燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)技術(shù)問答(燒料部分)
趙鎮(zhèn)魁
什么是“標(biāo)準(zhǔn)煤”？
煤炭因其品種和品質(zhì)不同，其發(fā)熱量也不同。市場(chǎng)上供應(yīng)的實(shí)物煤，1kg的發(fā)熱量多在20900～27170kJ／kg之間，而標(biāo)準(zhǔn)煤1kg的發(fā)熱量為29260kJ／kg。為了實(shí)際使用和便于統(tǒng)一比較或統(tǒng)計(jì)方便，常按實(shí)物煤的發(fā)熱量將其換算成為標(biāo)準(zhǔn)煤，換算的方法是用實(shí)物煤的發(fā)熱量除以標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱量。如某廠生產(chǎn)中消耗的實(shí)物煤為100t，其發(fā)熱量為20900kJ／kg，換算成標(biāo)準(zhǔn)煤為20900／29260×100=71.5t(標(biāo)準(zhǔn)煤)。在英語中，“標(biāo)準(zhǔn)煤”稱為“煤當(dāng)量”(coalequivalent)。
燃料燃燒時(shí)的產(chǎn)物有哪些？
燃料燃燒時(shí)所生產(chǎn)的高溫狀態(tài)的氣體產(chǎn)物有：二氧化碳、水蒸氣、二氧化硫、氮、氧、一氧化碳等，經(jīng)與制品熱交換后溫度降低，叫煙氣。
什么是燒磚瓦的煤耗?怎樣計(jì)算?
通常規(guī)定應(yīng)用基低位發(fā)熱量等于7000kcal／kg的煤為標(biāo)準(zhǔn)煤。
燒制每萬塊磚(瓦)所消耗標(biāo)準(zhǔn)煤的數(shù)量稱為燒磚的煤耗。如果焙燒時(shí)用的煤不是標(biāo)準(zhǔn)煤時(shí)，必須實(shí)際用煤量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量。折算的方法是，首先求出實(shí)際煤的發(fā)熱量同標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)熱量的比值，這一比值稱為熱當(dāng)量；第二用實(shí)際的消耗量乘上它的熱當(dāng)量即等于標(biāo)準(zhǔn)煤的消耗量——煤耗。
倘若不制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)(低位發(fā)熱量7000kcal／kg的標(biāo)準(zhǔn)煤)，煤質(zhì)不同的各廠之間無法比較煤耗。例如，甲地某廠燒成每萬塊磚消耗3000kg，甲地煤低位發(fā)熱量=6000kcaJ／kg；乙地某廠燒成每萬塊磚消耗2800kg，乙地煤低位發(fā)熱量=6800kcal／kg。表面上看乙地某廠比甲地的耗煤少，然而換算成標(biāo)準(zhǔn)煤消耗量后發(fā)現(xiàn)結(jié)論恰恰相反：
甲地某廠：3000×=3000×0.857=2571kg(標(biāo)準(zhǔn)煤)
乙地某場(chǎng)：2800×=2800×0.972=2722kg(標(biāo)準(zhǔn)煤)
哪些燃料可以用來燒磚瓦？應(yīng)該怎樣選擇？
實(shí)踐證明，凡是燃料幾乎都可以用來燒磚瓦。因?yàn)榇u瓦的燒成溫度一般在950～11 00攝氏度之間，而這樣的溫度在輪窯中比較容易獲得。
根據(jù)國內(nèi)外磚瓦技術(shù)文獻(xiàn)的報(bào)道，下列燃料可以燒制磚瓦：
煤炭：煙煤、無煙煤、褐煤、泥煤、石煤等；
草：稻草、山草、稻殼、樹葉、麥殼、竹葉：棉稈、棉鈴殼、菜籽殼等；
柴：各種木柴；
工業(yè)廢料：煤矸石、粉煤灰、爐渣、煙道灰、鋸末、焦炭末、甘蔗渣、瀝青渣、油頁巖等，
氣體燃料：天然氣、液化石油氣、沼氣等；
液體燃料：重油等。
電。
選擇燃料的原則是：
(1)盡量利用工業(yè)廢料，不用高發(fā)熱量?jī)?yōu)質(zhì)燃料，少用煤炭。內(nèi)燃磚瓦工藝是一種充分利用廢料制磚瓦的好工藝；
（2)就地取材，減少運(yùn)輸費(fèi)用：
(3)來源充足，保證生產(chǎn)供給。
燃料的貯存與保管應(yīng)注意些什么？
(1)煤的貯存
煤貯存時(shí)，因受到環(huán)境的作用會(huì)發(fā)生風(fēng)化、發(fā)熱、自燃等變化。風(fēng)化和發(fā)熱的結(jié)果是使碳含量減少，發(fā)熱量降低，所以應(yīng)盡量避免。
堆存煤的地面，應(yīng)事先平整、搗固并保持干燥。煤堆成截頂角錐體。應(yīng)注意煤堆的擋風(fēng)和遮雨。為避免自燃，煤堆不可太厚，泥煤堆厚度應(yīng)小于2m，褐煤堆的應(yīng)小于1，5m。
(2)柴草的貯存
以柴草為燃料的磚瓦廠一般需要設(shè)置較大的堆揚(yáng)。設(shè)置堆場(chǎng)最重要的是防火和排水。
為了防火，①堆場(chǎng)應(yīng)在窯上風(fēng)向，并同窯相隔一定距離。一般來說稻草垛同窯距離應(yīng)大于40m；山草垛同窯距離應(yīng)大于；30m；木材垛同窯距離應(yīng)大于15m。②草垛高度應(yīng)有限制。稻草燃點(diǎn)很低，草垛內(nèi)部易自燃，所以草垛高度一般應(yīng)低于4m。⑤垛與垛之間應(yīng)保持一定距離，垛距愈大愈安全，最小也不能小于2，5m；堆場(chǎng)的主要通道至少4，5m寬。④易燃柴草垛(稻草、山草垛)最好靠近水池，在堆場(chǎng)的偏僻處。(5)堆場(chǎng)應(yīng)靠近水源并設(shè)有足夠的滅火器材。⑥堆場(chǎng)周圍應(yīng)多植樹木，可以防外界火苗飄入。(7)堆場(chǎng)必須加強(qiáng)管理，嚴(yán)禁在場(chǎng)內(nèi)吸煙，嚴(yán)禁容易產(chǎn)生火花的運(yùn)輸機(jī)械駛?cè)搿?/span>
為了排水，①堆場(chǎng)內(nèi)挖設(shè)足夠數(shù)量的排水溝。②柴草垛頂部要有一定坡度，以便下雨時(shí)排水，垛頂要覆蓋一層草簾，防止雨水滲入垛內(nèi)。
內(nèi)燃料需經(jīng)過怎樣的制備才能達(dá)到使用要求？
磚瓦工藝要求摻入原料內(nèi)的燃料顆粒直徑必須小于2～3mm。內(nèi)燃料顆粒太粗不僅影響生產(chǎn)過程(例如加速擠出機(jī)的磨損、切坯鋼絲折斷)，而且使產(chǎn)品外觀質(zhì)量下降，還不容易在焙燒時(shí)燃盡，導(dǎo)致燃料消耗增加及產(chǎn)品性能劣化。這樣，一些原來是塊狀的內(nèi)燃料要經(jīng)破碎才可使用。所謂破碎就是用機(jī)械的方法施加外方，克服物料分子間的內(nèi)聚力而將其分裂的操作。凡將大塊物料分裂成小塊，一般稱為破碎；將小塊物料粉碎成細(xì)粉，一般稱為粉碎。
燃料完全燃燒的基本條件有哪些？
(1)要有較高的溫度
燃料在窯內(nèi)依靠熾熱的坯垛、氣體加熱，當(dāng)溫度提高到其燃點(diǎn)以上時(shí)，開始燃燒，燃燒時(shí)放出的大量熱量反過來又加熱坯體和氣體。因此，窯內(nèi)的溫度越高，則燃料加熱升溫越快，著火起燃時(shí)間越短，燃燒的速度就越快。鑒于上述原因，所以焙燒窯焙燒帶前段溫度低，燃燒緩慢，焙燒帶后段溫度高，燃燒很快。
(2)要有充足的空氣
在高溫條件下，燃料燃燒速度的快慢，主要由空氣中氧分子對(duì)燃料中可燃物的氧化反應(yīng)速度和反應(yīng)生成氣體向外(通過氣膜層)擴(kuò)散的速度表決定?？諝夤?yīng)充足時(shí)，燃料中可燃物和氧分子的接觸機(jī)會(huì)增多，氧化反應(yīng)速度自然加快；同時(shí)由于氣體流速加快，也加快了氧化產(chǎn)物向外擴(kuò)散的速度。所以，在不降低燃燒溫度的前提下，窯內(nèi)空氣供應(yīng)越充分，燃料的燃燒速度就越快。
(3)要有足夠的燃燒時(shí)間
燃料完全燃燒要有一定的時(shí)間作保證，尤其是大塊煤。更需較長(zhǎng)的燃燒時(shí)間。因?yàn)楣腆w燃料的燃燒是從表面開始逐漸向內(nèi)部深入的，燃料的塊度越大，燃盡的時(shí)間就越長(zhǎng)。如果將大塊煤細(xì)碎加工，則其表面積就大大增加，煤與空氣的接觸機(jī)會(huì)亦大大增加，燃料的完全燃燒時(shí)間就大大縮短。
加速燃料燃燒的措施有哪些？
(1)燃料的含水率過高時(shí)，入窯后先經(jīng)烘干后才能升溫，水分氣化消耗大量的熱量，燃料著火時(shí)間長(zhǎng)，此外潮濕的煤易成團(tuán)結(jié)塊，入窯時(shí)難以散開，因此與空氣的接觸機(jī)會(huì)較少，煤的燃燒速度也較慢。故對(duì)燃料的含水率要嚴(yán)加控制，可設(shè)存煤棚堆放，防止雨天將其淋溫，含水率過大的煤宜經(jīng)晾干或烘干后使用。
(2)窯內(nèi)用煤應(yīng)先過篩，篩出大塊料，塊煤必須粉碎。以增大其與空氣的接觸面積，從而既能加快煤在窯內(nèi)的燃燒速度，又能減少積焦和黑磚。
(3)選擇合適的碼窯形式，投煤應(yīng)做到勤添少添，看火投煤。全外燃磚要求1，5min巡回加煤一次，加煤量分段規(guī)定為：800~900攝氏度區(qū)段加0.1一0.2kg，900度至最高溫度區(qū)段加0.2—0.3kg，隨著內(nèi)燃程度的提高，外投煤量應(yīng)酌減。如一次投煤量過大，投煤間隔時(shí)間很長(zhǎng)，勢(shì)必造成初加煤時(shí)氧氣不足。燃燒不暢，而在長(zhǎng)期間隔中又不能保持火度平穩(wěn)上升。投入窯內(nèi)的煤不應(yīng)全部落在窯底，也不應(yīng)落得太少，落到窯底的燃料最適宜量為1 O％。如有用加煤器取代人工投煤的，由于加煤器加煤很均勻，和人工投煤相比，可節(jié)省燃料20％左右。
(4)三個(gè)班的燒窯工操作應(yīng)一致，以保持火行速度的均衡。否則，將造成火度忽高忽低，忽快忽慢，不但浪費(fèi)燃料，而且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，產(chǎn)量不高。
(5)在保證正常焙燒溫度的前提下，可適當(dāng)增大過?？諝饬?，以增大焙燒帶氧氣量，加快氧化進(jìn)程。
(6)內(nèi)燃磚的內(nèi)燃料需和由氣孔滲入內(nèi)部的氧氣接觸才能進(jìn)行燃燒。焙燒時(shí)如果升溫過急，坯體表面過早地?zé)Y(jié)玻化，堵塞氣孔通道，氧氣內(nèi)滲困難，內(nèi)燃料的燃燒就很困難，甚至中止燃燒。所以，在焙燒內(nèi)燃磚(尤其是高內(nèi)燃磚)時(shí)，焙燒帶前段不宜升溫太快，避免磚坯表面?；?，以便坯內(nèi)有較多的氧氣供應(yīng)。但最終在焙燒帶中后段，要保持高溫焙燒，使內(nèi)燃料完全燃盡，減少成品的黑心和壓花。這就是所謂的“低溫長(zhǎng)燒”技術(shù)，實(shí)際上“低溫長(zhǎng)燒“是相對(duì)于“高溫短燒”而言的。
(7)空心磚由于具有孔洞，內(nèi)燃料容易與氧氣接觸，故把實(shí)心磚改為空心磚亦能加快內(nèi)燃料的燃燒速度，尤其高內(nèi)燃磚更應(yīng)空心化。
對(duì)內(nèi)燃料有哪些技術(shù)要求？
內(nèi)燃焙燒是節(jié)約優(yōu)質(zhì)燃料、降低能耗和提高磚瓦質(zhì)量的有效措施。內(nèi)燃料在坯體中，不僅通過燃燒放出熱量，而且在高溫條件下，與黏土反應(yīng)生成硅酸鹽礦物，提高了制品質(zhì)量。對(duì)內(nèi)燃料要求如下：
(1)盡量采用工業(yè)廢料，如：爐渣、粉煤灰、煤矸石、石煤、谷殼和鋸末等。
(2)對(duì)含高揮發(fā)分的燃料(如優(yōu)質(zhì)煙煤)，一般不宜作內(nèi)燃料。因揮發(fā)分往往在進(jìn)入焙燒帶以前就已從磚坯中逸出，不能在焙燒中充分利用其發(fā)熱量。
另外，由于大量揮發(fā)分的逸出，極易使制品出現(xiàn)酥松和裂紋。
(3)內(nèi)燃料的發(fā)熱量一般以6270—12540kJ／kg(1 500～3000kcal／kg)為宜。對(duì)高塑性的原料，可選用低發(fā)熱量?jī)?nèi)燃料；反之，對(duì)低塑性的原料，則應(yīng)選用發(fā)熱量較高的內(nèi)燃料。
(4)內(nèi)燃料的發(fā)熱量不得波動(dòng)過大，否則應(yīng)分類堆放，搭配使用。
(5)內(nèi)燃料的粒度，應(yīng)與制品對(duì)原料粒度要求相匹配，不宜過粗，以免影響產(chǎn)品質(zhì)量。
(6)內(nèi)燃料不應(yīng)含有影響制品質(zhì)量的有害物質(zhì)，如石灰石、酸、堿、可熔性鹽類等。
(7)內(nèi)燃料摻入原料后的混合料含水率不得超過坯體成型水分。
(8)內(nèi)燃摻配程度：一般認(rèn)為做磚時(shí)可摻到80％左右，乃至全內(nèi)燃。因瓦的抗?jié)B水性能要求高，故應(yīng)少摻些。
