山東隧道窯耐火磚

山東隧道窯耐火磚
目前，一次碼燒隧道窯工藝在燒結(jié)磚企業(yè)，得到了廣泛的應(yīng)用。其主要勢在于其工藝流程中減少了濕磚坯碼放環(huán)節(jié)，濕坯直接碼放在窯車上進(jìn)行干燥和燒成，使得產(chǎn)品外觀質(zhì)量較好，工藝流程簡化，崗位工數(shù)量減少以及生產(chǎn)成本降低等。然而，一次碼燒隧道窯工藝在生產(chǎn)實(shí)踐中，也會出現(xiàn)干燥裂紋、產(chǎn)量低等問題，并且，這些問題在一些燒結(jié)磚企業(yè)內(nèi)或多少的存在。

突破高產(chǎn)能？一次碼燒隧道窯需要這些前提條件和措施

隨著對原料種類適用性和成型設(shè)備擠出壓力的提高以及濕坯預(yù)干燥方法和干燥窯結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)完善，一次碼燒隧道窯的產(chǎn)量也大幅度提高，逐步與二次碼燒隧道窯不相上下。本文就一次碼燒隧道窯的大幅提高產(chǎn)量的要求總結(jié)如下：

1.原料性能：適宜一次碼燒隧道窯工藝的原料以頁巖、煤矸石為主。此類原料中自然含水率比較低，干燥敏感性系數(shù)低，硅鋁含量較高，塑性指數(shù)不高，破碎后顆粒級配較合理，成型強(qiáng)度較高，濕坯脫水過程中不易開裂，缺陷較少，可滿足一次碼燒隧道窯的工藝要求。

部分軟質(zhì)粘土原料中自然含水率偏高，硅含量較低，大于1mm粒徑的顆粒少，顆粒級配不合理，濕坯在脫水過程中，對煙氣溫度較為敏感，脫水速度慢，易開裂，缺陷較多。為了保證坯體干燥質(zhì)量，需要延長干燥周期，這就降低了一次碼燒隧道窯的產(chǎn)量。針對這部分原料，生產(chǎn)中須摻加粉煤灰、煤矸石、鐵尾礦等工業(yè)廢渣，調(diào)整原料顆粒級配，調(diào)節(jié)混合料塑性指數(shù)，才能適應(yīng)一次碼燒隧道窯工藝的要求。

2.原料制備：一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝中，濕磚坯直接碼放在窯車上，一般情況下，碼放14層以下。隨著濕坯碼放層數(shù)的增加，要求濕坯具有一定成型強(qiáng)度，因此對混合料成型水分要求較嚴(yán)格，不能過高。
另外，當(dāng)選用錘式破碎機(jī)和回轉(zhuǎn)篩設(shè)備處理原料時，要求原料含水率低于8%，進(jìn)廠原料的自然含水率也不能太高，否則，將影響破碎及篩分設(shè)備產(chǎn)量。如加大篩孔尺寸，則產(chǎn)品外觀質(zhì)量沒有保證。

原料含水率低，有利于提高一次碼燒隧道窯的產(chǎn)量，因此，原料制備中，需要建設(shè)足夠面積的原料堆棚，讓原料在晴天時進(jìn)廠，從而使得原料自然含水率較低。足夠面積的原料堆棚，還便于調(diào)整破碎和篩分設(shè)備的工作時間，提高工作效率，降低破碎及篩分生產(chǎn)電耗。加水后的混合料，需要進(jìn)入一定面積的陳化庫或混合料堆放棚存放，儲存環(huán)節(jié)除了提高混合料的均勻性外，還可以調(diào)節(jié)生產(chǎn)班制的差異，確保較低的成型水分。

3.成型及濕坯強(qiáng)度：一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝中，混合料經(jīng)雙級真空擠出機(jī)成型后，濕坯要按要求，直接碼放在窯車上，先后通過干燥窯和燒成隧道窯，磚垛高度固定，不能隨意降低。當(dāng)濕坯強(qiáng)度偏低時，底層磚坯變形。若降低磚垛高度，底層磚坯雖然不變形，但磚垛頂距隧道窯頂間空隙增加，導(dǎo)致隧道窯內(nèi)截面上下溫度偏差較大，對磚坯燒成質(zhì)量有較大影響，同時，燒成煤耗增加，產(chǎn)量降低。

濕坯的強(qiáng)度主要由雙級真空擠出機(jī)的下級確定，成型水分降低，密實(shí)度增加，濕坯強(qiáng)度提高，擠磚機(jī)下級電動機(jī)裝機(jī)容量也較高。因此，擠出機(jī)的選擇非常關(guān)鍵，除了考慮較低成型水分和濕坯強(qiáng)度要求外，還要考慮能夠成型不同規(guī)格、不同空洞率的空心砌塊。一次碼燒隧道窯工藝中，應(yīng)采用較大規(guī)格的雙級真空擠出機(jī)，確保成型濕坯的強(qiáng)度。

其次，濕坯強(qiáng)度與原料性能有關(guān)。硬質(zhì)原料與軟質(zhì)原料相比，硬質(zhì)原料破碎后，粒度粗細(xì)混搭，顆粒級配合理；軟質(zhì)原料破碎后，粒度較為一致，顆粒級配較差。這兩種原料，在相同的成型水分下，經(jīng)擠出成型，硬質(zhì)原料濕坯強(qiáng)度較高，而軟質(zhì)原料濕坯強(qiáng)度偏低。對此，在一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝中，原料的選擇以及配料也非常重要。采用軟質(zhì)原料時，須摻入煤矸石、鐵尾礦渣等工業(yè)廢渣，調(diào)整混合料的顆粒級配，從而確保濕坯具有較高的強(qiáng)度，避免濕坯變形或者被迫降低碼坯磚垛的高度。

雙級真空擠出機(jī)真空度較高時，雖然能提高濕坯密實(shí)度，增加濕坯強(qiáng)度，但在后期的干燥過程中，濕坯脫水較慢，濕坯殘余水分提高，焙燒中磚坯易出現(xiàn)開裂及爆裂現(xiàn)象，降低產(chǎn)量，廢品率增加。如要避免磚坯開裂，則需要調(diào)整干燥周期及燒成周期，使一次碼燒工藝的產(chǎn)量降低。因此，一般情況下，提高濕坯強(qiáng)度，可采用降低成型水分的方式。

突破高產(chǎn)能？一次碼燒隧道窯需要這些前提條件和措施

4.濕坯預(yù)干燥：一次碼放濕坯的窯車，如果立即進(jìn)入干燥隧道窯，受原料性能和干燥周期的限制，以及干燥窯送熱風(fēng)機(jī)風(fēng)量、溫度、排潮風(fēng)機(jī)風(fēng)量、碼窯密度、干燥窯結(jié)構(gòu)等因素的影響，干燥過程中磚坯很容易干燥裂紋、殘余水分高、窯車上磚垛垮坯等弊端，使得干燥窯的干燥質(zhì)量及產(chǎn)量降低，成品中一級品率下降。此外，一旦環(huán)境溫度改變時，干燥窯內(nèi)冷凝露、濕坯吸潮垮塌、殘余水分偏高等不利現(xiàn)象均會出現(xiàn)。為此，燒結(jié)磚企業(yè)在一次碼燒工藝的長期運(yùn)行中，提出了碼放濕坯的窯車靜停及預(yù)干燥的措施，通過生產(chǎn)實(shí)踐，靜停和預(yù)干燥措施能夠有效的解決干燥窯出現(xiàn)的上述弊端。靜停和預(yù)干燥的點(diǎn)可歸納為三點(diǎn)：

一是可以解決濕坯的干燥周期與成型工段及燒成工段有時間差異的問題，特別是成型工段生產(chǎn)班制為兩班制時，采用靜停和預(yù)干燥的措施，在確定的進(jìn)車時間要求下，能夠方便地調(diào)整干燥窯工作制度。

二是濕坯在進(jìn)干燥窯前靜停，使?jié)衽鲀?nèi)水分均勻性增加，濕坯強(qiáng)度提高。坯體內(nèi)水分有減少以及濕坯含水總量的降低，可適當(dāng)提高干燥速度。

三是通過預(yù)干燥可以提高濕坯溫度，確保與干燥窯進(jìn)車時要求的溫度一致，從而可以避免坯體冷凝結(jié)露和吸潮垮塌現(xiàn)象的發(fā)生。

濕坯預(yù)干燥的方式目前有三種：①熱煙氣由坯體磚垛的上部向下吹送，即頂送風(fēng)方式；②頂送風(fēng)加磚垛兩側(cè)送風(fēng)；③還有水平送風(fēng)的方式。

預(yù)干燥的熱風(fēng)可采用燒成隧道窯余熱空氣，或隧道窯頂部空腔的換熱空氣；或者是窯車車底的換熱空氣。這些熱空氣作為預(yù)干燥系統(tǒng)的加熱介質(zhì)使用后，沒有有害氣體排放。余熱空氣或換熱空氣溫度可控制在50℃以內(nèi)。夏季環(huán)境溫度較高時，預(yù)干燥時可不送熱風(fēng)。

生產(chǎn)規(guī)模較大時，成型后的靜停及預(yù)熱干燥所需窯車越多，停車位也越多。濕坯車位增加，空車位的數(shù)量也需要同步增加，否則，擠出機(jī)生產(chǎn)系統(tǒng)就會受到牽制，高產(chǎn)量的勢得不到發(fā)揮。

5.干燥窯結(jié)構(gòu)與風(fēng)機(jī)：一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝中，干燥是按照燒成要求的方式碼放濕坯的，使得干燥系統(tǒng)阻力增加很多。其次，燒成系統(tǒng)與干燥系統(tǒng)通過風(fēng)機(jī)相連，從燒成隧道窯內(nèi)抽出熱煙氣較為容易，而將熱煙氣送入干燥窯的難度則較高。此外，干燥與燒成是連續(xù)性生產(chǎn)，干燥快，燒成也快，干燥慢，燒成也慢。因此，干燥窯結(jié)構(gòu)、風(fēng)機(jī)規(guī)格及轉(zhuǎn)速、風(fēng)機(jī)的調(diào)節(jié)手段、送風(fēng)能力、排潮能力、干燥窯密閉性能和系統(tǒng)管理等方面，比二次碼燒生產(chǎn)工藝要求更高，其結(jié)構(gòu)和風(fēng)機(jī)性能要有利于熱煙氣輸送、水蒸氣擴(kuò)散、水蒸氣排潮等。否則，干燥窯產(chǎn)量以及干燥質(zhì)量就無法滿足焙燒窯的要求。

離心風(fēng)機(jī)將熱煙氣送入干燥隧道窯時，熱煙氣只能由頂部及磚垛兩側(cè)吹送到濕坯表面。由于濕坯碼放密度較高，磚垛系統(tǒng)阻力大，熱煙氣到達(dá)濕坯表面及水蒸氣擴(kuò)散都有阻力。當(dāng)熱煙氣內(nèi)水蒸氣分壓較低，熱交換后，濕坯表面水蒸氣分壓大于煙氣內(nèi)水蒸氣分壓時，濕坯表面水分干燥蒸發(fā)。隨著干燥的持續(xù)進(jìn)行，水蒸氣與煙氣混合，煙氣內(nèi)水蒸氣分壓逐漸提高，當(dāng)與濕坯表面水蒸氣分壓平衡時，濕坯表面水分干燥蒸發(fā)將停止。如果煙氣內(nèi)水蒸氣到達(dá)飽和，將在低溫濕坯表面產(chǎn)生結(jié)露。

因此，設(shè)計(jì)干燥窯結(jié)構(gòu)時，送熱風(fēng)長度、送熱哈風(fēng)口的位置和截面積等參數(shù)，須與濕坯碼放形式、干燥脫水曲線、排潮能力等參數(shù)協(xié)調(diào)。同時，濕坯碼放形式還須滿足燒成的要求。

提高煙氣流速可以客服磚垛系統(tǒng)阻力。除增加煙氣內(nèi)水蒸氣不飽和度，加速濕坯干燥外，還可加快水蒸氣的排除，從而有效地避免水蒸氣冷凝及干燥缺陷的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)一次碼燒隧道窯高產(chǎn)量。提高煙氣流速就是提高風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，使得煙氣動壓提高，煙氣克服系統(tǒng)阻力的能力提高。對風(fēng)機(jī)而言，在已確定的系統(tǒng)內(nèi)，離心風(fēng)機(jī)與軸流風(fēng)機(jī)相比，離心風(fēng)機(jī)更適合安裝在干燥與燒成系統(tǒng)內(nèi)的送熱風(fēng)位置。

干燥隧道窯進(jìn)車端頂部設(shè)置有排潮風(fēng)機(jī)。排潮風(fēng)機(jī)運(yùn)行過程中，對窯內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使含濕氣體能夠及時排除。因此，干燥隧道窯進(jìn)車端、截止門和砂封槽等處的密封須嚴(yán)密，防止外界冷空氣進(jìn)入干燥窯內(nèi)而降低排潮風(fēng)機(jī)對干燥窯內(nèi)的排潮能力，使磚坯的殘余水分增加而影響干燥效果。

當(dāng)干燥窯砂封槽的密封較差時，送入窯內(nèi)的熱風(fēng)由磚垛兩側(cè)向窯車底部泄漏，分別流向干燥窯進(jìn)出車端。流向進(jìn)車端的熱煙氣會由排潮風(fēng)機(jī)排出，這同樣降低了排潮風(fēng)機(jī)的排潮能力。
6.焙燒：一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝中，磚垛干燥時，干燥介質(zhì)只能由干燥窯頂部及側(cè)墻兩邊送入，磚垛中部磚坯與磚垛外圍的磚坯受到熱氣體少，導(dǎo)致坯體干燥殘余水分不一致，外圍磚坯殘余水分低，中部水分高，因此，在一次碼燒隧道窯焙燒環(huán)節(jié)，中部磚坯容易出現(xiàn)開裂。對提高燒成質(zhì)量有影響。因此，碼放磚垛時要充分考慮干燥隧道窯中熱煙氣哈風(fēng)的位置，要有利于減少磚垛阻力和降低磚垛中部磚坯干燥殘余水分，同時，要滿足燒成隧道窯哈風(fēng)閘、投煤孔、觀察孔的位置要求。否則，焙燒過程中，產(chǎn)量不僅得不到提高，燒成煤耗和廢品率反而會增加。

此外，除加強(qiáng)控制成型水分，實(shí)行靜停及預(yù)干燥來提高干燥質(zhì)量外，還需發(fā)揮燒成隧道窯預(yù)熱帶的作用，充分利用燒成隧道窯進(jìn)車端哈風(fēng)閘，使磚坯在預(yù)熱帶的有效長度內(nèi)能夠均勻升溫，降低干燥磚坯殘余水分。

7.成品裝卸：一次碼燒隧道窯工藝連續(xù)性較強(qiáng)，成品需要及時裝卸，否則會對成型車間的生產(chǎn)安排和燒成隧道窯按時進(jìn)出車都有影響。

部分燒結(jié)磚企業(yè)在建設(shè)期間，因場地條件限制，成品堆場面積小，成品的裝卸受到市場需求制約，而當(dāng)市場需求量較小時，成品窯車無法及時卸車，成型車間生產(chǎn)受到影響，隧道窯產(chǎn)量然降低。

另外，卸磚崗位工因勞動強(qiáng)度較高，人員流動性較大，崗位工數(shù)量時多時少，人數(shù)較少時，對企業(yè)生產(chǎn)也有較大影響。

因此，一次碼燒隧道窯生產(chǎn)實(shí)踐中，成品停車線長度、成品堆場面積和卸磚崗位工數(shù)量多少都需要引起關(guān)注，這也是影響產(chǎn)量的重要因素之一。

近幾年，隨著卸磚打包技術(shù)的發(fā)展和提高，不少企業(yè)采用機(jī)械卸磚和打包，叉車運(yùn)轉(zhuǎn)，提高了工作效率，降低生產(chǎn)成本，擺脫了生產(chǎn)計(jì)劃因崗位工人為因素的影響，將是很多燒結(jié)磚企業(yè)的選擇。

8.兩例產(chǎn)量較高燒結(jié)磚企業(yè)

8.1實(shí)例1

貴州省某燒結(jié)磚企業(yè)，采用一次碼燒隧道窯工藝，生產(chǎn)線概況見表1.

該廠主要原料采用硬質(zhì)頁巖，煤矸石或原煤作為內(nèi)燃摻配料，生產(chǎn)燒結(jié)普通磚為主。原料堆棚面積周轉(zhuǎn)率需要很好地協(xié)調(diào)。硬質(zhì)頁巖經(jīng)1100*1000錘式破碎機(jī)破篩后，攪拌加水，直接進(jìn)入雙級真空擠磚機(jī)成型，切條切坯后人工檢碼窯車。

該廠室內(nèi)設(shè)有靜停預(yù)干燥線，有160輛停車位，濕坯窯車在室內(nèi)靜停時間20h以上時對提高干燥窯產(chǎn)量有利。

2條干燥隧道窯，3條燒成隧道窯，普通磚日產(chǎn)量達(dá)到20萬塊。

兩條卸磚線，可以同時停放40輛成品窯車，卸車車位較多，較好的滿足日產(chǎn)量的卸磚要求。

該廠卸磚崗位，采用勞務(wù)外包，這也是一項(xiàng)適應(yīng)燒結(jié)磚廠現(xiàn)狀的措施。

8.2實(shí)例2

河南省某燒結(jié)磚企業(yè)，采用一次碼燒隧道窯工藝，生產(chǎn)線概況見表2.

該磚廠采用硬質(zhì)風(fēng)化花崗巖、軟質(zhì)頁巖為主要原料，原煤作為內(nèi)燃摻配料，生產(chǎn)燒結(jié)空心磚與普通磚，空心磚產(chǎn)量40%，普通磚產(chǎn)量為60%。硬質(zhì)原料先粗篩分，再經(jīng)錘式破碎機(jī)破碎后篩分。軟質(zhì)頁巖經(jīng)過對輥破碎，與合格硬質(zhì)原料在攪拌機(jī)內(nèi)混合，混合料經(jīng)過陳化后，采用雙級真空擠出機(jī)成型，自動切條切坯編組后，機(jī)器人碼放窯車。能保證成型車間的日產(chǎn)量要求。

該廠室內(nèi)設(shè)預(yù)干燥停車線，有40輛停車位，煙氣溫度為40℃，4條干燥窯，容車19輛，進(jìn)車時間為90min，對提高干燥窯產(chǎn)量有利。

出車端設(shè)有兩條30m長的卸磚線，可以停放12輛成品窯車?；剀嚲€可以停放15輛成品窯車，卸車車位較多，滿足日產(chǎn)量卸磚要求。

9.結(jié)束語：在一次碼燒隧道窯生產(chǎn)工藝中，磚坯干燥質(zhì)量與產(chǎn)量對整條生產(chǎn)線產(chǎn)量起到關(guān)鍵作用。這是因?yàn)楦稍锃h(huán)節(jié)合理與否及產(chǎn)量高低限制了前端原料制備與后端的燒成速度。只有高度重視原料性能和干燥環(huán)節(jié)，才能實(shí)現(xiàn)一次碼燒隧道窯工藝的高產(chǎn)量。