隧道窑烧结砖节能技术

[核心提示]目前，我国绝大部分砖厂采用隧道窑生产烧结砖，有一次码烧、 一次半码烧、二次码烧工艺。选用中断面、大断面隧道窑的生产厂家较多。隧道窑生产烧结砖在节能降耗方面，有诸多节能的途径和降耗 的控制手段可供我们日常生产中加以掌控和调整。笔者对一引起隧道窑进行了的调查，就此问题从以下三个方面谈一点看法，供生产者参考。
　　目前，我国绝大部分砖厂采用隧道窑生产烧结砖，有一次码烧、 一次半码烧、二次码烧工艺。选用中断面、大断面隧道窑的生产厂家较多。隧道窑生产烧结砖在节能降耗方面，有诸多节能的途径和降耗 的控制手段可供我们日常生产中加以掌控和调整。笔者对一引起隧道窑进行了的调查，就此问题从以下三个方面谈一点看法，供生产者参考。

　　1 窑炉施工方面的控制

　　在窑炉施工方面主要做好窑墙的保温措施首先要选用节能环保的窑用保温材料。其次，隧道窑的保温工程是一项细致又烦琐的工作， 在窑炉施工安装过程中每一道工序、每一环节都必须达到设计施工说明和窑炉施工规范的质量要求。隧道的保温工程主要包括四大方面：一是窑墙；二是窑顶；三是管系统保温；四是窑车制造。

　　隧道窑墙由四部分组成：一是耐火重质材料；二是轻质保温；三是隔热耐火保温棉毡；四是红砖砌体（组装隧道窑外装饰板） 。这四大部分在施工过程中必须全面控制质量 。

　　1.1 砌体灰缝的控制首先必须控制砌体工程灰缝——耐火砌体的砖缝和灰浆饱度。在砌体过程中应根据砌体灰缝设计要求进行砌筑，灰浆满度应达到 9 5％以上，并且要根据窑炉气流方向的走向错缝筑，确保窑炉的密封性能达到窑炉在热工作状态下的要求内墙灰缝饱满度来讲，笔者通过多条隧道窑施工验收检查发现，水平灰浆饱满度可达 9 5％以上，而竖缝灰浆饱满度均未达9 0％。而且很多竖缝都是空缝，从表面上看有灰浆，而实际上是借浆缝。当窑炉点火运行时，在窑内正压状况下，热气流就从耐火砖和轻质保温砖砌体空缝向外窜出保温层，使窑外墙面温度大大超出设计要求。外墙温度高的可达100℃，使大的热量散失，同时还出现窑墙膨胀缝之间热气流的窜动，使墙倾斜，影响窑炉使用寿命。其次，耐火材料尺寸有误差，容易导致灰缝宽窄不均匀。在砌筑过程中应采用选砖法砌筑，把一尺寸的耐火砖组砌在同一层，以控制灰缝厚度的均一避免干缩后灰缝有空隙保证热气流在正压时不外窜。

　　1.2 保温砖砌筑

　　有很多筑炉工对保温砖砌体没有正确的认识，认为是填充砌体，对质量灰缝要求并不严格，这是错误的认识。保温材料砌体是窑炉保温的核心层，对窑炉是否节能保温起着很关键的作用。对于保温耐火砖来说，其砌筑方法与同重质耐火砖相同。用耐火砂浆砌筑，但耐火泥浆的配方和直接明火接触的耐火砖所用砂浆不同，配方不同砂浆的熔点就不同，焙烧应根据烧成温度的辐射面来确定耐火泥浆的配方，保证砂浆与保温砖烧结后成一整体、才能确保窑炉密封效果，达到隔热功能。保温墙的厚度、高度及总长度必须符合图纸设计要求，灰浆饱满度要达到9 5％以上砌筑时严禁使用铁锤敲砖，以免破坏轻质保温砖的整体强度。同时，应严禁用泥灰刀直接砍砖，需要加工的砖应用切割机切砖，保证所需砖尺寸准确。为避免保温砖直接与窑内明火接触，观察孔的四周可用重质耐火砖砌筑，在保温砖与保温毡或毯及外墙的搭接部位也同样用粘土耐火砖砌筑。

　　1.3 保温层的铺设

　　内墙与外墙之间填充的保温材料层要均匀、密实，保温材料不得进水，一般采用普通硅酸铝纤维针刺毯。安装时，毯与毯之间必须接触紧密与压缝。在两块毯接头处要用高温粘结剂粘连，使其密封严实，确保其保温效果。对需要加工的保温毯，应用刀具切割整齐，确保毯子的使用尺寸和规格，严禁用手直接撕拉。窑顶保温施工程序如下（ 以吊顶窑为例） ：①在耐火吊顶板与内直墙搭接部位预先铺设好高铝型硅酸铝纤维针刺毯；②在耐火吊顶板 v形缝中填塞高铝型硅酸铝针刺毯；③做2 0 mm厚的轻骨料耐火泥封层后，进行保温层窑顶铺设工作。窑顶表面必须严格密封，确保窑顶热量不外窜。具体施工方法如下：

　　a.在未吊板之前，在耐火吊板与内墙搭接处的墙面上铺设一层高铝型硅酸纤维针刺毯层，其厚度约大于顶板与墙面之间距离的　　1 /3，保证窑墙在受热膨胀后不会将耐火吊板拱起，确保内墙与顶之间的密封结构不受热量的干扰；

　　b.耐火吊顶板v形缝的填塞办法，吊板与吊板之间用高铝纤维针刺毯填塞，其厚度要依照 v形缝下面*小尺寸决定，使毯达到几乎不能被压缩的厚度。确保针刺毯充实紧密。高铝针刺毯相接处，要将两毯对接长出5 c m。确保对接压平时能相互压缩紧密，无空隙。在施工过程中要全部做到这一点，否则毯与毯之间有缝隙，热气流就会通过缝隙向窑顶上面窜，容易损坏窑顶板与板之间的针刺毯，应将其在毯的中间层拨开，使其两侧搭接在吊板上一段，以防填塞的针刺毯掉落。

　　c. 轻骨料耐火泥封层面的处理方法在吊板上做 2c m厚的轻骨料耐火泥层是*一道窑顶密封层，同时也可用硅酸铝浇注料制作。无论用什么材料制作隔热层必须要考虑它的耐温性能。

　　d. 顶面层的保温铺设窑顶上保温层的底层应选用耐高温的高纯型硅酸铝纤维针刺毯，表层可用普通硅酸铝纤维针刺毯或毡铺设时要分层压缝，毯与毯相接时要采用压缩对接法施工。如果顶上层用的是硅酸铝纤维毡，则毡与毡连接处要用耐800℃胶粘接，使毡缝密封。在铺设底层时必须将耐热吊件的四周压实，接头处应交错搭接。铺毯 要达到交错铺设、分层压实、表面平整的技术要求，若耐热吊件全部埋入保温层毯内时，应将吊件四周的毯少量取出，使耐热吊钩的顶端及普通钢吊杆暴露在空气当中，有利于其自然散热，以免耐热吊钩与普通钢构在长期荷重的情况下产生蠕变，造成吊顶板的脱落。当安装投煤管及风管时，其重力不能直接作用在耐热吊板上，可在主梁上安装适当的支撑架，使其质量落在主梁上应保证管体位置的固定，不可左右移动针刺毯上的投煤孔管体，应用高铝硅酸铝纤维针刺毯将其包裹并绑扎结实，埋入棉内的管体部分则用铝质散棉分层将管壁周围塞紧塞实，防止燃烧室的高温气流外泄，形成窜火，*后将投煤管及风管底层及管壁四周用高铝棉充分塞实，确保其密封效果在窑顶保温层铺设完成后再用耐温1000℃的涂料做外表面封层，使窑顶完全密封。密封层面在窑炉烘窑完再做，保温效果更好。

　　1.4 余热管道保温

　　干燥窑干燥湿坯的热量是通过余热管道从焙烧隧道窑送来的余 热，若干燥窑的热量不够，必然会影响干燥窑的热工制度，使干燥周期加长，所以余热管道的保温很重要，千万不要忽视控制余热管道，热量散失的办法是，按余热管道的规格将岩棉毡切割成块并修正均匀，敷设时纵横搭缝应留到管道顶部。搭接长度必须超过5 0 c m， 横向搭接必须紧密相连，再用镀锌铁丝将马粪纸捆扎在岩棉外，铁丝间为20 c m，*后用密纹玻纤布螺旋式缠绕在马粪纸外表面上。搭接长度不小于5c m，每隔6c m用镀锌铁丝捆扎一道，捆扎必须牢固。在膨胀节连接处的保温棉应留出间隙，以保证管道伸缩时的自由滑动 。

　　1.4 窑车是吸收窑炉热量及热量损耗量*大的一个主体，窑车面层是隧道窑焙烧过程中*容易出现问题的部位，那么在窑车选用材料时应注意的问题如下：

　　a. 窑车车面材料应当由高质量、低密度的耐火材料及轻质隔热材料组成，从底层到顶层的材料要能够适应周期性的温度变化特别是顶部材料应尽可能地降低材料自身的密度减少吸热量。

　　b. 窑车上下密封的好坏是决定热损耗的关键部位，隧道窑砂封槽的主要作用是隔热焙烧道与窑车上下的气流以减少漏气，使窑内压 力和温度保持平衡与稳定。砂封槽中砂子若填充程度不够或者砂子颗粒不均匀，则不能完全隔绝空气窑车裙板出现变形，裙板插人砂封槽的深度不够，窑车与窑车接头处密封不严，或者窑体外的冷空气进入等因素都会导致窑炉热量流失，必须从设计结构上解决这些问题窑车钢结构加工要做到精益求精，不能有任何尺寸偏差采取双曲封、软密封、水曲封等手段措施来完善砂封结构，有效控制热量渗及冷空气进入 。

　　2 窑炉生产管理过程中的控制

　　窑炉在正式点火投产后，节能降耗的途径很多，很多生产厂家却忽略了生产过程中节能降耗，笔者通过多家生产过程的调研。发现砖厂存在的诸多影响节能降耗的因素其主要反映在以下几方面：

　　a. 工厂生产管理混乱。很多烧结砖生产厂家，对烧结砖原理认识不足，生产过程中管理混乱，浪费人力、物力、财力，增加成本开支，预期合理的投资回收期不能按期实现。

　　b. 对窑炉的技术性能不够了解。烧成曲线的控制、窑炉合理升温速度、产品烧成的进出时间、烧成压力控制、原料的物理变化、配 比关系、可燃物的燃烧氧化过程、窑炉合理的保温时间、合理的冷却过程等，都没有进行有效的能耗控制。

　　c. 砖坯成型水分过大，导致燥时倒坯严重。干燥系统不能正常工作，成批的产品不能进入焙烧窑，造成各种能源的浪费。

　　d. 窑炉运转设备的动力配置，如风机、顶车机、牵引机、摆渡车等动力设备的电机都有节能潜力可挖掘。

　　以上这些问题要想得到解决，首先必须对生产产品、窑炉工作原理有正确的认识，加强烧结砖生产管理。在生产过程中首先要建立一套完整的结合工人实际技术综合素质的流水作业流程，原料处理环节、成型生产、烧结生产、产品出厂堆放等四大环节一个都不能忽略。尤其是各环节的管理负责人，要掌握生产烧结砖的技术全过程，对出现的问题要及时处置。

　　3 节能降耗的措施与方法

　　3.1加强能源管理

　　许多砖厂在原煤管理上比较混乱，原煤进厂不过磅，用煤不计量。因此必须加强能源管理，要建立厂部、车间、班组三级节能管理体系，健全节能管理制度。制定原煤消耗定额和节能奖罚措施等，并组织检查和落实监督制度。同时，必须加强煤库管理，要做到购煤有计划，入库有验收，领用有计划，进出有台账。

　　3.2 要大力提倡内燃烧砖

　　粉煤灰、矿渣、煤矸石和泥煤、秸秆、可燃垃圾等可燃物均可作 为燃料用于烧砖，可节约原煤和提高产品产量和质量。在坯体内部直接加入燃料时，发热效率高，与外燃烧砖相比，窑体向外部散热少， 所以，内燃砖能降低单位产品的热能消耗。

　　掺内燃时需要注意的问题是：一要了解内燃料的种类、性质和热值；二要注意燃料的处理与掺配比例；三要掌握内燃烧砖的码烧技术。

　　3.3降低坯体残余水分是降低煤耗的重要环节和重要措施很多生 产企业单一追求产量，而忽视砖坯成型水分。从砖机出来的砖坯水分超过了20％。假若砖坯每蒸发1kg水需要耗热量4598k J～54 3 4kJ，如果降低坯体含水量1％的话，那将要节约多少热量，可以节约不少的资金。

　　3.4使用外投煤生产

　　煤应破碎成lmm～2mm的煤粒，以增大煤在燃烧时的比表面积， 达到充分燃烧。外投煤还要干燥，否则直接增加了窑内水分。就等于增加了烧砖用煤有条件的砖厂应建立储煤棚及增加煤粉碎设备，保证外投煤颗粒细而干燥。

　　3.5 注重码烧技术

　　码坯作业的目的是形成适合于焙烧要求的坯垛，不同的产品有不同的码坯方法。要根据气体在窑内流动的原理和燃料性能确定码坯形式。要综合考虑码坯对窑内通风量的影响，对焙烧道横断面上气流分配的影响，对窑内燃料量分布的影响码坯形式与能源耗量也有直接关系，很多砖厂对码坯方式重视程度不一样，它的能源消耗也就不相同。

　　3.5制定合理的烧成曲线，也是降低能耗的一种途径在制定烧成 曲线之间，我们必须掌握焙烧原理干燥后的砖坯进入窑内，在加热焙烧过程中会发生一系列物理化学变化。这些变化取决于坯体的矿物组 成、化学成分、焙烧温度、烧成时间、焙烧收缩、颗粒组成等，此外 窑内气氛对焙烧结果也有影响。在了解烧成原理后我们就可根据不同 的原料和不同的产品制定不同的烧成曲线，再根据烧成曲线设定窑炉结构 。

　　3.7焙烧过程中严格按窑炉操作规程进行

　　进出窑车时问要稳定，不能随心所欲。根据烧成曲线决定窑车进出时间。用闸要有规则，风闸一旦确定无需再动。人窑坯体水分必须控制在 6％以下，否则影响产品质量且又多耗热量。窑体内的砂封要保持它的密封功。及时了解砂封中砂料流失情况窑顶投煤孔不能随便打开火眼，以免向窑内灌人冷空气。不得随意开启窑头窑尾密封门， 以免增加风机额外负荷。凡需外投煤烧结时，应做到勤投少投，看火投煤，确保煤完全燃烧。

　　3.8合理利用窑内余热

　　隧道窑在生产过程中有很多余热可被利用。尤其是全煤矸石做原料生产烧结砖时。余热利用目前较为普遍的用法有：① 干燥砖坯使用；②窑顶设置水箱或当锅炉使用；③北方地区抽出供暖使用；④有的还设置余热发电。总而言之，余热利用的前景广阔，需我们共同挖掘、充分利用好余热。