磚坯加熱焙燒過程中的物理變化

磚坯加熱焙燒過程中的物理變化

1烹飪和焚燒的原則1.1農(nóng)村磚的生產(chǎn)在加熱和燃燒過程中，磚屑的物理變化會導(dǎo)致許多化學(xué)變化，如干燥殘余水和化學(xué)結(jié)合水、燃燒有機(jī)物、石英晶體轉(zhuǎn)變、固相反應(yīng)和生成新化合物。大約在800℃左右開始生成共熔化合物,一些黏土礦物熔融產(chǎn)生液相,隨著焙燒溫度的提高及高溫時間的增加,液相量增多,這些熔融的液相量流入不熔黏土顆粒之間將其牢固地粘結(jié)在一起,冷卻時重新結(jié)晶而變成堅硬如石的磚瓦制品。由此可見,要得到合格的磚瓦制品必須有足夠的液相量,為此須建立一個合理的焙燒制度,保證實現(xiàn)最終燒成溫度及燒成時間,以獲得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。1.2焦?fàn)t底氣溫度和壓力制度的作用焙燒制度包括溫度制度和壓力制度。溫度制度是由升溫速度、最高溫度及保溫時間、冷卻速度組成。由于輪窯是連續(xù)性作業(yè),火度在正常生產(chǎn)中是以均勻速度不斷行進(jìn)著,所以控制各帶長度就是控制磚瓦坯體經(jīng)受預(yù)熱、焙燒、冷卻的時間。焙燒最高溫度取決于原料性質(zhì)和成分,原料土組成不同,燒結(jié)性能也不同,出現(xiàn)液相的時間和多少也不盡相同。一般Al2O3、SiO2含量高,黏土顆粒粗,助熔劑CaO、K2O、Na2O等含量少則燒成溫度高;反之,則燒成溫度降低。一般黏土燒成溫度范圍在930~1050℃之間。在最高溫度下保溫時間取決于窯爐大小、坯體形狀、厚度。一般窯容量大,坯體形狀復(fù)雜、厚度大、保溫時間可長些,通常保溫時間在1.5~2h。同樣的焙燒效果可從兩種途徑達(dá)到:一是快速升溫,燒成溫度稍高而保溫時間稍短;另一是慢速升溫,燒成溫度稍低而保溫時間稍長。在內(nèi)燃燒磚情況下采用后一種較好,有利于消除壓花及黑心。壓力制度是用沿焙燒道長度方向上各點(diǎn)氣體壓力與大氣壓力差值來表示。為了使焙燒既有一定火行速度,又不至于頂部磚始終處在負(fù)壓之下影響制品質(zhì)量,窯內(nèi)一般采用正負(fù)壓的壓力制度。焙燒工利用調(diào)整風(fēng)閘和打窯門來實現(xiàn)既定的壓力制度。在日常生產(chǎn)管理中,返火排數(shù)是某一種壓力制度的標(biāo)志。在工廠正常生產(chǎn)中只要保持各帶長度不變,最高焙燒溫度穩(wěn)定和控制確定的返火排數(shù)就可持續(xù)生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。2爐渣和縱斷面磚的燃燒、彎曲爐的燃燒、爐渣的應(yīng)用2.1窯頂溫度對磚坯燃燒的影響我國的建筑類型多為磚混結(jié)構(gòu),根據(jù)國內(nèi)目前現(xiàn)狀,除少數(shù)大型磚瓦廠采用隧道窯外,絕大多數(shù)磚瓦廠采用輪窯燒磚。窯內(nèi)縱斷面溫度可用同一原始記錄,采用兩種方式來表示。一種是繪制“溫度曲線圖”(如圖1),用以說明預(yù)燒、焙燒、保溫、冷卻各帶的升溫、降溫速度以及不同高度上的溫差;另一種方法是繪制“溫度區(qū)域圖”(如圖2),用以分析磚坯在燒制過程中,在輪窯不同部位的溫度差異。現(xiàn)以某廠焙燒內(nèi)燃磚時,窯內(nèi)溫度分布狀況(圖1和圖2)為例進(jìn)行如下分析。(1)溫度分布(1)基本條件a.輪窯規(guī)格:40門輪窯,窯寬3.8m,高2.8m,窯室長5.5m;火眼縱向間距1m;外側(cè)支煙道,煙囪排煙。b.碼窯:炕腿11條3行高,第4層橫帶,一直一斜雙立坯;坯身為直斜條,31個頭,中分,內(nèi)外斜。碼窯表觀密度為267塊/m3。c.焙燒:焙燒帶6排眼,火行速度為每晝夜28m,部火日產(chǎn)量6.2萬塊。d.燃料:每塊內(nèi)摻焦炭屑88.5g,外投陽泉產(chǎn)粉煤。內(nèi)燃程度85%。e.測溫儀表:采用1.2m鎳鉻-鎳鋁熱電偶,毫伏計。23層溫度自外邊火眼垂直插入窯內(nèi)20cm測得,12、6、2層溫度自窯門水平插入窯內(nèi)70cm測得。(2)窯頂部溫度(第23層坯垛溫度)由于氣流分層的原因,高溫氣流不斷上升,當(dāng)達(dá)到磚坯中內(nèi)燃料的燃點(diǎn)時,雖然此時尚未納入焙燒帶,但燃料已在窯內(nèi)上、中部的磚坯中開始無焰燃燒,并不斷放出熱能,一面向窯拱傳熱,一面繼續(xù)提高窯中部和頂部的溫度。當(dāng)納入焙燒帶時,磚坯中的內(nèi)燃料已大部分燃盡,此時外投煤雖從頂部投入,但窯上部掛煤甚少,因此在焙燒過程中窯頂部溫度難以大幅度升高。所以窯頂部磚坯雖然燃燒時間最長,磚坯中內(nèi)燃料燃燒得也最充分,但燒成溫度一直偏低(920℃)。在保溫帶和冷卻帶,由于窯拱蓄熱的熱輻射和來自出窯端的冷空氣推動熱氣體上浮,以及因揭火蓋造成高溫氣流對流等多種因素影響,使窯頂部的磚溫度下降緩慢。b.窯中部升溫速度快,由圖1可見,自800℃上升到1040℃,平均每小時升溫70℃,高溫停留時間4h40min,致使窯中部磚的表層過早地出現(xiàn)玻璃相而封閉毛細(xì)孔,阻滯了空氣進(jìn)入磚坯內(nèi)部參與內(nèi)燃料的燃燒,造成磚內(nèi)的燃料助燃空氣不足,形成質(zhì)地堅實的“黑心”。同樣在磚坯間的接觸面空氣量供應(yīng)不足,致使局部呈還原性氣氛,形成“壓花”和局部凹陷。c.在一定條件下,還會出現(xiàn)“面包磚”。由于表層過早出現(xiàn)液相,封閉了氣孔,而此時磚坯內(nèi)的固相反應(yīng)尚未完成,生成的氣體難以通過高粘度的液相逸出,隨著溫度的升高,氣體的體積也逐漸增大并產(chǎn)生較大的張力,在內(nèi)部張力的作用下;使整塊磚隆起呈面包狀。當(dāng)此力大到一定程度,還能將磚的表層脹破,氣體溢出。d.由于中部磚的燒成溫度較高(1040℃),保溫時間又較長,因而強(qiáng)度較高。經(jīng)測量,抗壓強(qiáng)度為20MPa。(4)底部溫度(坯垛第6層、第2層溫度)窯底溫度分布的最大特點(diǎn)是預(yù)熱時升溫緩慢,后又急劇升溫,最后快速冷卻。磚坯在預(yù)熱過程中,蒸發(fā)出的水分不斷擴(kuò)散到煙氣中,既消耗熱量,又提高相對濕度。溫度低而潮濕的煙氣重度大,在風(fēng)閘抽力作用下沿窯底向前運(yùn)行,嚴(yán)重時會造成炕腿的磚坯吸水而松軟,甚至塌窯。而在紙擋處形成凝水結(jié)露,更是雨季中經(jīng)常出現(xiàn)的老大難問題,出窯后該部分磚為啞音磚。在高內(nèi)燃的條件下,外燃煤的投入只是一種補(bǔ)充和調(diào)節(jié)。投入量很少,而落入窯底的量就更少,對提高窯底的溫度作用不大。由圖1可見,從納入預(yù)熱帶至進(jìn)入焙燒帶的近22h中,第2層溫度只有110℃,第6層溫度為420℃,與窯頂?shù)臏囟?00℃相差了480℃和790℃。在納入焙燒帶后,第6層在30h內(nèi)由420℃上升到1000℃,平均每小時升溫高達(dá)193.5℃;而在第2層3h內(nèi)111℃驟升到860℃,平均每小時升溫為250℃,由于高溫停留時間短,內(nèi)摻燃料只有表屋至1/3處能參與燃燒,而磚中心部位的燃料還未來得及燃燒就已進(jìn)入降溫過程。因而,嚴(yán)格地講,窯底部的磚基本上是只燒結(jié)了外殼的“生心磚”。窯的底部溫度在保溫帶下降最為明顯,在9h20min的過程中,第6層由920℃降到80℃,平均每小時降溫90℃;第2層由890℃降到65℃,平均每小時降溫79℃。與此對比,在同一時間第23層溫度由860℃降到470℃,平均每小時只降溫42℃,降溫速度相差近1倍。冷卻帶由于降溫基數(shù)過低,已無實際意義。(2)改進(jìn)燒窯方法(1)改變火眼間距排列將火眼位置自中央向兩側(cè)外移(如圖3),以減少向窯中部的投煤量,同時增大兩側(cè)熱源,以彌補(bǔ)窯墻散熱的熱損失。(2)改進(jìn)碼窯方法a.采取脫空火眼碼法,火眼間坯垛加密,裝窯量不減。兩中火眼下碼4塊封門坯,關(guān)門燒,從而多掛煤,以彌補(bǔ)窯拱的熱損失。外邊眼碼向外傾斜的封門坯,使投入的煤流向外側(cè),從而提高邊部溫度。b.重視炕腿部位的橫向暢通,減小煙氣進(jìn)入哈風(fēng)洞的阻力,以適應(yīng)底部氣流的運(yùn)動。c.在采用脫空火眼的前提下,適當(dāng)增加炕腿表觀密度,以防止“清底”過快。上部加頭,增大磚坯表觀密度,以彌補(bǔ)拱頂熱損耗。從而達(dá)到“上密、中稀、底部適當(dāng)加密”的內(nèi)燃燒磚碼窯原則。(3)改進(jìn)燒窯方法a.用細(xì)碎易燃的燃料引前部底火,中部少加,充分發(fā)揮磚坯在高溫焙燒時相互間的熱輻射作用。適時外投煤,盡量延長1000℃以上高溫停留時間。利用后火的火勢既保持中火不減弱,又保證底火不過早“清底”,保持焙燒帶經(jīng)常有8排底火。b.處在窯門位置的火眼要做出醒目的標(biāo)志,以加燒外邊火,防止窯門出生磚。2.2彎窯坯垛原則燒結(jié)磚瓦的輪窯,大都由兩個彎窯組成,彎窯縱向中心線的末端又都設(shè)有窯門,稱之為頂頭門,以頂頭門為界分為上彎和下彎兩段彎窯,由于建筑結(jié)構(gòu)上的原因,彎窯給焙燒造成一定難度。由于里彎短,外彎長,易造成里火快,外火慢,里彎易出現(xiàn)冷卻過快的現(xiàn)象,出彎時里外彎火行速度差距較大。為了保持里外彎火行速均衡一致,必須在碼窯和焙燒操作上與直窯段有所區(qū)別,以保證正常的焙燒制度。(1)彎窯的碼窯形式由于傳統(tǒng)的碼窯形式(彎窯)會造成火在窯內(nèi)不順暢,不能完全適應(yīng)焙燒操作的需要,而采用扇形的碼窯形式,可以滿足焙燒的需要。它的特點(diǎn)是適應(yīng)性強(qiáng)(外燃、內(nèi)燃、超內(nèi)燃都適應(yīng)),火行速度快,操作簡便。扇形碼窯形式依然遵循里密外稀、上密下稀的原則,斜條全部斜向外彎的方向,采用立炕腿,上碼直條、斜條、直條,再碼直條、斜條、直條,直條(壓茬)往外斜直條到頂。在碼窯時,每個彎窯可分為一拐、二拐、三拐不等。所謂拐是指第一個坯架碼完之后拉空,再碼第二個坯架時稱之為一拐;再拉空,再碼坯架時稱為二拐,以此類推(拐是拐彎之意)。每拐坯架的數(shù)量、拉空距離的遠(yuǎn)近應(yīng)根據(jù)內(nèi)燃摻量而定,外燃、內(nèi)燃、超內(nèi)燃燒磚的坯垛碼窯數(shù)量、拉空大小、拐數(shù)多少是有區(qū)別的。內(nèi)燃摻量越少,每個坯垛的碼窯數(shù)量就要適當(dāng)增加,拐彎減少;反之,每個坯架碼窯數(shù)量減少,拐數(shù)增加。拉空之后碼下一個坯垛時,要平衡里外坯垛在窯內(nèi)占據(jù)的位置,里彎坯垛與坯架之間拉空要近一些(100~200mm),外彎坯垛與坯垛之間要遠(yuǎn)一些(500~1000mm),也可以在碼窯之前預(yù)設(shè)出碼窯、坯垛及拉空的位置,使彎窯的碼窯方式更趨于合理。當(dāng)窯內(nèi)坯架占據(jù)的前后位置與彎窯行進(jìn)不協(xié)調(diào)時,可適當(dāng)加大外彎拉空距離,使坯垛碼放行進(jìn)的位置與彎窯協(xié)調(diào),這樣,窯內(nèi)的坯垛就碼成了扇形。彎窯另外兩種碼法:(1)直斜條碼法a.彎窯的炕腿?？煌扔衫锿獯a成階梯形,腿子里、中、外分別為3、4、5層高;火道由里向外逐一放寬;靠外墻火道寬15~16cm,中部火道寬13~14cm,靠里墻火道寬11~12cm。里、中、外3種不同高度的炕腿到第8層齊平。b.坯身。橫帶以上,靠里墻3條3層的炕腿以上碼斜條一層,向外斜放,此層斜坯與中部5條4層的炕腿上的橫帶相平,以上則碼兩條直坯;靠外墻的3條5層的炕腿的橫帶上碼1直坯,這樣里、中、外三部分在第7層上拉平;第8層碼斜坯,第9層開始二直一斜到頂;斜坯一律向外斜放。彎窯的垛身上、下、里、外的密度采用分層加頭的方法來調(diào)整。“里密外稀”碼窯原則主要靠密碼里面來實現(xiàn)。這樣一來,彎窯坯垛橫帶以上的頭數(shù)比直窯段要多1~2個。通常坯間距由靠里墻4~5cm,向外遞增至8~9cm。接近下彎處,即約轉(zhuǎn)過135°后,靠里墻窯墻炕腿火道逐步提高與中部相同,斜條方向也恢復(fù)同直窯一樣。實踐證明,上述碼法的彎窯坯垛,里外火行速度大體一致。但因垛身的碼窯密度較直窯段來得大,所以彎窯段的火行速度比直窯段的慢。(2)彎窯的大洞碼法直窯段采用直斜條碼法時,彎窯采用大洞碼法是最理想的。因為大洞的碼窯密度可以在較大的范圍內(nèi)調(diào)整,隨著密度的減小,坯垛的阻力可以大大降低。a.炕腿?？坷飰?條腿子為3層高,第4層為橫帶;中部4條腿子為4層高,第5層蓋頂;靠外墻4條腿子為5層高,第6層相同。b.垛身?？簧洗a大洞垛身,靠里墻3條炕腿,5層以上加1個頭,8層以上加2個頭)一直到頂;中部4條腿,6層以上加1個頭。(2)彎窯的焙燒上彎的直窯火情,原呈長方形,入窯前就要在直門的火眼排加燒外兩條火,并穩(wěn)住內(nèi)兩條火,使火行呈平行四邊形,引外火入彎(如圖4),應(yīng)勤燒1、2,帶燒3,不燒4。燒大彎時,應(yīng)連續(xù)勤燒勤添煤趕外火1、2。內(nèi)面只燒后面涼火,內(nèi)火不引前,即帶燒3,不燒4。這時因內(nèi)火行程短,而前面風(fēng)閘都設(shè)在出彎窯道室的一邊而火行走直線,內(nèi)火總在外火之前,因而焙燒工當(dāng)班燒彎的操作較忙。而加燒外火,不能等傷量加煤,投煤的次數(shù)也要中二,外三。只要外邊亮底,外中自然跟得上,齊頭并進(jìn),使火行呈扇形沿彎窯前進(jìn)。燒下彎,由于外燒兩條火,火行較長較旺,所以出彎入直時,外火只引前,不燒后,即燒2,不燒1,內(nèi)火始終帶3,不燒4。為穩(wěn)定內(nèi)眼后火,應(yīng)適當(dāng)帶燒,如果內(nèi)后帶燒過勤,到出彎后,直門內(nèi)中易出現(xiàn)火大磚焦。尤其應(yīng)注意,必須保持內(nèi)邊后1排火眼反火,這是穩(wěn)住內(nèi)火(通過調(diào)閘),要少提低用后閘,因為后閘(遠(yuǎn)閘)抽上,抽內(nèi),以防內(nèi)火涼、短,出彎火鋒不齊。出彎時的反平行四邊形火情,通過燒2,帶3的操作,促使火行還原為長方形。這時尤應(yīng)注意外火后面火長不謝,所以出彎入直窯道時,要看后火移排調(diào)閘。如果只顧進(jìn)前火移排調(diào)閘,不顧后火,造成“關(guān)門燒”,后排就會造成產(chǎn)品過燒?？傊?輪窯燒彎應(yīng)以引外火為主,帶內(nèi)火為輔。外火進(jìn)度快,內(nèi)火只帶燒。加燒外火是積極的,帶內(nèi)火是保持焙燒帶火情穩(wěn),出彎火鋒齊的必要措施。2.3姚門的應(yīng)用2.3.1及時調(diào)節(jié)風(fēng)閘,保證焙燒狀態(tài)輪窯的風(fēng)閘是窯室與煙道之間的閘門,用于控制窯內(nèi)抽力的大小。風(fēng)閘在焙燒中的作用主要是調(diào)節(jié)通風(fēng)量,排除廢氣;控制窯內(nèi)氣體運(yùn)動方向,利用廢氣余熱干燥、預(yù)熱坯體;調(diào)節(jié)坯垛斷面上各部位的火度,使其均勻分布。因此,如何根據(jù)火情正確地使用并及時調(diào)整風(fēng)閘,對提高輪窯的生產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量以及降低煤耗都有重要的作用。(1)風(fēng)閘與焙燒進(jìn)度的關(guān)系在原料土質(zhì)、坯體干燥程度、產(chǎn)品規(guī)格、坯垛形式以及焙燒溫度不變時,正確地使用風(fēng)閘,及時調(diào)整通風(fēng)量,準(zhǔn)確地控制火頭的發(fā)展對提高輪窯的生產(chǎn)效率有重要作用。要保持窯的一定壓力制度,才能正常焙燒。通風(fēng)不足,燃料燃燒強(qiáng)度低,燃燒不完全,當(dāng)然不能增加產(chǎn)量。但通風(fēng)強(qiáng)度過大,過?？諝庀禂?shù)過高也會影響火度的均勻與平衡,同時降低燃燒溫度,影響產(chǎn)品質(zhì)量。煙囪的抽力受天氣變化(晴、雨、風(fēng)、雪)的影響而時時在變動,還隨晝夜交替而改變;輪窯焙燒作業(yè)也是無時無刻不受天氣影響,因此必須針對具體情況及時調(diào)節(jié)風(fēng)閘,保證焙燒進(jìn)度。(2)風(fēng)閘使用對產(chǎn)品質(zhì)量的影響由打開風(fēng)閘的數(shù)量以及各風(fēng)閘的開啟程度控制窯的通風(fēng)量,而通風(fēng)量的大小對焙燒帶的火度和保溫時間都有影響,從而影響產(chǎn)品質(zhì)量。輪窯焙燒時,通風(fēng)是連續(xù)的,燃料的投入是間歇的,其分布又是不均勻的,所以輪窯火度多變。為了保證產(chǎn)品得到均勻而又充分焙燒,就要根據(jù)情況靈活地調(diào)節(jié)通風(fēng),保證達(dá)到必要的燒成溫度和有充足的高溫持續(xù)時間,保證坯垛上不同部位火度均勻。另外風(fēng)閘使用對在預(yù)熱帶中的制品狀態(tài)影響極大,廢氣溫度過低而濕度很高的情況容易造成坯體上的凝露裂紋;濕坯含水率高而升溫過急的情況容易造成坯體上的干燥收縮裂紋,燒窯工可通過巧妙地用閘避免產(chǎn)生這些缺陷,用閘的失誤會導(dǎo)致或加劇裂紋現(xiàn)象。(3)風(fēng)閘的使用與煤耗的關(guān)系使用的閘數(shù)愈多,表示預(yù)熱帶愈長,末閘距離焙燒帶愈遠(yuǎn),廢氣流程愈長,意味著余熱利用得愈充分。用閘的形式,即各閘排煙量比例也關(guān)系著熱能的回收率。近閘靠近焙燒帶,從這里排出的廢氣溫度最高,相對濕度最小。為保持預(yù)熱過程均衡平穩(wěn),要盡可能減少從近閘排出的廢氣量,這樣,既能提高預(yù)熱質(zhì)量,又能節(jié)省燃料。2.3.2機(jī)械群的調(diào)整輪窯的風(fēng)閘對控制窯內(nèi)火行,燃煤供氧,調(diào)整斷面溫差,調(diào)節(jié)正負(fù)壓均起到主導(dǎo)作用。它是進(jìn)行焙燒全過程的總開關(guān),使用是否合理直接關(guān)系到產(chǎn)品數(shù)量、質(zhì)量與煤耗。(1)風(fēng)閘的使用個數(shù)與落首閘(焙燒帶前最近的閘)的距離當(dāng)抽力能控制焙燒帶返火時,一般用4個閘,在特殊情況下如控制不住返火時可短時間用5個閘作為過渡。若裝窯坯濕,用閘過多,尾閘窯室內(nèi)溫度低、濕度大,磚坯易回潮,嚴(yán)重時引起倒塌。落首閘一般多是頂門落閘或隔門落閘。湖北省枝城市建陶廠的操作原則是抽力大、磚坯干、7排落首閘;抽力不足,磚坯濕,則4排落首閘,因為7排或4排恰是過門或過哈風(fēng)的位置,以防焙燒工為追求個人工效,首閘應(yīng)落而久提不落,影響前面磚坯預(yù)熱,使下一班工人焙燒時進(jìn)排困難。(2)風(fēng)閘群與火行規(guī)律輪窯風(fēng)閘有梯形閘及橋形閘兩種。當(dāng)碼窯磚坯干、焙燒帶前面已碼好的窯室多時可使用梯形閘;反之則可使用橋形閘。輪窯的火情一般規(guī)律是中間火行速度快于兩邊;同一排火眼溫度,內(nèi)中眼溫度最高,外中眼次之,內(nèi)邊火眼再次,外邊最低。風(fēng)閘群在控制與調(diào)節(jié)窯內(nèi)氣體運(yùn)動時作用是遠(yuǎn)抽上,近抽下;距離哈風(fēng)口越近,作用力越大,方向越向下;距離哈風(fēng)口越遠(yuǎn),作用力越小,方向越平緩。(3)使用風(fēng)閘與轉(zhuǎn)變火情火行速度中間快于兩邊是輪窯火情的客觀規(guī)律,特別是外邊火由于窯門壁薄散熱快,窯門密封不嚴(yán)或封窯門未與內(nèi)壁平齊等影響,通常是外火弱、進(jìn)度慢,表現(xiàn)為火鋒不齊,火行偏低。這除了合理碼窯、加封窯門、勤燒外邊眼外,還可依靠使用風(fēng)閘來扭轉(zhuǎn)。因此,梯形閘又有梯平與梯陡(如圖5)的區(qū)別用法。舉例如下。(1)焙燒帶火行偏內(nèi)用梯平,拉外火,加燒外邊火。(2)焙燒帶火行偏外用梯陡,拉內(nèi)火,加燒內(nèi)邊火。(3)焙燒帶底火重、上火弱用梯平,拉底火。(4)焙燒帶底火弱、上火重,用梯陡,拉上火。(5)風(fēng)閘群離焙燒帶遠(yuǎn),用梯平。(6)風(fēng)閘群離焙燒帶近,用梯陡。(4)風(fēng)閘的關(guān)閉和提升輪窯進(jìn)行焙燒,首先必須制訂統(tǒng)一的操作規(guī)程,明確規(guī)定用閘形式、落近閘的距離、上下保溫的長短。不能隨心所欲各搞一套,決不允許違反規(guī)定,應(yīng)落近閘而不落,貪圖個人當(dāng)班工效;或增加返火排數(shù),少投煤,圖舒服燒懶火;或大幅度調(diào)閘,猛提猛落,造成火飄,上紅下黑,前黑后涼。落近閘應(yīng)先提后閘再落近閘,從閉勢逐步提高到需要的高度。總之,風(fēng)閘群的高低和提升調(diào)換應(yīng)按比例地升降還原,做到落近閘不增加返火。另外,落閘、拆窯門、拉紙擋三者不宜同樣并舉,必須錯開操作,以防火飄或涼火過急。(5)首閘的近帶與遠(yuǎn)放首閘的近帶與遠(yuǎn)放均是特殊火情時的特殊措施。當(dāng)焙燒帶火大,后面關(guān)閉了火眼的坯垛(保溫段)又有余火時,應(yīng)適當(dāng)推遲放近閘的距離,讓余火稍降后,再移排落閘,否則易出現(xiàn)熘磚。當(dāng)焙燒帶火弱或焙燒帶前面預(yù)熱帶火行底,上部暗黑時,可提前1排先落近閘,促使焙燒帶蹲火升溫,直到火情正常后再按統(tǒng)一的規(guī)程操作。(6)彎窯的風(fēng)閘使用彎窯里火行程短,外火行程長,焙燒中既要趕燒外火,又要穩(wěn)住里火。為了使外火與里火到出彎時的火鋒齊,除在碼窯上采取措施增加里部阻力,減少外部阻力,以增加外火的通風(fēng)量外,用好風(fēng)閘也很重要?！俺鰪潫煤?半邊窯好燒”,說明出窯火鋒不齊,將影響直窯段的火情。彎窯的用閘形式應(yīng)根據(jù)具體的火情靈活運(yùn)用橋形閘或梯形閘,如果里火穩(wěn),則用梯形閘(梯平)并兼外火的進(jìn)度;如果外火足,則用橋形閘,著重拉外火,并投煤加燒外火。尤其應(yīng)注意是要保證焙燒帶最后一排的內(nèi)邊眼有返火,這是穩(wěn)住里火,加燒外火,用好彎窯風(fēng)閘的必要措施,另外應(yīng)盡量少提尾閘,以防里火涼得快。(7)特殊情況下風(fēng)閘的使用(1)狂風(fēng)暴雨時風(fēng)閘群應(yīng)普遍下降,增大返火,同時減少投煤次數(shù),增大投煤量,適當(dāng)遮擋出窯端窯門,以延長保溫時間。(2)焙燒帶出現(xiàn)大火,后火又足時可暫時提起附近的哈風(fēng)閘放火或揭開幾排火眼吸入冷空氣降溫。(3)遇停電無照明時投煤困難,應(yīng)降閘蹲火,投粒度稍大的煤屑以保底火。(4)遇到倒窯時,風(fēng)閘應(yīng)遠(yuǎn)蹲,延長焙燒帶長度,坍塌的火眼普遍投煤,多燒幾排以作過渡。點(diǎn)火時風(fēng)閘群呈倒梯形,隨著窯內(nèi)溫度升高逐步轉(zhuǎn)換為順梯形。閉火時,在焙燒帶停止加煤后風(fēng)閘要逐步下降,使返火逐漸壟大,確保產(chǎn)品質(zhì)量,但必須注意最后一個風(fēng)閘不能落死。(8)用閘與投煤相配合為了快速而均勻地?zé)?除了要合理使用風(fēng)閘外,還應(yīng)考慮內(nèi)摻熱量與外投煤量,以供給磚瓦制品燒成所必需的熱量。在內(nèi)摻量方面,采用0.618優(yōu)選法控制內(nèi)摻熱量2/3,外投熱量1/3的原則,取得了良好的效果。2.3.3“近實”時的提閘“彎窯的特點(diǎn)是彎窯段的窯券、窯墻同氣流方向垂直或成很大的角度,而直窯段窯墻、窯券同氣體運(yùn)動方向平行,所以同后者相比,氣流在彎窯要受到更大阻力?；痤^行至彎窯段后,焙燒帶的形狀要發(fā)生很大的變化:直窯段焙燒帶成矩形;彎窯段焙燒帶成里狹外闊的扇形,而且里弧的長度只有外弧長度的1/2~1/3,所為保持里、外火焰的氣體流過量,一方面要加大里面坯垛的阻力,另一方面還要適當(dāng)加大外邊哈風(fēng)的抽力。彎窯內(nèi)設(shè)置的全是外哈風(fēng),從而使得哈風(fēng)間距被拉大;直窯段哈風(fēng)間距為5m,彎窯段長達(dá)8m,所以焙燒彎窯段時必須延長近閘使用時間和增加近閘提升高度。(1)彎窯用閘方法焙燒彎窯時用閘特點(diǎn)是:少用閘、近用閘;高用近閘;上彎后一段過程采用倒梯形閘。火頭上彎前,一般可用3或4個閘。當(dāng)火頭行至直窯及彎窯段交界處時,雖然近哈風(fēng)閘1號同焙燒帶前火相距僅一個窯室長度,尚不蹲死近哈風(fēng)l號的閘,這時用閘形式為橋梁式,弧形窯道頂端的2號哈風(fēng)的風(fēng)閘提起最高。因而說,“火頭上彎時少用閘,近用閘”。直到外火前沿越過直窯彎窯交界線后1、2排火眼時,也就是焙燒帶前火達(dá)到蹲嚴(yán)1號哈風(fēng)閘的限制后,才蹲死離焙燒帶最近的1號哈風(fēng)閘。此時,2號哈風(fēng)閘高度并不降低。這時門前閘用得最高,所以用閘形式變?yōu)椤暗固菪伍l”,即近高遠(yuǎn)低式閘。直至火頭行至約45°拐彎處,到達(dá)蹲嚴(yán)2號哈風(fēng)閘的限制線處,才將2號哈風(fēng)閘蹲嚴(yán)?；痤^行至兩條限制線閘地段時,2號哈風(fēng)的閘逐漸降低,而3號哈風(fēng)的閘逐漸提高,并逐漸增加用閘的數(shù)目。2號哈風(fēng)閘蹲嚴(yán)之后,有一段較短的時間3號哈風(fēng)的閘仍為最高,當(dāng)火頭一經(jīng)越過弧形頂端3號哈風(fēng)閘就要逐漸降低,最后蹲嚴(yán)。需要指出的是,轉(zhuǎn)過彎后的第一個窯室一定要設(shè)置內(nèi)哈風(fēng)中的4號哈風(fēng)。這里設(shè)1個內(nèi)哈風(fēng)的目的是促使里火迅速正常。因為氣流沿窯的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎近乎拐死彎,上彎前里火排數(shù)遠(yuǎn)少于外火,下彎后不迅速拉長里火排數(shù)就要出欠火磚。所以,4號里哈風(fēng)的開啟時間也要長些。因彎窯處用閘少,氣流的阻力大,所以彎窯用閘高度高于燒直窯段內(nèi)的。(2)彎窯的添煤上彎時添煤必須注意重?zé)奈恢?。窯內(nèi)留出上、下彎時注意引火的部位和注意保后火的部位。上彎時要注意向前引外邊火,以使焙燒帶迅速發(fā)展成扇形。引火的重點(diǎn)在外邊眼和外中眼。與此同時,要注意重?zé)锘鸬暮蠡?盡量保持焙燒帶里火的排數(shù),若忽視里邊火眼加煤,常因焙燒帶太短,導(dǎo)致里邊眼全部“清底”的現(xiàn)象。下彎時,除注意引外邊火外,還應(yīng)該注意里邊火的前進(jìn)速度,盡量向前引里火,同時仍要重?zé)锘鸷蠡?。下彎時添煤的操作應(yīng)協(xié)同風(fēng)閘的使用力求增加里火的排數(shù)?；痤^下彎時,為供應(yīng)充足空氣,可盡量縮短保溫帶(約1.5個窯室),其后窯室的窯門逐一打開。(3)提閘高度的判斷依據(jù)在坯垛形式和碼窯表觀密度固定之后,檢查提閘高度是否合適有兩個判斷依據(jù):(1)焙燒帶返火的排數(shù);(2)坯垛全斷面火行的均勻程度。返火的排數(shù)。焙燒帶返火的排數(shù)是風(fēng)閘提起總高度是否合適的判斷依據(jù)。前面已談到外燃磚時,返火排數(shù)應(yīng)占焙燒帶長度的3/4,也就是9排。若返火排數(shù)大于9排,說明現(xiàn)有風(fēng)閘的用閘高度不足,應(yīng)適當(dāng)提高;若返火排數(shù)少,說明已超過應(yīng)有的用閘高度。坯垛全斷面火行均勻程度。坯垛全斷面(上、中、下、里、外)火行速度均勻,火色一致,差別不大,則說明遠(yuǎn)近各閘高度大體適當(dāng)。若坯垛斷面上、下部位火行速度不一,上火快、下火慢,則說明遠(yuǎn)閘用得偏低,應(yīng)適當(dāng)提高遠(yuǎn)閘。磚瓦行業(yè)有一句俗話“遠(yuǎn)閘低風(fēng)”,說的是遠(yuǎn)閘抽底火。應(yīng)注意,絕不能用高提近閘的方法,謀求底火的一時行進(jìn)。若上火慢,底火快,或上火火度弱于中火、底火時,說明遠(yuǎn)近各閘普遍偏高,在降低遠(yuǎn)閘的同時應(yīng)適當(dāng)下降近閘。焙燒帶后一段的下部坯垛火色很重要,當(dāng)呈暗紅色而且“清底”較快時,說明近閘用得高了,應(yīng)馬上降低。同上述情況類似的是,如果出現(xiàn)里、外火行跑偏情況,說明遠(yuǎn)閘提升高度低了,應(yīng)升高。其原因是遠(yuǎn)閘促里、外火均衡發(fā)展。還需要說明的是,當(dāng)輪窯設(shè)有余熱系統(tǒng),抽出保溫冷卻帶熱氣體干燥坯體時,窯的壓力制度有較大變化,返火排數(shù)應(yīng)視具體情況而定。2.3.4用閘法熱法輪窯用閘的形式通常有兩種,一種叫近低遠(yuǎn)高階梯式用閘法,另一種叫中間高兩頭低橋梁式用閘法。近低遠(yuǎn)高階梯式用閘法系指風(fēng)閘隨離焙燒帶由遠(yuǎn)及近,提起高度從高到低依次變化的用閘法。近閘又常稱做首閘、門前閘;遠(yuǎn)閘常稱為末閘。(1)階梯式用閘法的特點(diǎn)(1)加長煙氣在預(yù)熱帶行程路線,使有可能充分地利用余熱,加強(qiáng)前端預(yù)熱,避免高熱煙氣過早過多地從近閘排出。(2)預(yù)熱帶升溫平穩(wěn),尤其可以避免預(yù)熱后期的急劇升溫。(3)使里、外邊火易于平衡前進(jìn)。(4)由于廢氣在焙燒道內(nèi)流程加長,氣流不斷失去熱量和不斷地吸收水分,預(yù)熱帶中,前段坯垛的中下部容易發(fā)生“凝露”現(xiàn)象,故決定廢氣流程長度的用閘數(shù),應(yīng)根據(jù)磚坯含水率靈活決定。(5)在煙囪抽力一定的情況下,這種用閘法火行速度快。需要特別指出的是,這種方法尤其可加快底火前進(jìn)速度。橋梁式用閘法。兩頭高中間低橋梁式用閘法是指使用的幾個風(fēng)閘中,居中的風(fēng)閘提得最高,兩邊提起高度依次降低的用閘法。(2)橋梁式用閘法的特點(diǎn)(1)大開中間閘,排除此處中下部接近飽和濕度的煙氣,只計較少量的上部比較干燥的煙氣?？梢栽谝欢ǔ潭壬蠝p輕預(yù)熱帶前段的返潮現(xiàn)象。(2)這種形式不僅適用于直窯,也能適用于彎窯。(3)易于掌握和控制火頭的發(fā)展,坯垛各部位火度也平衡。(4)由于較高地提起中近閘,進(jìn)入煙囪的廢氣溫度比近低遠(yuǎn)高階梯式用閘法的要高,故而有助于充分發(fā)揮煙囪的抽力,并且適用于具有中等抽力煙囪的輪窯。3爐中燃燒磚的成熟經(jīng)驗這里選編幾條通灌全國磚瓦行業(yè)的成熟經(jīng)驗介紹。3.1風(fēng)機(jī)吹入水氣采用頂吹技術(shù),即在焙燒磚過程中,利用可以移動的風(fēng)機(jī),從窯上火眼處向窯內(nèi)焙燒帶吹入適量的空氣。輪窯頂吹,不但能夠防止發(fā)生過燒,而且還能起到加快焙燒速度,減少窯內(nèi)斷面溫差及消除內(nèi)燃磚的壓花等作用。3.1.1內(nèi)燃磚、外燃燒磚過燒,引起熱燒。對于第在內(nèi)燃焙燒過程中,磚發(fā)生過燒的原因,其中之一是由于在磚坯內(nèi)摻入過多的內(nèi)燃料所造成的。尤其是北方地區(qū)利用余熱人工干燥磚坯的磚廠,往往為了補(bǔ)充氣溫低造成的熱損失,一般冬季都采用超內(nèi)燃方式焙燒。過量的內(nèi)燃很難掌握焙燒情況,因此,燒倒窯事故較多,對燒成質(zhì)量影響較大。造成過燒的第二個原因是在窯的中心部位經(jīng)常出現(xiàn)火大。內(nèi)燃磚和外燃燒磚燒成過程不盡相同,由于窯周圍的窯壁向外散失熱量,并且靠近墻的地方通風(fēng)條件好,一般在邊部不會出現(xiàn)過燒,但在窯室中心部位,由于通風(fēng)不暢,集中的熱量不易擴(kuò)散,往往產(chǎn)生過燒。造成過燒的第三個原因是內(nèi)燃熱值的不穩(wěn)定。例如,一些磚廠摻配爐渣粉,由于收集的爐渣熱值不同,當(dāng)遇有含熱值過高的爐渣就會產(chǎn)生過燒。另外,個別磚廠采用的配料方法不當(dāng),也會因配料不勻而發(fā)生過燒。因此,過去磚廠在內(nèi)燃焙燒磚瓦時,焙燒帶一般都不宜拉長,有的只有4~5排火眼,不但影響燒或速度,而且還由于焙燒帶過短而影響燒成質(zhì)量。當(dāng)采用頂吹方式時,過燒問題就比較容易解決。一旦窯內(nèi)出現(xiàn)火勢集中的現(xiàn)象或局部過燒時,可立即把風(fēng)機(jī)移到該火眼處。對準(zhǔn)火大的位置直接吹入空氣,強(qiáng)制性地把集中的火勢吹散,從而達(dá)到局部降溫的目的,避免倒窯事故。在處理大火時,利用2臺2.2kW風(fēng)機(jī),以4000~5000m3/h的空氣量向火大的地方集中吹風(fēng),待火情好轉(zhuǎn)后即停止吹風(fēng)。3.1.2頂吹燒下的燃燒速度利用頂吹內(nèi)燃焙燒不僅在某一局部有降溫作用,而且還起到加快部火焙燒速度的作用。在操作方法上,當(dāng)對某一點(diǎn)采用較大風(fēng)量集中吹風(fēng)時,可產(chǎn)生局部的降溫。然而當(dāng)采用小量吹風(fēng),補(bǔ)充適量的空氣改善窯內(nèi)燃燒條件時,則有助于加快焙燒速度,其原因在于:(1)提高了窯內(nèi)的氣體流動速度眾所周知,燃燒速度主要是受氣體擴(kuò)散速度的制約。在這個階段如果減少擴(kuò)散層阻力,提高氣流速度就能加快燃燒速度。當(dāng)利用窯上風(fēng)機(jī)直接向窯內(nèi)焙燒帶吹入空氣的時候,氣體行程短,阻力小,則空氣過剩系數(shù)大,坯體表面的氣體流動速度加快了,從而也就加速了坯體內(nèi)部燃料的燃燒過程。(2)改善焙燒缺氧,加快燃燒速度從輪窯焙燒過程來看,從窯尾進(jìn)入的空氣不僅在焙燒帶的尾部已經(jīng)消耗空氣中氧含量,而且由于氣流受到窯內(nèi)磚垛的層層阻力,故進(jìn)入焙燒帶的空氣量受到一定的限制。冷卻帶越長和碼坯密度越大,這種阻力也就越大。當(dāng)采用頂吹方式時,在焙燒帶直接從窯頂吹入空氣,就能改善焙燒缺氧問題,從而保證了焙燒過程中所需的空氣量,使燃燒速度加快。(3)充分利用余熱由于頂吹可以防止過燒,磚坯中就能適當(dāng)?shù)囟鄵絻?nèi)燃料進(jìn)行超內(nèi)燃焙燒,并保證足夠的余熱送入預(yù)熱帶,給加速焙燒創(chuàng)造有利條件。同時,操作者可以放心提高前引閘,加快火行速度。3.1.3頂吹時的氣體窯內(nèi)斷面溫差過大會出現(xiàn)邊黃內(nèi)焦,主要原因:一是由于氣流分層形成上下部溫差;二是在采用內(nèi)燃焙燒時,坯垛的上部與下部、邊部與中部的傳熱條件不同,所以邊部,特別是靠近窯外墻的邊部溫度偏低,致使出現(xiàn)黃磚,而窯室中部往往由于氣體流通不暢,熱量集中無法逸散,導(dǎo)致中部溫度偏高容易燒成焦磚。當(dāng)以適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量進(jìn)行頂吹的時候,上述現(xiàn)象就能大大減少,頂吹對縮小斷面溫差所起的作用主要有3個方面:(1)窯頂吹入的高速氣流能強(qiáng)制性地把上升氣體往下壓,減小窯內(nèi)上下溫差;(2)窯頂吹入的氣體和窯內(nèi)運(yùn)動的氣體互成垂直,頂吹的氣體就起著相當(dāng)于氣幕的作用,破坯窯內(nèi)氣體的分層;(3)從頂部直接吹向窯室中部的高溫處時,把集中在中部的熱量吹開向四處擴(kuò)散,使窯內(nèi)斷面溫差縮小,消除紅磚色澤不均勻現(xiàn)象,從而提高燒成質(zhì)量。3.1.4缺血點(diǎn)滲出所生的生內(nèi)燃磚的壓花現(xiàn)象一直是難以解決的問題,發(fā)生這一現(xiàn)象大多是由于缺氧焙燒所造成的。當(dāng)采用頂吹時,這種壓花絕大部分可以消除,利用頂吹消除磚的壓花的辦法比其他方法簡便得多。3.1.5頂吹的作用及意義在輪窯焙燒帶采用頂吹,如使用得當(dāng)對磚的物理性能,不會造成危害。由于頂吹能比較方便地控制過燒,所以在焙燒操作中就可以適當(dāng)?shù)匮娱L焙燒帶長度,使坯體在高溫段有足夠的時間充分燒成,這樣會提高制品的力學(xué)強(qiáng)度。從理論上分析,其原因在于當(dāng)焙燒帶高溫處吹入適量的而不是過多的空氣量,也不會使磚燒成時發(fā)生急冷炸裂。這是因為頂吹是在高溫段進(jìn)行,高溫段的坯體內(nèi)的固體顆粒被熔融液相所包裹,坯體呈可塑狀態(tài),這時可以抵消因吹入一定限量的空氣后制品冷卻所產(chǎn)生的應(yīng)力,只要不發(fā)生急冷,裂紋就不會產(chǎn)生,因而也就不會因此而影響成品強(qiáng)度。但是,應(yīng)當(dāng)注意,頂吹不可放在焙燒帶的尾部進(jìn)行,在該處吹風(fēng)既無好處也無必要。因為在燒成最后的階段液相由塑體變?yōu)閺椥泽w硬化后,坯體在這一階段如果吹入冷風(fēng)會加大坯體內(nèi)部和外部溫差,導(dǎo)致低溫的表面層產(chǎn)生快速收縮而造成拉應(yīng)力。當(dāng)拉應(yīng)力值超過彈性極限應(yīng)力時就產(chǎn)生了裂紋,影響制品強(qiáng)度。另外,從窯頂吹入的空氣經(jīng)過灼熱的火眼通道時,空氣被加熱,這也會部分地減緩出現(xiàn)急冷現(xiàn)象。綜合上述,只要利用頂吹得當(dāng),就不會對磚的物理性能造成不良影響。故在一般情況下,利用1.5kW風(fēng)機(jī)在焙燒帶前部吹風(fēng),當(dāng)發(fā)現(xiàn)火大時直接用兩臺2.2kW風(fēng)機(jī)集中吹風(fēng),直至火情正常即停止吹風(fēng)。風(fēng)機(jī)是安裝在小車上,因而使用比較方便。3.2內(nèi)燃磚的低溫長焦3.2.1焙燒過程的作用磚瓦產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效果,是在焙燒磚瓦過程中集中表現(xiàn)出來的。所以焙燒是一切燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)工藝過程中最后的也是最關(guān)鍵的階段。為了正確掌握焙燒過程,應(yīng)該了解產(chǎn)品在燒成過程中所發(fā)生的物理、化學(xué)變化及其作用。半成品的生坯,其強(qiáng)度是很低的,即使在很小的外力作用下,也要遭到破壞。焙燒的主要目的即在于固定制品的形式,并使它具有使用上要求的性能。半成品的生坯之所以能夠變成巖石般制品的原因,是由于原料中含有Al(鋁)Fe(鐵)Ca(鈣)Mg(鎂)K(鉀)Na(鈉)等金屬氧化物在高溫作用下與Si(硅)化合生成新的硅酸鹽,并且在坯體中形成液相,冷卻后使之成為堅硬的制品。這種轉(zhuǎn)化的程度,取決于焙燒的溫度和燒成的延續(xù)時間。因此,內(nèi)燃磚采用低溫長燒具有重要意義。坯體能夠形成液相的最低溫度,相應(yīng)于該組混合氧化物的共熔點(diǎn),當(dāng)坯體中存在Al2O3、SiO2、CaO、MgO、FeO時會形成下列一些低溫共溶混合物。這里所舉出的一部分最簡單的共熔混合物生成的溫度,其中,最低的共溶溫度是1030℃,最高的共熔溫度是1270℃。金屬鋁氧化物的熔點(diǎn)僅為658℃,鐵的氧化物熔點(diǎn)為1535℃。而磚的燒成溫度在950~1050℃之間,所以,低溫長燒能使混合物的共熔在低溫長焙燒的條件下得以充分氧化,避免過早熔融,過早形成液相,使坯體內(nèi)部因液相阻隔,缺氧而不能充分燃燒。溫度上升速度過于集中,坯體的變化也隨溫度的急劇上升而變化,直至達(dá)到高溫極限,使坯體過早熔融,而使產(chǎn)品無法達(dá)到長燒的目的,可見焙燒對于制品的成敗起主導(dǎo)作用。焙燒對于產(chǎn)品質(zhì)量具有決定性的意義,巖石般的制品就是在焙燒時形成的。在焙燒開始時,所有的有機(jī)夾雜物和摻入的可燃物全部燃燒。隨著溫度升高,碳酸鈣和碳酸鎂發(fā)生分解釋放出二氧化碳,繼續(xù)升高到焙燒最終溫度,坯體中所含的金屬氧化物就與硅化合生成液相,其中某些顆粒被少量的液體黏結(jié),同時發(fā)生收縮,氣孔率隨之減小,正是這個階段發(fā)生液相的緣故,產(chǎn)品獲得了所要求的機(jī)械強(qiáng)度。由于低溫長燒有充分的熟化過程,在燒成的最終溫度時提高制品強(qiáng)度,使產(chǎn)品的強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。燒結(jié)磚制品最終的確定,主要是根據(jù)原料的成分和性質(zhì),半成品在焙燒時,由于一系列的化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致坯體發(fā)生幾種最主要的物理性質(zhì)收縮率、氣孔率和機(jī)械強(qiáng)度的變化。在焙燒過程中可以看到,開始是緩慢地變化,當(dāng)達(dá)到一定溫度時(即接近完全燒成溫度時),變化就更為迅速,收縮率和機(jī)械強(qiáng)度急劇增高,而氣孔率則迅速下降,若此時再繼續(xù)升高溫度,其后便要發(fā)生變形,甚至于熔融了。故應(yīng)在坯體熔融前,在焙燒階段的低溫處進(jìn)行長燒,使其坯體的物理變化緩慢進(jìn)行,從而達(dá)到收縮緩慢,氣孔率徐徐下降,以減輕產(chǎn)品在焙燒中的裂紋產(chǎn)生,增進(jìn)坯體強(qiáng)度,達(dá)到優(yōu)質(zhì)低耗的目的。3.2.1低溫長燒的作用(1)內(nèi)燃磚低溫長燒,可節(jié)約能源,降低煤耗。燒結(jié)磚所需燃料,大致可分為固體燃料、氣體燃料和液體燃料三種。四川省除江油縣機(jī)磚廠采用氣體作燃料燒磚、重慶市的部分縣區(qū)、青海和新疆部分縣使用氣體燃料外,其余均采用固體燃料燒磚。在固體燃料中使用的有煤、柴、草、稻殼等可燃物,但普遍采用煤做燃料。煤的燃燒過程可分為吸收熱量和放出熱量兩個階段。吸收熱量是指煤吸收生火用燃料的熱能,或正在燃燒的煤的熱能,通過干燥放出水分并蒸餾出揮發(fā)分;放出熱量是指揮發(fā)分已經(jīng)燃燒,形成較高的溫度,使碳燃燒放出大量的熱量。煤的燃燒過程主要是指碳的燃燒,是放出大量熱的主要階段。在一定溫度下,碳被空氣中的氧所氧化,產(chǎn)生CO2,并放出大量的熱,與此同時還產(chǎn)生一部分CO,繼續(xù)與空氣中的氧化合,并繼續(xù)放熱。若在此時采用低溫長燒,讓煤在放熱階段充分發(fā)揮燃燒作用,對節(jié)約能源降低煤耗大為有利。(2)低溫長燒能適應(yīng)原料化學(xué)元素的熔點(diǎn)需要,增加磚體強(qiáng)度。不同用途的磚瓦,其強(qiáng)度是一項重要的性能指標(biāo)。故增加低溫熔燒的時間對玻璃相的發(fā)展,強(qiáng)度、密度及微孔平均半徑有益。(3)低溫長燒能起差熱焙燒和超熱焙燒的調(diào)劑作用。低溫長燒由于引火在前,補(bǔ)火在后,在低溫段中到焙燒臨界溫度時,溫差一般保持200~300℃的浮動。有的廠家的內(nèi)燃燒磚,一般標(biāo)準(zhǔn)計量配摻內(nèi)燃條件較差,有的廠家煤源較為復(fù)雜,熱量摻配不夠準(zhǔn)確,反映在焙燒時溫度時高時低,若此時采用高溫短燒的辦法,勢必造成欠燒或過燒現(xiàn)象。而低溫長燒對溫度的浮動有一定的調(diào)節(jié)作用,對高、低溫兩者可以互相利用,抓住這個特點(diǎn),掌一握氣流在窯內(nèi)運(yùn)動的規(guī)律,造成良好的焙燒氣氛,使焙燒溫度趨于一致,對產(chǎn)品的聲、色均有良好的一致的作用。(4)由于低溫長燒氧化充足,能夠減輕磚的黑心和壓印。坯體在焙燒中,外皮首先得到氧化燃燒。高溫短燒會使磚的外皮早期燒結(jié),由于外皮熔結(jié)堅密,而形成半隔絕狀態(tài),磚體內(nèi)雖然存在很多的可燃物質(zhì),但由于缺氧使磚體碳的成分不能完全燒失,使磚坯內(nèi)部的碳處于殘留狀態(tài)而出現(xiàn)黑心。因此,在焙燒時,為了達(dá)到燒結(jié)磚物理性能的要求,首先應(yīng)掌握好焙燒環(huán)節(jié)。內(nèi)燃磚由于傳熱和燃燒氣氛過程條件所限,必須有足夠的焙燒時間,低溫長燒可以實現(xiàn)這一目標(biāo)。(5)低溫長燒能充分利用內(nèi)摻燃料的能量。3.2.3焙燒帶低溫長燒的預(yù)防(1)內(nèi)燃磚低溫長燒必須采用全負(fù)壓操作要造成全負(fù)壓操作,首先窯室要有很好的密封,窯車接頭要盡量密閉,窯車伸入窯墻處的密封結(jié)構(gòu)應(yīng)深入緊湊。窯車車面與窯墻挑出耐火墻之間的垂直距離應(yīng)盡力縮小,一般以2~3cm為宜(過高對冷空氣的侵入不易控制,且易使垮磚掉入砂封槽而造成事故)。窯墻兩邊的砂封槽經(jīng)常保持槽內(nèi)存砂應(yīng)在10cm以上,窯車兩邊的砂封板要經(jīng)常檢查,對不合格的要經(jīng)常更換,以達(dá)到密封的目的。窯頭窯尾要經(jīng)常保持密閉不漏冷風(fēng),窯室進(jìn)窯端的鐵門,有的由于制作不規(guī)則,或使用長久后導(dǎo)致變形,因經(jīng)常漏風(fēng),影響焙燒,最好再以塑料布擋密封,這樣密封效果較好。窯尾處(出窯端),由于頂部有一定空隙,為了控制頂部過多侵入冷風(fēng),應(yīng)采用頂遮布擋的辦法。窯車車底由于要調(diào)整車底閘的零壓操作,車底槽也應(yīng)用布擋密封。在窯上,由于低溫長燒,全負(fù)壓操作,投煤時揭蓋火眼要求迅速,未使用的火眼蓋必須用細(xì)煤密封嚴(yán)實。各處注意密封,盡力減輕漏氣,使負(fù)壓操作正常進(jìn)行,逐步造成焙燒帶低溫長燒的條件。(2)掌握好內(nèi)摻燃料的摻配由于逐步形成了焙燒帶低溫長燒的條件,延長了焙燒窯室,使焙燒的升溫帶加長,對熱能得到了集中發(fā)揮,故對高內(nèi)燃、超內(nèi)燃磚,則應(yīng)適當(dāng)降低內(nèi)摻量,一般內(nèi)摻量掌握在80%左右為宜,外投引火煤和補(bǔ)火煤在20%左右為佳。否則,內(nèi)摻煤過重,超過內(nèi)摻要求即易產(chǎn)生因焙燒而造成熱能集中,因熱能集中而焙燒過火。因此,在內(nèi)摻時要適當(dāng)降低內(nèi)摻熱能,將高溫短燒的條件,達(dá)到長焙燒的要求,以適應(yīng)長焙燒時由于溫度集中而發(fā)揮出來的整體熱量。故掌握好內(nèi)摻燃料,為低溫長燒的溫度需要創(chuàng)造適應(yīng)的條件,避免長燒時產(chǎn)生的長升溫帶的高溫集中,而使窯內(nèi)溫度變化突然,影響坯體熱能的集中發(fā)揮,造成不應(yīng)有的高溫加長而使成品過燒,使低溫長燒不能順利實現(xiàn)。(3)保持良好的升溫曲線焙燒帶內(nèi)低溫長燒,應(yīng)經(jīng)常保持溫度的升溫曲線,以形成長焙燒制度。堅持進(jìn)入焙燒的溫度必須在700~800℃時,方能投煤引前火,拉長中溫內(nèi)排的排位,高溫補(bǔ)眼的操作方法可使磚坯內(nèi)摻燃料充分燃燒,發(fā)揮內(nèi)摻熱的能量,使坯體得以充分的氧化。焙燒帶的長燒,一般以20m左右為宜,前進(jìn)引火方法為:兩邊火眼亮底投引火煤2~3排,一般中火眼不引火,高溫段投補(bǔ)火煤5~6排,增強(qiáng)面部溫度,其余均系內(nèi)燃升溫段,讓其充分發(fā)揮坯體內(nèi)摻的內(nèi)在熱能。實際使用長燒的焙燒帶一般為30排火眼(其中內(nèi)燃升溫段為20排左右火眼不投煤)。這種焙燒方法的主要特點(diǎn)為:節(jié)約能源,溫差穩(wěn)定,提高產(chǎn)品質(zhì)量,使磚坯表面不易急劇燒結(jié),坯體內(nèi)燃料有更多的機(jī)會吸取氧氣幫助燃燒,還能減輕紅磚在燒結(jié)過程中產(chǎn)生的壓花缺陷。由于外投煤量減少,阻力減小,火路暢通,還減少了車底碳花,減免黑頭磚。(4)適當(dāng)調(diào)整碼窯操作內(nèi)燃磚低溫長燒,應(yīng)根據(jù)焙燒的需要,適當(dāng)調(diào)整碼窯密度和方法,有利于降低煤耗。對各部位的碼窯要求堅持上密下稀、邊密中稀、火道暢通、火眼直通的原則外,對橫通道的排潮,也應(yīng)注意和改進(jìn)。碼窯應(yīng)盡力做到橫直帶對通,減少斜條碼窯,以使前后火路暢通,左右排潮方便。同時還應(yīng)針對全負(fù)壓焙燒的要求,對頂部適當(dāng)加密,兩側(cè)離墻適當(dāng),以避免過?？諝鈱Ρ簾挠绊?對穩(wěn)定溫度起到促進(jìn)的作用。碼窯方法和密度調(diào)整以后,可使窯溫穩(wěn)定,在一定的用煤量條件下,可增加產(chǎn)量,降低煤耗。(5)調(diào)整風(fēng)閘低溫長燒在風(fēng)閘的使用上要做調(diào)整,采用順梯形風(fēng)閘為宜?？刂剖组l的高度一般不宜超過5cm,其余4對閘提高總量為90~100cm左右,(進(jìn)車端閘高約15~18cm,次為12~15cm,三、四閘10~12cm左右)。使煙余熱達(dá)到烘焙的作用,增強(qiáng)窯內(nèi)磚坯的預(yù)熱,充分發(fā)揮余熱的作用,促使窯內(nèi)熱流通過預(yù)熱帶,使磚坯干燥的時間延長,熱源利用更充分,提高了排潮效果,減少了磚坯殘余水分。同時還解決了磚坯由于預(yù)熱升溫過急而產(chǎn)生的開裂問題。順梯形風(fēng)閘因為首閘低、尾閘高,抽出的熱能在使用上較為合理,可達(dá)到余熱充分利用,加速干燥磚瓦的目的。3.3內(nèi)燃磚坯碼放比例的確定采用內(nèi)燃磚坯,外燃瓦坯混合焙燒,即下部碼內(nèi)燃磚坯,上部碼外燃瓦坯。由于磚坯是全內(nèi)燃或超內(nèi)燃,瓦是全外燃,使窯室斷面溫差過大,碼瓦密度過密,火眼處碼坯過稀,氣流流速波動較大。由于窯斷面中部散熱慢,四周火度易往中間集中,導(dǎo)致中間過火出現(xiàn)焦瓦,邊部欠火出現(xiàn)黃瓦;若上部瓦燒好了,下部磚又燒焦了;若下部磚燒好了,上部瓦就欠火。同時又因升溫過快,瓦坯出現(xiàn)火炸裂紋,降溫時受冷空氣襲擊,也易出現(xiàn)裂紋,燒出的產(chǎn)品質(zhì)量差(合格率僅為43%左右),而且產(chǎn)量不高。為了改變這種現(xiàn)象,采用了“差熱焙燒”工藝。即將原來的下部碼磚坯和上部碼瓦坯改為上下左右碼磚坯,中間碼瓦坯,也就是把超內(nèi)燃的磚坯碼的下部7層,邊部7個寬,上部6層,來彌補(bǔ)窯皮窯底的熱損失;將瓦坯碼在中間,克服了因中部溫度高而使磚、瓦坯燒焦的現(xiàn)象,如圖6所示?！安顭岜簾贝u瓦碼窯的特點(diǎn)是:可以減少保溫、冷卻段,避免瓦因冷卻過急而形成風(fēng)炸裂紋的現(xiàn)象;減少窯室斷面溫差,火行速度較快。日產(chǎn)量由原來的37400塊提高到51000塊,黃、焦、裂和倒窯大為減少,萬磚耗煤由原來的700kg下降到300kg,每年節(jié)煤400t,平瓦合格率由原來的43%提高到70%。實例:廣東省某磚瓦廠根據(jù)窯的性能和窯道內(nèi)上、下、邊部、中部的溫度條件差異,碼放不同的內(nèi)燃摻量的磚坯進(jìn)行焙燒,以達(dá)到既使各部溫度均勻,也省外投燃料的目的。磚瓦差熱焙燒的具體做法是:(1)根據(jù)窯內(nèi)溫差大小,定出不同摻量的內(nèi)燃磚坯碼放比例要實行“差熱焙燒”,應(yīng)先對窯內(nèi)焙燒情況進(jìn)行觀察分析,摸清窯內(nèi)斷面溫差條件下所燒成的成品情況。如欠火磚或過火磚、合格磚的分布情況,部位、比例多少,掌握了這些數(shù)據(jù)就可以定出不同部位碼放不同摻煤量內(nèi)燃磚坯的比例。(2)內(nèi)燃磚坯摻熱量的確定一般碼窯表觀密度在240~250塊/m3,燒成10000塊磚約耗熱650kJ左右,而實際上只需要其中的50%,其余的熱量一部分消耗在加熱窯體,一部分消耗在窯底的大量吸熱上。因此把過去沿用相同內(nèi)燃摻量的磚坯按既定碼窯形式碼垛焙燒,改為按實際需要在不同部位碼放不同內(nèi)摻熱量的磚坯,即上、下、邊部碼放摻熱量大的磚坯,中部碼摻熱量小的磚坯。廣東某些磚廠碼放在中部的磚坯摻熱量為325kJ/塊左右。上、下、邊部的磚坯內(nèi)摻熱量約為中部的2.5倍,即810kJ/塊。在制坯時按內(nèi)燃的摻量大小分別生產(chǎn),并設(shè)標(biāo)記,分別堆曬。(3)按窯內(nèi)溫差制定碼窯原則一般窯底熱量損失較大,所以坯垛腿子全部碼內(nèi)燃量大的磚坯。外墻熱損失比內(nèi)墻大,外墻邊部橫向碼摻內(nèi)燃量大的磚坯6~8個頭。而內(nèi)墻邊橫向碼摻內(nèi)燃量大的磚坯4~6個頭。窯頂部受多種因素影響,熱損失最大,一般需碼摻量大的磚坯4~6層高。按窯道斷面積及容坯量計算,上、下、邊、頂部約占斷面積坯垛容量40%左右,是碼摻內(nèi)燃量最大的磚坯。中部是(約占斷面積坯垛容量60%左右)碼摻內(nèi)燃量最小的磚坯。(4)加強(qiáng)管理完善工藝采用“差熱焙燒”工藝取得較好的經(jīng)濟(jì)效益,關(guān)鍵在于加強(qiáng)管理,做好大、小內(nèi)摻燃料的化驗、配比、計量和計劃安排等,嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程和崗位責(zé)任制。碼窯時,各部位大、小摻內(nèi)燃磚坯的碼放位置必須準(zhǔn)確。通過實踐對內(nèi)摻燃料的分配比例、碼放部位數(shù)量,按實際情況進(jìn)行調(diào)整、完善。堅持實行“差熱焙燒”,一般一級品率比未實行“差熱焙燒”的提高20%以上,煤耗也降低20%左右。3.4石磚的早燒技術(shù)因為實現(xiàn)了平裝密碼給超高內(nèi)燃磚打下了快燒的基礎(chǔ),又因為恰當(dāng)?shù)嘏浜狭丝鞜姆椒?才使平裝、密碼、快燒獲得了生命力。燒結(jié)磚坯時,要求在焙燒過程中所產(chǎn)生的熱量和溫度剛好能使原料中的硅、鋁、鈣、鎂等氧化物生成新的硅酸鹽,并使部分物質(zhì)熔融流動,以便把大部分未熔融的物質(zhì)交錯黏結(jié),凝固后成為具有固定外形,有一定機(jī)械強(qiáng)度的產(chǎn)品。如果燒結(jié)溫度不夠,熔融物質(zhì)黏不牢,就會出現(xiàn)生磚;如果溫度太高,大部分物質(zhì)都熔融了,坯垛就會軟化坍塌而造成倒排燒流,可見磚坯中物質(zhì)的熔融、黏牢、凝固有一個過程,需要一定的時間。因此,對超高內(nèi)燃煤矸石磚實現(xiàn)快燒技術(shù)的要點(diǎn)是“三長”,即長預(yù)熱,低溫耗煤,以釜底抽薪之計防止燒結(jié)時出現(xiàn)高溫;長焙燒,恒溫?zé)Y(jié),以步步為營之法來適應(yīng)煤矸石需要恒溫時間長的特點(diǎn)來確保燒熟燒透;長保溫,勻速緩冷以穩(wěn)扎穩(wěn)打之術(shù)防止急冷裂紋。3.4.1分層焙燒的安全性為抵消因密碼而增加的通風(fēng)阻力,并使冷卻、保溫、