燒結磚瓦正壓干燥工藝在我國磚瓦行業中推廣應用,已經有了十多年的歷史,取得的成績是有目共睹的,這種最初出現在四川,而且是在原負壓干燥室基礎上改進和發展起來的正壓干燥工藝,很快受到了磚瓦行業的歡迎。傳播速度之快,是一些行家都料想不及的,究其原因,是正壓干燥室不使用排潮風機而帶來的節能效果。由于結構簡單、適應性強等優點,使之受到本行業的青睞。
在正壓干燥室的推廣過程中,有關正壓干燥工藝的實踐與研究、技術革新和爭鳴文章不斷見諸于報端,國家建材局西安墻體材料研究設計院從理論上對正壓干燥的機理進行了系統的研究,一些省、市的磚瓦技術協會和磚瓦科技信息網都把推廣正壓干燥工藝列入自己的議事日程,這些都對正壓干燥的應用與推廣起到了積極促進和幫助作用。
回顧一下這十多年來正壓干燥室的發展過程,應當清醒地看到,我們現在的許多“正壓干燥室”實際上只是取消了的原負壓干燥室排潮風機改造而成的,熱工系統上并沒有真正意義上的改進。加之幾乎所有的正壓干燥室都是采用輪窯或隧道窯的煙氣作為干燥介質,實際上我們的正壓干燥室還處于層次比較低的發展狀態。
1、關于環境污染問題
正壓干燥室的廢氣排放方式幾乎全是低空排放方式,顯然這種排放廢氣的形式會對車間及周圍環境造成污染。以往我們在宣傳正壓干燥工藝的種種優點時,常對這一問題避而不談,或輕描淡寫一筆帶過,盡管正壓干燥室造成的污染程度不盡相同,但存在污染這一事實卻是客觀存在的,我們切莫等閑視之,在設計時必須認真對待并加以解決,力求消除和減輕污染,做到文明生產。
由于正壓干燥室是利用燒磚窯爐的煙氣余熱作為干燥介質的,廢氣中除了大量的水分之外,其主要污染物即是煙氣中的燃燒產物。在以外投煤為主要燃料進行燒磚時,當煤質中的SO2和揮發份偏高時,其煙氣對周圍的污染程度也就比較明顯,廢氣中的SO3、HF和CO2對車間及周圍環境造成空氣污染,從而影響工人的身體健康,危害附近樹木的正常生長。
目前尚沒有十分有效的辦法解決正壓干燥室的廢氣污染問題,原因是正壓干燥中采用的分散排潮方式增加了治理工作的難度。如果采取集中排潮、高空排放廢氣的辦法來解決污染問題,則由于廢氣的濕氣含量大、密度大,且溫度低,煙囪不能產生足夠的抽力將廢氣排向高空,必然要采用機械的方式(例如引風機)通過煙囪向高空排放,顯然,這樣又回到了原負壓排潮的老路上去了,這是大家所不情愿看到的。
根據實踐,我們總結出以下辦法可以減輕或消除正壓干燥室的廢氣污染,使其排放的各項廢氣指標達到國家規定的有關工業衛生標準。
a.采用粉煤灰、爐渣等作為內燃料燒制磚瓦,因為粉煤灰和爐渣是經過工業鍋爐燃燒之后的工業廢渣,有害成分在鍋爐中燃燒時被排除,利用它們的殘余熱值燒磚,其燃燒產物可就潔凈多了,有害成分微乎其微。這個辦法行之有效,不但節能利廢、改善干燥質量,又能減輕廢氣污染,是一舉數得的好措施。
b.堅持內燃燒磚工藝,減少外投煤的比例,并且嚴格限制使用含硫過高的煤種,盡量不用揮發份很高的煙煤,以期減少煙氣中的有害成分含量,從而減輕廢氣對周圍環境造成的污染。
c.采用新型燒磚窯爐的余熱利用系統,淘汰直接利用煙氣余熱干燥的落后方法,采用經過換熱系統產生的潔凈空氣作為干燥室的干燥介質,徹底消除廢氣的污染。
d.在上述幾項措施都難以實現的情況下,只好考慮修建高煙囪將廢氣引入高空排放,盡管抽力不夠,但多數廢氣可以經煙囪排走,廢氣造成的污染程度可以得到部分緩解和減輕,也可以考慮用風機將煙氣全部集中向高空排放。
2、風機型號的選擇
嚴格地講,正壓干燥室本身并沒有風機,實際上給正壓干燥室送風的風機就是輪窯或隧道窯的排煙風機,于是風機型號選擇的問題最終歸結為燒磚窯爐排煙風機的選擇問題。
顯然這臺風機是焙燒系統與干燥系統的重要銜接點,根據正壓干燥室的工作原理,它不僅要保證燒磚窯爐的正常運行,而且還要承擔輸送干燥介質(煙氣)的雙重任務。所以,有關這臺風機的選型計算,大家總是格外注意,反復對比,最后才會拿定主意。
遺憾的是,完全合理地確定一臺風機是困難的,原因是目前尚未建立焙燒一干燥系統流體力學的數學模型,我們只能借助于現有的窯爐熱工計算的經驗公式,以及參考現成的實際情況進行設計和選型,往往保險系數取值偏大。所以,正壓干燥室的風機選型偏大的問題普通存在。
針對上述問題,《磚瓦》雜志社組織力量對正壓干燥室的風機節能問題進行了研究,他們在已經取得成績的ZFJ系列輪窯節能風機基礎上,又開發出GSJ系列干燥室送熱節能風機,這種新型的專用風機與傳統的離心風機相比,其電耗下降30%以上,節能效果十分明顯。
離心風機由于壓力大,風量比較穩定,是目前磚瓦正壓干燥室選用最多的風機型號,因而如何提高離心風機的工作效率和降低能耗,是磚瓦行業很關心的課題,除了采用GSJ系列節能風機外,采用變頻調速器技術是另一種行之有效的好方法。用變頻調速的方法淘汰落后的閘板調節風量的方法,節能效果可達52%,可取得良好的經濟效益。
3、能否取消蒸汽攪拌
當初,我們在推廣正壓干燥工藝時候,曾很有信心地斷言可以取消蒸汽攪拌,現在看來并非這樣簡單,雖然絕大多數磚瓦廠已不再采用蒸汽攪拌這道工藝,但對少數原料特殊的磚瓦廠來說,加蒸汽對原料進行攪拌依然是消除干燥裂紋的最好手段之一,采用正壓干燥后也是如此。
眾所周知,在制磚原料制備過程中加入蒸汽進行攪拌,對改善原料的某些性能,加速干燥、減少裂紋有一定的作用,但不是解決以上問題的唯一辦法。以往大多數加蒸汽進行攪拌的廠僅僅是為了改善成型質量和適應老式負壓干燥的特定環境,避免坯體結露和防止出現干燥裂紋。在取得好的效果的同時,也增加了生產成本,消耗了能源,有的甚至成為一個廠的經濟負擔。能否取消蒸汽攪拌,是大家共同關心的問題。
那么,采用正壓干燥室以后,由于排潮方式的改變以及干燥工藝條件的改善,是不是可以取消蒸汽攪拌?絕對地肯定與否定都是不科學的,因為各地原料的性能千差萬別,不可能用一種方式去解決所有的問題。但是,我們還是有理由相信,除了那些少數原料特殊的磚瓦廠以外,大多數磚瓦廠采用正壓干燥工藝以后,是可以不用加蒸汽制備原料的,其理由是:
①正壓干燥室的多個排潮口均勻分散的排潮方式,給磚坯逐漸升溫創造了良好的條件,不存在因集中一個排潮口強行排潮而產生的升溫過急和風裂現象。
②在正壓狀態下,煙氣首先填充了干燥室的整個空間,并從所有間隙通過,磚坯暴露的各表面都受到熱煙氣的作用,干燥的均勻性比負壓狀態時大為改善。
③底送風支煙道比負壓干燥室長得多,在正壓作用下,從后面向前移動的潮氣能得到干燥熱煙氣的補充,有利于均勻干燥。
除此以外,我們還應知道,強化原料的處理是當今提高產品質量的重要手段,而蒸汽攪拌這種“事后把關”型的被動辦法必然要被淘汰。隨著各種原料處理新型設備的開發和研究,為我們改善制磚原料的物理性能創造了有利的條件,使取消蒸汽攪拌成為可能。
4、關于干燥室寬度
通常干燥室的寬度是,由干燥車的寬度尺寸加上兩邊與干燥室墻壁的間隙尺寸,來確定這個計算方法只是一輛干燥車處在一條干燥道里的情況,我們把這種布置形式稱之為“單車道干燥室”,以前的負壓干燥室幾乎全是這種布置。
然而改成正壓干燥工藝以后,情況就有所不同了,在同一條干燥道內,完全可以并列若干輛干燥車,這種在一條干燥道內并列二輛或二輛以上干燥車的方式稱之為“多車道干燥室”,從理論上講,只要干燥室的結構許可,所有干燥車均可布置在同一干燥道內,同樣可以很好地完成干燥作業過程,這給我們工藝設計提供了比較靈活的選擇余地。
“單車道干燥室”的優點是互不干擾,運行可靠,但占地面積較多,造價也相應多一些;“多車道干燥室”則占地面積較少,造價較低,但容易造成各道之間的相互干擾。至于操作和控制手段方面,二種布置方式基本相同。由以上可以看出,多車道干燥室在工藝布置上具有較多的靈活性,因而很受一些廠的歡迎。應當指出,二種布置方式之間的優缺點,并非是絕對的,還與企業的技術管理水平、施工質量和設備質量有關。還受到干燥車的加工質量、軌道的型號選擇以及安裝精度等因素的影響,生產中操作不慎還會出現干燥車跳道,塌坯等意外事故,往往一條道上出故障而殃及臨近的干燥道,使事故擴大而影響生產,所以許多廠在考慮選擇何種布置方式時,都持比較謹慎的態度。
不難看出,在干燥車質量和軌道安裝質量不能保證的情況下,還是選擇單車道干燥室方案為宜,以免日后在生產中增加麻煩。至于多車道干燥室,在質量可靠,管理水平過硬的磚瓦廠中可以優先考慮。
5、底送風道長度
每一條干燥室下面都有一條送風道,有的同行把這一結構稱為“支煙道”或“送風段”,由于它位于干燥室的底部,所以比較統一的稱呼是“底送風道”。
關于它的長度和在干燥室底部的起始位置,以往一些磚瓦廠根據自己的實踐經驗和本廠的結果,提出各自不同的看法,有的主張在干燥室下面四分之三的長度內都應有底風道,有的則不以為然,他們認為主要布置在干燥室中部為好,太長會使煙熱過于集中在前端,引起升溫過急造成干燥裂紋而影響質量,又有的說底送風道的長度以不少于干燥室總長度的三分之一,不多于三分之二為宜。因為各廠的制磚原料不盡相同,物理性能存在差異,干燥條件當然也不一樣,才會得出各自不同的觀點。這正好說明了針對不同性質的原料,結合本廠的實際,確定與之相適應的送風段長度,并選擇送風段合理的位置是至關重要的,那種不認真分析本廠的實際條件,照搬別人“成功經驗”的做法是不行的。
根據我們的實踐,一般說來,底送風道的長度與位置大致可以這樣確定,出風口布置應遵循以中部為主,兩頭為輔的原則,過于靠前則造成熱量和風量集中在前端,使預熱段升溫過急,容易出現“風裂”或由于升溫過急而產生干燥裂紋。出風口太靠后則使大量的熱量隨煙氣從出車端逸出,不僅造成熱能浪費,同時也污染了車間的空氣,惡化了操作環境。
綜合考慮各種可能的因素,在實際設計干燥室的時候,通常主張將底送風道搞得長一點,也就是說留有足夠的余地,實際操作過程中再根據不同的情況,利用風道上的活動砼蓋板進行調節,游刃有余,十分有效。假如送風道長度不夠,那只好停下生產來搞施工了,肯定又費事又麻煩。所以,在設計干燥室底送風道時,采取“寧長勿短”的策略。
6、排潮口如何布置
在正壓干燥室內,載熱介質(例如煙氣)是否按一定的規律在流動呢?回答是肯定的。不僅有規律,而且也是設計正壓干燥室所必須考慮的。盡管目前對這些規律的解釋和看法存在差異,但對干燥過程的“預熱、干燥、冷卻”三段的劃分卻是基本一致的。
顯而易見,正壓干燥室的排潮口不僅僅只是具有排潮功能的單一作用,而且它還是建立合理干燥制度的組成部分之一,其作用不可小看,排潮口的位置、間距、數量和面積等工藝參數,都會對磚坯的干燥效果產生影響。
排潮口應當主要布置在預熱段的區域內,即多數處于干燥室進車端,這樣可以實現煙氣介質與磚坯運動呈逆向的相對運動,從而提高干燥效率。“分散、暢通、余地”是設計布置排潮口的六字經,“分散”即多個排潮口同時排潮,這一點與傳統的原負壓干燥室只有一個排潮口的情景大不相同,不僅能促使進入干燥室的磚坯平穩升溫,而且還較好地克服了風裂和急劇升溫而引起的其它干燥缺陷。
“暢通”則指的是濕廢氣應暢通無阻地排出干燥室,避免因排潮不暢而引起“悶汗”及磚坯濕塌等事故的發生。所以,排潮口的面積大小比例應適當,利于潮氣向外排出,避免廢氣悶在干燥室內的現象發生。
環境溫度、工藝參數等因素的變化,都會對干燥狀態和過程產生影響,換句話說,在干燥過程中,絕對穩定的干燥狀態是不存在的。因此,在計算排潮口的數量時,應適當留有余地,以便生產過程中依據實際干燥狀態進行調節,這樣做對干燥敏感性系數偏高的原料尤為重要。
7、對干燥室發展的建議
縱觀我國磚瓦工業干燥室的現狀,目前使用最多的是人工正壓隧道式干燥室,其經過十多年的發展,技術也相對比較成熟,而室式正壓干燥室則很少見,且存在著許多問題。總體而言,我國磚瓦干燥室的技術水平還是比較低的,目前,備受磚瓦行業推崇的是正壓干燥室。
雖然受到了磚瓦行業的認可,但是我們還應清楚地看到其技術層次還是比較落后的,與國外先進技術相比,還存在著一定的差距。那么,是我們不能把電子計算機應用于正壓干燥工藝?還是我們不能設計出自動控制的正壓干燥室?都不是,是我國磚瓦工業與其他工業相比,是一個經濟能力、技術水平都很低的行業。脫離這一實際情況去發展“高檔次”的干燥工藝,無疑是很難與現行磚瓦生產工藝嫁接在一起的。
當前的正壓干燥工藝雖然技術“檔次”不高,并且存在一些問題尚待改進和完善,但卻實用,在實際應用中產生了很大的經濟效益,應當說正壓干燥的推廣與應用是成功的,并且在今后相當長的時期內,它還將繼續發展和存在下去。
今后,我們應當結合我國磚瓦工業的實際,一方面進行升級換代的干燥工藝的研究與開發,另一方面針對生產中遇到的各種難題,對現有干燥工藝進行完善和改造,搞出適應性更強,技術性能更先進的多種型式的正壓干燥室,改變目前主要由隧道式干燥室“一統天下”的狀況,以適應我國磚瓦工業不斷發展的需要。
為此,筆者提出如下建議:
(1)研究新型的不同規模的新型室式正壓干燥室系列,改變當前以隧道式干燥室為主的局面,適應不同規模磚瓦廠的生產需要和不同類型產品對干燥設備的需求。
(2)改變當前正壓干燥室熱工狀態被動調節的落后方式,積極采用和推廣熱循環送風、空氣攪拌氣幕等先進技術,提高正壓干燥室的熱效率和產品合格率。
(3)開發與干燥工藝相配套的裝備研究與開發,特別是新型頂車機、指狀叉車、循環風機以及其它相關設備的開發,把干燥工藝與整個生產過程統一有機地聯系起來,促進磚瓦工業的科學技術進步。
(4)配套設計新型燒磚窯爐,應當考慮先進的余熱利用系統,淘汰目前直接利用煙熱的方式,為開發新型正壓干燥室創造條件。
(5)組織科技人員攻關,解決正壓干燥室低空排放廢氣,污染周圍環境的問題,做到文明生產,保護工人的身體健康。
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