隧道窯窯爐的預(yù)熱段是不可缺少的一段窯爐工藝段,是整體窯爐不可分割的一部分。此段的窯體布置結(jié)構(gòu)與預(yù)設(shè)的燒成氣氛參數(shù)對整個窯爐的溫度曲線和燒成氣氛曲線起著決定性的作用。
以多孔磚的燒成為例來說明此問題:需要燒成的坯體雖然經(jīng)過了干燥窯干燥,但坯體中的游離水與結(jié)構(gòu)水仍大量存在,窯爐的燒成工藝決定了此部分水需要在經(jīng)過預(yù)熱帶時大量排出。
坯體在預(yù)熱帶內(nèi)是一個升溫至燒成溫度,度與多孔磚來說,一般燒成溫度在1000℃左右,在此升溫過程中,對多孔磚制品來說需經(jīng)歷幾個較為重要的溫度點或段,比如在573攝氏度時,是石英晶型轉(zhuǎn)換點,在此溫度點時,如果溫度不夠穩(wěn)定或升溫過快,制品容易出現(xiàn)裂紋;在600攝氏度至800攝氏度時,制品還容易出現(xiàn)急劇膨脹,若此時溫度不夠穩(wěn)或提升溫度速度過快,也容易出現(xiàn)裂紋斷裂等缺陷。
因此,為了保證多孔磚制品的質(zhì)量,對預(yù)熱帶的溫度進行干預(yù)、控制是非常有必要的。若此段內(nèi)的控溫措施不當,或是對窯斷面上下溫差的影響因素不能盡量消除,就會出現(xiàn)多孔磚制品質(zhì)量下降,燒成周期邊長,相應(yīng)的產(chǎn)量下降,從而降低經(jīng)濟效益與能源效益。
當然,對于整個隧道窯的預(yù)熱帶來說,其溫度的變化是受多方面的因素影響的,本文僅對部分主要因素進行分析。
1坯體碼放密度對溫度的影響
1.1窯內(nèi)氣流分層
一般來說,在窯爐預(yù)熱帶,多孔磚磚坯的行進方向和從高溫帶過來的高溫?zé)煔夥较蚴窍喾吹模@既是工藝的決定也是提高熱交換效率的方法,是比較科學(xué)有效的。經(jīng)過干燥后的坯體進入燒成窯后,從燒成帶過來的高溫氣體對這部分坯體進行加熱,此部分高溫?zé)煔鉁囟仁菑臒蓽囟戎饾u遞減的,其行進路線大方向為向窯頭方向前進,主要通道是坯體與窯吊頂之間、坯體與窯墻墻面之間、窯車上坯體之間以及窯車之間的空隙。
又因為熱氣上行的特性,溫度較高的氣體主要停留在坯體與窯頂?shù)蹴斨g的空隙中,而較低溫度的煙氣則處于窯車臺面附近,造成了氣體上下溫度不一致,形成煙氣的溫度分層現(xiàn)象,形成溫差,不利于坯體的預(yù)熱除水。實際生產(chǎn)中主要是通過改變窯爐的結(jié)構(gòu)形式來避免溫差過大,實際生產(chǎn)中,有許多方法可以避免或減少此情況發(fā)生,在次不再一一贅述。
1.2窯內(nèi)氣流速度不均
在隧道窯斷面上,高溫?zé)煔馔ㄟ^不同的空隙從燒成帶向預(yù)熱帶方向移動,但不同的空隙對此部分氣體產(chǎn)生的阻力是不同的,比如坯體與窯爐吊頂之間的空氣往往比較大,也就是說高溫?zé)煔馔ㄟ^此處時,其阻力小,速度相應(yīng)會較快;而坯體與窯爐墻面之間的空間較小,高溫?zé)煔馔ㄟ^此處時,阻力較大,相應(yīng)的氣體流速就會降低,根據(jù)能量守恒定律,此處由高溫?zé)煔鈳淼臒崃烤蜁佟R虼耍瑫霈F(xiàn)靠近窯爐頂部的部分坯體溫度較高,溫度提升速度比下層坯體要快,形成從上而下的一種溫度差現(xiàn)象,其不利于整個窯爐的制品燒成質(zhì)量。實踐中發(fā)現(xiàn),有的窯內(nèi)上下溫差能夠達到近300攝氏度,極大地影響了產(chǎn)品的燒成質(zhì)量。
隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,磚瓦行業(yè)采用的工業(yè)機器人會越來越多,而且基本形成了“三壓五”、“五壓八”等經(jīng)典碼坯方式,坯體間的空隙尺寸基本一樣,因此,想通過將坯體采用“上密下疏”的方式來改善氣流速度是不現(xiàn)實的,這需要機械工業(yè)的再次進步,才會逐漸解決這個問題。也可以考慮將分類碼坯,比如將頂部的坯體做成需吸熱較多的,而下方制品碼放需吸熱較少的產(chǎn)品,當然實現(xiàn)起來還是有一定的難度,如果是人工進行碼坯的話,還是可以實現(xiàn)。
2窯車蓄熱對溫度的影響
窯車既是窯內(nèi)燒成制品的運輸工具,又兼顧對窯底進行密封,是一種可活動的密封底。在預(yù)熱帶中,窯車是需要吸熱的,并且在預(yù)熱帶中,窯車是在向一個溫度逐漸變高的方向前進,其處于一種不穩(wěn)定的傳熱狀態(tài),即在不斷的周期性移動過程中,即存在散熱過程,也有自身不斷蓄熱的過程,而窯內(nèi)每一個車位處的熱量總是穩(wěn)定不變的。
通常來說,窯爐內(nèi)上下溫差最大的地方是預(yù)熱帶,大部分原因就是在此段內(nèi)存在著窯車的不穩(wěn)定傳熱狀態(tài),窯爐內(nèi)溫差與此部分內(nèi)的坯體及窯車蓄熱量呈線性正比關(guān)系,若是不穩(wěn)定傳熱狀態(tài)太過嚴重,那么窯內(nèi)的上下溫度差就會很大,而人們?yōu)榱四苷Ia(chǎn),必然會加大風(fēng)機抽力或增加窯車進車速度,造成窯爐高溫帶的拉長,對窯體結(jié)構(gòu)造成損害,破壞整個窯體的燒成溫度曲線與壓力曲線,影響產(chǎn)品質(zhì)量。因此,如何減少窯車的不穩(wěn)定傳熱是至關(guān)重要的,減少窯車自身的蓄熱也是一種比較流行的辦法。
3結(jié)論
通過前述分析,本文提出一些在實踐中得出的一些數(shù)據(jù);碼坯密度在250塊/M2時比較合理,既可以使煙氣流速不致太快,也能保證煙氣通過暢通,增加了坯體的吸熱效率,對于實現(xiàn)“稀碼快燒”比較有利,提高產(chǎn)量的同時也提高了經(jīng)濟效益,而且單位制品消耗的熱能下降,起到節(jié)能降耗的作用。
目前,減少窯車不穩(wěn)定傳熱的辦法基本都是向窯車輕量化方向發(fā)展,采用導(dǎo)熱效率高的耐火材料與結(jié)構(gòu),可減少窯車的蓄熱量,有數(shù)據(jù)表明,窯車蓄熱量與窯內(nèi)溫度的對比關(guān)系為1.25:1。
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