【導讀】年產1億塊（折標）煤矸石頁巖

　　

【正文】 為了便于控制，將干燥與焙燒分開，不使用干燥、焙燒一體的隧道窯，使兩段內的熱工制度互不受影響，以利于窯的操作，保證干燥與焙燒質量。 干燥室結構 選用斷面 平頂結構二條雙通道干燥室，干燥室采用磚混結構，現(xiàn)澆混凝土頂板，基礎為柱樁毛石砼條型基礎。干燥室熱源為隧道窯制品冷卻熱。為保護環(huán)境，減少腐蝕，有利于工人操作，不采用中低溫煙熱。熱介質通過外部管路系統(tǒng)供給干燥室。干燥室設有循 環(huán)系統(tǒng)、排潮系統(tǒng)及檢測調節(jié)系統(tǒng)及相應的測溫系統(tǒng)。由于此原料干敏系數(shù)較小，適合快速干燥，干燥熱源來自焙燒窯，干燥產量大、質量穩(wěn)定、熱效率高。 碼坯方式 以 240 115 53型燒結磚為主，在窯車行進方向碼成獨立的三垛，垛間距 410mm；在焙燒窯寬度方向碼 3 垛，垛間距 340mm；高度方向平碼 14 層。每車折合 3516 塊KP1磚。 頂、側送風系統(tǒng) 來自隧道窯的余熱送至干燥室頂部、側部送風口，送風口設置在坯垛間的空腔內，熱風均勻的穿過坯垛。送風口采用多排長孔形式，在干燥室尾端，整個橫端面形成多 個渦旋氣流，保證了坯垛上下、左右溫度的均勻性。當坯垛運行到此段時，可高溫快速干燥。 排潮系統(tǒng) 35 在干燥室進車端頂部設置了排潮風機，每條干燥室 4 臺。充分吸濕后的低溫高濕度廢氣由排潮風機排出干燥室，排潮量可通過自動裝置調節(jié)，保證干燥室前部空氣濕度、溫度滿足干燥工藝要求。 窯車運轉系統(tǒng) 由頂車機、出口拉引機等組成，保證窯車按干燥制度出車。 干燥室的主要技術參數(shù)： ? 年工作日 330 天 ? 工作班制 3 班 /天、 8 小時 /班 ? 干燥窯條數(shù) 2 條（雙通道） ? 干燥窯規(guī)格 （窯有效高度） ? 窯車規(guī)格 ? 有效窯車數(shù) 36 輛 ? 碼窯密度 240 塊 /立方米（標塊） ? 碼坯層數(shù) KP1 14 層 ? 干燥前磚坯水份 11～ 14% ? 干燥合格率 ≥ 96% ? 干燥周期 20～ 24h ? 干燥熱源 隧道窯余熱 ? 干燥收縮率 %（ KP1）、 %(大孔 ) ? 排潮溫度 30～ 40℃ ? 進風溫度 110～ 150℃ ? 干燥車進車方式 液壓頂車 ? 干燥室進風方式 頂進和側進相結合 ? 干燥室排潮方式 集中頂排潮 ? 干燥室排潮方法 機械排潮 36 ? 生產方式 24h 連續(xù)生產 ? 年產量 1 億標塊 焙燒窯 焙燒窯結構 該生產線采用斷面 吊平頂焙燒窯， 2 條各自獨立。 焙燒窯預熱帶與冷卻帶墻體采用紅磚砌筑，基礎為柱樁毛石砼條型基礎。地耐力須達到 120kN/m2以上，焙燒段、保溫帶窯墻最內層用粘土質耐火磚砌筑，保溫層采用輕質保溫磚及巖棉氈，外墻用 MU10 以上燒結磚砌筑。窯頂部結構：采用吊板結構，內層的輕質耐火混凝土板通過陶瓷吊鉤吊在頂部承載 H 剛梁下，混凝土板上鋪設由耐火纖維氈及巖棉氈組成的保溫層。 該焙燒窯具有完善的排煙系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、車底壓力平衡系統(tǒng)、抽熱系統(tǒng)和檢測控制系統(tǒng)。通過這些系統(tǒng)使窯內的焙燒制度更趨合理。 焙燒窯內的熱源為磚坯內含熱量，來自煤矸石，磚坯燒成熱耗 4598千焦 /塊。 該窯適應于煤矸石空心磚的燒成，結構合理，溫差小，保溫性能好，易于控制，能保證產品的質量穩(wěn)定，在技術上是成熟、可靠的。 焙燒方式 全內燃焙燒。 碼坯方式 同干燥室。 窯車砌筑采用整體結構，一次澆注，可降低運行成本。 車下設有風道和進風口、出風口。 工作系統(tǒng) 37 該隧道窯設有完善的排煙系 統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、車底壓力平衡系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、窯車運行系統(tǒng)、余熱利用系統(tǒng)和檢測控制系統(tǒng)。通過這些系統(tǒng)調整，以保證窯內熱工參數(shù)的穩(wěn)定。 （ 1）排煙系統(tǒng) 由排煙風機和風管組成，排除坯體在預熱、燃燒過程中產生的低溫高濕煙氣。 （ 2）抽余熱系統(tǒng) 冷卻帶余熱利用系統(tǒng)將焙燒余熱用于成型后濕坯的干燥，并提供冬季采暖和日常洗澡、飲水。 （ 3）燃燒系統(tǒng) 由投煤孔組成，內燃不足時可以補充燃料。 （ 4）冷卻系統(tǒng) 每條窯爐由窯尾出車端門上的 4 臺風機和窯門組成，使坯體出窯時強冷卻。 （ 5）檢測控制系統(tǒng) 根據(jù)原料性能，準確控 制焙燒溫度、保溫時間。 （ 6）車底壓力平衡系統(tǒng) 使各部位窯車上下壓力保持平衡，減少窯車上下氣流和窯內坯垛上下溫差；窯車底部冷卻系統(tǒng)保證了窯車在良好狀態(tài)下運行，延長窯與窯車的使用壽命。 （ 7）窯車運行系統(tǒng) 由頂車機、出口拉引機等組成，保證窯車按制度進出。 焙燒窯的主要技術參數(shù)： ? 工作制度 330 天、 3 班 /天、 8 小時 /班 ? 焙燒窯條數(shù) 2 條（各自獨立） 38 ? 焙燒年產量 1 億標塊 ? 窯規(guī)格 （窯有效高度） ? 成品率 ≥ 96% ? 窯內窯車 70 輛 ? 燒成周期 48 小 時 ? 入窯水分 ≤ 4% ? 燒成收縮 %（ KP1）， %(大孔 ) ? 燒失率 % ? 燒成溫度 980～ 1050℃ ? 排煙溫度 80～ 150℃ ? 冷確方式 集中風冷 ? 冷卻通風溫度 室溫 ? 排煙方式 分散排煙 ? 余熱利用方式 冷卻熱 ? 窯車進車方式 液壓進車 ? 進車間隔 ～ （承重磚）， （非承重磚） 窯車分兩部分，一部分是車體的鋼架，一部分是車體的襯砌。窯車下部采用良好的密封設計，窯車與窯車之間采用二道曲折壓緊密封，密封材料采用硅酸鋁纖維；窯車與窯墻之間采用曲折密封和砂封，與車面上焙燒窯完全隔離。 窯車襯砌整體設計和各層材料的選擇，是近年來大量實踐經驗的總結，按堅固性、密封性、保溫性和經濟性并結合磚瓦行業(yè)特點確定的。 窯車下設有風道及進風口、出風口。 39 8 窯爐的余熱利用 余熱來源 煤矸石多孔磚、空心磚及保溫空心砌塊燒成溫度最高可達 1050℃，經過高溫焙燒段后進入冷卻段，磚體溫度仍可達到 900℃ ，此時多孔磚、空心磚及保溫空心砌塊已燒結，但晶型轉化尚未完成，所以冷卻段需要一個較長的范圍來滿足產品生產的物化要求。在熱值適中、干燥和余熱合理、焙燒操作正確的燒制過程中，冷卻帶從 20車位就開始了，溫度可以保證在 900℃左右。進入冷卻帶的多孔磚、空心磚及保溫空心砌塊帶有大量熱量，這部分熱量通過熱輻射的方式向窯頂、窯墻和窯車傳遞，致使窯體溫度偏高，需要采取保溫措施保護窯頂?shù)醢寮案G墻不受損失。因為焙燒窯生產是連續(xù)性的，所以在冷卻段每個位置的環(huán)境溫度也是相對穩(wěn)定，此時的熱源潔凈無煙塵，這就為余熱利用提供了穩(wěn)定的潔 凈熱源。 目前，煤矸石燒結多孔磚、空心磚及保溫空心砌塊隧道窯余熱利用已經在設計過程中得到廣泛考慮并使用，其利用情況主要有以下幾個方面： 干燥磚坯 每條隧道式焙燒窯配套設計一條干燥室，用于干燥成型好的磚坯。干燥熱源取自焙燒窯冷卻段的余熱，熱氣體潔凈無塵。熱源可使成型后濕磚坯進行烘烤，含水率由 13%左右降至 4%左右，以便使磚坯進入焙燒窯后易于燃燒。干燥室廢氣經排潮風機排空。這是余熱的首先主要利用。 廠內職工洗浴與采暖 40 每條焙燒窯加設一臺直徑 1400mm 的換熱器，取窯內熱氣 與冷水進行熱交換，經過換熱器的熱氣重新回入抽氣主管道，涼水變?yōu)闊崴M入熱水管道送入浴室（一年四季）和采暖管道（冬季使用）。 職工飲用水 換熱器附近加茶水爐，熱源采用窯內余熱，所生產熱水可用于全廠職工飲水。 井下工人工作服烘干 引抽余熱管道一組制作成散熱器狀，把洗凈后的濕工作服烘干，可滿足 1000 余名井下工人工作服的烘干，減少礦上再購置烘干機。 熱水或蒸汽鍋爐 車間外加設鍋爐房，利用窯內余熱作為熱源，熱交換過程采用軟化水，交換后得到熱水（汽）產量大，溫度高，可服務人數(shù)增加。此種余熱利用方式技術較先進，采用鍋爐設備后熱利用效率得到提高，效果明顯，經濟效益顯著，可廣泛推廣。 — 采用低壓余熱鍋爐 安裝位置的選擇 鑒于以上余熱各種利用方式的利弊關系，必須研究更科學的利用方式，而采用低壓余熱鍋爐應該是今后發(fā)展的方向。在焙燒窯上設置余熱鍋爐，既要保持合理的焙燒曲線，又能產生足夠的蒸汽，滿足生產及生活需要。如前所述，焙燒窯按溫度曲線可分為預熱帶、焙燒帶、冷卻帶。由于預熱帶溫度低、水汽大，顯然不適合裝設鍋爐；如裝設在焙燒帶高溫段，又不利于磚坯的充分燒結；若裝在冷卻帶，雖 然可以從這里吸收一定的熱量，但產汽量往往不能滿足生產和生活的需要。為使余熱鍋爐達到既不能影響磚坯的燒結質量，又能產生足夠蒸汽的要求，鍋爐一般裝設在焙燒帶前端比較有利。因為這一區(qū)間內，磚坯殘余水分已經排除， 41 坯體內部能量開始爆發(fā)，鍋爐從這里吸收一部分熱量并不會影響焙燒；另外，如果坯體發(fā)熱量高，鍋爐還可以從這里吸收大量的熱量，防止高溫段和冷卻段溫度過高，解決超熱焙燒問題。但對于含硫過高的原料，在焙燒帶前端仍有大量二氧化硫氣體，勢必會腐蝕設備，所以此時可以考慮將鍋爐設置在焙燒保溫段后 800℃左右區(qū)域。 熱 源 以現(xiàn)有斷面 焙燒窯為例，其年產量可達 3300 萬 Kp1 燒結多孔磚、空心磚及保溫空心砌塊，焙燒窯熱平衡見下表。 日產 10萬 Kp1焙燒窯每小時熱平衡表 熱平衡項目 熱量 (萬大卡 ) 平均一塊磚坯熱量 (大卡 ) 比例 (%) 鍋爐吸熱 送往干燥室熱風 342 819 36 窯排風損失 76 182 8 磚坯殘余水分蒸發(fā)熱 磚坯燒結化學反應熱 磚坯出窯熱損失 1% 散熱等損失熱 76 182 8% 總計 950 2275 100% 從熱平衡表中得到，日產 10 萬 kp1 燒結磚焙燒窯每小時可提供熱量約 200 萬大卡，而每生產 1t 蒸汽需要的熱量約為 萬 kCal，在不影響磚廠正常生產的情況下，利用余熱可以滿足安裝 2～ 3t 蒸汽鍋爐需要。 余熱利用工藝 隧道窯的燒成過程是動態(tài)的，余熱提供會產生一定的波動，但其原料來源和生產工藝是相對穩(wěn)定的（除磚廠政策性壓產或出現(xiàn)生產事故時外），可以認為其波動不會影響余熱利用的效果，即其熱源是穩(wěn)定的。每生產 1t 蒸汽需要的熱 量約為 萬 kCal。根據(jù) 600～ 850℃余熱溫度計 42 算，可有效利用熱量在 200 萬 kCal 以上。在不影響磚廠正常生產的情況下，利用冷卻段釋放的余熱可以滿足安裝 2～ 3t 蒸汽鍋爐需要。 根據(jù)原料理化性能指標，在高溫帶前端或保溫帶后端選擇一定車位通過采集管采集余熱；在保證燒成操作正常進行的情況下，以安全可靠的采熱、換熱方式，充分實現(xiàn)“水 汽”交換。其主要工藝過程為：①余熱采集，換熱用水采用軟化水；②水汽分離，液態(tài)水循環(huán)利用；③蒸汽運輸，運輸管道采取標準化保溫處理；④蒸氣利用。本工程一條隧道窯可安裝一套系統(tǒng)。此技 術目前已廣泛應用于磚瓦窯爐中，取得了較好的經濟效益和社會效益。 余熱利用效果 利用煤矸石制作燒結多孔磚、空心磚及保溫空心砌塊，不僅節(jié)能利廢生產合格產品，還能為余熱利用節(jié)能減排創(chuàng)出一條新路，創(chuàng)造了良好的經濟效益和社會效益。 （ 1）余熱干燥節(jié)約煤炭 斷面 干燥室，其年干燥燒結多孔磚、空心磚及保溫空心砌塊坯3300 萬 Kp1，干燥室熱平衡見下表。 日產 10萬 Kp1干燥室每小時熱平衡表 帶入干燥室總熱量 熱平衡項目 熱量 (萬大卡 ) 比例 (%) 342 萬大卡 /小時 磚坯蒸發(fā)水分熱 窯車吸熱 3 磚坯升溫熱 干燥室散熱 排潮熱損失 28 漏風及其它熱損失 3 總計 342 100% 43 干燥室年用熱量（按 330 工作日 /年）為 Q 年 =342 24 330=2708640萬大卡 /年如果用煤燒熱風爐供熱，熱風爐效率η =75%，按標準煤（ 7000大卡 /公斤）計算，則每年節(jié)約煤 2708640/（ 1000） =5159噸 /年 （ 2）余熱鍋爐節(jié)約煤炭 鍋爐每小時用熱量 Q 時 = 萬大卡 /小時 鍋爐年用熱量 Q 年 = 24 330=1603008 萬大卡 /小時 如果用煤鍋爐供汽，鍋爐效率η =85%，按標準煤（ 7000 大卡 /公斤）計算，則每年節(jié)約煤 1603008/（ 1000） =2694 噸 /年 （ 3）一臺余熱鍋爐可解決磚廠 300 人喝水、洗澡， 2020 名職工洗澡、衣服烘干；冬季可解決 2 萬左右平米取暖（或冬夏溴化理空調制冷、暖）；若安裝一臺 150KW 螺桿膨脹發(fā)電機組，一年可發(fā)電 150 多萬 KWH，年為磚廠節(jié)約電費 80 萬元。我磚廠擬建 2 條 米窯爐，需要安裝 2 臺余熱鍋爐， 經濟社會效益更加明顯，可實現(xiàn)磚廠生產用電 70%自給自足，滿足周邊所有農民家庭冬季取暖、四季用熱水、洗澡、制冷等要求。 經濟效益 （ 1）對制磚的益處：由于采用充分的余熱利