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烧结砖热耗偏高原因的分析

作者:烧结砖人气:发表时间:2019-01-23

  当前,烧结砖“一次码烧”隧道窑焙烧工艺中,多采用“内燃焙烧”方式,既在原料制备过程中,就掺配原煤,或者各种含残余发热量的工业废弃物,当掺配比例达到烧结所需热量的80%时,隧道窑热工控制较简便,但在隧道窑投煤孔处,仍然需要添加外投煤,保证制品在焙烧中的烧结程度,实现焙烧质量好,产量高的目标。

  但是,由于原料的化学成分和物料性能变化,成型水分增加,产品规格变化,干燥和隧道焙烧窑结构性能差异等因素,出现焙烧过程中产品热损失和废品率增加的情况,成为烧结砖产品热耗偏高,不能满足《烧结墙体材料单位产品能源消耗限额》行业标准指标的主要原因。
 


 

  烧结砖热耗、窑炉保温、焙烧制度;

  1、某烧结砖企业概况

  贵州省习水县某烧结砖企业,采用页岩、原煤、煤矸石、粉煤灰为主要原料,生产烧结普通砖,原生产工艺中,主要设施为16条小型隧道式干燥室干燥,36门轮窑焙烧,构成干燥焙烧的“两次码烧”工艺,年生产规模为5000万块烧结页岩普通砖。轮窑两次码烧工艺,需要配备的岗位工人员数量较多,人工工资费用高,安全生产影响因素较多,产品外观质量存在影响,干燥车损耗较大。企业经考察后,确定在原轮窑厂址内,对原生产线进行撤除重新建设的技术改造,根据《贵州省墙体材料行业规范》条件要求,产品以烧结空心砌块墙体材料为主,采用自动化切码运的“一次码烧”隧道窑生产工艺升级改造工作。技术改造内容满足行业规范的大部分要求,企业生产规模提高,达到年产6000万块(折标砖)烧结空心砌块。

  技术改造内容包括,原料制备,自动配煤、混合料陈化,湿坯自动化切码运及干燥、焙烧隧道窑的建设,技术改造工程于2013年结束,并投入运行。自动配煤和机器人码坯、静停环节见图片1、2。

  投产以来,由于区域建设市场条件限制,建筑墙体材料仍然以烧结普通砖为主,生产中,隧道焙烧窑生产能力一直不能达到18万块(折标砖)/日的预期目标,配料过程中,混合料发热量长期维持在400千卡/kg,同时,隧道焙烧窑焙烧过程中仍然需要一定数量的外投煤,产品烧成所需发热值达到520千卡/kg原料(含外投煤),存在烧成热耗偏高的现象,对此现象,就生产工艺构成、产品规格和窑炉结构分析如下。

  2、工艺流程简述

  页岩、原煤或煤矸石分别用汽车运输入厂,储存于简易堆棚中备用。

  页岩、原煤或煤矸石采用装载机分别送入板式给料机受料斗中(进料块度控制在80mm以下),两组分原料分别经板式给料机和箱式给料机下电子皮带秤计量连续给料,汇合进入皮带机,均匀喂入鄂式破碎机破碎,粗破碎后页岩、原煤混合料进入锤式破碎机破碎,破碎后送入回转筛进行筛分,筛上料(粗料)返回锤式破碎机,筛下料(细料)经双轴搅拌机搅拌,送入陈化库陈化。混合料经48~72小时的陈化,由多斗挖掘机出料送入箱式给料机中待用。

  箱式给料机均匀给料,经轮碾机进一步碾练补充加水,送入双级真空挤出机,挤出的泥条由全自动切条切坯机切割成型,经过编组,机械人码坯,码好湿坯的窑车,在静停段进行预干燥,随后再进入隧道干燥窑,干燥合格的砖坯,通过摆渡车,送入焙烧隧道窑入口,经顶车机送入隧道窑,砖坯在隧道窑里经预热、烧成、冷却等一系列热工过程,得到合格烧结普通砖或空心砖产品,出窑成品砖,人工转运到成品堆场,产品经检验分等后出厂。

  隧道焙烧窑烟气采用16号锅炉离心风机,送入隧道干燥窑对湿坯进行干燥,废气再经14号轴流风机送入直径3.0米脱硫塔进行除尘脱硫处理后排放。

  双级真空挤出机规格为60/60型,一台码坯机器人。

  采用3.72×3.6m窑车,干燥窑和焙烧窑规格均为截面宽3.6m,长度118.8m,干燥窑和焙烧窑容车数量均为33辆。

  3、工艺参数

  该厂页岩原料,分布于习水县东皇镇羊九等地,系侏罗系地层,外观紫红色,硬度为普氏硬度4左右,经分析,页岩含铝高,水泥厂将其作为生产水泥的配料,砖厂用其生产建筑用砖。

  习水羊九页岩及煤矸石主要化学成分见表1。

  表1 页岩及煤矸石化学成分

  项目SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3Loss

  页岩58.3520.355.642.030.74-7.34

  煤矸石51.4321.563.945.381.330.7512.2

  习水原煤,一般发热量为27214~33494焦耳/kg(6500~8000千卡/kg),含水量2~3%、挥发份7~13%、含硫0.3~3%。

  煤矸石发热量为4180~6270焦耳/kg(1000~1500千卡/kg)。

  分布于东皇、羊九等地的侏罗系地层中页岩,经挖掘机开采后,由汽车运输到厂,堆棚存放,与烧结砖传统原料化学成分相比,该厂所用页岩中,虽然二氧化硅和三氧化二铝含量偏高,三氧化铁含量偏低,但是该页岩化学成分处于允许适用范围内。

  该厂采用的煤矸石,发热量达到1500~2000千卡/kg ,同样,煤矸石中三氧化二铝含量偏高,三氧化铁含量偏低。

  页岩、原煤的控制配比

  投产运行后的生产实践,焙烧过程所需热耗,页岩、原煤配比热耗需要满足:热耗:520千卡/kg原料(含外投煤);

  煤粉掺配:540千卡/kg原料;实测:510千卡/kg;

  产品规格

  普通砖:240×115×53mm;2.5kg/块;

  市场需求以烧结普通砖为主,因此计划安排生产数量较多。

  空心砖:240×115×190mm;

  折标砖:3.58;孔洞率:40%;

  密度等级:≤1000kg/m³;190块/m³,5.26kg/块;

  空心砖的生产以销定产,生产数量较少。

  生产现状

  机械人码坯,3.6×3.6m窑车,普通砖湿坯采用4压10的码坯形式,砖垛规格为1×1米,窑车平面码放3×3=9垛砖坯,普通砖120mm高度方向码高14层,每车码放湿坯容量为5040块(普通砖),隧道焙烧窑平均产量为白班6~7车、晚班9车,合计约为15~16车,烧结砖日产量约为9万块左右,与18万块/日的预期产量目标,存在较大的差异。

  如果分析原料内燃掺配比例,焙烧过程所需热耗,一直维持在520千卡/kg原料(含外投煤),远远超出2015年1月1日颁布实施的GB 30526-2014《烧结墙体材料单位产品能源消耗限额》行业标准指标,该标准规定了烧结墙体材料单位产品能源消耗限额的技术要求、统计范围和计算方法、修正办法。适用于生产烧结多孔砖和多孔砌块、烧结空心砖和空心砌块、烧结保温砖和保温砌块、烧结实心制品的能耗计算、考核,以及对新建项目的能耗控制。

  该标准中单位产品能耗限定值和单位产品能耗准入值是强制性条款,强制性标准和条文,是企业生产经营的基本依据,也是用户和政府相关部门评价、监督检验的依据。

  产品生产过程中,企业只有严格按照标准指标组织和完成生产过程,实现依法生产经营、保障产品安全质量、降低生产消耗、促进清洁生产。

  根据该标准,计算标准能耗指标见表2、3。

  表2 烧结墙体材料单位产品能耗限定值(现有厂)

  分类烧结墙体材料单位产品综合能耗kgce/t

  烧结多孔砖和多孔砌块≤53【能耗为371kcal/kg】

  烧结空心砖和空心砌块≤55【能耗为385kcal/kg】

  烧结保温砖和保温砌块≤57【能耗为399kcal/kg】

  烧结实心制品≤51【能耗为357kcal/kg】

  烧结实心制品包括烧结装饰砖、烧结路面砖、烧结瓦及烧结普通砖

  表3 烧结墙体材料单位产品能耗准入值(新建厂)

  分类烧结墙体材料单位产品综合能耗kgce/t

  烧结多孔砖和多孔砌块≤48【能耗为336kcal/kg】

  烧结空心砖和空心砌块≤50【能耗为350kcal/kg】

  烧结保温砖和保温砌块≤52【能耗为364kcal/kg】

  烧结实心制品≤46【能耗为322kcal/kg】

  烧结实心制品包括烧结装饰砖、烧结路面砖、烧结瓦及烧结普通砖

  表2、3中括号能耗值为标准煤发热值7000kcal/kg换算得出。

  对比表2和表3中,烧结实心制品的单位产品能耗,习水县该企业原料内燃掺配达到520千卡/kg热量消耗,当通过焙烧、出窑、转运和堆码后,其单位产品热耗计算值,还会升高,远远超过烧结墙体材料单位产品能耗标准中限定值357kcal/kg(现有厂)和准入值322kcal/kg。(新建厂)。

  该企业原生产工艺是传统的隧道干燥室干燥、轮窑焙烧的两次码烧工艺,此类工艺,控制难度较少,能耗较低,然而,技术改造后的隧道窑“一次码烧”工艺,要实现高产量、低能耗,不仅需要严格控制工艺参数,还需要加强重点岗位工技术培训,特别是对原料配比和干燥、焙烧、风机运行等岗位的技术培训。