一次码烧隧道窑高产量条件的分析

目前，国内烧结砖企业，一次码烧隧道窑工艺，得到广泛的应用，其主要优势在于工艺流程中减少了湿砖坯的一次码放环节，湿坯直接码放在窑车上干燥和烧成，使得产品外观质量较好、工艺流程简化、岗位工数量减少以及生产成本降低等。然而，一次码烧隧道窑工艺在生产实践中，也曾经历过诸如干燥裂纹、残余水分较高、窑车上砖垛垮坯、煤耗较高、产量低不能满足生产要求等方面的难题，并且，这些难题在现有的一些烧结砖企业内依然存在。

对比二次码烧隧道窑工艺，湿坯先干燥，然后按照焙烧对砖垛层高和方式的要求，码放到窑车。由于码放干坯，层高增加，窑车容量相应提高，同时，码垛方式可根据原料、气候、产品规格、产品孔洞率等条件，按照焙烧要求及时调整码放，使得烧成隧道窑提高产量的能力，要比一次码烧隧道窑工艺强。因此，相同截面及长度的烧成隧道窑，在不同的工艺方案中，往往二次码烧工艺的生产能力更高一些。

随着一次码烧隧道窑工艺生产实践中，对原料性能适应性、工业废渣综合利用、成型设备挤出压力提高、湿坯预干燥、干燥窑结构等方面的不断改进完善，提高产量的能力大幅度增加，逐步与二次码烧隧道窑工艺不相上下。本文就一次码烧隧道窑工艺高产量条件提出分析，供参考。

1、原料性能

适宜一次码烧隧道窑工艺的原料，以页岩、煤矸石为主。此类原料，自然含水率较低，干燥敏感性系数低，硅铝含量较高，塑性指数不高。破碎后颗粒级配较为合理，成型强度较高，湿坯脱水过程中不易开裂，缺陷较少。满足一次码烧隧道窑工艺高产量条件要求。

部分粘土软质原料，自然含水率偏高，硅含量较低，大于1mm粒径的颗粒极少，颗粒级配不合理。湿坯脱水过程中，对烟气温度较为敏感，脱水速度慢，易开裂，缺陷较多。为了保证干燥质量，需要延长干燥周期，从而降低一次码烧隧道窑工艺产量。针对这部分原料，必须掺加粉煤灰、煤矸石、铁尾矿等工业废渣，调整颗粒级配，调节混合料塑性指数，才能适应一次码烧隧道窑工艺的要求。

2、原料制备

一次码烧隧道窑工艺中，湿砖坯直接码放在窑车上，一般情况下，码放14层以下。随着湿坯码放层数的增加，要求湿坯具有一定成型强度，因此对混合料成型水分要求较严格，不能过高。

另外，当选用锤式破碎机和回转筛设备时，要求原料含水率低于8%。进厂原料的自然含水率也不能太高，否则，将影响破碎及筛分设备产量。如加大筛孔尺寸，产品外观质量没有保证。

原料自然含水率低，对一次码烧隧道窑工艺高产量是有利的，因此原料制备中，需要建设足够面积的原料堆棚，让原料在晴天时进厂，从而使得原料自然含水率保持较低。

足够面积的原料堆棚，还可以比较方便的调整破碎和筛分设备的工作时间，工作效率提高，破碎及筛分生产电耗降低。

加水后混合料，需要进入一定面积的陈化库或混合料堆棚，储存环节除了提高混合料的均匀性而外，还可以调整生产班制的差异，确保较低的成型水分。

3、成型及湿坯强度

一次码烧隧道窑工艺中，混合料经双级真空挤砖机挤出成型后，湿坯需要按照焙烧对砖垛高度及形式的要求，直接码放在窑车上，先后通过干燥隧道窑和烧成隧道窑，砖垛高度固定，不能随意降低。当湿坯强度偏低时，底层砖坯变形。砖垛高度降低后，底层砖坯虽然不变形，但砖垛顶距隧道窑底面空隙增加，烧成隧道窑内截面上下温度偏差较大，对砖坯烧成质量有较大影响，同时烧成煤耗提高，产量降低。

湿坯强度，主要由双级真空挤砖机下级确定，当成型水分降低，密实度增加，湿坯强度提高，挤砖机下级电动机装机容量也较高。因此，挤砖机的选择非常关键。除了考虑较低成型水分条件下，湿坯强度要求外，还需要考虑完成不同规格、不同孔洞率空心砌块的成型。一次码烧隧道窑工艺中，应采用较大规格双级真空挤砖机，确保湿砖坯的强度要求。

其次，湿坯强度与原料性能质有关，硬质原料与软质原料相比，硬质原料破碎后，粒度粗细混搭，级配合理，而软质原料破碎后，粒度较为一致，级配较差。两种原料，在相同的成型水分条件下，经挤出成型，硬质原料湿坯强度较高，而软质原料湿坯强度偏低。对此，在一次码烧隧道窑工艺中原料的选择以及配料，与挤砖机的选择同样重要。采用软质原料时，必须掺加如煤矸石、铁尾矿渣等工业废渣，调整混合料的颗粒级配，从而保证湿坯具有较高的强度，避免湿坯变形或者被迫降低码坯砖垛高度。

双级真空挤砖机真空度较高时，虽然提高湿坯的密实度，湿坯强度增加，但是湿坯在后期的干燥过程中，脱水较慢，湿坯残余水分提高，烧成中砖坯易出现开裂及爆裂现象，产量降低，废品率提高。如要避免砖坯开裂，干燥周期及烧成周期均需要调整，一次码烧工艺的产量降低。因此，一般原料条件下，提高湿坯强度，可采用降低成型水分的方式。

4、湿坯预干燥

一次码放湿砖坯的窑车，如果立即进入干燥隧道窑，受原料性能和干燥周期的限制，干燥窑送热风机风量、温度，排潮风机风量，码窑密度，干燥窑结构等因素影响，干燥过程中砖坯很容易出现干燥裂纹、残余水分较高、窑车上砖垛垮坯等弊端，使得干燥窑的干燥质量及产量降低，成品中一级品率下降。此外，一当环境温度改变时，干燥窑内冷凝结露、湿坯吸潮垮塌、残余水分偏高等等不利现象均会出现。在一次码烧工艺的长期运行中，烧结砖企业提出码放湿砖坯的窑车静停及预干燥的措施，通过生产实践，静停和预干燥措施能够有效的解决干燥窑出现的上述弊端。

静停和预干燥的针对性，可归纳为三点。

一是可以解决湿坯的干燥周期与成型工段及烧成工段有节奏差异的问题，特别是成型工段生产班制为两班制时，采用静停和预干燥的方式，在确定的进车时间要求下，能够方便地调整干燥窑工作制度。

二是湿坯在进干燥窑前的静停，湿坯内水分均匀性增加，湿坯强度提高。坯体内水分有所减少，湿坯总水量的降低，可适当提高干燥速率。

三是通过预干燥热风，可以提高湿坯温度，保持与干燥窑进车时要求的温度一致，从而可以避免因坯体冷凝结露、吸潮垮塌。

湿坯预干燥的方式，目前有三种，热烟气由坯体砖垛的上部向下吹送，顶送风方式。其次为顶送风加砖垛两侧送风。另外还有水平送风的方式。

预干燥热风来源可采用烧成隧道窑余热空气、或隧道窑顶部空腔的换热空气、或者是窑车车底的换热空气，作为预干燥系统的加热介质使用后，没有有害气体排放。余热空气或换热空气温度可控制在50度以内。夏季环境温度较高时，预干燥可以不用送热风。

生产规模较大时，成型后的静停及预干燥所需窑车越多，停车位也越多。湿坯车位增加，空车位的数量也需要同步增加，否则，挤砖机生产系统就会受到牵制，高产量的优势得不到发挥。

5、干燥窑结构与风机

一次码烧隧道窑工艺，干燥是按照烧成要求的方式码放湿坯的，码放湿坯砖垛的窑车与干燥窑，使得干燥系统阻力增加很多。其次，烧成系统与干燥系统通过风机联系，由烧成隧道窑内抽出热烟气较为容易，而将热烟气送入干燥窑，则难度较高。此外，干燥与烧成基本是连续性生产，干燥快，烧成也快，干燥慢，烧成也慢。因此，干燥窑结构、风机规格、转速等参数选择，风机的调节手段、送风能力、排潮能力、干燥窑密闭性能和系统管理等方面，比二次码烧工艺干燥要求更高，干燥窑结构和风机性能，要围绕克服系统阻力，有利热烟气输送、水蒸气扩散、水蒸气排潮。否则，干燥窑产量以及干燥质量，无法满足生产要求。

离心风机将热烟气送入干燥隧道窑内，热烟气只能由顶部及砖垛两侧，吹送到湿坯表面。由于湿坯码放密度较高，砖垛系统阻力大，热烟气到达湿坯表面，以及水蒸气的扩散，都有阻力。当热烟气内水蒸气分压较低，热交换后，湿坯表面水蒸气分压大于烟气内水蒸气分压，湿坯表面水分干燥蒸发。随着干燥的持续进行，水蒸气与烟气混合，烟气内水蒸气分压逐渐提高，当与湿坯表面水蒸气分压平衡时，湿坯表面水分干燥蒸发将停止。如果烟气内水蒸气到达饱和，将在低温湿砖坯表面产生结露。

因而，干燥窑结构中，送热风长度、送热哈风口的位置、截面积等参数，必须与湿坯码放形式、干燥脱水曲线、排潮能力等要求协调。同时，湿坯坯码放形式还必须满足烧成的要求。

其次，提高烟气流速，可以克服砖垛系统阻力。除增加烟气内水蒸气不饱和度，加速湿坯干燥外，还可加快水蒸气的及时排出，从而有效地避免水蒸气冷凝现象及干燥缺陷，实现一次码烧隧道窑工艺高产量。提高烟气流速，就是提高风机转速，使得烟气动压提高，烟气克服系统阻力的能力提高。对风机而言，在已确定的系统内，离心风机与轴流风机相比，离心风机更适应使用在干燥与烧成系统内的送热风位置。

干燥隧道窑进车端顶部，设置有排潮风机，排潮风机运行过程中，对窑内产生负压，使含湿气体能够及时排除。因此，干燥隧道窑进车端、截止门、砂封槽等处的密封，必须严密。防止外界冷空气进入干燥窑内。以免降低排潮风机对干燥窑内的排潮能力，砖坯出现残余水分较高等不良的干燥效果。

当干燥窑砂封槽的密封较差时，送入窑内的热风由砖垛两侧向窑车底部泄漏，分别流向干燥窑进出车端，流向进车端的热烟气，会进入潮风机排出，同样降低排潮风机的排潮能力。

6、焙烧

一次码烧隧道窑工艺中，砖坯的码坯方式非常重要，砖垛在干燥隧道窑中，干燥介质只能由窑顶部及侧墙两边送入，砖垛中部砖坯与砖垛外围的砖坯，干燥残余水分不一致，外围砖坯残余水分低，中部水分高，这是“一次码烧”的固有特性。因此，在一次码烧隧道窑工艺焙烧环节，中部砖坯比较容易出现开裂。对提高烧成产量，存在影响。

对此，窑车上砖垛码放，不仅要充分考虑干燥隧道窑中热烟气哈风位置，减少砖垛阻力，降低砖垛中部砖坯残余水分，同时要满足烧成隧道窑哈风闸、投煤孔、观察孔的位置要求。否则在焙烧过程中，产量不仅得不到提高，烧成煤耗和废品率反而会增加。

此外，除加强控制成型水分、保持静停及预干燥、提高干燥隧道窑的干燥质量以外，还需发挥烧成隧道窑预热带的作用，充分利用烧成隧道窑进车端哈风闸，在预热带的有效长度内，让砖坯能够均匀升温，降低砖坯残余水分不一致造成的危害。

7、成品装卸

一次码烧隧道窑工艺连续性较强，成品需要及时装卸，否则空窑车的运转，对成型车间的生产安排、烧成隧道窑的按时进出车，都有影响。

部分烧结砖企业，建设期间，因场地条件限制，成品堆场面积小，成品的装卸，受到市场需求制约，需求量较大时，生产负荷可以满足生产计划要求，而当市场需求量较低时，成品窑车无法及时卸车，成型车间生产受到影响，当天生产负荷降低。时间一长，企业产量必然降低。

另外，烧结砖企业卸砖岗位工，因劳动强度较高，人员流动性较大，岗位工数量时多时少，人数较少时，对企业生产负荷也有较大影响。

一次码烧隧道窑工艺的生产实践中，成品停车线长度、成品堆场面积和卸砖岗位工数量多少，都需要引起关注，这也是一次码烧隧道窑工艺高产量的重要条件之一。

作为工艺环节的补充，采用机械卸砖和打包，叉车转运，提高工作效率，降低生产成本，摆脱生产计划因岗位工人为因素的影响，将是很多烧结砖企业的选择。

8、两例较高产量烧结砖企业

例1

贵州省某烧结砖企业，采用一次码烧隧道窑工艺，生产线概况如下。

序号	项目名称	单位	数量	备注
1	产品：普通砖
2	年产量	万块	6000～6500
3	日产量	万块	18～21
4	硬质页岩
5	内燃料煤矸石发热量：	大卡/kg	1600
6	内燃掺配	大卡/kg	320
7	原料堆棚面积	平方米	2000
8	全厂员工	人	60	卸砖劳务外包
9	1100×1000锤式破碎机 132kw	台	1
10	55/50双级真空挤砖机	台	1	下级电机160kw
11	成型水分	%	16
12	筛孔尺寸4mm、3mm。2mm
13	2.5×90米烧成隧道窑	条	3
14	2.5×70米干燥隧道窑	条	2
15	静停预干燥线停车位	车	160
16	2.5×2.5米窑车数量	辆	320
17	窑车码坯容量	块/辆	2300
18	进车时间	分/辆	45

该砖厂采用硬质页岩为主要原料，煤矸石或原煤作为内燃掺配料，生产烧结普通砖为主。原料堆棚面积周转率需要很好地协调。硬质页岩经1100×1000锤式破碎机破碎筛分后，搅拌加水，直接进入双级真空挤砖机成型，切条切坯后人工检码窑车。

该厂室内静停预干燥线，有160辆停车位，湿坯窑车在室内静停时间20小时以上，对提高干燥窑产量有利。

两条干燥隧道窑，3条烧成隧道窑，普通砖日产量达到20万块。

两条卸砖线，可以同时停放40辆成品窑车，卸车车位较多，较好的满足日产量卸砖要求。

该厂卸砖岗位，采用劳务外包，是一项适应烧结砖厂现状的措施。

例2

河南省某烧结砖企业，采用一次码烧隧道窑工艺，生产线概况如下。

序号	项目名称	单位	数量	备注
1	产品：空心砖40%、普通砖60%
2	年产量（折标砖）	万块	12000
3	日年产量（折标砖）	万块	37～40
4	硬质风化花岗岩页岩
5	内燃料煤发热量：	大卡/kg	4000
6	内燃掺配	大卡/kg	300～350
7	原料堆棚面积	平方米	3000
8	全厂员工	人	80	卸砖劳务外包
9	1100×1000锤式破碎机 132kw	台	1
10	90双级真空挤砖机	台	1	下级电机250kw
11	350kg码坯机器人	台	2
12	成型水分	%	16
13	筛孔尺寸3mm、2mm、1mm
14	3.6×130米烧成隧道窑	条	2
15	3.6×79米干燥隧道窑	条	4	19辆/条
16	预干燥线停车位	车	40
17	3.6×130米窑车数量	辆	220
18	码坯容量	块/辆	5148
19	烧成隧道窑进车时间	分/辆	50
20	干燥隧道窑进车时间	分/辆	90

该砖厂采用硬质风化花岗岩、软质页岩为主要原料，原煤作为内燃掺配料，生产烧结空心砖与普通砖，空心砖产量40%，普通砖产量为60%。硬质原料先粗筛分，再锤式破碎后细筛分。软质页岩经过对辊破碎，与合格硬质原料在搅拌机内加水混合。混合料经陈化后，采用双级真空挤砖机成型，自动切条切坯编组后，机器人码放窑车。生产能力，能保证成型车间的日产量要求。

该厂室内预干燥停车线，有40辆停车位，烟气温度为40度。4条干燥窑，容车19辆，进车时间为90分钟，对提高干燥窑产量有利。

出车端两条30米卸砖线，可以停放12辆成品窑车。回车线可以停放15辆成品窑车，卸车车位较多，满足日产量卸砖要求。

9、结束语

在一次码烧隧道窑工艺高产量的条件中，干燥质量与产量，对企业提高产量和提高效益，起到关键作用。这是因为干燥环节中混合料的干燥特性和“一次码烧”的固有特性，限制了干燥环节前端原料制备与后端的烧成速度。只有高度重视原料性能和干燥环节，才能实现一次码烧隧道窑工艺的高产量。

参考文献：

[ 1 ] 殷念祖,烧结砖瓦工艺 北京：中国建筑工业出版社， 1982.