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窑炉知识

气流与坯垛的关系【麟工窑炉】
时间:2018年03月16日    点击:次    来源:隧道窑

1   码坯的重要性及现状

砖瓦界的人大都听说过一句话,叫“七分码三分烧”。知道这句话并不代表真正理解这句话,能将这句话所包含的内容变成具体的行动纲领去认真落实到码坯工作中的就更凤毛麟角了。所以在现实的具体码坯工作中,细究这“七分码”究竟应该如何码,恐怕真正能说清楚的就不会特别多,更别谈具体的落实到位。实际生产中,如果说不清楚“七分码”这句话含义的仅仅是些无关紧要的不关乎码坯设计与操作的人的话也不管大局,但是往往说不清楚“七分码”含义的却是窑炉设计单位制定码坯方案的人,码坯机厂家负责制定马屁方案的人和一部分有权制定码坯方案的烧窑师傅。这样的话问题就严重了。

按理说,窑炉设计单位负责码坯方案制定的技术人员应该懂得“七分码”所指的内容及其重要性的,可遗憾的是,真正具有设计资质的窑炉公司太少,而山寨版的皮包窑炉公司太多——哪个地方只要出现一个经设计院设计的正规施工建造的生产线,其附近县市甚至邻省马上就会被无师自通的土窑炉公司的土专家复制克隆出十几甚至几十条外观类似而内部早已变质变味儿的窑炉。这种“变质变味儿”有的是在复制传抄中误解误抄,有的是土专家根据自己家的理解添加进去很多自己的想象和土发明创造,有的则是施工环节不严谨有缺失监管造成的施工错误,还有就是码坯机制造厂家。正规的码坯机制造厂家其实都有专门负责设计码坯方案的部门及技术团队,但是和正规的窑炉公司设计院同样悲哀的是:克隆模仿者比他们还要多十几倍甚至几十倍。这些低劣的克隆者利用国内对技术知识产权不是特别重视,砖瓦行业急了沐恩看低等因素,丧失商业道德,利用正规公司跳槽人员受力的技术,或者直接就是这些正规设计院所窑炉公司里面的内鬼从厂里拿走一幅图纸,然后找个投资人技术入股另起炉灶。于是码坯机厂家一如雨后春笋般遍地都是,搞得粗制滥造的码坯机机器人遍地开花,于是高端设备低端做,精密设备粗糙做。这些地段模仿复制者哪里懂得什么码坯形式,他们只要能把坯垛码起来骂郑方正就算是万事大吉了。

再就是有很多芍药师傅对什么是“七分码三分烧”的概念也是模糊的。这十几年城市建设突飞猛进的大发展带动房地产风生水起,对砖瓦墙材的需求大幅上涨,这就催生出很多以上说的劣质窑炉和码坯机厂家。又要路,就要有芍药的人员。国内根本就没有一所这方面的专业学校,所以,这成千上万的烧窑师傅要么跟踪有点经验的烧轮窑的师傅看过几天火,帮助师傅往火焰里添过几天煤,要么也是无师自通。上进心比较强的,会弄本书比照着研究一番;遇到没有任何进取心的,仅仅把烧窑当作临时糊口工作的人,就只能懵着烧。懵对了就烧出几车好砖,懵错了,就会烧出一批废品砖。这种师傅,砖烧好不知道为什么烧的好,砖烧报废更说不出是什么原因导致的报废。这一大批技术上连半瓶子醋都算不上的人,在需求旺盛的卖方市场下,摇身一变就都成了烧隧道窑的烧火“窑师”了。指望这样出身的“窑师”去执行“七分码三分烧”的理念无异于痴人说梦。

以上种种因素再加上新入行的砖厂老板又多数根本连“七分码三分烧”这句话都没有听说过,就更不要指望他们对码坯提出严格要求与监督了。于是乎,这“七分码”就在以讹传讹中越传越离谱,到后来就形成了现在的局面:谁都不知道真正对的码坯方式是什么和什么是对的码坯方式的百花齐放的混乱局面。

    既然谈码坯,那么首先就要明白把坯码好的目的是什么。码好坯就是为了多快好省的少出优质合格的砖瓦。那么如何做到呢?就是要想尽一切办法让码出来的坯垛在耗费最小能量的前提下烧得好烧得快!要实现烧得好、烧得快、耗能低的目标就要靠风来实现。归根结底,如何通过骂出来的坯垛使风得到更合理的分配从而完成最优质的干燥和焙烧,这就是码坯要研究解决的问题。所以,要码好坯,就要首先弄明白风在要里面从始至终是种什么样的流动状态;什么样的垛坯能使风在干燥室全断面温度湿度压力趋于一致并尽最大可能布置气体上下分层;什么样的坯垛能使风在焙烧窑的全断面得到合理的分配从而达到全断面温度趋于均衡燃烧趋于齐头并进。

2   窑内气体流动的重要性

目前国内砖瓦界烧制砖瓦的隧道窑采取的大都是内燃烧成工艺,而且大都是采用的人工快速干燥工艺。码上窑车的坯子已经将干燥和焙烧需要的绝大部分或者全部所需热量掺加进砖坯中去了。按既定的码坯形式码成的坯垛在要车的负载下进入焙烧窑后,需要砖坯内预先掺加进去的燃料燃烧产生热量使土坯烧制成砖瓦成品。坯体内的燃料要燃烧就需要氧气,氧气是由风机经焙烧窑尾抽进焙烧窑内并一路流经冷却和保温两带被加热以后的气体。砖坯燃烧后产生的高温气体又在抽烟风机的作用下一路流向焙烧带的预热带,将刚刚纳入焙烧窑窑车上的坯子循序渐进地加热。这部分高热气体负有将干燥室没能完成的任务继续完成的责任:其一是将干燥室未能排尽的残余水分非常温柔地彻底排除(这个时候的水分排出,危险性和恶劣性比干燥室还要大。干燥室砖坯的淋塌潮塌,出干燥室后还能清理在做坯;而焙烧窑高温预热带出现问题导致的后果就是千辛万苦过关斩将做出来的已经带有绝大部分成本的砖坯将彻底变成没有任何价值的垃圾);其二是将坯体原料中的花和水排出干净,其三是帮助砖坯完成高温焙烧前的部分晶型转化,使砖坯稳步进入安全焙烧的高温区域。烧成后的砖瓦还需要冷却带刚被抽进焙烧窑的冷风进行冷却以利于出窑卸车;冷却成品后的冷风就变成了没有任何水分和污染物的高质量热风,这股热风在被风机送进干燥室用来干燥砖坯。由此可见,隧道窑砖瓦的烧制,从砖坯离开挤出机算起,每个环节就都离不开风的参与。

为了加快火行速度,湿坯体的内燃料快速氧化燃烧,加快坯体的预热速度和烧成制品的冷却度,以上每一个环节都需要加大风量。而风量加大并不是解决一切问题的根本所在,要使劲摇的风充分发挥作用,其一就是要确保抽进窑内的气体能够非常顺畅地在坯体间流动穿行,其二就是要确保风在坯垛的各个部位合理分配,只有这样,才能最大限度地让整个断面的火头保持齐头并进。

3   影响缝在窑内顺畅流动的阻力有哪些

摩擦阻力。风是由风机抽取窑外自然空间里的空气,通过预设的风道被送进窑内用来干燥或者被烧的自然风。那么输送风的风道不管是什么形状的什么材质的,都存在或大或小的阻力,气体与风道壁窑墙窑顶窑车以及坯体之间产生的所有摩擦豆角“摩擦阻力”。在发生摩擦阻力时气流的流苏和流向不改变。

局部阻力。气流在演一个方向流动同种,突然遭遇速度的突变导致气流方向气流截面积大小或形状改变的障碍就叫局部阻力。这些障碍物有可能是窑墙上的凸起物,窑车台面上散落的垃圾杂物,突然由粗变细的风道截面积,防治坯垛不稳的压茬拉缝坯,或者是坯垛上的码坯横带。凡此种种的障碍物都足以导致正在顺畅地向前流动的气流骤然改变方向。

横带坯本来阻力就打,而码坯的不规范导致坯体顶头又伸出顺坯2cm多。这伸出来的2cm不但缩窄了本就非常狭窄的坯缝,而且又对进入风道的风流起到了阻挡作用。风在这个伸出来的顶头障碍的阻挡下,既不能很顺畅第做川流行进进入坯缝,又不能很顺畅地进入垛缝。只有改变方向,做上下左右流向。使本来有用的风变成了溜边走的无用风。

4   缝在加热中的上升力

孔明灯大家都见过,孔明灯在没有任何动力的情况下之所以会上升很高,就是气体加热后上浮的原理。空气经加热升温后密度变小,密度小自然就质量轻,所以,被冷空气保卫质轻密度小的热空气的浮力就大于周围的冷空气,从而带动孔明灯上升。这也是烟囱越高抽力越大的原理。烟囱越高,烟囱内部上下的空气冷热温差越大,烟囱的抽力就会越大。那么具体到窑内的气流中的状态做一下分析供大家探讨。

气体从窑尾进入焙烧窑,不是自然流动地进入,二是在风机抽力的作用下被迫进入窑内的。气流有冷却带进入后,流经冷却带——保温袋——焙烧带——预热带。气体达到高温焙烧带的前部时,已经被逐步加热到最高温,加热后的高温风在风机的抽力下又被送往焙烧窑的预热带。风从窑尾进入窑内后,除受到焙烧窑前部风机的水平抽力外,逐步加热温度升高后的气体还会产生一个向上的升力,并且风的温度越高升力就越大。人工干燥室的送热风和排潮的模式一般都是在干燥室后部两侧送热风进去,风逆流流向干燥室前部,被设置在干燥室顶部的排潮风机将低温高湿的潮气抽出干燥室。由于高温热风具有上升力的特点,送进干燥室的热风被排潮风机抽着一路流向干燥室前部,在流经途中,热风被经过的砖坯吸取热量后逐步下降,在温度下降的同时又会吸取砖坯中散发出来的水分。气流在流动途中,密度低质量轻温度高的那部分风永远走的是上部,携带大量水分的低温风随着流动路线的加长,温度会越来越低,携带的水分后越来越高,低温高水分的气流由于温度下降密度越来越高,低温高水分的气流由于温度下降密度越来越低。当这部分高湿低温气流在向前流走途中一旦达到露点温度后,其携带的大量水分就会凝集呈水滴被流经途中的坯体吸收—这就是潮塌的坯垛上部坯体基本完好而下部坯体碎裂解体的原因。

5   窑炉设计失误导致的码坯缺陷

窑炉设计之初,首先要弄清楚当地建材市场需求什么品种的砖瓦。而当地市场很可能不仅仅需要一种砖型,这就要在干燥室和焙烧窑以及窑车的高度宽度与长度的设计上给以充分的兼顾,尽量照顾到所有的转型在窑内的合理布局。

一种码坯方式,顶层坯的上沿距离干燥室顶高达460mm,这个空间再码三层也未尝不可,可是悲哀在于焙烧窑高度是低于干燥室的。坯垛在干燥室内距离室顶是460mm,到焙烧窑后,上部距离窑顶仅仅100mm。干燥出来的砖坯上部2%含水率,而中部下部的干燥后含水率比成型含水率仅仅少了3%!这说明经过20h的干燥,仅仅能去掉3%的水分。可见顶隙大的危害有多大!走访这位图设计师后才得知他把顶隙设计这么高的意思是让潮湿气体能够很顺畅地进入顶部排潮烟囱。他猜顶部空间越大,潮气排出的就会越顺利,而实际情况是,在干燥时无法干燥透彻的砖坯进入焙烧窑后烧的慢了没问题,只要烧得快,不是塌坯就是制品酥碎了。

通过以上对风在窑内流动状态的分析可知:

⑴高温优质的热风有上升力。温度很高的风都在紧挨窑顶的上部行走,高温风的下面是温度渐低的风;

⑵人工干燥室的送风布局都是采取逆流式,也就是说高温风是从干燥室尾部送入,在排潮风机的作用下流向干燥室前部。蛇就会是最高温度的热风被送进干燥室后迅速上升到干燥室顶部,没有或者很少量地经过坯垛后,就被排潮风机从上部直接抽筋排潮烟囱排出干燥室。这么高的码坯隙缝,会导致最优质的热风根本起不到干燥砖坯的作用就被迅速拍走。这种码法的坯车进入焙烧窑后,会导致顶边部出现欠火中部过火。因为大部分风都顺着阻力最小的顶隙垛隙边隙这三隙流走了,根本无法进入坯垛内部,这样的后果就是坯垛内部的热量无法通过风携带走从而导致中部温度过于集中;而边部顶部流动量又太大,由此出现四周制品欠火而坯垛中部制品过火粘连酥焦的奇特现象发生。

顶隙(包括边隙、垛隙)所占空间面积越大,说明穿流风所占的缝隙总面积就越小,不做功的风就越多,干燥和焙烧就越难进行,干燥和烧成的制品质量也越差,产量也会越低。

以上这两种有缺陷的码坯方式都是窑炉设计失误导致的码坯缺陷,说明这类土专家根本不懂码坯模数。设计窑炉之初,必须了解当地的建筑市场对砖型的需求与要求,任何异地的市场都不可能只需求单一的品种,所以,在设计窑炉和窑车之始就要兼顾将要生产的不同要求。虽然不可能让所有制品都打到最佳组合,但是也要尽最大可能兼顾到所有砖型的用风需求。

5   码坯机厂家失误导致的码坯缺陷

如前所述,正规的码坯机制造厂家都有比较规范的负责码坯方式制定与设计的专业技术部门,甚至有的还会聘请码坯方面的业内专家专门进行码坯方式的设计指导,设计的码坯方案一般不会有大的问题,出现问题最多的就是那些低端模仿者,加上砖厂老板大部分不懂什么叫合理的码坯,总是很初级地认为只要把砖坯码上窑车,就能烧出来砖瓦。又由于不懂行,对于这些码坯机厂家提供的码坯方案根本提不出来任何问题,于是,市场上就出现了各种各样无法想象的奇葩码坯方案。

码坯方案设计的坯垛与窑墙的缝隙几乎达到了中部垛缝隙的两倍。这样码坯的结果就是:干燥环节中部无法干燥透彻,烧出来的砖顶部边部的制品是红色而中部制品泛白严重;北稍缓解更是边部欠火中部过火粘连。隧道窑的码烧环节,窑墙与坯垛的距离原则上越近越好,最好没有缝隙。但是由于隧道窑内的窑车在生产状态下是出于等时间间隔的走动状态,为了避免窑车以及车上砖坯与窑墙的刮擦,就必须让要车以及窑车上的坯垛与窑墙保持一个安全的距离。又由于隧道窑的哈风口都是设置在两边的窑墙底部靠近窑车台面部位,所以风机的抽力对边部是最大的。风机的风量风压是不变的,对窑内的抽力哪里阻力小又距离哈风口近,就会在哪里的抽力大。窑车上的坯垛,阻力最大的应该是中部,而且由于距离哈风远,阻力大的缘故,中部热量得不到风对温度的调节,无法达到断面温度平衡,再加上边部走风量大于中部,就会加剧中部过火粘连而边部因走风量过大导致欠火。这就是理论上强调码坯要边密中稀,上密下稀的道理所在。个人认为:除了边部由于窑车行走必须有个安全距离,其他横向垛可以考虑只留伸缩缝而不留垛与垛之间的风道,讲结余出来的垛与垛之间的地方均匀分配近坯与坯之间,这样既能减少环流风,又增加了坯与坯之间的穿流风。

6   砖厂老板不懂行造成的损失

这个问题乍一看似乎与码坯方式或者风的流动没有多大关系,其实不然。不懂行的老板只要尊重技术尊重科学,也没有关系,而偏偏又的老板不懂还要瞎指挥,干涉生产。这种瞎指挥干涉生产不但给自己的企业造成很大损失,而且还会搞得生产工人鸡犬不宁人心涣散。

有的窑墙边的下部砖砌的砂封槽被人为地挖断了。为什么挖断呢?砖厂老板说截止门落不到窑底地面上。按设计,截止门必须落到窑车后部框砖面上,这样风机抽进焙烧窑的预热带。喀什老板认为窑门不落地是错误的,于是下令挖开砂封槽,每次进车后将窑门落到底。至挖断砂封槽还做不到窑门落地,,还必须将窑车在原来的停车位置上再向窑内多顶进120mm才能实现。这多顶的120 mm,直接导致坯垛的进风缝隙与所有的哈风口错位,只是火行速度减慢,生产中窑车上坯垛中部高温无法抽;,遇到阴冷天气,干燥室砖坯干燥不透彻,进入干燥室后还会塌坯;即便勉强烧出来了砖,也是四周欠火中部焦黄粘连。可悲的是这个老板用过的几波烧窑师傅要么是速成班出身的烧窑工,要么就是对隧道窑一知半解的烧窑工,。这些烧窑工根本不懂得截止门的用途。砖厂老板又比较自以为是,砖烧不好就认为是烧窑师傅水平不行,于是三年换了十几波烧窑师傅。到底没把砖烧好。究其原因,就是多了这120mm。将砂封槽修复,窑车退回到原来的位置,窑门落到窑车面上以后,火行速度也上来了,砖也烧好了。这就是不懂行瞎指挥造成的后果。

总之,码坯的原则是:尽力是干燥室与焙烧窑横断面上下左右阻力均衡,按出来的坯垛全断面同放入哪个均衡一致。因为我们知道哪里的风大,哪里的风干燥效果就好(当然,干燥好砖坯不单单就一个风量,还需要风度和温度)哪里的火行速度就快。干燥焙烧好了,基础就有了,产量质量自然就有了。要想达到全断面气流均匀穿流,就要充分吃透窑炉窑车的设计,做到让码出来的坯垛与窑炉窑车匹配,这就要求操作者必须在码垛上做文章下功夫。要根据要和封路的具体情况有针对性地实施码坯方案的设计。万不可只要方正的码上窑车就万事大吉,这样会给后续的干燥焙烧造成很大的麻烦,而且对制品的质量与产量都会有致命的影响。


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