“烘烧连通窑”工艺设计的缺陷
“烘烧连通窑”被推介的最大卖点是这种窑具有“工序简洁、操作简单、投资少、产量高”等优点,但这些优点被夸大以后就失真了,被滥用以后就失灵了,反而成了一系列牺牲产品质量、浪费能源等严重缺陷的原因。
a.干燥室和焙烧窑连通一体的缺陷
一次码烧“烘烧连通窑”把码坯、干燥、焙烧三个工序合并为一个工序,是比干燥室、焙烧窑分开设置的工序简化,少了一道托运、顶窑车工序,而且造价也少。但这不符合现代工业流水线生产工序布置的基本原则。因为受挤出机工作制度和吞吐率制约,码坯工序的吞吐率和干燥室、焙烧窑不一致;又因坯体的干燥周期和焙烧窑的烧成周期不太可能一样,干燥窑和焙烧窑的进车时间间隔不一定相同,干燥工序和焙烧工序的吞吐率也不一样。按工业流水线工序布置原则,吞吐率不一致的工序不能直接衔接,更不能连通一体,吞吐率不同的前后工序相互之间应该断开设置缓冲储存工序,保证有合理的贮存量,才能实现工序同期化和生产线平衡化。否则,必然会因各工序每一单位时间产量(不是平均单位时间产量)不相等或不成整倍数而造成流水线各工序平衡失调、生产秩序混乱而影响产量、质量等问题。在质量上,把吞吐率不同的干燥室和焙烧窑两工序建成直通一体,强迫干燥室和焙烧窑同期、同步、同进度运行,结果只能强制一工序服从和跟随另一工序运行,结果必然令被动随同的工序生产不正常而影响产品质量。“烘烧连通窑”的干燥段和焙烧段连通,相互之间没有可缓冲、可周转、可避免的灵活性和可调性,结果是不管坯体和窑内热工状态如何只要其中一个工序出问题必定会影响其他工序,如同一根麻绳拴了三个蚂蚱一样,捆绑到一起一快乱蹦一块乱跳。比如码坯不当,进干燥室就可能倒垛,假如干燥室一倒垛,发现了也清理不出来,要一直倒到焙烧窑,影响焙烧窑的正常运行,直至出窑。再比如阴冷天气焙烧窑温度低余热不足,就可能影响干燥室坯体不干,残余水分高,明知湿坯残余水分高却不能调整出来另行脱水干燥,还必须跟着焙烧的需要随直通窑紧接进焙烧窑预热带,极易导致坯体在焙烧窑里塌坯或裂纹;同时还会多消耗焙烧窑热量,使焙烧窑温度降低而烧成欠火砖或裂纹砖,从窑头到窑尾没有分开调整和补救处理的条件,造成生产线的连锁失误,恶性循环。事实上这种情况普遍存在于“烘烧连通窑”生产线上。
b.“烘烧连通窑”干燥段与焙烧段中间只设一道闸门的缺陷
“烘烧连通窑”把干燥窑和焙烧窑连通一体,中间有一道闸门隔开(轮窑是纸档),省略了干燥后干坯出干燥室再进焙烧窑的摆渡、顶车等坯体(或坯车)运行操作。这样操作是简单了,但会因为相互之间没有可缓冲、可调整、可避免或可补救的可能性和灵活性,反而使实际生产运行更复杂、更麻烦。特别是隧道窑每次进窑车时,中间的闸门必须打开,这时必然破坏干燥窑内和焙烧窑内原本正常运行的工作环境,原本正常的温度曲线及零压点、临界点都乱套了。因为靠近中间闸门的前端是干燥窑的尾部,是余热风机往干燥室的送风带,正常时这里热风是强正压往窑门方向移动,并且在这里是温度高而湿度低,靠近中间闸门的坯体基本干燥(仅剩残余水分)。而靠近闸门的后端是焙烧窑的预热带,是排烟风机抽取烟气的位置,正常时这里气流是强负压,把预热带的湿气和焙烧带的烟气抽过来排放到窑外,这里的温度较低,气体湿度较大。正常时中间闸门两边的热工环境截然不同,甚至相反,但有闸门隔断互不影响。可是当中间门打开时,排烟风机在焙烧窑的抽风口和余热风机在干燥窑的送风口几乎是口对口了,形成了短路,排烟风机直接抽余热风机送进来的余热,而对焙烧窑减弱了预热带和焙烧带的抽力,窑内抽力变小会出现上火快,底火慢,后火降温慢等问题而严重影响产量和质量;整个预热带、焙烧带、冷却带都会后移,窑尾冷风正压增加风量增大,会造成制品急冷爆裂等缺陷。同时,对干燥室这边是大部分余热风机送入的热风被排烟风机抽走排空(能源浪费),往干燥室前端送热风的正压减弱,送往干燥室内风量、热量也减少,整个干燥室内温度降低湿度增加,靠近中间闸门的干坯可能吸潮产生网状裂纹等缺陷。而干燥室前端靠近窑门部位会降温凝露导致塌坯倒垛。事实上这确实成为“烘烧连通窑”造成产品质量缺陷的主要原因之一。
c.“烘烧连通窑”干燥段与焙烧段中间不设闸门的缺陷
还有的“烘烧连通窑”更简单,在干燥段与焙烧段中间干脆没有闸门,一通到底,只有一台排潮风机全负压运行,什么排烟风机、余热风机、窑尾风机、窑底平衡风机统统没有,是典型而且极端的焙烧捆绑干燥运行的工艺。强制干燥段湿坯干燥速度及干燥周期和焙烧段干坯升温速度及焙烧周期一致,同时同步运行。这种窑操作运行时事实上无法同时兼顾干燥段和焙烧段的热工制度:如果按干燥段坯体干燥脱水的状况需要调整风机的抽力,那焙烧段正常的风压、风量也会同时改变,各个位置的温度必然也会变化而造成焙烧异常。同样道理,如果按焙烧状况需要调整风量、风压或温度的话,干燥段的温度以及临界点都会变动,严重时甚至会使焙烧段的火偏移到干燥段。所以这种窑实用、有效的调控设施和调控手段很少,很难同时把干燥段和焙烧段运行状态及工艺参数调整到最佳状态。事实上整个窑的操作往往只是注重焙烧段的变化,忽略干燥段干燥制度是否正常,或者说根本不能兼顾干燥段的运行和效果。实际生产当中企业只能简单的控制焙烧段两三个车位的温度,只要这几个车位达到或超过某一温度值时,不管进车间隔时间多少就赶快从窑门顶一车,根本顾及不到干燥段是否需要和是否适应;进车时间成为动态不固定,不能保证坯体干燥脱水过程的均衡稳定,因此造成了坯体干燥裂纹、残余水分高等缺陷。同时,坯体干燥质量的问题也直接影响焙烧段预热带气氛,间接影响到焙烧带气氛。造成整个窑的恶性循环,例如:干燥段温度低→坯体到焙烧段预热带干燥耗热多→到焙烧带热量不足温度低→到冷却带余热不够→干燥段温度低,结果又造成制品焙烧过程的裂纹、欠火或者哑音等缺陷。
d.“烘烧连通窑”进车端只设一道窑门的缺陷
一般干燥隧道室和焙烧隧道窑在进车口都是分别设有间隔一个车位的两道窑门。有两道窑门的隧道干燥室,每次进车时先打开第一道门,进车后关住第一道门然后打开第二道门,再由门下的油缸顶窑车到第二道窑门后,最后关住第二道窑门,即完成一次进车的操作。这样在整个进车过程,有两道窑门先后轮换封闭可以保证阻止窑门外冷空气的侵入(窑门封闭不严漏气另当别论),窑内正常的工艺环境和热工制度基本不受影响。同样的道理,焙烧隧道窑设置两道窑门可保证整个进车过程中窑内正常的工作环境和热工制度也基本不受影响。如果设有两道窑门的窑,单图简便省事把第二道门常打开,只开、关使用第一道门话,肯定会造成产品质量的缺陷,这是不争的事实。
但是所有的“烘烧连通窑”在进车口都是只设一道门。一道门当然比隧道干燥室、焙烧隧道窑各设两道窑门(共四道窑门)的操作要简单多了,但问题毛病也多了。以“烘烧直通”隧道窑为例:靠近窑门的几个车位是排潮风机抽取窑内湿气的位置,是干燥预热段的一部分。这里靠近排潮风机,气流负压大,抽力大,温度高于室外,相对湿度90%以上。因为只有一道窑门,进车打开窑门时窑外冷空气受排潮风机作用大量涌进窑里,靠近窑门排潮口附近部位湿坯平稳升温脱水的正常干燥状态突然遭受窑外进来的高速冷风袭击,这些部位突然反向风速加大、温度降低、相对湿度增大,坯体表面急剧脱水极易产生裂纹,或表面凝露吸水可能塌坯倒垛。这时排潮风机主要抽窑门外冷风而对窑后部的抽力减弱,后部负压减小,正压提高,火速减慢,上火漂浮,显得排烟风机抽力不足。窑内各部位的温度、湿度、压力都发生不正常的急剧变化,造成整个窑前窑后全都不正常。这种状态,从开启窑门开始,到进完窑车、关好窑门并待窑内气氛恢复正常,大约持续5分钟左右(不同生产线时间不等)。而一般“烘烧连通窑”的进车间隔时间为40~50分钟。也就是说,“烘烧连通窑”里所有的砖坯在整个干燥、焙烧过程中有十分之一以上的时间是在极不正常的恶劣的热工气氛中运行,而且是频繁的不到一个小时就要经历一次。再加上打开窑门进车时还要同时打开干燥段与焙烧段中间的闸门,同时把两项严重影响生产工艺和产品质量的因素叠加在一起,造成整个窑炉里工作状态和热工制度的混乱简直无法估测;造成整个生产过程中的问题和缺陷之多难以叙清,最后焙烧出的产品很难找到一块合格品,不是有干燥裂纹就是有焙烧裂纹,不是过烧就是欠火,甚至塌坯倒垛。这是“烘烧连通窑”造成产品各种质量缺陷的最主要的、最重要的原因。
e.“烘烧连通窑”窑体短、进车速度快的缺陷
“烘烧连通窑”能实现造价低、产量高的秘诀就是窑体短、进车速度快。这类窑的干燥段连同焙烧段共长130m左右,有短的还不到100m,长的也就150m上下,还没有一般正规生产线单独一条焙烧窑长。光是窑短还不算什么大问题,更主要的还都是进车速度快,进车间隔时间大多40~50分钟;干燥焙烧周期短,连烘干带焙烧不到30个小时,有的甚至更短。一条内宽3.6m“烘烧连通窑”日产量可以达到20万块(普通实心砖)。笔者甚至还见到有日产量28万块的“烘烧连通窑”。但是,毫不夸张的讲,这些窑烧出的砖很难找到一块符合国家标准的合格品:每块砖都布满了裂纹,有的是网状纹,或交叉状纹、放射状纹、纵向纹、横向纹、斜纹、压裂纹等各种各样;条顶面棱边上的贯穿裂纹比比皆是;砖经过焙烧带只是高温火燎了一下,看外表颜色好像烧成了,但因时间短里面基本都是夹生、哑音。这样以牺牲产品质量为代价、单独追求高产量的生产设施和管理方式实在不可取,更不值得推广和效仿。如果不顾质量只要产量的话,不要说是“烘烧连通窑”,随便任何一个砖瓦厂都是很容易做到高产量的,无非是加快进车速度缩短焙烧周期而已,无非是生产废品砖而已。但这样不仅损人害人,最终会毁了自己,会影响整个砖瓦行业的形象,影响我国砖瓦行业的正常发展,必须坚决予以制止。
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