隧道窑还原烧制仿古青灰色砖瓦技术.docx

隧道窑还原烧制仿古青灰色砖瓦技术蒲文军，陈伟（北京市西六建材有限责任公司，北京市海淀区知春路23号量子银座2层209室100191）摘要：本技术适用于仿古砖瓦的还原烧制范围。主要研究利用现代窑炉烧清洁能源——天然气还原仿古砖瓦，解决了传统工艺污染大、能耗高、工艺过程不易控制等问题。本技术将传统工艺与现有先进技术相结合，具有无污染、能耗低、工艺过程完全可控和产值高等优点。关键词：还原；节能降耗；古建砖瓦1前言砖瓦工业与能源、资源和环境问题密切相关，特别是在节能、节地、减少温室气体排放方面的影响和作用不可小觑。砖瓦企业规模小，装备技术落后，目前年产1000万块标砖以下的小规模企业约占65%~70%，符合国家规定规模的年产3000万块标砖以上的生产企业不到9%；由于我国砖瓦企业的窑炉90%是轮窑，无烟气脱硫净化装置，烟尘排放对环境造成污染等，因此，砖瓦生产各环节中的节能减排潜力巨大。由于青砖瓦强度高，吸水率低，耐久性能比红砖瓦优异，且色彩不同，使青色砖瓦的市场价格较高。目前，一般采用马蹄窑和筒子窑生产古建青砖瓦，这些窑虽然工艺简单、造价低，但存在污染严重、能源消耗高、产品合格率低、生产效率低的问题。污染严重是由于使用煤炭作燃料，在燃烧过程中产生大量的烟气和粉尘，特别是在还原过程中，由于煤炭不充分燃烧会产生高浓度的烟气，烟气中含有的大量二氧化硫对大气产生严重污染；能源消耗高，传统窑炉保温性差，余热无法收集利用，单位制品能耗高达1800~2000kcal/kg；产品合格率低是由于工艺过程完全人工操作，可控性差，制品质量不稳定，合格率仅为60%左右；传统工艺烧成周期长，从装窑到出窑需要两周时间，生产效率低。现有燃煤烧制仿古砖瓦工艺污染大、能耗高，烧成时间长，为了保火浪费燃煤严重。这些问题严重制约了仿古建砖瓦产品的扩大生产，而随着北京市旧城区改造工程的实施，古建产品的市场需求骤然扩大，我公司的现有生产能力远远不能满足市场的需求。在上述种种条件下，革新古建还原工艺迫在眉睫，新还原技术呼之欲出。2生产现状现有的青砖瓦生产工艺过程：码坯→封窑→预热→氧化焙烧→还原焙烧→喷水冷却→自然冷却→出窑，其中还原焙烧、喷水冷却是砖瓦变青的控制环节。还原焙烧之后变青了的砖瓦，为防止重新氧化变红，必须在无氧的气氛中进行冷却，窑内温度到安全温度300~400℃之后，才可以用空气直接冷却至出窑温度。而一般的隧道窑由于不能在无氧环境下进行还原焙烧和冷却，因而只能烧红砖瓦。为了减少环境污染、降低能耗、提高生产效率、实现大规模生产青砖瓦，许多工业发达国家都尝试用隧道窑烧制青砖瓦，也获得了成功，但由于其对我国技术保密我们很难窥其一斑。有相关资料提出用隧道窑烧青砖瓦的方法，主要特点是在原料中掺入0.5%~0.1%重量的锰化物[1]；焙烧过程中加热到950~1150℃，在1150~800℃的冷却段保持还原性气氛，这样，即使温度在800℃以下是氧化气氛冷却，砖瓦仍可在锰着色剂的作用下保持青色。这种用金属氧化物作为着色剂的青砖工艺，由于使用锰原料生产成本很高。专利C0的文献提供了另一种用隧道窑烧青砖瓦的方法，主要特点是在隧道窑中，使砖瓦坯体经过预热、焙烧、熏烧、缺氧冷却、空气直接冷却过程，其中，缺氧冷却的冷却气体是从预热带抽出经处理的无氧循环气体。同时，为了达到此2009.9图1隧道窑和钟罩的侧面示意图A——预热带；B——氧化烧成带；C——上罩区；D——还原带；E——缺氧冷却带1——窑车；2——高温升降窑门；3——钟罩；4——低温升降窑门；5——还原与保护气管路；6——钟罩升降器；7——耐热钢制小喷嘴；8——U型管；9——隧道窑；10——制品。科技纵横2009.9目的，在隧道窑预热带正压处与缺氧冷却带尾部之间设置气体通道，使缺氧气体能从预热带抽出并进入缺氧冷却带形成循环。此方法的还原与冷却方式存在冷却气体中的残余氧不易完全除去,易造成坯体二次氧化的缺点。3革新技术本技术革新的目的是提供一种利用现代化的隧道窑和钟罩相结合方式，可大规模、连续化生产青砖瓦的工艺及设备，从而降低能耗，提高产品合格率。本技术革新的具体工艺方案：采用隧道窑焙烧和钟罩还原冷却相结合的工艺，使用天然气等清洁能源烧制青砖瓦。工艺过程：干坯→装车入隧道窑→预热→氧化焙烧→高温出窑→罩上钟罩→还原焙烧→无氧冷却→自然冷却→卸罩→出窑。砖瓦坯首先用窑车1装载进入隧道窑9预热带A中，经过预热后进入氧化烧成带B,并按照设定的烧成曲线进行焙烧，当温度达到最高的烧结温度1000℃后维持1~2h，此过程为氧化焙烧，完成氧化焙烧后打开氧化烧成带B的高温升降窑门2将窑车1拉出进入上罩区C，上罩区上方设有钟罩升降器6，并立即用预先停在上罩区C上方的钟罩3将窑车1和制品10罩上，然后打开低温升降窑门4将其拉出，用拖车