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燒結磚生產線碼坯與焙燒的關系

作者:燒結磚人氣:發表時間:2019-01-23

  燒結磚行業的人士大都聽說過“七分碼,三分燒”。現實生產操作中如果說不清楚“七分碼”這句話的含義,僅僅是些無關緊要的不關乎坯垛設計與操作的人的話也無關大局。但是往往說不清楚“七分碼”含義的卻是窯爐設計單位和制定碼坯方案的人,以及碼坯機廠家負責制定碼坯方案的人和一部分有權制定碼坯方案的燒窯師傅,這樣的話問題就相當嚴重了。

  按理說,窯爐設計單位負責碼坯方案制定的技術人員是應該懂得“七分碼”所指的內容及其重要性的。可遺憾的是真正具有設計資質的窯爐公司太少,而山寨版的皮包窯爐公司太多 ——哪個地方只要出現一個經設計院設計的正規施工建造的生產線,其附近縣市甚至臨省馬上就會被無師自通的“土”窯爐公司的土專家復制克隆出十幾甚至幾十條外觀類似而內部早已變質變味兒的窯爐。

  這種“變質變味兒”有的是在復制傳抄中誤解誤抄,有的是土專家根據自己的理解添加進去很多自己的想象和“發明創造”,有的則是施工環節不嚴謹又缺失監管造成的施工錯誤。正規的碼坯機制造廠家其實都有專門負責設計碼坯方案的部門及技術團隊,但是和正規的窯爐公司及設計院同樣悲哀的是:克隆模仿者比他們還要多十幾倍甚至幾十倍。這些低劣的復制克隆者利用國內對技術知識產權不是特別重視,磚瓦行業入門門檻低等因素,喪失商業道德,利用正規公司跳槽人員手里的技術,或者直接就是這些正規設計院所和窯爐公司里面的“內鬼”偷走圖紙,然后找個投資人,自己技術入股另起爐灶。

  于是碼坯機廠家猶如雨后春筍般遍地都是。搞的粗制濫造的碼坯機機器人遍地開花,于是高端設備低端做;精密設備粗糙做。這些低端模仿復制者哪里懂得什么碼坯形式,他們只要能把坯垛碼起來,碼方正就已經是慶幸了。

  再就是有很多燒窯師傅對什么是“七分碼三分燒”的概念也是模糊的。這十幾年城市建設突飛猛進的大發展帶動房地產風生水起。對磚瓦墻材的需求迅速上漲,這就催生出很多上述的劣質窯爐和碼坯機廠家。有窯爐,就得要有燒窯的人員。國內根本就沒有一所這方面的專業學校,所以,這成千上萬的燒窯師傅要么以前跟著有點兒經驗的燒輪窯的師傅看過幾天火,幫助師傅往火眼里添過幾天煤,要么也是無師自通。

  這種師傅,磚燒好不知道為什么燒的好,磚燒報廢更說不出是什么原因導致的報廢。這一大批技術上連半瓶子醋都算不上的人,在需求旺盛的賣方市場下,搖身一變就都成了隧道窯的燒火“窯師”了。指望這樣出身的“窯師”去執行“七分碼三分燒”的理念無異于癡人說夢。

  以上種種因素再加上新入行的磚廠老板又多數根本連“七分碼三分燒”這句話都沒有聽說過,就更不要指望他們對碼坯提出嚴格要求與監督了。于是乎,這“七分碼”就在以訛傳訛中越傳越離譜,到后來就形成了現在百花齊放的混亂局面:似乎誰也不知道真正對的碼坯方式是什么?什么是對的碼坯方式?

  所以,要碼好坯,就要首先弄明白風在窯里面從始至終是什么樣的流動狀態;什么樣的坯垛能使風在干燥室全斷面溫度、濕度、壓力趨于一致并盡最大可能不致溫度上下分層;什么樣的坯垛能使風在焙燒窯的全斷面得到合理的分配從而達到全斷面溫度趨于均衡燃燒,盡量做到齊頭并進。

  1.窯內氣體流動的重要性。

  目前國內的燒磚隧道窯絕大多數都是采取的內燃燒成工藝,而且大都是采用的一次碼燒(干燥、焙燒)工藝。碼上窯車的坯垛已經攜帶了干燥和焙燒需要的絕大部分或者全部所需熱量。按既定的碼坯形式在窯車碼成的坯垛,在窯內依靠坯體內預先摻加進去的內燃料燃燒而產生熱量來完成焙燒過程。

  坯體內的燃料要燃燒就需要氧氣。氧氣是由風機經焙燒窯尾抽進焙燒窯內并一路流經冷卻和保溫兩帶被加熱以后的氣體。磚坯燃燒后產生的高溫氣體又在抽煙風機的作用下一路流向焙燒窯的預熱帶,將剛剛納入焙燒窯窯車上的坯體循序漸進地加熱。

  這部分高熱氣體負有將干燥室沒能完成的任務繼續完成的責任:

  其一是將干燥室未能排盡的殘余水分非常溫柔地徹底排除(這個時候的水分排出,危險性和惡劣性比干燥室還要大。干燥室坯體的淋塌潮塌,出干燥室后還能清理再做坯;而焙燒窯高溫預熱帶出現問題導致的后果就是千辛萬苦過關斬將做出來的,已經帶有絕大部分成本的坯體將徹底變成沒有任何價值的垃圾);

  其二是要將坯體原料中礦物的化學結合水排除干凈;其三是幫助坯體完成高溫焙燒前的逐步加熱升溫,使坯體穩步進入安全焙燒的高溫區域。完成燒成后還需要冷卻,由被抽進焙燒窯的冷風進行冷卻以利于出窯卸車;冷卻成品后的冷風就變成了沒有任何水分和污染物的高質量熱風,這股熱風再被風機送進干燥室用來干燥濕坯體。由此可見,從磚坯離開擠出機后的干燥、焙燒環節都離不開風的參與了。

  為了加快火行速度,使坯體的內燃快速氧化燃燒,加快坯體的預熱速度和燒成制品的冷卻速度,以上每一個環節都需要大的風量。而風量加大并不是解決一切問題的根本所在,要使進入窯的風充分發揮作用,其一就是要確保送進窯內的氣體能夠非常順暢地在坯體間流動穿行;其二就是要確保風在坯垛的各個部位合理分配,只有這樣,才能最大限度地讓整個斷面的火頭保持齊頭并進。

  2. 影響風在窯內順暢流動的阻力有哪些?

  (1)摩擦阻力:風是由風機抽取窯外自然界里的空氣,通過預設的風道被送進窯內。那么輸送風的風道不管是什么形狀的或什么材質的,都存在或大或小的阻力,氣體與風道壁、窯墻、窯頂、窯車以及坯體之間產生的所有摩擦都叫“摩擦阻力”。在發生摩擦阻力時氣流的流速和流向不改變。

  (2)局部阻力:氣流在沿一個方向流動途中,突然遭遇速度的突變導致氣流方向、氣流截面積大小或形狀改變的障礙就叫局部阻力。這些障礙物有可能是窯墻上的凸起物,窯車臺面上散落的垃圾雜物,突然由粗變細的風道截面積,防止坯垛不穩的壓茬拉縫坯,或者是坯垛上的碼坯橫帶等。凡此種種的障礙物都足以導致正在順暢地向前流動的氣流驟然改變方向。如下圖 :

  橫帶坯體本來阻力就大,而碼坯的不規范導致坯體頂頭又伸出順坯兩公分多。這伸出來的兩公分不但縮窄了本就非常狹窄的坯垛間縫,而且又對進入風道的風流起到了阻擋作用。風在這個伸出來的頂頭障礙的阻擋下,既不能很順暢地做穿流行進進入坯縫,又不能很順暢地進入垛縫。

  只有改變方向做上下左右流向。使本來有用的風變成了溜邊走的無用風。風口里面的砌墻水泥垃圾根本就沒有進行清理,干燥室就投入使用了。那么從總風道被高壓擠進來的風由于截面積的突然變小,風壓會變的更大,風的流速會更急速,在被這些垃圾驟然擋著去路后,必然的結果就是改變方向和流速,使本來能夠進入坯垛縫隙的風被迫改變方向,從而導致熱風不能順暢進入坯垛內部,磚坯的干燥效果就會大打折扣甚至會因此而導致干燥塌坯。

  3. 風在加熱中的上升力

  孔明燈大家都見過。孔明燈在沒有任何動力的情況下之所以會上升很高,就是利用氣體加熱后上浮的原理。空氣經加熱升溫后密度變小,密度小自然就質量輕,所以,被冷空氣包圍的質輕密度小的熱空氣的浮力就大于周圍的冷空氣,從而帶動孔明燈上升。這也是煙囪越高抽力越大的原理。煙囪越高,煙囪內部上下的空氣冷熱溫差越大,煙囪的抽力就會越大。那么具體到窯內的氣流在流動中的狀態做以下分析供大家探討:

  氣體從窯尾進入焙燒窯,不是自然流動地進入,而是在風機抽力的作用下被迫進入窯內的。氣流由冷卻帶進入后,流經冷卻帶——保溫帶——焙燒帶——預熱帶。氣體到達高溫焙燒帶時,已經被逐步加熱到最高溫,加熱后的高溫氣體在風機的抽力作用下又被送往焙燒窯的預熱帶。

  風從窯尾進入窯內后,除受到焙燒窯前部風機的水平抽力外,逐步加熱溫度升高后的氣體還會產生一個向上的升力。并且風的溫度越高升力就越大。人工干燥室的送熱風和排潮的模式一般都是在干燥室后部兩側送熱風進去,風逆流流向干燥室前部,被設置在干燥室頂部的排潮風機將低溫高濕的潮氣抽出干燥室。由于高溫熱風具有上升力的特點,送進干燥室的熱風被排潮風機抽著一路流向干燥室前部,在流動途中,熱風被經過的坯體吸收熱量后溫度逐步下降。

  流動的熱風在溫度下降的同時帶走了坯體中散發出來的水分。氣流在流動途中,密度低,質量輕,溫度高的那部分風永遠走的是上部,攜帶大量水分的低溫風隨著流動路線的加長,溫度會越來越低,攜帶的水分會越來越多,低溫高水分的氣流由于溫度下降密度越來越高,質量越來越大。當這部分高濕低溫氣流在向前流走途中一旦達到露點溫度后,其攜帶的大量水分就會凝聚成水滴被流經途中的坯體吸收。——這就是潮塌的坯垛上部坯體基本完好而下部坯體碎裂解體的原因。如下圖

  4. 窯爐設計失誤導致的碼坯缺陷

  窯爐設計之初,首先要弄清楚當地建材市場需求什么品種的產品。而且很可能當地市場不僅僅需要一種磚型。這就要在干燥室和焙燒窯以及窯車的高度寬度與長度的設計上給以充分的兼顧,盡量照顧到所有的磚型在窯內的合理碼坯高度。

  上圖這種碼坯方式,頂層坯的上沿距離干燥室頂高達460mm。頂部空間上下高度上再碼三層坯也未嘗不可。可悲哀的是在于焙燒窯的高度是低于干燥室的。坯垛在干燥室內距離室頂是460mm,到焙燒窯后,上部距離窯頂僅僅100mm。干燥出來的磚坯上部2%含水率,而中部下部的干燥后含水率比成型含水率僅僅少了3%!這說明經過二十個小時的干燥,僅僅能干燥掉3%的水分。

  可見頂隙大的危害有多大!走訪這位“土”設計師后才得知他把頂隙設計這么高的意思是讓潮濕氣體能夠很順暢地進入頂部排潮煙囪。他臆想頂部空間越大,潮氣排出的就會越利索。而實際情況是在干燥室無法干燥透徹的磚坯進入焙燒窯后燒的慢了沒問題,只要燒的快,不是塌坯就是制品酥碎。如下圖 :

  通過以上對風在窯內流動狀態的分析可知:其一,熱風有上升力。溫度最高的風都在緊挨窯頂的上部行走,高溫風的下面是漸次低溫的風;其二,人工干燥室的送風布局都是采取的逆流式,也就是說高溫風是從干燥室尾部送入,在排潮風機的作用下流向干燥室前部。這就會使最高溫度的熱風被送進干燥室后迅速上升到干燥室頂部,沒有或者很少量地經過坯垛底部后,就被排潮風機從上部直接抽進排潮煙囪排出干燥室。

  過高的碼坯頂隙,會導致最優質的熱風根本起不到干燥坯體的作用就被迅速排走。這種碼法的坯車進入焙燒窯后,會導致頂邊部出現欠火中部過火。因為大部分風都順著阻力最小的頂隙垛隙邊隙這三隙流走了,根本無法進入坯垛內部,這樣的后果就是坯垛內部的熱量無法通過風攜帶走從而導致中部溫度過于集中;而邊部頂部的風流動量又太大,由此出現四周制品欠火而坯垛中部制品過火粘連酥焦的奇特現象發生。

  這種坯垛頂部的順坯碼法無疑是在變相加大頂隙面積。頂隙(包括邊隙垛隙)所占空間面積越大,說明穿流風所占的的縫隙總面積就越小。不做功的風就越多。干燥和焙燒就越難進行。干燥和燒成的制品質量也越差,產量也會越低。

  以上這兩種有缺陷的碼坯方式都是窯爐設計的失誤導致的碼坯缺陷。說明這類土專家根本不懂碼坯模數。設計窯爐之初,必須了解當地建筑市場對磚型的需求與要求。任何一地的市場都不可能只需求單一的品種。所以,在設計窯爐和窯車之始就要兼顧生產的不同產品在干燥室和焙燒窯內對流經坯垛的風的不同要求。雖然不可能讓所有制品都達到最佳組合,但是也要盡最大可能兼顧到所有磚型的用風需求。

  5. 碼坯機廠家的失誤導致的碼坯缺陷。

  如前所述,正規的碼坯機制造廠家都有比較規范的負責碼坯方式制定與設計的專業技術部門,甚至有的還會聘請碼坯方面的業內專家專門進行碼坯方式的設計指導,設計的碼坯方案一般不會有大的問題。出現問題最多的就是那些低端模仿者。加上磚廠老板大部分根本不懂什么叫合理碼坯,總是很低級地認為只要把坯體碼上窯車,就能燒出來產品。由于不懂行,對于這些碼坯機廠家提供的碼坯方案根本提不出來任何問題。于是,市場上就出現了各種各樣無法想象的碼坯方案。

  干燥室實例:對應的送風口:干燥室是采取的側送熱風頂排潮形式。干燥室側墻送風口等距離間隔1100mm一對。每個送風口的尺寸為高x寬=200x120mm。而實際碼上窯車的坯垛,其對應進風口的垛縫隙為:窯車兩頭為進風風道。風道寬為30mm;1100mm的窯車中部進風風道寬度為60mm;而根本沒有進風口的另外兩個坯垛縫隙竟然為98mm寬!這樣的風道根本無法保證干燥熱風進入坯垛內部。

  風進不了坯垛中間,干燥磚坯也就無從談起。其結果是窯車上的磚坯除了頂部邊部能干燥出來一層差強人意的坯體外,坯垛內部的磚坯根本就是濕的。這是干燥室和焙燒窯等長的一條干燥室的生產線。窯長68m。內部根本就是濕坯的窯車被納入焙燒窯后,由于焙燒窯比較短,所以坯車很快被推入高溫段。帶有大量水分的磚坯遇高溫后要么塌車,要么將磚坯燒殘報廢。燒出來的制品如下圖

  這樣的碼坯方式設計的坯垛與窯墻的縫隙幾乎達到了中部坯垛縫隙的兩倍。而導致的結果就是:坯垛中部無法干燥透徹,燒出來的磚頂部邊部的制品是紅色而中部制品泛白嚴重;焙燒環節更是邊部欠火中部過火粘連。隧道窯的碼坯,窯墻與坯垛的距離原則上越近越好,最好沒有縫隙。

  但是由于隧道窯內的窯車在生產狀態下是處于間隔的運動狀態,為了避免窯車以及車上制品與窯墻的刮擦,就必須讓窯車以及窯車上的坯垛與窯墻保持一個安全的距離。又由于隧道窯的哈風都是設置在兩邊的窯墻底部靠近窯車臺面部位,所以風機的抽力對邊部是最大的。風機對窯內的抽力哪里暢通無阻,阻力小又距離哈風近,就會對哪里的抽力大。

  窯車上的坯垛,阻力最大的應該是中部,而且由于距離哈風遠,阻力大的緣故,中部熱量得不到風對溫度的調節,無法達到斷面溫度平衡,再加上邊部走風量大于中部,就會加劇中部過火粘連而邊部因走風量過大導致欠火。這也就是理論上強調碼坯要邊密中稀,上密下稀的道理所在。個人認為:除了邊部由于窯車行走必須有個安全距離,其他橫向垛可以考慮只留伸縮縫而不留垛與垛之間的風道,將節余出來的垛與垛之間的地方均勻分配進坯與坯之間,這樣,既能減少環流風,又增加了坯與坯之間的穿流風。
 


 

  這樣的碼坯形式雖然沒有了順坯,但是也沒有了橫坯,其總的通風面積,尤其是穿流風增大了許多;而且還避免了橫坯只能干燥迎風面導致制品兩邊干燥收縮不均衡引起的制品翹曲現象。實踐證明這樣碼的效果不管是干燥環節還是焙燒環節,效果均好于一橫一順的碼坯方式。

  6. 磚廠老板不懂行造成的損失。

  這個問題乍一看似乎與碼坯方式或者風的流動沒有多大關系,其實不然。老板的不懂行只要尊重技術尊重科學,也沒有關系。而偏偏有的老板不懂還要瞎指揮干涉生產。這種瞎指揮干涉生產不但給自己的企業造成很大損失,而且還會搞得生產工人雞犬不寧,人心渙散。如下圖 所示:

  這是一張焙燒窯二道門——就是截止門的照片。大家可以看到窯墻邊的下部磚砌的砂封槽被人為地挖斷了。為什么挖斷呢?磚廠老板說截止門落不到窯底地面上!按設計,截止門必須落到窯車后部框磚面上,這樣能夠防止窯底和窯外冷風順著頂車機空當被抽煙風機抽進焙燒窯的預熱帶。可是老板認為窯門不落地是錯誤的。

  于是下令挖開砂封槽,每次進車后將窯門落到底。只挖斷砂封槽還做不到窯門落地,還必須將窯車在原來的停車位置上再向窯內多頂進120mm才能實現。這多頂的120mm,直接導致坯垛的進風縫隙與所有的哈風口錯位,致使火行速度減慢,生產中窯車上坯垛中部高溫無法抽出;遇到陰冷天氣,干燥室坯體干燥不好,進入干燥室后還會塌坯;即便勉強燒出來了磚,也是四周欠火中部焦黃粘連。

  可悲的是這個老板用過的幾波燒窯師傅要么是速成班出身的燒窯工,要么就是對隧道窯一知半解的燒窯工。這些燒窯工根本不懂得截止門的用途。磚廠老板又比較自以為是,磚燒不好就認為是燒窯師傅水平不行,于是三年換了十幾波燒窯師傅。到底沒把磚燒好。究其原因,就是多頂了這120mm。將砂封槽修復,窯車退回到原來的位置,窯門落到窯車面上以后,火行速度也上來了,磚也燒好了。——這就是不懂行瞎指揮造成的后果。

  總之,碼坯的原則是:盡力使干燥室與焙燒窯橫斷面上下左右阻力均衡,碼出來的坯垛全斷面通風均衡一致。因為我們知道哪里的風大,哪里的干燥效果就好,哪里的火行速度就快。干燥好了,焙燒基礎有了,產量質量自然就有了。要想達到全斷面氣流均勻穿流,就要充分吃透窯爐、窯車的設計,做到讓碼出來的坯垛與窯爐、窯車完全匹配,這就要求操作者必須在碼垛上下功夫。要根據窯和風路的具體情況有針對性地實施碼坯方案的設計。萬不可只要方正地碼上窯車就萬事大吉。這樣會給后續的干燥、焙燒帶來很大的麻煩,并且對制品的質量與產量都會有致命的影響。

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