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移动旋转窑夸大多过实用,存在大量缺陷

日期:2018-06-02 11:07 人气:
移动旋转窑夸大多过实用,存在大量缺陷
   
         详细客观分析了移动式环形隧道窑存在的一些问题和适用的条件,希望引起投资者与设计者的高度重视,避免一哄而上。也希望通过技术创新不断完善这种窑型,改进热工工艺、技术操作规程及生产管理方法,来弥补这种窑型的缺陷。
        关键词:移动式环形隧道窑;干燥焙烧;环保标准;废弃治理
        移动式环形隧道窑的结构及生产工艺特点一般隧道窑不同,比一般隧道窑相对投资少,建窑时间短,生产成本低、焙烧耗能少。这种窑型在最近十几年发展很快,国内大概有十几个省先后建有几十条这种窑型的生产线。这些移动式环形隧道窑结构、性能各有特点,并且都比1998年始建于山西寿阳的第一条移动式环形隧道窑雏形有一定的提高和改进。
       据笔者了解,现在这种窑实际使用的效果不尽如意,暴露出许多缺陷,存在不少问题,大多数没有达到设计人员或窑炉公司的各项承诺。有的是移动式环形隧道窑本身的结构问题和质量问题,有的是受这种窑的特点所限定的工艺问题,还有的是环保问题等,最终影响到产品的产量和质量。特别是产品的质量,除了少数生产线的产品质量还不错外,大多厂家的产品质量都较差,废品率都较高。造成移动式环形隧道窑成为“问题窑炉”有多方面的原因,首先是移动式环形隧道窑本身确实存在一些严重的问题和缺陷,有几处难治的硬伤。
       1 移动式环形隧道窑不适合北方冬季寒冷地区使用
几乎所有的移动式环形隧道窑,把成型后湿坯体的码放、干燥、焙烧和卸砖出窑四个主要工序的生产活动都紧凑地布置在环形窑道上,随环形窑道顺次循环移动运作。有的还把泥料搅拌和砖坯成型设备、切码设备也布置在环形窑道上。
      这种工艺设计的生产线上,除了隧道窑体外,其他几个工序的设备和生产活动都是在四周没有维护墙的环境下进行,没有采暖和保温设施,基本是室外自然环境下生产,仅仅在窑道顶上设有防雨防晒的窑篷,有的窑蓬还可以收合、移动,俨然像是一个“大蓬车”隧道窑生产线。
       在北方冬季霜冻期,这种生产线的输送机、搅拌机、砖机里的泥料都会被冻成硬块而无法生产。特别是码放在环形窑道上的湿坯,要在室外停置1d~2d(有的时间更长)才进干燥窑,早就被冻得梆梆的不能用了,肯定要停产关门。就是在靠近霜冻期前、后气温较低的时间,即便是湿坯没冻,但生产产量和产品质量都会受到影响。
      受北方寒冷气候影响,使用移动式环形隧道窑的生产线每年有效工作期只有六到八个月,这样全年总产量就大打折扣。和同类规模的自然干燥轮窑生产线差不多了,还不如人工干燥的轮窑生产线,更不如人工干燥的隧道窑生产线,它的产量高的优势不存在了。凡是在北方冬季寒冷地区选用了这种窑炉的生产线,都已经严重影响了产品的产量和质量,导致全年整体综合经济效益不好,不少厂家则后悔不已。这成为移动式环形隧道窑一处难治的硬伤。
      2 移动式环形隧道窑对建设场地要求特殊
    移动式环形隧道窑的窑体整体是圆弧环状型,安置在两条同心但直径不等的圆形轨道上。窑的断面内宽有4.5m、6.5m、8.8m、10.8m等多样不一,最宽的超过13m,选用这种窑型生产线的建设用地和同等生产规模的一次码烧隧道窑生产线用地差不多。以内宽8.8m移动式环形隧道窑为例:它的环形轨道外侧直径120m左右,再加上外环一圈运砖的道路,建成后是个圆形场地,需要边长135m左右的正方形场地,合27.4亩左右。原料堆场、成品堆场和原料破碎制备工序还需另外择地(陈化库可以放在圆形场地的中间而不另占地〉。建一个两条内宽4.6m或6.9m—次码烧隧道窑生产线占地有27亩左右就足够了,包括了陈化库、车间外环道路,也不包括原料堆场和成品堆场,但能安置一些原料破碎制备设备。相比之下,移动式环形隧道窑生产线和设备建设占地比同样生产规模的一次码烧隧道窑生产线建设占地并不少,甚至还略微多些。
       另外,建造移动式环形隧道窑生产线对场地条件要求苛刻、厂址选择适应性较差,限制了工艺总图设计的灵活性。
       2.1场地必须是正方形(或圆形)
选用的厂址不管总面积有多大,都必须是一块能足够放下移动式环形隧道窑生产线的正方形(或圆形)场地。长方形或其他形状的场地,如果不够宽的话,是无法建移动式环形隧道窑圆形生产线的。而一般隧道窑生产线建在不要太窄的长方形或者正方形场地都可以,方便按地形差异条件灵活选择最合理、最佳方案布置窑炉和设备。
      2.2场地必须要平整
       建设移动式环形隧道窑生产线的场地,不但要求是正方形(或圆形)的,还必须要平整,甚至要达到水平程度。如果找到一块平地建厂,则土地价值相对较高;如果用一块不平而有较大高度差的土地,就必须增加一笔场地平整费用。而一般隧道窑生产线在平整的场地当然没有问题,就是不平整场地,也可以适当的利用地形将隧道窑、陈化库和一些设备分别布置在不同高程位置,设计灵活性及适应性较好,相应可以减少场地平整费用,更适用于山地或丘陵地带那些土地利用价值较低的地方。
      3 没有达到有关环保标准要求
      3.1 干燥及焙烧废弃排放的排气筒(烟囱)高度不符合环保标准
      移动式环形隧道窑的排潮风机、排烟风机安全装在移动的窑上随窑移动,所有风机都没有垂直向上的,因为窑顶上有一整圈环形窑蓬及支撑窑蓬的立柱阻挡,排气筒(烟囱)无法随窑移动运行。不得已,只有将排气筒水平方向安装,让废气经一段水平的排气筒朝环形道内侧水平方向排放。结果是废气一出风机就以开放方式就地排放,弥漫在窑体周围和厂区周边,乌烟瘴气,慢慢扩散,造成对厂区及周边地区的严重污染。有的厂不断受到周边居民的抗议投诉,被当地政府环保部门责令停产整改。
      国家《大气污染物综合排放标准》(GB16297)和《工业炉窑大气污染物排放标准》(GB9078),以及刚颁布的《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB29620-2013)都明确规定:砖瓦工业人工干燥及焙烧窑的废气排气筒(烟囱)的高度一律不得低于15m。并且排气筒(烟囱)周围半径200m范围内有建筑物时,排气筒(烟囱)髙度还应高出最高建筑物3m以上。就是说不管废气中是否含有毒有害污染物,也不管污染物含量是否超标,风机的废气排气筒(烟囱)髙度必须在风机安装平面的15m以上。这条环保规定,现在这种移动式环形隧道窑根本做不到:它不可能给背在窑顶上的风机再戴一个有五层楼髙的“髙帽子”绕着环形窑道转圈。
      针对上述问题,这两年山西、江苏新建了做了较大改进的移动式环形隧道窑:在环形轨道内侧增加一条固定的环形总烟道,总烟道侧面开有很多类似“哈风”的闸阀接口,隧道窑的风机排烟口和这些闸阀移动搭接,让烟气进入总烟道,再经总烟道上的髙烟囱排出。笔者看到两条这样改造过生产线,做法类似但不同。其中一条效果并不好,漏气十分严重;另一条尚未生使用。但都给企业新增加了一笔不小的建设改造费用。
      3.2干燥及培烧排放的废气没有治理
      移动式环形隧道窑是由人工干燥窑和焙烧窑两部分连成一体组成的“烘烧一体”隧道窑。它和国内大多其他砖瓦焙烧窑一样,焙烧产品使用的燃料都是煤(或煤矸石、炉渣等),使用外燃煤(外投)和内掺煤(泥料中加入)燃烧产生的热能加热,经预热、升温、保温和冷却几个阶段,在约950℃~1050℃高温下将坯体烧成,并同时排出烟气。它的人工干燥是通过风机抽取焙烧窑的余热和烟热,送至干燥窑将坯体脱水烘干,随后将含湿烟气排出。干燥和焙烧产生过程中排出废气含有的污染物主要有烟尘颗粒物和SO2、HF、NOx、CO2等气体。由于各企业使用的原料、燃料煤质不一,排放量各异,但都没有采取烟气净化、除害等治理措施,就地地面排放。对环境造成了一定程度污染,对当地雾霾天气做出了不光彩的贡献。在江浙蚕桑基地,砖瓦厂烟气排氟污染已成为影响当地蚕桑生产的突出因素之一,造成养蚕业的极大损失。
     《砖瓦工业大气污染物排放标准》(GB 29620-2013)4.6款规定:砖瓦企业“产生大气污染物的生产工艺和装置必须设立局部或整体气体收集系统和集中净化处理装置”。也就是要求企业对干燥和焙烧排放的废气必须安装除尘脱硫(脱氟)设备,而且除尘脱硫(脱氟)后的效果还必须达到标准规定的要求。这对现有的移动式环形隧道窑生产线来说十分困难。因为除尘脱硫(脱氟)设备都比较庞大,也比较重,还带有复杂的液体管路系统,一般都是固定安装在地面上,很难安装在移动的隧道窑风机旁边。最近江苏一家企业积极改进,大胆尝试,把除尘脱硫(脱氟)设备安装在移动式环形隧道窑窑顶上,配套的液体管路做成可随窑体环形移动的方式,效果如何,拭目以待。不过,这种方式的安装费用要比固定安装在地面的方式高。
    4移动式环形隧道窑热工系统及干燥、焙烧热工工艺问题
    这种窑的一大特点,就是成型的湿坯先放在环形窑道上晾晒,等待进人干燥窑,相当一次码烧的所谓“静停预干燥”。静停晾晒的时间受隧道窑移动进度的制约,不管湿坯干燥程度如何,该进窑就进。但湿坯“静停预干燥的效果完全取决于自然气候条件,会因季节、日夜、晴阴、冷暖、干湿等气候变化而干燥脱水不均匀,人工无法控制。进干燥窑每一时段的坯体温度与含水率不一致,低的低高的髙,并且和干燥窑人口段的温度、湿度不一定相匹配,可能出现坯体低温凝露吸潮或高温急剧脱水现象,导致产品产生网状裂纹或哑音。这种“静停预干燥”效果虽然有利于湿坯干燥速度,但不利于干燥质量。
    这种窑的干燥窑和焙烧窑一体贯通,有的中间有—道闸门隔开;有的在干燥窑的中间又加一道闸门,将干燥窑分成高温干燥和低温干燥两段;还有的干脆一道闸门也没有,一通到底。但不管那一种方式,都难保证还体在干燥窑结束后,进到焙烧窑时的温度和含水率能达到焙烧窑焙烧工艺要求。因为干燥窑和培烧窑是一体贯通,同时移动,坯体的干燥速度受焙烧窑火行速度制约,干燥周期受焙烧工艺控制,不能按照坯体干燥的工艺要求调整控制。坯体进焙烧窑时的温度还可能通过调整余热风闸、排潮风闸、掺配冷风等,达到和焙烧窑工艺要求吻合,但坯体在干燥窑干燥脱水到什么程度却看不见也测不出,坯体进到焙烧窑时的残余水分就搞不清楚了。还体进焙烧窑时的温度过髙或过低'残余水分过高或过低,都会导致产品产生裂纹或哑音。
    凡是“烘烧一体”直通道窑的焙烧段都较短。许多企业为了保证高产量,焙烧周期只有20h,结果把温度还很高的窑车早早顶出窑外,结果是导致产品见冷风“急冷风裂”。焙烧周期太短还会造成制品“夹生”(窑内焙烧温度足够高,制品外表层接触高温烧结,但焙烧时间太短,里面没“烧熟”这种砖强度可以很高,但抗冻性不合格)。
移动式环形隧道窑的全长有120m~150m,其中干燥窑40m~70m,焙烧窑很短,只有70m~80m,窑尾没有窑门。结果也造成了和“烘烧一体”立通窑同样的问题:因为窑短,焙烧周期也短,把温度很高的砖早早甩出窑外(有的砖还发红),造成产品十分严重的“风裂”、“夹生”等质量缺陷。
    移动式环形隧道窑的断面宽度都在6.5m以上,最宽的超过13m,绝对称得上是大断面隧道窑。大断面隧道窑由于窑内断面各点系统阻力不一样,风力不集中,断面各点风速不一致而导致同一断面各部位温差较大。断面越宽、越高,相对各部位温差就越大。
    移动式环形隧道窑的窑体是圆弧形环状,它比普通隧道窑特殊的是靠圆心的内侧和外侧弧长不一样,窑内气体在内侧、外侧流动的线速度不一样;同样的码坯方式(特别是机械码还时),内侧、外侧的码窑密度就不一样,内侧、外侧的气流阻力也就不一样。结果,它除了有一般大断面隧道窑上下温差大、中边温差大的毛病外,还出现内侧和外侧温差大的严重问题。四川有一条断面13.6m移动式环形隧道窑,高温焙烧带的实测温度显示,焙烧带不同位置同一断面温度差最大值都在100℃以上,而且都是上部比下部高,环状内侧比外侧高。其中某一断面最高点(内侧顶部983℃)比最低点(外边侧771℃)相差212℃。断面温差这么大的状态,必然会导致制品质量缺陷,特别是对那些烧成温度范围窄的原料,会造成制品颜色不一致,温度高部位的制品过烧,而温度低部位的制品欠火。
    凡是设计合理并且使用正常的一次码烧隧道窑,冷却带的余热足够满足人工干燥窑(室)烘干相同产量坯体所需热量,而且还有富余可通过余热锅炉(余热交换器)供生活用热水、房屋采暖等,甚至可以余热发电。
    但是移动式环形隧道窑除了抽取余热到干燥窑烘干湿坯外,还有大量的余热不能充分回收利用,白白浪费。这是因为余热锅炉的进出水管道系统无法随移动式窑体安装。结果是余热抽不尽,刚出窑的砖温度都很高,甚至能把上面的窑蓬烤坏,不得已又在窑尾加装隔热板,再在窑外冷却几个小时后工人才能出砖,要不然还得受髙温供烤。显然这种窑在余热充分利用、降|低企业综合能耗方面存在难治的硬伤。
     笔者把以上移动式环形隧道窑存在缺陷问题称之为“硬伤”,是认为这些缺陷问题还不是它的“致命伤”。笔者并不是全盘否定这种窑炉,只是不想让有诸多缺陷、尚需完善的这种窑型在行业内盲目泛滥,以免给更多的新企业造成损失。因此,笔者殷切希望:
    从事研究开发移动式环形隧道窑的设计人员、专家技术人员、窑炉公司、设备生产厂家等,在向用户推介这种窑炉时,应当详细如实的介绍这种窑炉的结构、性能,更要具体说清选择它的必要条件,负责任的帮助客户分析和判断原料、产品方案、燃料(内掺料)、场地、气候、设备、工艺技术等各方面是否适合选用移动式环形隧道窑,并进行必要的适配行和可行性分析研究。让用户知道,选用移动式环形隧道窑相对比普通隧道窑是有一些优势,但并不是十全十美,它还确实存在一些普通隧道窑所没有的缺陷。让客户能够自己清晰分析利弊,根据自己的建厂条件因地制宜、正确判断,慎重而妥善选择,避免误导、误判、误用。
    从事移动式环形隧道窑的设计单位、窑炉公司、设备生产厂家的工程技术人员,以及现有的移动式环形隧道生产企业,应该针对自己窑炉目前存在的问题和缺陷,积极研究设法进行弥补和改进,希望技术上有较大突破,使其日趋完美,更具有广泛推广应用的生命力。并且应该对移动式环形隧道窑的设计、制造、使用方面进行弥补和改进工作时,要遵守两个前提原则:首先是要保证最终能够生产出质量合格的产品;二是尽可能减少投资费用到合理水平。否则,不论设计、改造效果再有多少其他优势都是不理想的,甚至可以说是不成功的。
希望砖瓦行业内的各位专家、技术人员、有经验的老师傅能够对移动式环形隧道窑给予较多关注。针对这种窑炉生产使用中的问题分析研究,找出能够不对窑体及生产线做较大硬性改动,仅靠合理调整和,制生产工艺技术参数来解决问题的柔性措施。尝试找到适合这种窑型及其生产现状的先进的工艺制度(特别是热工工艺),合理的技术操作规程,以及相应配套的生产管理办法,达到弥补这种窑型某些缺陷,效果,使移动式环形隧道窑推广应用真正具有可靠的技术保障。
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