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    砖厂工艺设计与窑炉论证(2)

    二、干燥窑炉设计论证与施工技术

       1,窑炉设计论证;

            前面我们讲述了五个质量控制点,都是讲的半成品,现在我讲最后一个质量控制点,即第六个控制点,干燥和烧成。

            如果我们的窑炉烧不出合格优质产品,那前面五个点都等于零。所以这一点关乎全局,一条好的生产线首先要把窑型设计选择好。图7


             


    20069月,我在砖瓦杂志上写过《适应市场,做好中、小断面隧道窑的设计》一文中,侧重介绍了我国隧道窑发展历程,和如何适应市场形势,推陈出新,设计出一种经济合理、环保、节能、优质、高产的新型隧道窑。自2005年我院组织窑炉设计大师重点攻关.3.6×105.8-115m中断面微拱隧道窑以来,陆续投放市场,当时分别在安徽、山西、河南建成十三条生产线,都取得了圆满的成功。现在已风靡全国,各地的窑炉公司和土专家都在搬抄3.6m微拱隧道窑型。这里要特别说明的是:有些与我院合作过的窑炉公司模仿是基本成功的(但必尽是模仿) 。而某些山寨窑炉公司与个人在未吃透窑炉设计原理的境况下擅自更改窑炉结构和安全加固措施,酿成塌窑事故,死伤人员,教训是惨痛的。

    模仿永远赶不上开发和创新,在3.6m微拱隧道窑基础上,我院于2009年又研制推出了3.9*115.92m微拱隧道窑,现已在山东、安徽建成8条隧道窑生产线,并取得圆满成功。它的实质性改进:在于彻底解决了干燥窑倒坯难题。

    本窑特点是:

    本次研制开发的GWY09-115.92×3.9m一次码烧隧道窑属于中断面、微腹拱隧道窑。

    1)它的开发目标:是瞄准中、小企业市场改造和替代现有轮窑,革新生产工艺,提升中、小企业品位。

    2)它的开发目的:是确保技术先进、结构优化、质量可靠的前提下,力争降低窑体钢材和原材料的消耗量,降低造价和投资成本,便于大、中、小企业和市场推广。

    3)它的开发宗旨:是从理论上优化窑体结构、优化燃烧、热风系统,提升技术含量,确保技术进步。使本窑在总体设计上达到安全、可靠、经济、合理、环保、节能、优质、高产的目的。

    4)它的技术措施与保证(即革新内容):

         ①从燃烧、热风系统上,我们针对煤矸石、粉煤灰、页岩等大宗原料、燃料的特点,充分利用内燃烧砖技术,经过热工理论计算,适当地增设了哈风口和加大了风道通风面积,同时还采用了二次热风干燥和冷风供氧助燃措施:即在高温冷却带注入高压冷风,强制冷却,增强色艳,稳定质量,同时将急冷交换出来的热风送入焙烧带加大助燃力度,使燃烧系统更加完善合理,使火行速度大大加快,燃烧效率提高。从而达到优质、高产、节能、降耗之目的。见热风系统与哈风,图8

              

                


             ②取热和排潮分部位、多点、分层次取热,分道送排。这是区别于普通隧道窑的最大创新,它既利于烟气、二氧化硫的分解与回收(在此处可装除硫设施),减少对干燥室和环境的污染,同时保证送往干燥室是洁净的热空气,更利于坯体干燥。图9


              

             

             ③将外置式的金属风管改为内置式砖砌风道,这一改进节约风管钢材38t。(按同等年产6000万块/年计入)。这不仅仅是节约钢材,而且极大地改善了送风条件,有利于保温、节能。关键是解决了水蒸气、二氧化硫、高温烟气对金属管道的腐蚀,从根本上解决了管道的更换与维护难题,内置砖砌风道,可以做到一劳永逸,只需在年终维修时清清烟道灰即可。由于取消了盘龙式外置风管,使窑面更加清爽、整洁、美观。图10
           

              

           

           ④将吊平顶改为微腹拱顶,这绝不是落后,而恰恰是综合了吊平顶和大半圆拱的优、缺点,扬长避短,采用微腹拱加风档的应用,其效果完全达到吊平顶的效果。而且大大地节约了钢材和高级保温材料(按同等6000/年产量计入,与6.94.6吊顶窑比:仅这一项每条窑节约钢材169.8t,高级耐火棉毡53.24t),也就大大地降低了窑体的造价和成本,便于推广应用。同时也解决了吊顶板易坏、难以更换维修的难题。由于热风系统更加优化,使产量质量大大提升,比4.6m吊顶隧道窑产量提高50%,与6.9m吊顶窑持平且建窑投资少30%。图11

           

              


    ⑤干燥室采用与窑等宽断面的逆流式,上、下四通道多面送风,正压干燥,负压分散排潮的设计原理,与结构形式。使送入的热风在干燥室内上下滚动前进与坯体进行热交换,交换出来的水蒸气随负压及时排出,使干燥效果更佳。彻底解决了干燥窑倒坯现象。图12


     

           

             ⑥本窑配有温度、压力、自动控制系统,可以对窑和干燥的各段温度、压力实现自动控制、检测和记录。图13


               


    ⑦为本窑配套设计的工艺线,可以实现全线机械化联动控制。

    ⑧总之,与本窑配套的工艺生产线,不管从工艺设计、建厂规模、投资成本核算、技术含量、窑型设计、机械化、自动化程度上,在国内均处于领先水平。

     

    2,微拱隧道窑的安全运行与节能措施

     (一),隧道窑的发展态势与节能措施

    目前在砖瓦行业应用的主导窑型仍然是轮窑和隧道窑两种形式。轮窑由于他的成本低,投资省,上马快,曾经占据砖瓦行业的90%以上的市场,也为我们砖瓦行业立下了汗马功劳。这个历史功绩应该肯定。

    那么为什么国家发改委和各省、市政府还要下令淘汰轮窑和自然凉坯而换之以隧道窑?其主要原因有:

    a.   轮窑在窑内装出,难以实现机械化作业。工人在高温且灰尘大的窑内作业,不但劳动强度大,且劳动条件极差,常年会导致风湿、关节等职业疾病。故装出窑工越来越难找,即使招来也难以留住人(这是个很现实的问题)当今社会要体现以人为本改善劳动条件实现机械化自动化作业。这是我们的奋斗目标。

    b. 能耗大:在窑炉的热分系统设计合理,人工干燥等同等条件下,轮窑的热耗远高于隧道窑。这个简单的道理:就在于轮窑是火在动(转圈烧)产品不动,在完成一个烧制过程中,轮窑的火在前进中要不断的对窑墙预热、加温。直到烧成温度后又要降至常温,才能出窑,二次装坯。这样相当一部分热能用于加热窑墙了。

    而隧道窑不同,隧道窑是产品动,随着窑车前进,它的预热、烧成、保温、冷却。各带的温度、窑压一旦调定,只要产品和原料不变他的热工参数也是不变的。它带走的热量仅仅是产品本身和窑车表面带走部分热能。这是其一。

    其二:窑炉本身是个气密性热工设备,保证它在节能、高效率状态下运行,就要确保窑炉燃烧、送热、干燥系统的设计要先进合理。我们的措施是:

    ① 对所有的哈风、烟道、风道、风闸的截面、数量要进行热工理论计算,同时结合实践进行反复的论证来确定。

    ② 在预热和冷却带采用了供热、供氧措施,保证燃料(内燃料及有机物)充分完全燃烧。这样既能保证热能的充分利用又利于砖体的结晶转型。以保证和提高烧砖质量和节能效果。

    其三:窑炉的保温密封措施要到位,在窑体设计中,窑墙必须具备一定的厚度,中间夹空心隔墙。在预热烧成带采用轻质保温砖和耐火棉来加强保温。而轮窑只能利用墙厚和填土来保温。其保温效能要差距很大。

    其四:要特别注重窑车的设计、保温、与密封措施。

     窑车看起简单,但是它是我们隧道窑的关键设备,它担任隧道窑的窑底任务,(而且是活动窑底)它不但承载着所有砖体的重量,而且通过它的运行,还要完成窑体与车下的密封。见图14

      

        

     

    所以告诫我们的砖老板和企业家们,在窑炉保温上不能省。省点材料费带给你的是长远的能源损失和浪费,其代价可能是保温材料的几倍乃至十几倍。

    其五:余热要做到合理最大化利用,本窑的预热、烧成、冷却三带的窑顶均设计为双层空腹,将拱顶辐射热换出,所以本窑可同时换取出:①预热带、烧成带、高温、高温带烟热;②冷却带窑室内高温预热;③窑顶的辐射热。以上三股热源同时抽出送往干燥室,从而保证干燥热源。至于在窑上设余热锅炉火余热发电有待商确和探讨。在高温冷却带设窑外换热器供车间采暖和职工洗澡是完全可行的也有成套设备。见图15

            

               


               鉴于隧道窑比轮窑有五大优势,不管从提高机械化、自动化程度、改善劳动环境、节省劳力、节能、降耗等多种因素出发,以隧道窑取代轮窑已是大势所趋,是行业发展的需要。望企业家们在投资方向选择上要体现以人为本,慎重选择,为自己的企业和社会取得双重效应。

     (二).如何确保微拱隧道窑的安全运行:

    上面我们说到窑炉是个气密性的热工设备,要确保它的安全运行,除了各项热工技术参数技术指标要合理,先进以外,还有一个特别重要技术保障,那就是要安全可靠。

    我们在60度,46度微拱窑的设计中,因为它的拱比较平,外推力很大,首先要对拱顶的负荷和推力进行力学平衡计算(同时要考虑它的热胀冷缩因素)采用相应的加固措施,以确保拱顶和拱角的安全可靠。在这点上我们是由专业结构大师(而且是热学结构大师)进行理论计算后而采取的钢梁立柱加固措施。

    请大家注意我们的钢梁立柱的位置,一定要设在拱角梁的受力点上,立柱的大小和布置也是经过力学计算的。立柱的加固方案:是上下浮动的。以拉杆,螺栓紧固在窑的外墙和拱角梁上,这样就便于我们在烧窑过程中随着窑温的上升和降低以相应调整拉杆的松紧度。直到窑的各带温度稳定后把拉杆调到适度的松紧程度为止。图16

            


    也有的朋友问到,你那个钢梁立柱是否能换成砼立柱?我说可以,我院在上个世纪70.80年代建窑时由于当时钢材奇缺曾经就用过砼立柱,但立柱的截面大小和配筋也要进行受力计算,其加固方案与钢立柱相同(造价相当)这里我要特别提醒大家注意的是,这个砼立柱仍然是上下浮动,松紧可调,那种把立柱浇灌在砼基础里做成固定立柱那是不对的,是极其错误的。

     

    三、生产劳动组织

    1、生产组织

    生产劳动组织是衡量企业管理水平的主要因素之一。本生产线采用的原料经精细加工处理、新型联合真空砖机挤出,配人工干燥,隧道窑烧成,属现代砖瓦企业里比较先进的生产工艺和装备。整个生产线机械化、自动化程度较高。加之空心砖的生产技术难度较大,必须严格控制生产工艺中的每一个环节,抓好质量控制点,确保产品质量。所以要求企业领导和管理人必须具备相应科学文化知识和现代管理水平。建立一套严格地工艺、技术和生产管理体系,实行科学管理使本生产线,不管是从设计上、技术上、生产组织上都达到现代砖瓦企业的较高水平。

    2、职工培训

    由于本生产线是新建现代化工业生产线,机械化、自动化程度较高,加之人工干燥和隧道窑烧成有严格的管理和控制制度。故必须对主要岗位人员和生产管理人员进行专业技术培训。使他们熟悉生产工艺、设备性能,掌握上岗操作方法,维修和排除故障的技能。

    工厂管理人员应自始至终参加全线的建设和投产调试全过程,熟悉生产工艺,掌握主要质量控制点,以做到科学管理,保证企业安全生产,并获得较好的经济效益和社会效益。

     

     

    西北建材设计研究院

    西安功力炉窑科技有限公司

    张学功 钟程平 叶健

         




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