窑是烘窑,点火,调试一次连续完成,需要成立烘窑领导协调小组(由砖厂和项目办牵头,烧成车间主任具体实施)。
3.3.1 人员配置
三班制,每班4人,其中烘窑工2人,仪表工1人、带班1人,共12人;电工、维修工、后勤建议各配置1人。全部人员应该接受相关培训,参与隧道窑冷调试与运行,即可将未发现的问题解决在点火之前,确保点火顺利投产,也让生产技术人员掌控窑炉使用功能及各部位的性能使用。
3.3.2 物资准备
a.砌筑一辆大灶车(火箱车);
b.红砖或多孔砖:约8000块(可根据一辆窑车码坯量调整);
c.保温毯(毡):1m³左右(窑炉施工过程中都会有剩余,可保留备用);
d.木条:3m³大灶车上点火用;
e.细柴1.5m³,最好为易燃的松木,长1500mm、直径50mm左右;
f.煤:块煤每天约3t,总计约45t(燃料最好用焦炭或木炭,这两种燃料的优点是火焰短,燃烧时对窑墙、窑顶影响小,不会造成猛火急剧升温);
g.窑顶外投用柴,长400mm直径50mm左右细柴3m³~5m³,最好为松木易燃木柴;
h.碎煤:窑顶外投用煤视砖坯发热量而定。初步准备5t;
i.废柴油:一桶(20kg左右)
j.配备工具:对讲机4部以上,矿灯1个,运煤小车1部,火眼钩3个,火钎2个,铁锹2把,火把4个,热电偶一支(K型500mm长)及配套数显温度表一块。
3.4 相关注意事项
各准备工作就绪后,按烘窑方案正式开始烘窑,期间应注意一些事项:
a.人员安全,主要是防火、防煤气中毒、防意外伤害;
b.烘窑参与人员切实负起责任,严格按照烘窑方案操作执行,不得擅自改变,遇有突发情况第一时间征求领导小组意见;
c.添煤时不允许一次多添,应少添勤添,夜班尤其注意;
d.定时检查隧道窑、风机、砖坯窑车(主要观察砖垛是否整齐稳定);
e.中控室做好烘窑记录,包括进车、窑车型式、窑内各点温度、压力、风机运转状况、各阀门启闭状况、窑体状况等;
f.烘窑时,可视情况把焙烧窑烟气送到干燥窑内干燥砖坯,通过隧道窑余热将干燥窑内砖坯干燥到砖坯含水率不大于6%,为焙烧窑点火投产打好基础;
g.点火初期,窑体温度较低,会直接吸收燃料燃烧放出的热量,同时向周围介质和窑体壁面散热,这使窑内在初期温度不能很快达到燃料的着火温度,此时若引火材料用完,则燃煤极易熄火,使燃烧过程中断。另外点火时应辨别所用煤的种类,煤按炭化程度可划分为 泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤,不同种类的煤挥发分高低、着火温度、反应能力、发热量等差别较大。挥发分大的烟煤,活化能小,反应能力强,着火温度低,即使周围散热条件较强,也容易稳定着火 ;挥发分很低的无烟煤,活化能大,反应能力低,着火温度较高,需要减小周围散热,维持高温状态,才能稳定着火。各种煤着火温度:无烟煤700℃~800℃;烟煤400℃~500℃;褐煤250℃~450℃,差别很大。不同煤采取不同点火条件,以避免浪费引火材料,减少点火成本。
h.进行调整时要全面考虑,每一次调整应固定大多数参数,只变动个别参数。调整后各个因素间需要经过一段时间才能达到平衡,产生实际效果,因而每次调整后应当隔一定时间 再作下一次调整,否则易产生混乱,找不到问题关键。同时,每次调整幅度不宜太大,以免各参数波动剧烈。
I.随着温度的升高,立柱拉杆的松紧程度要适宜。
3.5 窑炉实践案例
山西某内燃砖厂,隧道窑采用153.1mX4.6m焙烧窑和79.15mX4.60m双通道干燥窑,由于资金问题窑炉建成后1年才开始烘窑准备投产。根据现场调查与煤矸石、点火用煤分析报告,考虑到整个窑炉的实际施工过程,最终确定15d的烘窑方案,并结合煤挥发分高、生产线中存坯线较长及干燥窑设计为双通道的情况,按烘窑点火期间窑炉整体热平衡计算(国家建材行业准则JC/T428-2007《砖瓦工业隧道窑热平衡、热效率测定与计算方法》),确定将一个通道前10车砖坯热值控制在650kcal/kg,之外及另一通道内砖坯按500kcal/kg,其他为350kcal/kg左右,减少低温烘窑段时间,适当加快高温烘窑升温速度,烘窑过程中加强对窑体的定位全面检查,特别关注窑炉干湿程度及窑顶水分蒸发情况,点火时仅用投木柴拉升温度,依靠砖内燃产生热量成功转入正常生产焙烧工作制度,避免了投煤升温度对砖制品的不利影响,出窑第8车砖便以达到合格标准,取得良好经济效益。图2为该砖厂第8车成品砖。
4 结语
磨刀不误砍柴工,理论和实践都证明科学烘窑对于砖厂生产的重要性。在切实掌握烘窑原理的前提下,结合实际经验,也可对常规烘窑方案做一些有把握的调整,但不可盲目。认认真真的组合子烘窑,将会避免许多时间上、经济上的损失,为企业带来实实在在的效益。
本文摘自:《砖瓦》 作者:马文东
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