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隧道窯碼坯形式的基本要求是什么?
  中國(guó)磚瓦工業(yè)協(xié)會(huì)  [2016/3/25]  
摘要:

  在隧道窯碼放時(shí)無論碼成何種坯垛形式,都是要讓氣流盡最大量穿過坯垛中間或是磚的孔洞,應(yīng)盡量減少邊隙,增加坯垛的有效傳熱面積,縮短傳導(dǎo)傳熱路線。這種做法不但有利于預(yù)熱和焙燒,而且也有利于冷卻。不同的碼坯形式,對(duì)整個(gè)窯的斷面上氣流分布的影響很大,例如某地的測(cè)定證明,窯的邊隙大于15cm以上時(shí),只有5%的氣流能從坯垛中部穿過,而95%的氣流從邊隙和坯垛周圍流走了。重慶市建筑材料設(shè)計(jì)研究院曾做過坯垛采用格子型碼法的隧道窯模擬試驗(yàn),當(dāng)窯的兩邊和頂部空隙均為110mm時(shí),穿過坯垛氣體總流量約占10%~15%,穿過頂部空隙氣體總流量約占40%~50%;當(dāng)兩邊和頂部空隙縮至5mm時(shí),穿過坯垛氣體總流量猛增至50%~60%;機(jī)械碼格子型坯垛,擋風(fēng)的橫坯多,且密度大,窯中壓力損失可達(dá)3pa/m;人工碼順坯多于擋風(fēng)的橫坯,且密度不大,窯中壓力損失僅約1pa/m。重慶市吊水洞煤礦某煤矸石磚廠的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn):前者產(chǎn)量?jī)H為后者的75%~80%。現(xiàn)在某些煤矸石空心磚廠,為了避免在磚的條面上產(chǎn)生“壓花”等缺陷,將多孔磚孔洞向上兩塊疊碼的坯垛形式,是非常不利于傳熱和減小坯垛溫度梯度的碼坯形式。大斷面隧道窯中碼坯的原則首先需從坯垛的熱工性能最佳化上去考慮,其次才是坯垛的穩(wěn)固性。

    具體來說應(yīng)是重考慮下列問題:

    (1)坯垛具有盡可能小的邊隙;

    (2)具有非常好的傳熱性能,允許對(duì)坯垛進(jìn)行有效加熱和冷卻,有盡可能小的傳導(dǎo)傳熱路線和大的有效傳熱面積;

    (3)盡可能減少坯垛中(或是一塊磚)的溫度梯度,讓溫度梯度僅在磚的助壁厚度中出現(xiàn)。這樣一來,由于熱應(yīng)力引發(fā)裂紋的危險(xiǎn)性也就大大降低了,同時(shí)在焙燒和保溫階段的溫差也會(huì)達(dá)最小化。

    (4)磚坯暴露的表面(含孔洞內(nèi)表面)上所經(jīng)受的氣流速度應(yīng)盡可能是恒定的,或是均衡的,這樣氧氣就能夠均勻地輸送到磚坯的表面,使其在坯體中的有機(jī)物質(zhì)的氧化能均衡地進(jìn)行,同時(shí)也可使坯體中的反應(yīng)產(chǎn)生的氣體盡可能快地被排走。

    (5)坯垛之間通風(fēng)道的尺寸選擇應(yīng)適當(dāng)。坯垛間有較大通風(fēng)道時(shí),易于在坯垛中形成較大的溫差。

    (6)坯垛前后(含在不同窯車上的坯垛)應(yīng)對(duì)齊。因每當(dāng)一個(gè)窯車被頂入窯道后,其坯垛就起著對(duì)后面坯垛氣流分布的整流作用,如前一個(gè)坯垛錯(cuò)位,必然要影響后面坯垛中的氣流量。從熱工性能上講,高孔洞率空心磚較好的碼坯形式是單坯交錯(cuò)多層疊碼,盡可能小的邊隙,且孔洞應(yīng)順著窯內(nèi)氣流的方向。因這種坯垛形式的熱工性能好,可大幅度提高產(chǎn)量,由于坯垛中溫差小,也有利于提高質(zhì)量。非常明顯,這種坯垛形式要比坯垛周圍有較大通風(fēng)道的1.0mX1.0m基本坯垛的熱工性能好得多,具有較大通風(fēng)道的坯垛焙燒中也不好控制。但是單坯交錯(cuò)多層疊碼也有缺點(diǎn),例如氣體流經(jīng)這樣的坯垛時(shí),其壓力損失要比其他坯垛大,所以對(duì)窯的密封性要求也高,特別是窯門的密封與車下密封;另外上述傳熱機(jī)理是建立在氣流通過磚的孔洞或是坯垛中通道的基礎(chǔ)上,因此對(duì)某些特殊形狀的產(chǎn)品不適應(yīng)。對(duì)二次碼燒的坯體還存在著合理碼高的問題,特別是高摻量粉煤灰磚坯。

    在加熱坯體過程中,坯體的溫度是由表面至中心逐漸提高,冷卻過程反之。毫無疑問,用同樣的熱量加熱不同的物體,熱容量愈小的物體溫度增加愈高;導(dǎo)熱系數(shù)愈大的物體,傳熱速度愈快。因此由導(dǎo)熱系數(shù)、比熱和坯體密度所決定的導(dǎo)溫系數(shù)對(duì)加熱和冷卻速率有顯著的影響。具體說來,高摻量粉煤灰坯體與煤矸石或頁巖磚坯體的加熱過程的差別就非常大。由于粉煤灰的多孔結(jié)構(gòu)及質(zhì)量輕的特性決定了其坯體的傳熱過程相對(duì)緩慢,因此需要較長(zhǎng)時(shí)間的預(yù)熱。實(shí)際上常可發(fā)現(xiàn)高摻量粉煤灰磚焙燒時(shí)較為困難。因此應(yīng)根據(jù)各廠或各地使用原材料的特性來決定焙燒過程中的合理預(yù)熱時(shí)間及冷卻時(shí)間。

    坯垛的碼放形式與加熱的方向也有關(guān)系,例如:側(cè)面加熱時(shí),應(yīng)碼成空心坯垛或是中部留有較大的通風(fēng)道,以便中部通風(fēng)流暢;頂部加熱時(shí),在坯垛下部,即窯車面上設(shè)置空心煙道磚,以便提高坯垛下部的溫度。國(guó)內(nèi)燒磚隧道窯絕大多數(shù)焙燒內(nèi)燃磚坯,因此在碼坯形式上要盡量提高窯車面中部空氣流的速度是非常重要的。因此隧道窯的設(shè)計(jì)圖紙中也必須有各種產(chǎn)品的碼車圖。

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