知識---隧道窯預熱帶上下溫差原因分析

隧道窯窯爐的預熱段是不可缺少的一段窯爐工藝段，是整體窯爐不可分割的一部分。此段的窯體布置結構與預設的燒成氣氛參數對整個窯爐的溫度曲線和燒成氣氛曲線起著決定性的作用。

以多孔磚的燒成為例來說明此問題：需要燒成的坯體雖然經過了干燥窯干燥，但坯體中的游離水與結構水仍大量存在，窯爐的燒成工藝決定了此部分水需要在經過預熱帶時大量排出。

坯體在預熱帶內是一個升溫至燒成溫度，度與多孔磚來說，一般燒成溫度在1000℃左右，在此升溫過程中，對多孔磚制品來說需經歷幾個較為重要的溫度點或段，比如在573攝氏度時，是石英晶型轉換點，在此溫度點時，如果溫度不夠穩定或升溫過快，制品容易出現裂紋；在600攝氏度至800攝氏度時，制品還容易出現急劇膨脹，若此時溫度不夠穩或提升溫度速度過快，也容易出現裂紋斷裂等缺陷。

因此，為了保證多孔磚制品的質量，對預熱帶的溫度進行干預、控制是非常有必要的。若此段內的控溫措施不當，或是對窯斷面上下溫差的影響因素不能盡量消除，就會出現多孔磚制品質量下降，燒成周期邊長，相應的產量下降，從而降低經濟效益與能源效益。

    當然，對于整個隧道窯的預熱帶來說，其溫度的變化是受多方面的因素影響的，本文僅對部分主要因素進行分析。

    1坯體碼放密度對溫度的影響

    1.1窯內氣流分層

    一般來說，在窯爐預熱帶，多孔磚磚坯的行進方向和從高溫帶過來的高溫煙氣方向是相反的，這既是工藝的決定也是提高熱交換效率的方法，是比較科學有效的。經過干燥后的坯體進入燒成窯后，從燒成帶過來的高溫氣體對這部分坯體進行加熱，此部分高溫煙氣溫度是從燒成溫度逐漸遞減的，其行進路線大方向為向窯頭方向前進，主要通道是坯體與窯吊頂之間、坯體與窯墻墻面之間、窯車上坯體之間以及窯車之間的空隙。

又因為熱氣上行的特性，溫度較高的氣體主要停留在坯體與窯頂吊頂之間的空隙中，而較低溫度的煙氣則處于窯車臺面附近，造成了氣體上下溫度不一致，形成煙氣的溫度分層現象，形成溫差，不利于坯體的預熱除水。實際生產中主要是通過改變窯爐的結構形式來避免溫差過大，實際生產中，有許多方法可以避免或減少此情況發生，在次不再一一贅述。

    1.2窯內氣流速度不均

    在隧道窯斷面上，高溫煙氣通過不同的空隙從燒成帶向預熱帶方向移動，但不同的空隙對此部分氣體產生的阻力是不同的，比如坯體與窯爐吊頂之間的空氣往往比較大，也就是說高溫煙氣通過此處時，其阻力小，速度相應會較快；而坯體與窯爐墻面之間的空間較小，高溫煙氣通過此處時，阻力較大，相應的氣體流速就會降低，根據能量守恒定律，此處由高溫煙氣帶來的熱量就會更少。因此，會出現靠近窯爐頂部的部分坯體溫度較高，溫度提升速度比下層坯體要快，形成從上而下的一種溫度差現象，其不利于整個窯爐的制品燒成質量。實踐中發現，有的窯內上下溫差能夠達到近300攝氏度，極大地影響了產品的燒成質量。

    隨著工業現代化的發展，磚瓦行業采用的工業機器人會越來越多，而且基本形成了“三壓五”、“五壓八”等經典碼坯方式，坯體間的空隙尺寸基本一樣，因此，想通過將坯體采用“上密下疏”的方式來改善氣流速度是不現實的，這需要機械工業的再次進步，才會逐漸解決這個問題。也可以考慮將分類碼坯，比如將頂部的坯體做成需吸熱較多的，而下方制品碼放需吸熱較少的產品，當然實現起來還是有一定的難度，如果是人工進行碼坯的話，還是可以實現。

    2窯車蓄熱對溫度的影響

    窯車既是窯內燒成制品的運輸工具，又兼顧對窯底進行密封，是一種可活動的密封底。在預熱帶中，窯車是需要吸熱的，并且在預熱帶中，窯車是在向一個溫度逐漸變高的方向前進，其處于一種不穩定的傳熱狀態，即在不斷的周期性移動過程中，即存在散熱過程，也有自身不斷蓄熱的過程，而窯內每一個車位處的熱量總是穩定不變的。

    通常來說，窯爐內上下溫差最大的地方是預熱帶，大部分原因就是在此段內存在著窯車的不穩定傳熱狀態，窯爐內溫差與此部分內的坯體及窯車蓄熱量呈線性正比關系，若是不穩定傳熱狀態太過嚴重，那么窯內的上下溫度差就會很大，而人們為了能正常生產，必然會加大風機抽力或增加窯車進車速度，造成窯爐高溫帶的拉長，對窯體結構造成損害，破壞整個窯體的燒成溫度曲線與壓力曲線，影響產品質量。因此，如何減少窯車的不穩定傳熱是至關重要的，減少窯車自身的蓄熱也是一種比較流行的辦法。

    3結論

    通過前述分析，本文提出一些在實踐中得出的一些數據；碼坯密度在250塊/M2時比較合理，既可以使煙氣流速不致太快，也能保證煙氣通過暢通，增加了坯體的吸熱效率，對于實現“稀碼快燒”比較有利，提高產量的同時也提高了經濟效益，而且單位制品消耗的熱能下降，起到節能降耗的作用。

    目前，減少窯車不穩定傳熱的辦法基本都是向窯車輕量化方向發展，采用導熱效率高的耐火材料與結構，可減少窯車的蓄熱量，有數據表明，窯車蓄熱量與窯內溫度的對比關系為1.25：1。

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