烧结砖产品的生产过程中一个重要的环节是干燥,干燥环节的掌控直接决定着产品的优势和生产的成败。我国的砖瓦干燥已由古老的自然干燥逐步被人工干燥所取代。人工干燥由于具备占地面积小,干燥不受季节影响。易于调节等优点,广泛应用于各种原料的制砖过程。当今应用最普遍的干燥室有两种,分别是一次码烧的大断面隧道干燥室和二次码烧的小断面隧道窑干燥室,发挥着不可替代的作用,其性能完全可以满足生产传统产品的要求。
随着节能工作的持续开展和建筑节能要求的提高,迫切需要墙材行业生产出新型的墙体材料以实现建筑物的保温、隔热。配合“十一五”专题研究项目西安墙材院针对新疆城建烧结保温砌块的生产线设计应用了一种新型干燥室。
1 产品对干燥的需求
该项目确定的烧结保温砌块产品,是我国目前真正意义上的保温砌块。建设初期投资者就把产品的节能性能指标定位在单砖砌筑满足本地建筑节能65%的目标上。要实现这一目标,产品相应具有复杂的多排孔洞结构,还需要在砖壁中造微孔阻止热传导。
项目烧结保温砌块的主要技术参数见表1。
表1 烧结保温砌块的主要技术参数
|
内容 |
参数 |
备注 |
1 |
主导产品规格 |
365mm×248mm×249mm |
|
2 |
孔洞率 |
51% |
起草的标准:大于50% |
3 |
孔洞排数 |
29 |
|
4 |
强度 |
Mu10 |
|
5 |
容量 |
800kg/m³~1000 kg/m³ |
|
6 |
最小壁厚 |
小于6mm |
|
7 |
导热系数 |
0.12W/(m·K) |
|
由表1可看出该烧结保温砌块产品具有较高的技术参数。烧结多孔砖、空心砖与烧结保温砌块的断面比较见图1
烧结多孔砖、空心砖相对于烧结保温砌块的断面结构较为简单,生产过程容易控制,对干燥室的要求不高。按照国家标准的要求,烧结多孔砖的孔洞率大于28%,烧结空心砖的孔洞率大于40%,而该保温砌块的孔洞率一般要求大于50%,这就要求增强保温砌块孔洞排列至29排,孔洞间壁厚小于
由于该砌块具有孔多、壁薄等特点,极易有以下情况造成产品干燥缺陷:①孔多、孔型复杂由模具引发的断面挤出不均匀形成坯体内应力;②方孔型的角部引起的应力集中;③薄壁引起的坯体脆弱;④码坯机引起的机械伤;⑤不合理干燥制度引起的坯体裂纹。
综合以上因素分析可以看出,对于烧结保温砌块,干燥控制必须具有可靠的方法和手段才能保证干燥质量。
在该生产线干燥室的设计中,为了避免上述因素引起的半成品开裂,首先控制砖坯坯体表面的水分蒸发速度低于坯体内部水分向表层的传递速度;其次要使坯体在不同干燥阶段保持一定的温度、湿度条件,尤其是在坯体进入干燥室的初期,更要加强控制温度、湿度。
2 干燥室的设计
烧结保温砌块生产线的原料性能及成型条件就表2
表2 烧结保温砌块生产线的原料性能及成型条件
|
内容 |
参数、特征 |
备注 |
1 |
原料塑性指数 |
8~10 |
|
2 |
干燥敏感系数 |
0.85~1.1 |
|
3 |
成型水分 |
>21% |
|
4 |
干燥收缩 |
<6% |
|
干燥室的主要技术参数、特点见表3
表3 干燥室的主要技术参数、特点
|
内容 |
参数、特征 |
备注 |
1 |
内高 |
|
|
2 |
码放方式 |
单层 |
|
3 |
送风方式 |
分散送风 |
|
4 |
排潮方式 |
集中 |
|
5 |
干燥分段 |
6 |
|
6 |
内部送分 |
旋风送风器 |
|
7 |
干燥周期 |
48h |
|
8 |
残余水分 |
<4% |
|
9 |
排潮湿度 |
>95% |
|
2.1 干燥室的分区
干燥室的平面示意图,见图2
整个干燥室的车辆是连续排列,在每排车间设置隔墙将空间隔置,干燥室从进车端到出车端,共划分六个分段,每段具有相对独立的空间以利于温度、湿度的保持。干燥热风从干燥室顶部分配进各段,每段内采用旋风器进行间断吹风,以适应坯体水分缓慢蒸发的要求。
砌块进入干燥室初期,其坯体对于温湿度极为敏感,在干燥室进车端开始的第一、第二区段,还设置循环风管路,将该段前端的高湿空气返送至后端用于调节湿度。在干燥室出车端的几个区域,由于该段已过临界点,水分蒸发不再会引起坯体收缩,所以该区域采用大量的干热风送入,快速将坯体水分降低至设定要求。
2.2 干燥室的间隙送风
干燥室的断面示意图见图3
由于该生产线的设计产量较大,为减少干燥室占地面积,干燥室的内部顶高为
旋转送风器的工作原理为:由上部吸入热风,风机叶片将热风下压,通过下部锥形风筒的侧口将热风均匀送出,见图4。出风口自上而下设置多个调节板,旋转调节板,可以均衡上下各处的风量。锥形风筒由单独的驱动装置驱动旋转,出风口随着风筒将热风间歇吹向坯体表面。调节锥形风筒的不同转速,可以实现不同时间间隔的送风。
2.3 实现有效调节
干燥室具备可调节的基本条件后,还需要具有调节的有效手段。在干燥室的各个区段设立多点的温度、湿度监测点,以及在风管上设置调节阀可以达到理想的调节效果。
为此,按照图5所示位置,在各个区段的车道上设立温度、湿度检测点。每个区段设立多个温度、湿度监测点是为了监测该区段的温度、湿度是否均衡。同时在每一个支管道和送风口安装电动调节阀,控制和调节送风量。
2.4 调节方式
几种产生规模设置:按照产量计算,生产线设计干燥室每日的进车数量为30辆,为便于调节,在程序设计中确定了几个不同的生产规模(见表4),根据不同生产规模设定了相应的风机风量参数和调节阀调整参数。
表4 几个不同的生产规模
规模 |
模式1 |
模式2 |
模式3 |
模式4 |
进车数/日 |
5 |
10 |
20 |
30 |
3 小结
新疆烧结保温砌块生产线采用新型干燥室后,在调试过程具备相当多的优点,总结如下几点:
在试生产初期,由于生产线各台设备需要调整,操作人员掌握要领需要一个过程,此时能够提供给干燥室的合格坯体有限,进入干燥室的车数达不到设计指标,在这种情况下采用小规模的送风模式就有重要的作用。随着产量的提高,再选用较高产量的模式。
在这几种规定的模式和参数条件下,技术人员通过观察坯体在不同区段的干燥质量以及发现相关问题,能够在计算机中对进风量、温度等设定参数及时进行修改和调整,使产品质量趋于完善。
所有参数调节和控制都在计算机上完成。
在实际生产过程中,生产厂家无论是根据市场需求调节产品结构,还是更换原料需要对干燥室技术参数进行变更,从技术手段上更容易实现。
实践证明,在其他工作条件相对稳定的情况下,干燥室的合格率能够达到95%以上。更容易实现。
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