1大火
窯內大火即窯內高溫點溫度超高、高溫帶明顯延長。主要原因是熱值過高、碼坯方式不當造成的。
當高溫點溫度超過正常溫度30℃以上時,產品就容易過火,超出正常溫度越高,產品過火越嚴重。
正確的操作方法可以減少或者避免過火造成的損失。當發現窯內高溫點溫度超過正常溫度30℃以上或高溫點溫度雖無較大變化但高溫段長度比正常情況明顯延長時,必須立即采取措施減少過火損失。
1.1快進車
快進車可以縮短磚的燒結時間,可有效避免過火。這種方法叫做"高溫快燒"。
1.2加大通風量
磚坯熱值高,其燃燒所需要的氧氣量就要大,窯內的通風量就要相應增加,否則,成品磚除過火外還有可能產生黑心。另外,大風量可以帶走更多的熱量,可以相對減少過火程度。
1.3負壓燒成
調整窯內壓力,確保高溫帶處于負壓狀態。當高溫點溫度超過正常溫度50℃甚至更高時,不僅會使成品磚嚴重過火,操作不當還會造成燒塌窯頂、燒壞窯車的惡性事故,因此窯內高溫帶必須處于負壓狀態。因為正壓時大火直燒窯頂,而負壓可以減少高溫對窯頂的損壞,同時窯內負壓可以使窯外冷風通過投煤孔間隙和窯體密封薄弱的部位進入窯內,起到保護窯體的作用。
1.4打開投煤孔蓋,讓冷風進入窯內
在確保投煤孔處于負壓狀態時,可以打開投煤孔蓋,這樣冷風順著投煤孔進入窯內,不但可以減少高溫對窯頂的威脅,對減少成品磚過火也有很大的好處。
當投煤孔處于正壓狀態下,打開孔蓋放出部分熱空氣,這對降低窯內溫度、減少成品磚過火也是有益的。輪窯大火時經常采取這個辦法,效果不如投煤孔處于負壓狀態下效果明顯,而且如果窯爐處于密閉窯棚內時會造成熱污染和空氣污染。
冷卻帶若設有急冷風機,可以開啟風機向窯內送入冷風,這樣效果較好。
1.5改變用閘方式,及時放走部分熱量
預熱帶排煙閘一般設計7~9對,也有設計11對的。排煙閘越多,閘的位置距離高溫帶越近,對調整窯內大火越有好處。
正常生產一般采用橋梯式閘或橋式閘,當窯內出現大火時,可以采取改變用閘方式的辦法放走部分熱量,用閘方式可調整為:倒橋梯式閘,倒梯式閘。
倒梯式閘的放熱量大于倒橋梯式閘。放熱時必須實時監控排煙風機進風口的溫度,防止燒壞風機葉輪(一般葉輪的耐熱溫度為250℃)。
1.6減少碼坯量(稀碼)
因磚坯熱值過高造成窯內大火時,可以采取減碼的辦法。這種方法最適合于二次碼燒,發現窯內大火時,可以立即改變干燥窯門口的碼坯方式,減少碼坯量,這樣能很快解決問題。
這個方法對于一次碼燒隧道窯來說操作難度較大一點,但可以采取減排的辦法來達到減碼的目的(窯車上下方向磚坯稱"層",順窯車長度方向磚坯稱"排")。如6.9m斷面寬一次碼燒隧道窯(碼高90磚14層),當碼坯量為6552塊時(12排×14層×39塊),可以抽掉一排(546塊)或兩排(1092塊),將多余的磚坯碼放在干燥窯門口的空地上(如果干燥窯門口的擺渡線能與回空車線相通時,可以直接將減下的磚坯碼放到空窯車上),以后正常生產時可以間隔進空車碼放,或采取每車多碼幾十塊的辦法將這些磚坯逐步消化掉。
2窯內低溫
窯內低溫是指窯內高溫帶高溫點低于正常燒成溫度,造成低溫的原因主要是磚坯熱值低、碼坯方式不當或操作不當。
低溫會使隧道窯產量降低,產品欠火,嚴重時會出現滅火停窯的惡性事故,其處理方法如下。
2.1加煤(或木柴)升溫
當窯內出現高溫點溫度低于正常燒成溫度時,應及時采取加煤提溫的辦法,這樣既能保證產品質量又能減少產量損失。投煤時應遵照少投、勤投、分散投的原則。
2.2減緩進車速度
減緩進車速度的目的是延長燒成時間。這種方法叫做"低溫長燒",即稍低一點的燒成溫度、較長的燒成時間,也能達到燒結的效果。但延緩進車時間會降低隧道窯的產量。
2.3停止窯尾鼓風,排煙風機降頻
排煙風機的目的是排除磚坯燃燒時產生的煙氣,但同時也會帶走大量熱量。根據窯爐熱平衡計算,煙氣帶走的熱量一般占窯內總熱量的25%左右。當窯內出現低溫時,必須減少窯內的通風量,以減少煙氣帶走的熱量損失。同時,窯尾盡量不要鼓冷風,延長冷卻帶的降溫時間。窯內壓力盡量調整到使高溫帶處于正壓狀態,這樣不僅窯外冷風不容易侵入窯內,而且對減少窯車邊部和兩側出現欠火磚都是有好處的。
2.4調整用閘方式,減少熱量損失
從減少窯內熱量損失的角度來看,正梯式閘無疑是最有效的用閘方式(排煙溫度最低),其次是橋梯式閘。但當磚坯干燥效果不好時,慎用正梯式閘。
2.5盡量減少焙燒窯內抽熱量
在保證干燥窯干燥效果或至少確保干燥窯不塌坯的情況下,可適當減少焙燒窯冷卻帶的抽熱量。根據窯爐熱平衡計算,人工干燥所需的熱量占窯爐總熱量的30%左右,若能采取措施將這個比例降到20%左右,則能節省大量熱量,可以相應減少成品磚的欠火程度。可以采取的措施如下:
a.充分利用存坯線,讓碼好的磚坯在存坯線上利用環境溫度充分脫水。進入干燥窯的磚坯含水率每下降1%,則可以相應減少干燥窯耗熱6%~8%;
b.可以利用低溫大風量的干燥原則,在送風溫度稍低的情況下,采取加大風量的措施,也能達到較好的干燥效果。在換熱風機進風口處多兌冷風可以達到這個目的;
c.將排煙風機的部分高溫煙氣送熱入干燥窯也是個很好的節能措施;
d.從窯底抽取的低溫熱風(一般是60℃~80℃),利用熱風機送入干燥窯,也可以節省部分焙燒窯的熱量;
e.當采取以上措施(實際上述c、d兩項措施是窯爐設計時采取的節能措施,若設計時未采取該措施,現場操作時很難實施)出現磚坯干燥殘余含水率超標時(我們一般要求干燥磚坯平均殘余含水率<2%,越小越好),可以配合與熱帶用閘來保證燒成質量,這雖然和措施d有點矛盾,但采用橋式閘是個比較折中的辦法,既能保證殘余含水率較高的磚坯的燒成質量,又不至于將大量熱量浪費掉。
3.燒成裂紋
磚的燒成裂紋一般產生在焙燒窯爐預熱帶和冷卻帶。
3.1炸紋和發紋
焙燒窯預熱帶的作用是使磚坯緩慢預熱升溫,確保殘余水分緩慢排出,如果升溫過快,會使磚坯內的大量水分急劇升溫而變為水蒸氣,當磚坯原料顆粒之間的通道不能及時排出這些水蒸氣時,水蒸氣就會產生壓力,較大的壓力就有可能把磚坯撐裂(炸紋或爆裂)。
磚坯原料中的石英(SiO2)在573℃和870℃時要發生晶型轉變,轉變的同時伴隨著體積的膨脹,573℃時由?-石英轉變為a-石英,體積膨脹4.64%,870℃時由a-石英轉變為a-磷石英,體積膨脹13.68%,若升溫過急,石英膨脹速度太快,會把磚坯"撐裂",尤其是573℃~870℃時的晶型轉變,因其體積膨脹率大,最容易產生裂紋。因此,石英含量較高的磚坯一定要注意預熱帶后半部分緩慢升溫(升溫速度最好控制在60℃/h~80℃/h)。
磚坯進入冷卻帶,上述晶型轉變的過程會逆向發生,伴隨著晶型的轉變會產生體積收縮。若冷卻過快,仍然會產生裂紋。這時候會產生一種很細很直的裂紋,俗稱"發紋",用肉眼難以辨別,但敲擊時聲音沉悶、不清脆、俗稱"啞音"。
采取措施:適當延長預熱帶長度,減緩升溫速度,冷卻帶緩慢降溫。
3.2網狀裂紋
預熱帶產生的濕空氣如果流程過長,溫度過低,會使濕空氣產生局部飽和,飽和的水蒸氣會析出"露水",這些"露水"被磚坯表面吸收,會使表面膨脹,從而形成網狀裂紋。
裂紋成因的辨別:發紋產生在冷卻帶,裂紋產生在預熱帶。預熱帶產生的裂紋斷面比較粗糙,而冷卻帶產生的裂紋斷面比較平滑,原因是預熱帶還沒有產生液相;發紋帶來的后果是啞音,但啞音不一定完全是發紋造成的,磚坯在預熱帶吸潮也可能產生啞音。
采取措施:采用橋式閘或橋梯式閘,使水蒸氣及時排出窯外。
3.3窯車底層磚不規則裂紋
窯車出窯后雖然經過一段時間的降溫,但鋼結構之上厚厚的耐火層卻儲存了大量的熱量,短時間內很難降至常溫,尤其在炎熱的夏季,耐火層降溫更困難。碼放到窯車臺面上的磚坯,由于急干產生不規則裂紋,嚴重時甚至到第二層磚坯也產生裂紋。
防治措施:①窯車耐火層施工時盡量選用隔熱效果好的耐火材料,降低其厚度,減少蓄熱量;②在保證燒成質量的情況下,盡量降低原料值,降低窯車出窯溫度;③延長卸車線和回空車線,盡量延長窯車的自然冷卻時間;④采取其他有效措施(第一層碼干坯、人工強制降溫等)。
4預熱帶塌坯
預熱帶濕空氣流程過長,溫度降至一定程度(預熱帶煙氣溫度逐步降低),有可能能產生局部飽和,飽和濕空氣很容易析出"露水",磚坯吸水軟化,局部可能被壓垮,被壓垮的磚坯堵塞了通風孔道,飽和濕空氣降溫幅度更大,會析出更多的水分,吸水軟化的磚坯會越來越多,這種惡性循環會造成大面積塌坯(投產初期用濕坯點火或干燥磚坯殘余含水率過高都會發生這種情況)。
采取措施:點火試生產時采用倒梯閘或倒橋梯式閘,正常生產時采用橋式閘或橋梯式閘,使濕空氣及時排出)。
5高溫點漂移
隧道窯與輪窯最大的區別在于:隧道窯是"磚動火不動",而輪窯是"火動磚不動"。因此,隧道窯操作中必須控制好各帶的長度,使之相對穩定,高溫點的漂移使各帶長度發生變化,影響產品質量和窯爐產量。
造成高溫點漂移的主要原因:磚坯原料熱值不穩定,碼坯方式不當,或操作不當。
5.1磚坯原料熱值過高
磚坯原料熱值過高會使高溫帶向前后延長,預熱帶、冷卻帶相對縮短,這種情況容易產生制品嚴重過火或產生炸紋,啞音等現象。
防治措施:熱值控制適中,一旦發現熱值超高則采取減碼或調閘放熱等措施。
5.2碼坯方式不當,造成高溫點后移
這種情況主要是由于碼坯太密,坯垛通風不良造成的。
由于碼坯密度大,坯垛中間通風不良,致使預熱帶后半部分沒有形成強氧化氣氛,預熱帶升溫緩慢,高溫帶溫度不高,而進入冷卻帶后卻高溫不退(因為冷卻帶供氧充足,磚坯二次燃燒),甚至窯尾出現過火磚,這種情況下不僅產量難以提高,還容易形成制品啞音,甚至燒壞窯門或出車端窯頂。
防治措施:碼坯密度要適中,稀碼的標準為220標塊/m3~230標塊/m3.
5.3進車速度不穩定,導致高溫帶前后移動
磚坯燃燒必須有足夠時間,若進車太快,會打亂窯內各帶的分布,高溫帶會后移;反之,進車間隔太長或長時間不進車都會導致高溫點前移(俗稱"火燒窯門")。
采取措施:控制進車速度,提速時要逐步加快,采取低熱值、稀碼快燒的辦法提高產量,不要盲目提速,降速時要同時采取降低排煙風機頻率,減少窯尾鼓風等措施,減少供氧量來延緩其燒成時間。
5.4原料原因造成高溫點不穩定
由于燃料性質的不同,同樣的操作方式會使高溫點位置不同,主要原因是由于燃料的性質(產熱度、著火溫度等)不同造成的。
采取措施:燃料質量必須保持穩定。
6窯車兩側磚欠火
隧道窯的支排煙管道都是布置在窯的兩側,為了保證窯墻的安全,碼坯時又人為地在窯墻和坯垛之間留設了安全縫隙(80㎜~100㎜),這樣大量的風會從兩側間隙通過,磚坯產生的熱量被風帶走,同時又由于熱空氣上浮的原因,使磚垛兩側的溫度永遠低于坯垛中部的溫度,這樣窯車坯垛的兩側就容易欠火,迎風面要比背風面嚴重些,另外,如果窯車密封不嚴(密封盒和密封杠接觸不嚴或根本未采取有效的密封措施)或砂封槽缺砂,都會造成窯底的冷風竄入窯內,導致窯車兩側欠火。
防治措施:在保證窯車安全的情況下,盡量縮小坯垛與窯墻之間的側間隙;保證窯車接頭處密封良好;確保砂封槽不缺砂。
7窯內正壓大,預熱帶升溫慢
這種情況大多是由于排煙風機排煙量小造成的。由于排煙風機排煙量小致使窯內正壓過大,預熱帶溫度偏低,無法快出車,否則就會造成高溫帶靠后,甚至出"火磚"。主要原因:①由于預熱帶塌坯或其他原因倒垛造成支煙道堵塞;②由于主管道或機殼漏風短路;③風機葉輪腐蝕嚴重,風機效率低;④操作原因造成抽風阻力大(排煙支管設計數量少、斷面又較小、操作時開啟量又小);⑤窯爐設計太長,配用排煙風機量又小。
防治措施:針對以上原因采取相應措施。
8窯車中間過火兩側欠火
這種情況是由于中間碼坯太密、兩側間隙太大造成的。窯車兩側坯垛和窯墻的間隙是為了確保窯體安全不得已而留設的,這個間隙越小越好,但為了運行安全一般留設80㎜~100㎜,若人為的隨意擴大,則窯內的風量大部分都從側間隙流走,造成窯車兩側欠火。窯車中間碼坯太密,通風不良,造成局部高溫,致使中間過火。
防治措施:窯車坯垛和窯墻的間隙不宜太大,碼坯不宜太密,大斷面窯爐坯垛中間留設火道,平衡風量。
9窯內溫度不穩定,忽高忽低
在碼坯量和操作方式不變的情況下,而窯內溫度卻忽高忽低。這種情況是由于原料熱值忽高忽低造成的。在一些全煤矸石磚廠經常出現這樣的問題,個別磚廠沒有原料、燃料化驗設備或化驗設備落后、數據不準,也經常出現這樣的問題。
防治措施:必須對原料熱值進行化驗,按比例摻配,確保原料熱值的穩定。
10車底溫度超高
實際操作中,車底溫度一般不能超過80℃,否則會造成車輪軸承化油、炭化,嚴重時會使軸承抱死,軌道變形,窯爐因此被迫停產。
按照隧道窯操作原則,窯內壓力應始終微大于窯底壓力,這樣確保窯底冷風不竄入窯內,窯內因傳導和對流而進入車底的熱量被窯底冷風機及時帶走(個別較短的窯爐不設窯底平衡風機,但窯頭設抽窯底風支煙道,確保車底風處于流動狀態),但有時由于設計或操作原因造成窯底風流動速度慢,致使車底風溫不斷升高。另外,窯車鋼結構上層的耐火層,若材料隔熱性能差或施工質量差,也會造成車底風溫過高。
防治措施:車底應設平衡風機,確保窯尾車底進風量與抽風量的匹配,確保窯車耐火層的材質和施工質量。
11窯車耐火磚刮蹭窯墻
窯車運行一段時間后,若不及時維修,會出現窯車耐火磚刮蹭窯墻現象,輕者刮壞窯車耐火層,嚴重時會碰壞窯墻導致停窯事故。
原因:窯車耐火層的膨脹和磚縫進入磚渣(不可避免),磚渣在高溫帶膨脹將磚縫和膨脹縫進一步撐大,這樣多次循環后窯車的外形尺寸會不斷增大,如不及時整修就會刮蹭窯墻。
防治措施:磚縫和膨脹縫嵌塞耐火棉,設專人維修窯車。
12軌道向窯外移動或變形
隧道窯軌道施工時,接頭之間都留一定的間隙,主要目的是防治軌道受熱膨脹時"頂牛",由于窯車輪運轉不靈活,使車輪與軌道之間的摩擦阻力增大,車輪轉不動時,軌道與輪子之間的滾動摩擦會變為滑動摩擦,摩擦阻力會成倍的增加,當其阻力大于軌道固定螺絲的阻力時,軌道就隨著窯車向外伸長,這時應密切注意窯頭和窯尾軌道的活動量,兩頭活動量相等,說明軌道整體隨窯車轉移,這時候是好事,若出多進少,則說明窯內軌道接頭已經斷開,應立即派人維修,否則窯車車輪很容易就被軌道縫卡死,這種情況,只能停窯檢修。
另一種情況:由于操作不當造成窯底溫度超高,軌道膨脹量超出了預留安裝間隙,兩根軌道"頂牛",則必然會導致變形。
一旦軌道開始向窯外移動,必須確保軌道的整體性,切不可在窯尾固定軌道,否則很容易造成中間變形。
采取措施:確保車輪運轉靈活,減小摩擦阻力;控制窯底風溫,確保不超過80℃。
13出黑心磚
黑心磚分兩種情況,一種是直觀能看到的黑心,即在磚的壓槎或疊碼處顏色發黑;另一種黑心磚表面看不到,磚的外觀很正常,但斷開以后,可以看到其斷面呈黑色(俗稱沒燒透或沒燒熟,這種磚抗壓抗折強度都差)。
第一種情況是由于窯內通風量不足、氧化氣氛不夠造成的,壓槎或疊碼部位因為間隙較小,氧化氣氛不充分,如果供氧量不足就更難完全燃燒;另外較軟的磚坯在壓槎或疊碼處變形或粘結(氧氣難以進入)更容易形成黑心。
第二種情況是由于預熱帶升溫太快,磚坯表面液相過早形成,堵塞了氧氣進入磚坯內部的通道(這種情況實心磚比空心磚嚴重,空心磚孔洞率越低越容易產生),使磚坯內部氧化氣氛不充分而形成的,磚坯原料熱值越高越容易產生黑心。另外,隧道窯越短,燒結時間越短,產生這種現象的幾率就越高。在一些長度較短的隧道窯(長度低于100m)或烘燒一體隧道窯中,這種現象幾乎不可避免。
防治措施:加大窯內通風量,確保形成強氧化氣氛;控制預熱帶升溫速度,確保燃料有充足的氧化時間;窯爐設計長度不宜太短。
14成品磚粉化
成品磚粉化分兩種情況:一種是由于欠火,使磚沒有達到燒結強度而粉化;另一種是在制磚原料中由于CaCO3含量超標或原料處理細度不夠,出窯后CaO遇水產生膨脹(膨脹1.5~2.5倍)將磚體撐裂。
利用頁巖和煤矸石制磚時,這兩種情況經常發生,而且經常會同時發生。實際上主要矛盾還是原料粒度問題。由于破碎粒度太粗,燒結過程中液相量偏少,致使達不到要求的燒結程度;有人測定過,當水和CaO的體積達到0.33時,其膨脹力將達到140Kg/cm2,CaO顆粒越大,其破壞力越大(直徑3mm和直徑0.5mm顆粒的體積比是216倍)。
所謂燒結,用最通俗的話說:就是利用高溫的手段,使原料顆粒發生多種物理、化學反應,顆粒間緊密結合,達到需要強度的目的。最簡單也是最重要的物理反應就是生成液相,小顆粒形成液相填充大顆粒間隙,較大一點顆粒表面發生液相與小顆粒形成的液相相互粘結,冷卻時便形成一個具有一定抗壓、抗折強度的整體(生成液相的同時也發生大量化學反應,由幾種或幾十種礦物形成另外幾種或幾十種礦物結構)。
原料顆粒越大,越不容易產生液相,磚坯也就不容易被燒結。沒有燒結的磚坯實際上就是固體顆粒之間只是通過機械外力相互擠壓在一起,一旦遇水,顆粒膨脹或內部CaO的顆粒遇水膨脹(CaCO3分解成CaO的燒成溫度只有800℃~900℃,遠低于粘土礦物的燒結溫度),顆粒之間便分散、疏解,形成了欠火磚的粉化。
防治措施:降低原料粒度,提高燒結溫度,減少CaCO3的含量。