我国隧道窑热耗明显偏高,如何节能?

「 2024-09-05 10:09:52 」

与发达国家隧道窑相比,我国隧道窑热耗明显偏高。

01

焙烧制度应和原料性能相匹配

有的砖厂原料制备、成型、干燥等工序过分“简化”,将大量“不健康”、带有隐伤的坯体送入窑内,或窑的焙烧制度和原料性能不匹配,致使优质原料制出的是劣质产品,造成资源和能源的浪费,十分可惜。

随着人们生活水平的不断提高,对墙体材料的综合性能要求也越来越高。但国家严禁用农田好土制砖。提倡用煤矸石、粉煤灰、炉渣、淤泥、页岩等原料制砖,煤矸石、粉煤灰、炉渣等做原料不但消化了废渣,而且还可利用它所含的发热量,是一举两得的好事。但是对制砖来讲,这些不少属于难对付的劣质原料。用劣质原料制出好的产品,就必须根据其理化性能“门当户对”地选择工艺流程和生产设备,设计好最关键、最核心的设备——隧道窑,并要制定与原料性能相匹配的焙烧制度,才能使“粗粮细作”,做出高品质、低能耗的产品来。 

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02

控制窑内合适的过剩空气系数

我国绝大多数隧道窑采用固体煤作燃料(当然也有不少采用煤矸石等固体废渣作燃料的),只有极少数隧道窑的燃料采用天然气(发生炉煤气)或重油。为了使燃料趋于完全燃烧,实际上应供给比理论值较多的空气量。多出的那部分叫过剩空气。实际空气用量与理论空气用量之比值称为过剩空气系数(a)。气体燃料和空气非常容易混合,所以气体燃料燃烧时,a可以小一些;液体燃料燃烧时虽然要雾化成微小的颗粒,但比气体分子还是大得多,故其燃烧时的a值应比气体燃料的大;固体燃料和空气的接触更差,故它的a值最大,理想隧道窑a的取值大致是:气体燃料为1.05~l.10;液体燃料为l.l~1.2;固体燃料为l.2~1.5。但因漏气和还垛各部位阻力不一致,而使空气在窑道横断面不易分布均匀,故一般固体燃料经过烧成带的a值控制为2~3。

如果a值太小,由于窑道同一横断面各部位或多或少存在一定程度的“不均匀性”,致使有些部位燃料在窑内得不到足够的助燃空气而不能完全燃烧。所谓不完全燃烧是指:①炭末燃烧,未发出热量;②在缺氧情况下生成氧化碳(CO),未生成二氧化碳(CO2),只发出17%的热量,83%的热量未发生。不但浪费了燃料,而且牵制了窑温上升速度。例如:有的隧道窑的外投煤炉渣中还残存着2090kJ/kg-6270kJ/kg(500heal./kg~1500kcal/kg)的发热量;有的隧道窑中制品内燃料未燃透,成品“黑心”、“压花”很重,往往每块普通实心砖中还残余627kJ(150kcal)或更高的发热量。均属此类情况。

如果a值太大,多余的空气不但未起到助燃作用,而且“冷的进来、热的出去”,还带走不少热量。实践证明,在完全燃烧的情况下,经过烧成带的a值增加重,窑的热效率约下降6%。窑温同样上升缓慢。例如上海大中砖厂年产2000万块普通实心砖的隧道窑,原来经过烧成带的。值为3.5,后来将其降为2.5,每年节省标煤约60t。必须着重指出,有些砖厂隧道窑a值已很大,但由于空气未能和燃料合理地接触,燃料仍不能完全燃烧。这样,就得承担两部分损失:其一是多余空气带走的热量;其二是燃料未能完全燃烧而损失的热量。因此,往往要消耗更多的燃料。正确的做法是:千方百计缩小窑道同一横断面各位匀”程度,在此基础上,选择恰当的a值是节省热能和确保成品有较高的产量、质量的重要途径之一。


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03

生产空心砖

空心砖不但在使用过程中节省能耗,而且在焙烧过程中也降低能耗。随着其孔洞率的增加,燃料消耗也有所减少。原因是:①热能消耗量是与坯体质量成正比的;②空心坯体由于孔洞的存在,壁、肋薄,热气体与其接触面积大,传热、烧透快,有利于快速烧成和内燃的完全燃烧。例如:上海振苏砖厂从生产实心砖改为生产孔洞率为33%的空心砖后,产量增加了22%标块,热能消耗减少了20%。又例如:山东省邹平县红庙砖厂的一次码烧隧道窑,焙烧窑的规格为92.84m×2.5m×l.85m(从车面至窑内拱顶),干燥窑的长度为68m。生产普通实心砖时的产量:10.5万块/d,改产空心砖后每标块节省燃料为42%。

04

选择合理的窑型、码窑形成和操作方式

选择合理的窑的规格尺寸和结构形式,是窑内热能是否可以合理利用的重要方面。窑的规格尺寸和结构形式应根据焙烧温度曲线和压力曲线确定。要因地制宜、因原料制宜、因具体情况制宜,切忌生搬硬套。

一般隧道窑出窑砖的温度不应高于60℃。某砖厂由于隧道窑偏短,出窑砖温度达300℃左右,致使制品和窑车带出大量热量。还有一个砖厂,虽然隧道窑的长度较为合适,但是为了追求高产量,不切实际地缩短进车时间,迫使烧成带向冷却带偏移了24m,出窑砖能看熊熊火焰,高达500℃以上,热砖遇到外界大气急冷,哑音、裂纹占50%以上,造成资源和能源很大浪费。这些作法应予纠正。

坯垛中的横坯或连续横坯形成的横带,对气体流动阻力大,应尽量少用横坯或横带,横坯可以密码。这是因为气流“喜欢”沿着顺坯之间的空隙前进,横坯密码和稀码所产生的阻力相差不大,其密码能较充分地利用窑道空间,既能增加产量,又能节省燃料。“三分烧窑、七分码窑”说明了码窑的重要性,码窑形式决定着窑内气体运动的好坏。在通风能力不变的情况下,它可决定:①能否由冷却带输送恰如其分的空气量(包括允许范围内的过剩空气量)到焙烧带;②能否使焙烧带各横断面的温度上下左右均匀一致(当然冷却带和预热带各横断面的温度上下左右均匀也很重要)。因此,在确定码窑形式时应考虑做到:在坯垛稳定的前提下减少阻力、火路畅通,确保火行速度既快又稳、窑内同一横断面温差小,外燃煤由火眼投下能均匀四散。

凡需外投煤的,应做到勤投少量,看火投煤,以求的完全燃烧。如一次投煤量过大,投煤间隔时间很长,势必造成初加煤时氧气不足,燃烧不畅,而在长期间隔中又不能保持火度平稳上升。投入窑内的煤不应全部落在窑底,也不应落得太少,落到窑底的煤最适宜量为10%~15%。最好采用加煤器取代人工投煤,由于加煤器加煤很均匀,更避免频繁开启火眼盖而造成漏气,导致热量损失和牵制焙烧速度。和人工投煤相比,加煤器加煤可节省燃料20%左右。此外,对隧道窑维护不佳、漏气严重、隧道窑有地下水渗入风道、烟道,也是当前有些些砖厂额外消耗能量的原因,应设法避免。

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05

充分发挥隧道窑的生产能力

实践证明,只有充分发挥隧道窑的最大生产能力(但不是不切实际地提高产量),才能既产量高,又热能消耗低。例如:重庆市秦江县的甲砖厂和乙砖厂用同一座山的页岩做原料,采用相同的工艺流程和设备选型,焙烧用的隧道窑规格型号也相同:85.34m×2.5m×1.97m(从车面至窑内拱顶)生产相同规格的空心砖。甲砖厂产量:8.5万标块/天、条,热耗量为3469.4kJ/标块:乙砖厂产量:11.5万标块/天.条,热耗量为2633.4kJ/标块。乙砖厂隧道窑比甲砖厂隧道窑平均每标块砖热量消耗少836kJ。有些砖厂由于生产不平衡,原料制备、成型、干燥工序生产能力偏低,砖坯供不应求,隧道窑不能充分发挥其生产能力,长期蹲火烧,或烧火一个时期,停火一个时期,产量不高,热能消耗必然大。须知,隧道赛是砖厂的重要热工设备,只能坯等窑,绝不允许窑等坯,定时进车是稳定传热、贯彻既定温度曲线和压力曲线的起码要求,如果这一点做不到,该厂不可能有理想的效果。 

06

用好余热

抽取隧道窑冷却带余热、窑皮换热和高温烟热送往干燥室作为砖坯干燥介质,是当前大多数砖厂采取的一项节能措施。砖瓦行业把这一做法称之为“余热干燥”。实际上要使干燥和焙烧一直平衡作业,余热只能满足干燥所需热能的30%左右,不足部分一般以窑内增加燃料消耗的办法进行补充。故抽余热的窑比不抽余热的窑热能消耗约多292.6kJ/kg。隧道窑顶上能否设置锅炉或水箱,要看制品能否在该区段经得起急冷考验而定。锅炉或水箱一般放在冷却带,如放在预热带会较显著地多耗燃料。超内燃的煤矸石砖,且原料含硫量不大于l%(含流量高,对锅炉或水箱钢材腐蚀快),锅炉或水箱可放在预热带。温度区域要求:锅炉或水箱宜放在700℃左右部位。因石英在573℃由于晶型转化而伴随着较大的体积变化,如在这一区域放置锅炉或水箱,吸热急冷,极易影响砖的质量。锅炉或水箱长度不宜超过6m,以免由于温降过大而给砖的质量带来不利。由于吸热,一台5m长的锅炉或水箱两端温差约100℃。有的厂利用余热烧出的蒸汽或水未能合理使用,白白排放至外界。十分可惜,但有的厂却使用得较好,如某厂将热水(如是蒸汽亦可)用作混料搅拌水,泥料经热处理后,不但降低了成型水分,而且提高了坯体强度。

07

把好窑车质量关

窑车在隧道窑焙烧过程中扮演着重要角色,搞得不好它会造成大量热能浪费,甚至导致隧道窑无法正常生产。要求窑车在结构合理的前提下,外形规整、轻便、牢固;窑车与窑车接缝处及窑车与砂封槽接缝处密封性能好。有的砖厂贪图便宜,购置的窑车材质差、精度差,在窑内周转几次就明显变形。漏气、擦墙、卡砂封槽、脱轨......随着时间的推移不断变本加厉,弄得砖厂焦头烂额,不可收拾。这种现象绝不是个别,应引以为戒。

车面要采用隔热保温性能良好的砌筑材料。某厂92.84m×2.5m的隧道窑年产4000万标块空心砖,原采用隔热保温性能不太好的普通实心砖铺设窑车的车面,经测定,窑车带走热量占总热耗的13.65%,且车下检查坑道很热;为了降低热耗,该厂对窑车进行了改造:将车面改用空心砖,空心砖下方为20mm厚的硅酸铝纤维毡,硅酸铝纤维毡下面以水泥膨胀珍珠岩铺平。经改造后的窑车质量从原来的2430kg/辆减少至1890kg/辆,降低了22%。结果是:车下检查坑道温度约降低20%,起散热损失也随之大幅度降低;窑车蓄热损失约减少了50%,年节省标煤约83t。