超低排放煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)丨隧道窯基礎(chǔ)知識(shí)
前言
隧道窯是形如隧道的連續(xù)式窯爐，由窯道、燃燒設(shè)備（裝置）、通風(fēng)設(shè)備及輸送設(shè)備組成。碼有坯垛的窯車按順序由一端進(jìn)入，經(jīng)過預(yù)熱、燒成、冷卻三帶后由另一端出去。氣流與坯垛運(yùn)行方向相反。從燃料所產(chǎn)生的熱煙氣流經(jīng)預(yù)熱帶預(yù)熱坯體后，由排煙系統(tǒng)（經(jīng)凈化后）排至大氣。由冷卻帶末端進(jìn)入窯內(nèi)的冷空氣冷卻制品后，本身被預(yù)熱，可作為助燃空氣或抽出做干燥介質(zhì)。其熱工制度不隨時(shí)間變化，只與窯長(zhǎng)有關(guān)。窯體各部位的溫度處于穩(wěn)定狀態(tài)。由于屬穩(wěn)定傳熱，故窯墻和窯頂無蓄熱損失。
窯爐的先進(jìn)性除表現(xiàn)在操作上廣泛采用電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制技術(shù)外，其本身的先進(jìn)性應(yīng)表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的合理，燃料在窯爐內(nèi)的充分燃燒，達(dá)到所要求的溫度與氣氛，最大限度地利用熱能，盡可能地提高傳熱速率，盡量減少熱量損失，窯內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)合理，保證物料加熱所需的溫度場(chǎng)和速度場(chǎng)。為能達(dá)到上述目的，必須學(xué)習(xí)和掌握相關(guān)的熱工理論，這些理論有：氣體力學(xué)，以研究窯爐內(nèi)氣體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，確定提高傳熱速率和減少熱量損失的途徑；質(zhì)量交換原理，以研究質(zhì)量交換過程及其影響因素；燃燒理論，以了解各類燃料性質(zhì)和燃燒機(jī)理，為合理組織燃燒打下基礎(chǔ)。現(xiàn)就如何用好燒磚隧道窯談些看法：
1、盡量降低系統(tǒng)總阻力損失
窯內(nèi)氣體的運(yùn)動(dòng)可以是自然的，也是可以是強(qiáng)制的。由于窯內(nèi)空間各點(diǎn)氣體密度差所產(chǎn)生的力，造成的運(yùn)動(dòng)成為自然運(yùn)動(dòng)，或稱為自然對(duì)流。這種運(yùn)動(dòng)不靠任何外力。窯內(nèi)氣體密度差通常是因氣體溫度不同而引起的。在外力作用下就可以產(chǎn)生強(qiáng)制運(yùn)動(dòng)。
在窯爐中很少遇到純自然或純強(qiáng)制的運(yùn)動(dòng)，在大多數(shù)情況下，氣體的運(yùn)動(dòng)是由氣體本身和外界產(chǎn)生的幾種力的綜合作用而引起的。其中以外力作用為主。氣體在流動(dòng)過程中，大部分能量消耗在各種阻力上。
系統(tǒng)總阻力損失越大，消耗的電能越多，不僅要增加動(dòng)力設(shè)備的能耗，增加生產(chǎn)成本，而且牽制了窯爐產(chǎn)量。降低系統(tǒng)總阻力損失主要措施有：
（1） 選擇適宜的流速。流速過大，則總阻力損失也相應(yīng)大。若流速過小，則會(huì)增大投資，也不合適；
（2）應(yīng)經(jīng)常清除煙道內(nèi)的集灰。在地下水位較高的地區(qū)，應(yīng)防止煙道內(nèi)積水；
（3）當(dāng)煙道斷面改變時(shí)，用逐漸變化代替突然變化，用圓滑的轉(zhuǎn)彎代替直角轉(zhuǎn)彎，用緩慢轉(zhuǎn)彎代替急轉(zhuǎn)彎；
（4）盡量使管道光滑可以減小摩擦阻力系數(shù)。
（5）不要無謂地增加管道長(zhǎng)度。須知，在同樣情況下，短管道比長(zhǎng)管道阻力小。
2、 努力縮小預(yù)熱帶上下溫差
隧道窯預(yù)熱帶上下溫差產(chǎn)生的主要原因有：
（1）窯內(nèi)氣體自然對(duì)流，造成隧道中流速不均，最嚴(yán)重的是預(yù)熱帶。在預(yù)熱帶的氣體是作為加熱的介質(zhì)，上部比下部流速大、流量大、攜帶熱量多，故溫度比下部高；
（2）窯道中的阻力不均，上部和兩邊孔隙面積大，特別是拱頂窯，上部阻力小，流過氣體多，傳的熱量也多，故比下部溫度高（有時(shí)由于氣體流速過快，造成上部欠火）；
（3）吸熱不均。窯頂固定不動(dòng)，屬穩(wěn)定傳熱，只有散熱而不吸收蓄熱，窯底隨制品運(yùn)動(dòng)，不僅向外散熱，而且還要升溫蓄熱，對(duì)傳統(tǒng)的窯車，出燒成帶吸收的蓄熱可達(dá)總熱量收入的14~18%。其中大部分是在預(yù)熱帶蓄積的；
（4）車下漏入冷風(fēng)。由于排煙風(fēng)機(jī)設(shè)在預(yù)熱帶始端，窯的預(yù)熱帶一般為負(fù)壓，在幾何壓頭的作用下，同一橫斷面的下部負(fù)壓大，而窯體主要漏入冷風(fēng)的位置是窯車和窯車之間的接縫、窯車與窯墻之間接縫、砂封槽的縫隙，這些漏風(fēng)的地方均在下部，故導(dǎo)致下部溫度低。
降低預(yù)熱帶上下溫差的措施有：
（1）加強(qiáng)密封。隧道窯預(yù)熱帶的漏風(fēng)主要發(fā)生在窯頭四周間隙處、窯車前后接縫處、窯車與窯墻接縫處。其中煙道抽風(fēng)形成負(fù)壓最大的位置和窯頭的漏風(fēng)最為嚴(yán)重，這些位置的間隙尺寸應(yīng)嚴(yán)格控制。為此，碼車前應(yīng)檢查窯車襯磚是否完好；車頂面高度是否符合規(guī)定(不能過大，也不能過小)；窯車的裙板是否變形，前后窯車的裙板接觸間隙是否過大，對(duì)不合格的窯車不能碼放坯垛，即使已經(jīng)碼了的也不能使其進(jìn)窯；檢查砂封高度是否合格，加砂制度是否認(rèn)真執(zhí)行。盡量減少冷風(fēng)的侵入；
（2）適當(dāng)降低窯的斷面高度，以減少相對(duì)幾何壓頭和循環(huán)氣流，這就是發(fā)展扁口窯的原因；
（3）采用合理的坯垛形式，減少窯的阻力，在坯垛穩(wěn)固的前提下適當(dāng)減少擋風(fēng)的橫帶，并盡量使窯內(nèi)橫斷面上的阻力分布均勻，降低預(yù)熱帶最大負(fù)壓的絕對(duì)值；
（4）采用絕熱性能良好的輕質(zhì)窯車；
（5）窯頂采用平頂，以減少窯的上部空隙；
（6）在預(yù)熱帶窯頭設(shè)置1~2道封閉氣幕，以阻止從窯頭漏入的冷風(fēng)；在預(yù)熱帶溫差最大處的窯頂設(shè)置攪拌氣幕；在預(yù)熱帶尾部（接近燒成帶）的窯頂設(shè)置一定高度的擋板，以增加上部循環(huán)氣流的阻力；
（7）在預(yù)熱帶窯頂設(shè)置與主流逆向的冷風(fēng)噴嘴；
（8）增加車下壓力平衡設(shè)施，不但可防止預(yù)熱帶漏入冷風(fēng)，而且可防止高溫區(qū)段熱氣逸至車下，燒壞車輪軸承；
（9）調(diào)整坯垛稀密程度，以平衡氣流阻力。
3、 努力縮小燒成帶上下溫差
隧道窯燒成帶上下溫差產(chǎn)生的主要原因有：
（1）坯垛包括窯車襯層從預(yù)熱帶進(jìn)入燒成帶時(shí)本身存在的溫差；
（2）因冷熱氣體密度不同引起的自然流動(dòng)；
（3）窯道過高；
（4）坯垛碼法不合理。
針對(duì)上述溫差產(chǎn)生的原因，應(yīng)采取相應(yīng)的措施使溫差縮小。
4 、努力縮小冷卻帶上下溫差
冷卻帶產(chǎn)生上下溫差的主要原因有：
（1）窯內(nèi)氣體自然對(duì)流，造成冷卻介質(zhì)（空氣）流速分布不均，這是與預(yù)熱帶不同的，但由于制品經(jīng)燒成后體積收縮，往往冷卻帶窯頂?shù)目障陡螅?/span>
（2）在冷卻帶窯車及其碼在上面的制品釋放蓄熱。這與預(yù)熱帶、燒成帶剛好相反，促使上部溫度偏低而下部溫度偏高；
（3）冷卻方式和坯垛碼法不合理。
降低冷卻帶上下溫差的措施有：
（1）降低窯車襯層的蓄熱；
（2）改進(jìn)冷卻方式和坯垛碼法。
現(xiàn)代隧道窯一般為氣體燃料，窯采用兩側(cè)垂直和水平交錯(cuò)布置噴嘴，高速噴入冷卻風(fēng)，再由窯頂分散抽出熱空氣，使冷卻帶的溫差有明顯縮小。
5、使用高質(zhì)量的窯車
窯車是隧道窯焙燒系統(tǒng)的重要組成部分。窯車面上的襯磚是隧道窯活動(dòng)的窯底，同時(shí)起著保護(hù)金屬窯車架和裝載坯垛送到窯內(nèi)焙燒的作用。窯車每經(jīng)過窯內(nèi)一次即被加熱和冷卻一次，長(zhǎng)期經(jīng)受著周期性的溫度變化，同時(shí)還要在其面上進(jìn)行頻繁的裝卸工作。因此，窯車襯磚較易松動(dòng)和損壞，嚴(yán)重的甚至阻礙窯車的正常運(yùn)行。因此，應(yīng)高度重視其材料選擇、襯磚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和砌筑。
由于窯車在窯內(nèi)處于不穩(wěn)定狀態(tài)，因此，隨著時(shí)間和位置的變化，窯車襯磚蓄積的熱量以及通過它向車下散失的熱量也在改變。蓄積熱量的影響：在預(yù)熱帶和燒成帶的升溫階段，由于窯車襯磚不斷地從窯內(nèi)吸熱，使得與它靠近的氣體溫度降低，從而加劇了上下溫差。散失熱量的影響：在冷卻帶的降溫階段，由于窯車襯磚不斷地向窯內(nèi)和車下散熱，從而減少了該區(qū)段溫度的不均勻性。權(quán)衡利弊，如果襯磚蓄積熱量和散失熱量能力大，會(huì)延長(zhǎng)焙燒時(shí)間，降低窯的產(chǎn)量，增加燃料消耗。故應(yīng)選擇蓄積熱量小的，也就是體積密度小、熱容量小、導(dǎo)熱系數(shù)小的輕質(zhì)保溫隔熱耐火材料。選擇這類材料不但有助于降低窯內(nèi)上下溫差，利于制品的均勻焙燒，而且還減少向車下散熱，降低窯車金屬部件和車下溫度，減少熱損失。
窯車襯磚的表面和四周，因接觸高溫和承受荷重，并要經(jīng)受周期性的溫度變化，故這些部位材料應(yīng)能承受高溫荷重和耐冷、熱急變。在滿足上述條件下，應(yīng)盡量采用保溫性能好的材料。
由于窯車襯磚的工作環(huán)境要承受周期性的溫度變化，裝卸和運(yùn)行的碰撞，搞得不好，極易松動(dòng)和損壞，其結(jié)構(gòu)、砌筑牢固十分重要。不允許向兩側(cè)和前后有較大的位移，否則會(huì)卡窯墻和前后車襯磚接觸受力，造成事故。因此，窯車襯磚設(shè)計(jì)應(yīng)注意：周邊襯磚的下部要卡在窯車車盤內(nèi)；上、中、下各層磚的縫隙要錯(cuò)開，不能有直通縫（即從上一直通到車子底盤的縫），并要互相卡住；相鄰的磚要互相咬住使之成為一個(gè)整體；襯磚的縱、橫向應(yīng)各留一條伸縮縫。俄羅斯和德國(guó)的一些磚廠，窯車面廣泛采用耐火混凝土（預(yù)制或現(xiàn)澆）代替耐火磚，可以提高使用壽命，還能節(jié)約投資。
窯車襯磚砌筑應(yīng)該經(jīng)校正過的平整軌道上進(jìn)行，使每輛車統(tǒng)一規(guī)格，砌筑偏差要盡量小。一條隧道窯所配備的設(shè)備中，以窯車數(shù)量為最多。窯車投入的費(fèi)用約占全窯總造價(jià)的1/3左右。搞得不好，投產(chǎn)后的維修工作很繁重。窯車是否堅(jiān)固耐用，不僅影響著隧道窯能否安全運(yùn)行，而且影響著產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本。
窯車的車架材料有鑄鐵的和型鋼的兩種。鑄鐵車架具有剛度大、熱變形小、抗氧化、耐腐蝕、堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)。但車架質(zhì)量較大，要有較好的鑄造工藝條件以保證其質(zhì)量；型鋼窯車具有制造方便、質(zhì)量輕等特點(diǎn)。窯車的車架是處于溫度變化幅度較大和受熱不均勻的環(huán)境下受力的主要部件，承受制品荷載和推車時(shí)的擠壓力，受力情況較為復(fù)雜。要使窯車正常運(yùn)行，必須努力改善其工作環(huán)境，如加強(qiáng)密封。窯車的密封有兩個(gè)部分：兩側(cè)靠裝在車架上的砂封板插入砂封槽內(nèi)實(shí)現(xiàn)；端部靠曲折的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)（亦有在端部嵌石棉等填料或抹泥漿，以填充接頭處間隙來實(shí)現(xiàn)。）
邊部破裂或四角不完整的窯車在進(jìn)窯后，窯車與窯墻、窯車與窯車之間的密封程度差，極易造成漏風(fēng)。在預(yù)熱帶冷風(fēng)由車下漏到窯道內(nèi)。使預(yù)熱帶的上下溫差增大，影響隧道窯焙燒制品的產(chǎn)量和質(zhì)量；在燒成帶末端和冷卻帶，窯內(nèi)高溫氣體會(huì)漏入車下，從而燒壞窯車；此外，窯車襯磚損壞嚴(yán)重時(shí)，會(huì)碰擦窯墻造成事故，且也不能保證坯垛的穩(wěn)定性。因此，邊部破裂或四角不完整的窯車不能碼坯進(jìn)窯。
6、 嚴(yán)防制品在窯內(nèi)倒塌
倒塌的原因有：
（1）碼垛不符合要求，坯垛不穩(wěn)或墊磚松動(dòng)；
（2）入窯坯體含水率過高，預(yù)熱帶窯頭溫度過高或預(yù)熱帶上下溫度差過大，造成炸坯。坯體炸碎后可直接造成坯垛倒塌，也可能卡在窯車和窯墻之間的縫隙中，造成進(jìn)車阻力加大，墊磚移動(dòng)，最終引起坯垛倒塌；
（3）燒成溫度過高或保溫時(shí)間過長(zhǎng)，制品過燒變形，導(dǎo)致倒塌；
（4）窯內(nèi)溫度分布不合理，制品在強(qiáng)度較低的階段遭遇高溫或極冷極熱刺激，造成倒塌；
（5）與窯墻或突出物相碰；
（6）窯車脫軌或窯車運(yùn)行不穩(wěn)。
倒塌事故一旦發(fā)生，若能及早發(fā)現(xiàn)、及時(shí)處理，可減少損失。因此，要注意頂進(jìn)過程中頂車機(jī)壓力的變化。
如輕微的倒塌發(fā)生在冷卻帶，有時(shí)可不用停窯處理，而隨車推出。若倒塌發(fā)生在預(yù)熱帶前部幾個(gè)車位，可暫停投煤，打開窯門，將窯車逐個(gè)拖出，直到把事故窯車拖完后，再繼續(xù)進(jìn)車。
如事故發(fā)生在燒成帶附近，應(yīng)盡量利用燒成帶前后的人孔和檢查坑道處理。如倒塌嚴(yán)重，無法繼續(xù)進(jìn)車時(shí)，應(yīng)該停火，從尾部將窯車逐個(gè)拖出，直到可順利進(jìn)車為止。為了防止倒塌事故發(fā)生，應(yīng)嚴(yán)格保證碼垛質(zhì)量、控制好坯體入窯水分、遵循操作規(guī)程以穩(wěn)定熱工制度。
超低排放煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)丨隧道窯基礎(chǔ)知識(shí)
hz
超低排放煙氣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)丨隧道窯基礎(chǔ)知識(shí)
hz
