轮窑内燃烧砖经验介绍.docx

2014.8知识讲座科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y轮窑内燃烧砖经验介绍何奔流 1，何劲波 2，朱雪梅 2（1. 徐州市新型建筑技术应用中心；2. 徐州市墙体材料行业协会）1焙烧原理 1.1砖瓦坯在焙烧过程中的变化 砖瓦坯在加热焙烧过程中会发生一系列物理 化学变化，其中包括排除干燥残余水分和化学结合 水、烧掉有机物、石英晶型转化、固相反应、生成新 的化合物大约在 800℃左右开始生成共熔化合物， 一些黏土矿物熔融产生液相，随着焙烧温度的提高 及高温时间的增加，液相量增多，这些熔融的液相 量流入不熔黏土颗粒之间将其牢固地粘结在一起， 冷却时重新结晶而变成坚硬如石的砖瓦制品由此可见，要得到合格的砖瓦制品必须有足够 的液相量，为此须建立一个合理的焙烧制度，保证 实现最终烧成温度及烧成时间，以获得优质产品 1.2焙烧制度的建立焙烧制度包括温度制度和压力制度 温度制度是由升温速度、最高温度及保温时 间、冷却速度组成由于轮窑是连续性作业，火度 在正常生产中是以均匀速度不断行进着，所以控制 各带长度就是控制砖瓦坯体经受预热、焙烧、冷却 的时间。

焙烧最高温度取决于原料性质和成分，原料土 组成不同，烧结性能也不同，出现液相的时间和多 少也不尽相同一般 Al2O3、SiO2 含量高，黏土颗粒 粗，助熔剂 CaO、K2O、Na2O 等含量少则烧成温度高； 反之，则烧成温度降低一般黏土烧成温度范围在 930～1050℃之间在最高温度下保温时间取决于 窑炉大小、坯体形状、厚度一般窑容量大，坯体形 状复杂、厚度大、保温时间可长些，通常保温时间在 1.5～2h同样的焙烧效果可从两种途径达到：一是快速 升温，烧成温度稍高而保温时间稍短；另一是慢速 升温，烧成温度稍低而保温时间稍长在内燃烧砖 情况下采用后一种较好，有利于消除压花及黑心压力制度是用沿焙烧道长度方向上各点气体 压力与大气压力差值来表示为了使焙烧既有一定 火行速度，又不至于顶部砖始终处在负压之下影响 制品质量，窑内一般采用正负压的压力制度焙烧 工利用调整风闸和打窑门来实现既定的压力制度 在日常生产管理中，返火排数是某一种压力制度的 标志在工厂正常生产中只要保持各带长度不变，最 高焙烧温度稳定和控制确定的返火排数就可持续 生产出优质产品2轮窑烧砖与纵断面温度、弯窑焙烧和窑闸的应 用 ２.1轮窑纵断面温度的分布 我国的建筑类型多为砖混结构，根据国内目前 现状，除少数大型砖瓦厂采用隧道窑外，绝大多数 砖瓦厂采用轮窑烧砖。

窑内纵断面温度可用同一原始记录，采用两种 方式来表示一种是绘制“温度曲线图”（如图 1 ） ， 用以说明预烧、焙烧、保温、冷却各带的升温、降温 速度以及不同高度上的温差；另一种方法是绘制“温 度区域图”（如图 2），用以分析砖坯在烧制过程中， 在轮窑不同部位的温度差异现以某厂焙烧内燃砖时，窑内温度分布状况 （图 1 和图 2）为例进行如下分析 （1）温度分布 ①基本条件 a. 轮窑规格：40 门轮窑，窑宽 3.8m，高 2.8m，窑 室长 5.5m；火眼纵向间距 1m；外侧支烟道，烟囱排 烟b.码 窑：炕 腿 11条3行 高，第4层 横 带，一 直 一斜双立坯；坯身为直斜条，31 个头，中分，内外斜 码窑表观密度为 267 块 /m3c. 焙 烧：焙烧带 6 排 眼，火行速度为每昼夜 422014.8科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y知识讲座预热带 温度热电偶插入 坯垛层高时间焙烧带保温带冷却带火行方向基于上述原因，窑顶部的砖内没有未燃尽的燃 料，也不会出现压花，但砖的强度偏低，经测量抗压 强 度 为 14.5MPa。

窑 顶 部 300 ℃ 的 区 域 长 为 38 排 火眼；500 ℃的区域长为 27 排火眼最高温度为 920℃，停留时间 3h③窑中部温度（第 12 层坯垛温度） a. 由于全窑砖坯中的内掺燃料基本是均等的， 但窑中部砖坯放出的热量却不需向拱券、窑墙、窑 底、窑门等处提供损失的热量，全部用于砖自身的 烧成加之投入的外燃煤大多挂在中部的坯垛上， 粉状的煤屑也在中部遇高温气流而剧烈燃烧，因而 窑中部内掺与外投煤同时燃烧，单位时间内燃烧强 图 1 温度曲线图度大，温度高预热带焙烧带300℃区 500℃区保温带冷却带热工测温火眼位置900℃区1000℃以上区 窑拱蓄热作用揭火盖 坯垛层高 2625242322212019181716 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 23 层 12 层6层 2层 纸档支烟管图 2 温度区域分布图来自窑端的冷空气沿窑底流动28m，部火日产量 6.2 万块。

d. 燃料：每块内掺焦炭屑 88.5g，外投阳泉产粉 煤内燃程度 85％ e. 测温仪表：采用 1.2m 镍铬 - 镍铝热电偶，毫 伏计23 层温度自外边火眼垂直插入窑内 20cm 测 得，12、6、2 层温度自窑门水平插入窑内 70cm 测得②窑顶部温度（第 23 层坯垛温度） 由于气流分层的原因，高温气流不断上升，当达到砖坯中内燃料的燃点时，虽然此时尚未纳入焙 烧带，但燃料已在窑内上、中部的砖坯中开始无焰 燃烧，并不断放出热能，一面向窑拱传热，一面继续 提高窑中部和顶部的温度当纳入焙烧带时，砖坯 中的内燃料已大部分燃尽，此时外投煤虽从顶部投 入，但窑上部挂煤甚少，因此在焙烧过程中窑顶部 温度难以大幅度升高所以窑顶部砖坯虽然燃烧 时间最长，砖坯中内燃料燃烧得也最充分，但烧成 温度一直偏低（920℃）在保温带和冷却带，由于窑拱蓄热的热辐射和 来自出窑端的冷空气推动热气体上浮，以及因揭火 盖造成高温气流对流等多种因素影响，使窑顶部的 砖温度下降缓慢b. 窑中部升温速度快，由图 1 可见，自 800℃上 升到 1040℃，平均每小时升温 70℃，高温停留时间 4h40min，致使窑中部砖的表层过早地出现玻璃相 而封闭毛细孔，阻滞了空气进入砖坯内部参与内燃 料的燃烧，造成砖内的燃料助燃空气不足，形成质 地坚实的“黑心”。

同样在砖坯间的接触面空气量 供应不足，致使局部呈还原性气氛，形成“压花”和 局部凹陷c. 在一定条件下，还会出现“面包砖”由于表 层过早出现液相，封闭了气孔，而此时砖坯内的固 相反应尚未完成，生成的气体难以通过高粘度的液 相逸出，随着温度的升高，气体的体积也逐渐增大 并产生较大的张力，在内部张力的作用下；使整块 砖隆起呈面包状当此力大到一定程度，还能将砖 的表层胀破，气体溢出d. 由于中部砖的烧成温度较高（1040℃），保温 时间又较长，因而强度较高经测量，抗压强度为 20MPa④底部温度（坯垛第 6 层、第 2 层温度） 窑底温度分布的最大特点是预热时升温缓慢，后又急剧升温，最后快速冷却432014.8知识讲座科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y砖坯在预热过程中，蒸发出的水分不断扩散到 烟气中，既消耗热量，又提高相对湿度温度低而 潮湿的烟气重度大，在风闸抽力作用下沿窑底向前 运行，严重时会造成炕腿的砖坯吸水而松软，甚至 塌窑而在纸挡处形成凝水结露，更是雨季中经常 出现的老大难问题，出窑后该部分砖为哑音砖在高内燃的条件下，外燃煤的投入只是一种补 充和调节。

投入量很少，而落入窑底的量就更少， 对提高窑底的温度作用不大由图 1 可见，从纳入 预热带至进入焙烧带的近 22h 中，第 2 层温度只有 110℃，第 6 层温度为 420℃，与窑顶的温度 900℃相 差了 480 ℃和 790 ℃在纳入焙烧带 后，第 6 层在 30h 内由 420℃上升到 1000℃，平均每小时升温高达193.5℃；而在第 2层 3h内 111℃骤升到 860℃，平均 每小时升温为 250℃，由于高温停留时间短，内掺燃 料只有表屋至 1/3 处能参与燃烧，而砖中心部位的 燃料还未来得及燃烧就已进入降温过程因而，严 格地讲，窑底部的砖基本上是只烧结了外壳的“生 心砖”窑的底部温度在保温带下降最为明 显，在 9h20min 的过程中，第 6 层由 920℃降到 80℃，平均 每小时降温 90℃；第2 层由 890℃降到 65℃，平均每 小时降温 79℃与此对比，在同一时间第 23 层温 度由 860℃降到 470℃，平均每小时只降温 42℃，降 温速度相差近 1 倍冷却带由于降温基数过低，已 无实际意义2）改进烧窑方法 ①改变火眼间距排列 将火眼位置自中央向两侧外移（如图 3），以减 少向窑中部的投煤量，同时增大两侧热源，以弥补 窑墙散热的热损失。

图 3 轮窑火眼间距示意 a 原轮窑火眼间距；b 改进后轮窑火眼间距②改进码窑方法a. 采取脱空火眼码法，火眼间坯垛加密，装窑量 不减两中火眼下码 4 块封门坯，关门烧，从而多 挂煤，以弥补窑拱的热损失外边眼码向外倾斜的 封门坯，使投入的煤流向外侧，从而提高边部温度 b. 重视炕腿部位的横向畅通，减小烟气进入哈风洞的阻力，以适应底部气流的运动 c. 在采用脱空火眼的前提下，适当增加炕腿表 观密度，以防止“清底”过快上部加头，增大砖坯 表观密度，以弥补拱顶热损耗从而达到“上密、中 稀、底部适当加密”的内燃烧砖码窑原则③改进烧窑方法 a. 用细碎易燃的燃料引前部底火，中部少加，充 分发挥砖坯在高温焙烧时相互间的热辐射作用适 时外投煤，尽量延长 1000℃以上高温停留时间利 用后火的火势既保持中火不减弱，又保证底火不过 早“清底”，保持焙烧带经常有 8 排底火b. 处在窑门位置的火眼要做出醒目的标志，以 加烧外边火，防止窑门出生砖2.2弯窑的码窑与焙烧 烧结砖瓦的轮窑，大都由两个弯窑组成，弯窑 纵向中心线的末端又都设有窑门，称之为顶头门， 以顶头门为界分为上弯和下弯两段弯窑，由于建筑 结构上的原因，弯窑给焙烧造成一定难度。

由于里弯短，外弯长，易造成里火快，外火慢， 里弯易出现冷却过快的现象，出弯时里外弯火行速 度差距较大为了保持里外弯火行速均衡一致，必须在码窑 和焙烧操作上与直窑段有所区别，以保证正常的焙 烧制度1）弯窑的码窑形式 由于传统的码窑形式（弯窑）会造成火在窑内 不顺畅，不能完全适应焙烧操作的需要，而采用扇 形的码窑形式，可以满足焙烧的需要它的特点是 适应性强（外燃、内燃、超内燃都适应），火行速度快， 操作简便扇形码窑形式依然遵循里密外稀、上密下稀的 原则，斜条全部斜向外弯的方向，采用立炕腿，上码 直条、斜条、直条，再码直条、斜条、直条，直条（压茬） 往外斜直条到顶在码窑时，每个弯窑可分为一拐、二拐、三拐不 等所谓拐是指第一个坯架码完之后拉空，再码第 二个坯架时称之为一拐；再拉空，再码坯架时称为 二拐，以此类推（拐是拐弯之意）442014.8科技纵横S C I E N C E & T E C H N O L O G Y知识讲座每拐坯架的数量、拉空距离的远近应根据内燃 掺量而定，外燃、内燃、超内燃烧砖的坯垛码窑数 量、拉空大小、拐数多少是有区别的内燃掺量越 少，每个坯垛的码窑数量就要适当增加，拐弯减少； 反之，每个坯架码窑数量减少，拐数增加。

拉空之后码下一个坯垛时，要平衡里外坯垛在 窑内占据的位置，里弯坯垛与坯架之间拉空要近一 些（100～200。