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技術(shù)文章

磚廠廢氣監(jiān)測丨隧道窯爐內(nèi)上下溫差分析

日期：2020-01-09 信息來源：本站

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，對于多孔磚來說，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℃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℃～800℃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(jìn)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(dāng)，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，燒成周期變長，相應(yīng)的產(chǎn)量下降，從而降低經(jīng)濟(jì)效益與能源效益。

當(dāng)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(jìn)行分析。
廢氣監(jiān)測系統(tǒng)

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(jìn)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(jìn)入燒成窯后，從燒成帶過來的高溫氣體對這部分坯體進(jìn)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(jìn)路線大方向為向窯頭方向前進(jìn)，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，在此不再一一贅述。

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(dá)到近300℃，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(jī)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(jī)械工業(yè)的再次進(jìn)步，才會逐漸解決這個問題。也可以考慮分類碼坯，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(dāng)然實現(xiàn)起來還是有一定的難度。

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(jìn)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(jìn)，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(yán)重，那么窯內(nèi)的上下溫度差就會很大，而人們?yōu)榱四苷Ｉa(chǎn)，必然會加大風(fēng)機(jī)抽力或增加窯車進(jìn)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

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/m³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(jì)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。