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我国隧道窑热耗偏高问题分析与节能对策研究

我国隧道窑热耗偏高问题分析与节能对策研究 砖瓦界
2025-07-15
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导读:与发达国家隧道窑相比,我国隧道窑热耗明显偏高。

与发达国家隧道窑相比,我国隧道窑热耗明显偏高。

01 焙烧制度应和原料性能相匹配

部分砖厂在原料制备、成型、干燥等环节过度简化,导致大量存在隐性缺陷的坯体进入窑内,或焙烧制度与原料特性不匹配,造成优质原料产出劣质产品,浪费资源与能源。

随着墙体材料性能要求提升,国家已禁止使用农田黏土制砖,鼓励采用煤矸石、粉煤灰、炉渣、淤泥、页岩等替代原料。这些原料虽可实现废渣利用并提供内燃热量,但多属难处理的劣质原料。要实现“粗粮细作”,必须根据其理化特性匹配相应工艺流程、设备选型,尤其是核心设备隧道窑的设计,并制定与之适配的焙烧制度,才能生产出高品质、低能耗的产品。

02 控制窑内合适的过剩空气系数

我国多数隧道窑以固体燃料(如煤、煤矸石)为主,仅少数使用天然气或重油。为保证燃料充分燃烧,需供给超过理论值的空气量,其比值称为过剩空气系数(a)。不同燃料因混合程度差异,所需a值不同:气体燃料为1.05~1.10,液体燃料为1.1~1.2,固体燃料为1.2~1.5。但由于漏气及窑内阻力分布不均,实际固体燃料隧道窑在烧成带的a值常控制在2~3之间。

若a值过小,局部区域供氧不足,导致燃料不完全燃烧,表现为炭末未燃尽或生成CO而非CO₂,仅释放17%热量,严重制约窑温上升。部分窑炉外投煤渣残余发热量达2090~6270kJ/kg,成品出现“黑心”“压花”,即为此类问题。

若a值过大,多余空气吸热后排出,造成热能损失。实践表明,a值每增加1,热效率下降约6%。例如上海大中砖厂将a值从3.5降至2.5后,年节标煤约60吨。更严重的是,当空气与燃料接触不良时,既存在未燃损失,又有多余空气带走热量,双重损耗导致燃料消耗更高。因此,应优化窑内气流分布均匀性,并在此基础上合理选择a值,以实现节能降耗与高产优质。

03 生产空心砖

空心砖不仅在建筑使用中节能,在焙烧过程中也能显著降低能耗。随着孔洞率提高,燃料消耗相应减少,原因在于:热能消耗与坯体质量成正比;空心坯壁薄肋少,传热面积大,升温快,有利于快速烧成和内燃充分燃烧。

案例显示,上海振苏砖厂由实心砖转产孔洞率33%的空心砖后,产量提升22%,热耗降低20%;山东邹平红庙砖厂一次码烧隧道窑改产空心砖后,每标块节省燃料达42%。

04 选择合理的窑型、码窑形式和操作方式

合理选择窑体规格与结构形式,是实现热能高效利用的关键。应依据焙烧温度曲线与压力曲线设计,结合原料特性与生产条件灵活调整,避免照搬模式。

隧道窑出窑砖温一般不应超过60℃。有砖厂因窑体过短,出窑温度高达300℃,甚至因追求高产缩短进车时间,使烧成带前移24米,出窑砖温超500℃,遇冷急裂,哑音与裂纹比例超50%,造成巨大能源与资源浪费,亟需纠正。

码窑方式直接影响窑内气流分布。“三分烧窑、七分码窑”凸显其重要性。应尽量减少横坯或连续横带,优先采用顺坯密码,既能降低气流阻力,又能充分利用窑道空间,提升产量并节约燃料。理想码窑应确保火路畅通、温差小、投煤均匀。

对于外投煤窑,应坚持勤加少投、看火加煤,避免一次性大量投煤造成缺氧燃烧或火势波动。落到底部的煤宜控制在10%~15%。推荐使用加煤器替代人工,可使加煤更均匀、减少火眼开启频次,降低漏气与热损,节煤率可达20%。此外,窑体维护不当、漏气严重、地下水渗入风道或烟道等问题也加剧能耗,须及时整改。

05 充分发挥隧道窑的生产能力

实践证明,充分发挥隧道窑设计产能(非盲目超产),才能实现高产与低能耗并行。重庆秦江县甲、乙两砖厂均以同山页岩为原料,采用相同工艺与设备,窑型均为85.34m×2.5m×1.97m,生产相同空心砖。甲厂日产量8.5万标块,热耗3469.4kJ/标块;乙厂达11.5万标块,热耗仅2633.4kJ/标块,每标块节能836kJ。

部分砖厂因前工序能力不足,导致坯体供应紧张,隧道窑长期处于蹲火或间歇运行状态,严重影响热效率。必须坚持“坯等窑”原则,确保定时进车,维持稳定传热与既定温压曲线,这是保障生产效果的基本前提。

06 用好余热

抽取冷却带余热、窑皮换热及高温烟气用于砖坯干燥,已成为多数砖厂的常规节能手段,业内称为“余热干燥”。但余热通常仅能满足干燥所需热量的30%左右,不足部分仍需通过增加窑内燃料补充,因此抽余热的窑比不抽者热耗约高出292.6kJ/kg。

隧道窑顶部是否设置锅炉或水箱,取决于制品对该区段急冷的耐受能力。一般应布置于冷却带,置于预热带会显著增加燃料消耗。对于超内燃煤矸石砖且原料含硫量≤1%的情况,可考虑在预热带设置,以防设备腐蚀。

锅炉或水箱宜设于700℃左右区域,避开石英晶型转化温度(573℃),防止体积突变影响产品质量。长度不宜超过6m,否则温降过大影响烧成。一台5m长设备两端温差可达100℃。部分企业未能有效利用余热产生的蒸汽或热水,造成浪费;而先进企业则将其用于混料搅拌,提升泥料温度,降低成型水分,增强坯体强度,实现资源高效利用。

07 把好窑车质量关

窑车在隧道窑运行中至关重要,质量不佳将导致严重热损甚至停产。应确保结构合理、外形规整、轻便牢固,车体接缝及砂封槽密封良好。

部分砖厂为降低成本采购劣质窑车,短期内即出现变形、漏气、擦墙、卡槽、脱轨等问题,后期维修成本剧增,影响正常生产,此类教训应引以为戒。

车面应采用高效隔热材料。某厂对92.84m×2.5m隧道窑的窑车进行改造:原用普通实心砖铺设,散热占总热耗13.65%;改造后采用空心砖+20mm硅酸铝纤维毡+水泥膨胀珍珠岩基层,单辆窑车重量由2430kg降至1890kg,减轻22%。改造后车下坑道温度下降约20%,蓄热损失减少50%,年节标煤约83吨。

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