隧道窑应有合理长度

静jing

隧道窑应有合理长度

隧道窑是外来品，在引进消化过程中存在这样或那样问题也是难免的，初期建了不少不伦不类的不合格窑，最突出的问题是焙烧窑没有经过精心设计建地过短，给以后的运行带来很大的隐患，得不偿失，对产量和质量影响非常大，给企业造成很大损失。
1、隧道窑建短的主要原因
1.1认识问题
由马蹄窑(罐罐窑)到轮窑是一次技术飞跃，那么从轮窑发展到隧道窑，不仅仅是技术进步，更是由高强度劳动走向机械化、自动化发展的需要。虽然马蹄窑没有轮窑和隧道窑的预热、焙烧和保温带(简称三带)，但由于在焙烧时采取的独特焙烧办法，实际上也是按照三带操作进行的，如前期起火小而且慢，这实际就是对窑里的砖进行预热过程，也就是说现在的砖坯就处于预热带，中后期的大火就是焙烧过程，这时候窑里的砖坯就处于焙烧带，后期的封窑和用水饮窑实际就是保温冷却过程，从马蹄窑焙烧工艺看砖坯也要经过预热-焙烧-保温-冷却过程，只不过各带是分开操作的。这些过程是利用焙烧操作办法和长的焙烧时间来实现的，是非连续化过程。轮窑由于有了定窑长，预热、焙烧、保温冷却是连续不断的过程，哈风闸不断地提远落近，火不断的持续向前走，各带也随之向前移动。隧道窑与轮窑的焙烧原理是一样的，所不同的是轮窑是火走砖不动，隧道窑是砖走火不动。轮窑的焙烧速度高于马蹄窑，主要原因是热利用率比马蹄窑高，实现了预热、焙烧、保温冷却连续化。隧道窑火行速度高于轮窑，主要原因是轮窑在焙烧时必须要把窑墙窑顶和砖坯一起加热到一定的温度火才可向前运行，而且温度不断向前，需要不断消耗热量来加热窑墙窑顶，窑墙窑顶的温度属于不断变动状态，不断的蓄热耗能；而隧道窑由于坯动火不动，窑墙窑顶的温度属于稳定状态，无蓄热消耗，只要把砖坯加热到一定温度就可以了，所以不再需要时间加热窑墙窑顶，火行速度就比轮窑快(是快的主要原因之一)，因为砖坯在三带必须在一个允许的合理时间内完成物理和化学的变化，在相同时间内，火行速度越快所需三带的距离就越长，所以隧道窑的三带就比轮窑长。从以上简析看，过短的隧道窑压缩了三带的必要长度，显然是不合理的。
1.2 承建者问题
隧道窑是引进技术，在吸收和消化过程中存在不少问题，特别是承建者由于技术和认识方面存在不足或缺陷，导致很多隧道窑建设的都比较短。有的承建者，根本不懂得隧道窑的特点和焙烧原理，就随便与老板谈一谈，有的连张图纸都没有，在地上画一画就开始建设，建窑时为了省钱，能短就短，使建成的隧道窑没有足够的长度来实现砖坯在预热带、焙烧带和保温冷却带有允许的合理停留时间，生产中产量质量都存在严重问题。笔者曾见过一条36m宽断面隧道窑长度只有60m，火行速度h不足2m，烧出的砖质量很差，合格率不到60%，耗能高达460 kcal/kg。
1.3 建设者原因
一是有的建设者，对隧道窑原理认识不够清楚，就盲目上马；二是资金不足，为了减少投资，就无原则的缩短窑长；三是被承建者忽悠，谁建设费用低就叫谁建，使得隧道窑越建越短；四是错误地把轮窑的三带长度用在建隧道窑上；五是场地问题，有的在过去轮窑的基础上建隧道窑，由于轮窑场地比较短，就在原来轮窑基础上建设成短的隧道窑。
1.4 操作工的原因
企业建有46m宽、长度143m、31个车位隧道窑两条，按说窑炉够长，但烧出的砖都是酥脆砖。为此给他们提出了常规处理办法：①将进出口漏风处堵好，进车口尽量不要进冷风；②进焙烧窑的砖坯干燥要好；③适当延长预热带；④优化调整哈风闸开度。但砖还是酥脆，邀笔者去看看。隧道窑设计有9对哈风闸，最前面的6对闸全关，只有7、8、9车位的三个哈风闸是开的，更“神”的是紧靠焙烧带后部，也就是在850℃处(20车位处)分别安装有两台3万m风量的离心风机，向窑内吹冷风，而出车口的门大开，几台冷却风机全关。估算了一下,31个车位长的窑实际变成14(31-11-6=14)个车位长的窑，也就是说143m长的隧道窑，人为变短成64m长，难怪烧出的砖都是酥脆的。
从图1可看出8车位的排烟管道都烧成红色的了,7车位的排烟支管都有高温烧过的明显痕迹。8车位的温度已达900℃，砖坯一旦进到7车位就马上进入700℃左右的高温区，这期间砖坯残余水分的排除和573℃的石英晶型转变等都是在升温速率过快、预热区域过短、温度梯度过大、固态反应时间过少的不合理的温度区间内进行，不仅砖坯的物理结构受到破坏，在573℃时石英晶型膨胀变化等过程也受到严重影响。如此的操作是不可能出合格砖的，现场实测烧出的砖强度都不如从干燥室出了的砖坯强度髙，这样的操作持续一年多，酥脆砖也出了一年多，同区域的砖卖0.36元/块，该厂砖0.16/块都难卖动，产量也很低，热值能耗却高达420 kcal/kg，一年下来综合损失高达数千万元。

图1误操作导致隧道窑排烟管道温度过高

2、隧道窑过短的弊端
建设隧道窑的目的是高产、质优、低耗，但如果隧道窑建地过短，那就事与愿违，得不偿失，主要问题是：
2.1 能耗高
般短隧道窑能耗高达400 kcal/kg以上，根本谈不上节能，比轮窑能耗高50%左右，出来的砖有些还是红火，砖没能冷却就被推出，有些厂子运到卸砖区砖垛中部还能看到火，为了及时卸砖，就用水往炽热的砖上浇，热量浪费极其严重，由于能耗高给达标排放带来极大麻烦。
2.2 产量低
弃轮窑建隧道窑本是技术进步的要求，但由于隧道窑建的短，焙烧速度不快，稍快就出质量问题，不得不压缩进车速度，降低产量，隧道窑的优势不能很好地发挥出来，这就事与愿违了，加之能耗高，就更得不偿失。
2.3 质量差
由于隧道窑建的短，预热、焙烧和保温冷却带就会缩短，升温速率就会超过原料的允许范围，砖坯没有循序渐进的预热就被推进焙烧带，加大了砖坯内外温差和内外收缩差，裂纹、炸坯不可避免。砖坯进入焙烧带，由于急剧升温，不仅复杂的变化过程不能很好完成，烧透率也极低，后端几乎来不及保温冷却就被推出隧道窑，降温速率又过大，各种裂纹、收缩变形非常多，质量难以保障。
3、长隧道窑的实践
隧道窑的长短受原料、燃料等因素影响，但总体是宜长不宜短，合理的隧道窑长度是提高产量和质量的保证。砖坯进入隧道窑必须经过一个预热、焙烧保温冷却的过程，这都需要在一定的时间内完成，这个原则是不能违背的，否则产量质量都会受到影响。如前面所述3.6m宽60m长的隧道窑，日产量折标在9万块以下，能耗高达460kca/kg以上。而另一企业建有同样宽的36宽隧道窑，长度在原来90m基础上加长到150m长，日产标砖由过去的16万块提高到30万块，热值由原来的400kca/kg也降到在310kca/kg，合格率在97%以上。实践证明，过去说窑炉长了阻力就大、焙烧速度慢的观点是片面的，实际情况截然相反。隧道窑炉适当加长，焙烧速度会更快，焙烧出来的砖质量更高，所以说合理加长隧道窑长度是增加产量和提高质量的关键。如何改变窑长阻力大的问题?只要在出车口处安装上了窑门和冷却风机(有的也叫增氧风机)就迎刃而解了。出车口处安装窑门和冷却风机的好处如下
3.1加快焙烧速度
这对提高焙烧速度是非常有效的，出完车后关掉窑门，开启冷却风机(先进的窑炉，冷却风机一直都开)，向窑内强制送风，推风前行，不仅减轻了排烟风机压力，而且加快了冷热交换速率，有效地促进焙烧速度的提高，火行速度可超过7mh。
3.2提高焙烧质量
过去小断面隧道窑，特别是过短的隧道窑，几乎都没有设计窑门和冷却风机，采用的是全负压焙烧工艺，加之是内燃烧砖，一般坯垛中间的温度较高，聚集着很多辐射热量，本应该通过气体的对流把高温拉走，但由于窑内是全负压，很难把坯垛中间的高温气体均匀抽走，加之空气遇到高温就会膨胀，温度越高，膨胀越大，相应的压力就越大，使夹在砖垛中间的气体因膨胀很难顺利拉走，因而热量就会聚集的越来越多，温度会越来越高，造成坯垛中间制品过烧，这就是负压焙烧最大的弊端之一，如果三隙(边隙、顶隙、垛隙)稍大，问题就更严重。出车口安装有窑门和冷却风机，就可以向窑内强制送风，在焙烧带中后部，形成正压。窑内中后部形成正压的好处是，只要有缝隙，不管缝隙大小，风都会见缝就钻，不仅会把坯垛中部聚集的高温气体给顶出来，而且还能在窑内对温度起到比较好的搅拌作用，使断面温度更加趋于均匀化。由于断面温度比较均匀，从而使烧出的砖色差小，收缩一致性较好，大大降低了砖产品外生内好，或外好内焦的质量问题，有效地克服了负压焙烧造成的断面温差大、砖质量差的弊端。
3.3降低能耗
设计有窑门和冷却风机的隧道窑，可通过强制送风，不仅促进焙烧带断面温度更加一致性，而且燃料能更好地足氧燃烧，热量能得到充分发挥，相对节省燃料，从实际能耗看，出车口设计有窑门和冷却风机的隧道窑，与没有设计的隧道窑对比，每烧成1kg产品消耗的燃料会减少50kca以上
3.4促进环保达标
由于燃料消耗相对少，排放的烟气就少，消耗的脱硫剂就少，也相应节约了支出。出车口处安装上窑门和冷却风机，向窑内强制送风会不会造成排出的烟气含氧量更高呢，其实这个担心是没有必要的，因为烟气中的含氧量高与排烟风机开的大小有直接关系而正压焙烧由于气体能与砖坯全面接触，反而能更多地消耗氧气，更有利于降低烟气中的含氧量，折算过量空气系数会低。
3.5有效防止热量浪费
出车口设计窑门和冷却风机，不仅能很好地做到强制送风，而且能加快冷风与砖的冷热交换，更多地把热量交换出来送向前方，有效减少成品砖带走热量，提高热利用率，同时必要时也能有效的限制向隧道窑内进风，对控制窑温非常有利。
4、总结
过短的隧道窑看是前期投资少点，但会给以后的运行埋下很大的隐患，导致能耗高、产量低、质量差环保不易达标等一系列问题，得不偿失。过去由于种种原因已经建短的隧道窑，从经济和长远看要适当改造加长。总之隧道窑宜长不宜短，实践证明隧道窑长度原则不能低于135m。
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