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煤矸石燒結磚隧道干燥室的干燥控制

于超 

利用煤矸石作為主要原料，經過破粉碎、陳化、成型、干燥、焙燒等工序，生產燒結多孔磚和空心磚是國內外廣泛采用的一項成熟技術。在諸項工序中，干燥工序往往不被人們所重視，認為它只不過是坯體進入焙燒窯前一個簡單的干燥過程而已。豈不知，坯體的干燥質量好壞將直接影響成品磚的質量和產量。本文將通過作者在磚廠和設計工作中的實際經驗，就隧道干燥室的溫度、濕度和壓力控制對坯體干燥的影響加以探討，以供業內人士參考。

隧道干燥室的作用，是將成型后含水率較高的坯體，在干燥室內熱風的作用下，使之干燥至殘余含水率<6%，以便進入焙燒窯進行焙燒。這是因為未經干燥的濕坯直接進入焙燒窯，遇到高溫會產生裂紋，甚至會造成磚坯爆裂以至發生倒垛事故。

在坯體干燥的過程中，隧道干燥室內的溫度、濕度、壓力控制是至關重要的，控制不好就會出問題。黑龍江省雞西市某矸石磚廠，設計能力為年產3000萬塊標磚，隧道窯斷面為3.3m。正式點火生產近4個月，生產一直不正常，其主要問題是干燥室內坯體倒垛，而且經常幾車連續倒垛，生產秩序被打亂，產品質量達不到標準，達產更是談不上。盲目認為是由于干燥室內溫度低，坯體含水率高造成的，于是采取提高送熱溫度，干燥室內溫度達到350℃，結果引起坯體著火，造成干燥室頂塌陷，使生產停頓，造成極大的損失。痛定思痛，開始對干燥室的干燥制度重視起來。

下面，先從干燥的各個階段開始對于燥的重要性加以闡述。

 1 磚坯干燥的四個階段

磚坯的干燥過程從干燥室頭部人窯到尾部出來，通常分為4個階段：即預熱、等速干燥、降速干燥和平衡干燥四個階段。各個階段擔負著不同的任務，但又是一個連續的動態過程。

1.1 預熱階段

濕坯剛進入干燥室，首先是緩慢升溫，使坯體表皮水分汽化，變成蒸汽南干燥熱風帶走。而后磚坯內部的水分向表皮移動，汽化排出。此時，排出的是磚坯顆粒之間的自由水。由于白南水的排出，相鄰顆粒迅速靠攏占據自南空間，坯體產生收縮，由于干燥總是南坯體外層向內層逐步進行，外層收縮的快，內層收縮的慢，由于內外收縮不一致，造成內應力，當這種內應力大于泥料的彈性系數時，就會產生干燥裂紋。因此在預熱階段升溫不要過快，此階段的主要任務是升溫，而不是脫水，升溫是為下一步等速干燥做準備。等磚坯內外溫度升到一定階段時，磚坯恰好抵達等速干燥階段的部位。

1.2 等速干燥階段

磚坯在預熱階段主要是加熱坯體，只有少部分的自由水排出，大部分的自由水是在等速干燥階段排出的。高濕的熱坯通過預熱帶后繼續吸收干燥熱風的熱量，磚坯表面的脫水速度與磚坯內部水分移向表面的速度趨向一致，使磚坯內外同步脫水，同步收縮，因此不會產生裂紋。磚坯在此階段，只脫水不再升溫。在這個階段要合理調整送熱和排潮閘閥，及時補充因蒸發水分而消耗的熱量，以保證窯內氣流的平穩和通暢，保證合理的濕度。

1.3 降速干燥階段

等速干燥階段結束時坯體自由水已基本排完，干燥收縮也基本結束，這時包裹在顆粒表面的吸附水開始蒸發，由于吸附水的蒸發要掙脫顆粒表面對其很大的吸附力，才能到達坯體表面蒸發去。因而比自由水蒸發要困難的多，在同一干燥條件下，干燥速度大為減慢，干燥收縮此時也基本停止。這個階段可以適當提高熱風溫度，降低窯內相對濕度，加速坯體干燥。

1.4 平衡干燥階段

當磚坯繼續干燥致使坯體中的殘余水分和窯內干燥空氣的水分達到平衡時，磚坯中的水分不再蒸發，干燥過程到此結束。此階段也稱冷卻階段。

在干燥過程中，隧道干燥室的熱源主要來自于焙燒窯冷卻余熱所形成的熱風，還有部分來自于焙燒窯的高溫煙氣。隧道干燥室干燥制度的原則是：低溫大風量逆向微正壓操作。風溫一般控制在105～120℃，在實際操作中，可以短時間地超過此范圍，持續長時間超過是不允許的。如風溫過低，會造成坯體干燥不夠，如風溫過高，會引起坯體開裂，持續高溫，一旦達到泥料的燃點，則會使坯體燃燒，其后果不堪設想。發現干燥室內溫度持續偏高，必須采取相應措施，適當調整送熱閘門，適當開啟送熱風管上冷風閘閥，適當開啟送熱風管對空排放的閘閥。采取以上措施，要視溫度變化情況綜合考慮，不可操之過急，大開大閉。

2 不同階段溫度的控制

由于不同原料的干燥敏感系數不同，因而對干燥的不同階段，對溫度的控制也不盡相同。當磚坯進入干燥室時的溫度，黏土空心磚、粉煤灰燒結磚為60～80℃，對于干燥敏感系數為1.0～2.0的頁巖、煤矸石等原料的多孔磚溫度為80～100℃，對于干燥敏感系數＜1的頁巖、煤磚石多孔磚，其溫度為120～l25，排放廢氣溫度為35～45℃，排放廢氣的相對濕度90%～95%。實踐證明干燥敏感系數＜1的磚坯干燥時間只需12～20h，敏感系數為1～1.5時就需要20～26h，當敏感系數在1.5～2.0時則需要26～32h，當敏感系數＞2.0則需要32～48h。干燥室的最高溫度一般控制在105～120℃。長時間的高溫是不允許的，一旦達到泥料的燃點將會引起磚坯的燃燒，甚至造成塌窯。

3 不同階段相對濕度的控制

坯體干燥的過程是先水分吸熱汽化，而后被做為載體的流動空氣帶走，二者缺一不可。因此干燥的熱風不斷在坯體表面流動，以帶走濕氣。試驗表明，相對濕度50%的空氣在接近濕坯體表面時，其相對濕度可迅速升到90%。被高濕的空氣包圍的坯體是無法脫水的，因此必須使靜止的空氣流動起來加大流動量（即大風量），才能加速坯體的脫水。坯體干燥所需的熱量是靠大風量作為載體來提供的，坯體在干燥過程中所產生的大量潮氣，也是靠大風量通過排潮風機排到大氣中，如果風量不夠，潮氣不能及時排出，遇到低溫的濕坯，勢必會凝結為水珠，即所謂的結露，此時倒垛已成為不可避免。通常采取正壓排潮，要經常檢查和控制兩個關鍵部位的相對濕度：

3.1 進窯口的排出氣體的相對濕度要達到95%（不能達到100%），以達到高濕的效果，使坯體不致開裂。如相對濕度過低應適當關閉進車端的排潮口，使濕熱汽體向進車端移動，一旦達到95%，適當開啟進車端排潮口，防止相對濕度繼續提高。

3.2 干燥室的中段相對濕度應小于85%，如濕度過大，高濕的氣體繼續向預熱帶移動，其相對濕度達到100%，遇到剛入窯的冷磚坯，將造成結露塌垛。一旦發現此階段相對濕度大于85%應立即開啟相對應的排潮口，排出高溫氣體和潮氣，如相對濕度低于85%應適當關小對應的排潮閘閥。

為了達到大風量，排潮風機的排風能力，設計單位會充分考慮到。還要根據實際情況調整送熱風機頻率，調整送熱風管的閘閥和調整送熱風管上的送冷風閥門及對空排風閘閥�？諝庠诓煌瑴囟葧r的飽和含水量如表1。

表1  空氣在不同溫度時的飽和含水量

4 不同階段壓力的控制

逆向是指隧道干燥室內，窯車運動的方向和室內風運動的方向是逆向的。室內壓力要保持微正壓，是為了使室內冷熱空氣均勻不分層，保證整車磚坯均勻干燥。也是為了避免冷空氣從干燥室縫隙中侵入，影響干燥效果。理論上要求干燥室內的零壓點應在從頭到尾三分之二處，所謂干燥室零壓點是指干燥室內正壓和負壓的過渡點。零壓點的位置隨著送風壓力和排潮壓力的變化而變化。在正壓段，干燥室內的熱氣體會向外溢出，而在負壓段外界的冷空氣會被吸入到干燥室中。所以零壓點的位置在干燥室長度方向上的位置，是由干燥室的送風量、排風量、干燥室內的系統阻力和坯體的干燥性質決定的。在干燥室結構不變的情況下，零壓點位置的變化標志著送、排風量的變化，會影響干燥室的干燥成品率，因此在正常生產情況下，應當維持零壓點的位置同定不變。但因為干燥室內常常無壓力測試設備，一般都憑實踐經驗掌握，將室尾門部分開啟，能感覺到熱風輕輕向外冒，即為微正壓。室內實現微正壓并不困難，只要適當調整送熱風機頻率，調整送熱閘門即可。實際操作中，要通盤考慮室內溫度、濕度、壓力情況采取綜合調整的方法。這就靠在掌握一定的流體力學和熱工原理的基礎上，在實際操作中細心積累。

為了使隧道干燥室內的溫度和壓力控制更有利于操作，目前在設計隧道干燥室時，多采用頂送風和側送風相結合的辦法。單獨采取頂送風，則容易出現上層坯體干燥得好，底部坯體干燥得不好，影響干燥質量。如加上側送風，熱風從干燥室側坯垛底部吹入，底層坯體干燥不好的問題自然就解決了。對于濕度控制，逆流式隧道干燥室在整個預熱段均處于干燥的初期階段，氣流的相對濕度都保持在80%～95%，以使磚坯處于一個高溫高濕的環境，坯體只升溫不脫水，以防止干燥裂紋，在干燥室的干燥段則應保持為干燥的中、后期階段，其氣流的相對濕度不得大于80%，以免氣流前進到預熱段時溫度下降，相對濕度上升。

綜上所述，在煤矸石燒結磚項目中，隧道干燥室的溫度、濕度和壓力控制，在設計和實際生產階段，應予以充分的重視，一旦我們對干燥制度運行的基本原理有了明確的認識和深刻的理解，就會在實際生產中運用自如，針對出現的問題有的放矢，把問題消滅在萌芽狀態。根據原料的熱值、塑性指數、干燥敏感系數、化學組分，合理進行窯爐設計，在運行中控制好干燥四個階段的溫度、濕度、壓力，良好的干燥效果就成為必然。這樣才能干燥出合格的坯體，為制磚的最后一道工序：“焙燒”做好準備，從而生產出符合國家標準的節能、環保墻材。