煤矸石烧结砖隧道干燥室的干燥控制

于超 

利用煤矸石作为主要原料，经过破粉碎、陈化、成型、干燥、焙烧等工序，生产烧结多孔砖和空心砖是国内外广泛采用的一项成熟技术。在诸项工序中，干燥工序往往不被人们所重视，认为它只不过是坯体进入焙烧窑前一个简单的干燥过程而已。岂不知，坯体的干燥质量好坏将直接影响成品砖的质量和产量。本文将通过作者在砖厂和设计工作中的实际经验，就隧道干燥室的温度、湿度和压力控制对坯体干燥的影响加以探讨，以供业内人士参考。

隧道干燥室的作用，是将成型后含水率较高的坯体，在干燥室内热风的作用下，使之干燥至残余含水率<6%，以便进入焙烧窑进行焙烧。这是因为未经干燥的湿坯直接进入焙烧窑，遇到高温会产生裂纹，甚至会造成砖坯爆裂以至发生倒垛事故。

在坯体干燥的过程中，隧道干燥室内的温度、湿度、压力控制是至关重要的，控制不好就会出问题。黑龙江省鸡西市某矸石砖厂，设计能力为年产3000万块标砖，隧道窑断面为3.3m。正式点火生产近4个月，生产一直不正常，其主要问题是干燥室内坯体倒垛，而且经常几车连续倒垛，生产秩序被打乱，产品质量达不到标准，达产更是谈不上。盲目认为是由于干燥室内温度低，坯体含水率高造成的，于是采取提高送热温度，干燥室内温度达到350℃，结果引起坯体着火，造成干燥室顶塌陷，使生产停顿，造成极大的损失。痛定思痛，开始对干燥室的干燥制度重视起来。

下面，先从干燥的各个阶段开始对于燥的重要性加以阐述。

 1 砖坯干燥的四个阶段

砖坯的干燥过程从干燥室头部人窑到尾部出来，通常分为4个阶段：即预热、等速干燥、降速干燥和平衡干燥四个阶段。各个阶段担负着不同的任务，但又是一个连续的动态过程。

1.1 预热阶段

湿坯刚进入干燥室，首先是缓慢升温，使坯体表皮水分汽化，变成蒸汽南干燥热风带走。而后砖坯内部的水分向表皮移动，汽化排出。此时，排出的是砖坯颗粒之间的自由水。由于白南水的排出，相邻颗粒迅速靠拢占据自南空间，坯体产生收缩，由于干燥总是南坯体外层向内层逐步进行，外层收缩的快，内层收缩的慢，由于内外收缩不一致，造成内应力，当这种内应力大于泥料的弹性系数时，就会产生干燥裂纹。因此在预热阶段升温不要过快，此阶段的主要任务是升温，而不是脱水，升温是为下一步等速干燥做准备。等砖坯内外温度升到一定阶段时，砖坯恰好抵达等速干燥阶段的部位。

1.2 等速干燥阶段

砖坯在预热阶段主要是加热坯体，只有少部分的自由水排出，大部分的自由水是在等速干燥阶段排出的。高湿的热坯通过预热带后继续吸收干燥热风的热量，砖坯表面的脱水速度与砖坯内部水分移向表面的速度趋向一致，使砖坯内外同步脱水，同步收缩，因此不会产生裂纹。砖坯在此阶段，只脱水不再升温。在这个阶段要合理调整送热和排潮闸阀，及时补充因蒸发水分而消耗的热量，以保证窑内气流的平稳和通畅，保证合理的湿度。

1.3 降速干燥阶段

等速干燥阶段结束时坯体自由水已基本排完，干燥收缩也基本结束，这时包裹在颗粒表面的吸附水开始蒸发，由于吸附水的蒸发要挣脱颗粒表面对其很大的吸附力，才能到达坯体表面蒸发去。因而比自由水蒸发要困难的多，在同一干燥条件下，干燥速度大为减慢，干燥收缩此时也基本停止。这个阶段可以适当提高热风温度，降低窑内相对湿度，加速坯体干燥。

1.4 平衡干燥阶段

当砖坯继续干燥致使坯体中的残余水分和窑内干燥空气的水分达到平衡时，砖坯中的水分不再蒸发，干燥过程到此结束。此阶段也称冷却阶段。

在干燥过程中，隧道干燥室的热源主要来自于焙烧窑冷却余热所形成的热风，还有部分来自于焙烧窑的高温烟气。隧道干燥室干燥制度的原则是：低温大风量逆向微正压操作。风温一般控制在105～120℃，在实际操作中，可以短时间地超过此范围，持续长时间超过是不允许的。如风温过低，会造成坯体干燥不够，如风温过高，会引起坯体开裂，持续高温，一旦达到泥料的燃点，则会使坯体燃烧，其后果不堪设想。发现干燥室内温度持续偏高，必须采取相应措施，适当调整送热闸门，适当开启送热风管上冷风闸阀，适当开启送热风管对空排放的闸阀。采取以上措施，要视温度变化情况综合考虑，不可操之过急，大开大闭。

2 不同阶段温度的控制

由于不同原料的干燥敏感系数不同，因而对干燥的不同阶段，对温度的控制也不尽相同。当砖坯进入干燥室时的温度，黏土空心砖、粉煤灰烧结砖为60～80℃，对于干燥敏感系数为1.0～2.0的页岩、煤矸石等原料的多孔砖温度为80～100℃，对于干燥敏感系数＜1的页岩、煤砖石多孔砖，其温度为120～l25，排放废气温度为35～45℃，排放废气的相对湿度90%～95%。实践证明干燥敏感系数＜1的砖坯干燥时间只需12～20h，敏感系数为1～1.5时就需要20～26h，当敏感系数在1.5～2.0时则需要26～32h，当敏感系数＞2.0则需要32～48h。干燥室的最高温度一般控制在105～120℃。长时间的高温是不允许的，一旦达到泥料的燃点将会引起砖坯的燃烧，甚至造成塌窑。

3 不同阶段相对湿度的控制

坯体干燥的过程是先水分吸热汽化，而后被做为载体的流动空气带走，二者缺一不可。因此干燥的热风不断在坯体表面流动，以带走湿气。试验表明，相对湿度50%的空气在接近湿坯体表面时，其相对湿度可迅速升到90%。被高湿的空气包围的坯体是无法脱水的，因此必须使静止的空气流动起来加大流动量（即大风量），才能加速坯体的脱水。坯体干燥所需的热量是靠大风量作为载体来提供的，坯体在干燥过程中所产生的大量潮气，也是靠大风量通过排潮风机排到大气中，如果风量不够，潮气不能及时排出，遇到低温的湿坯，势必会凝结为水珠，即所谓的结露，此时倒垛已成为不可避免。通常采取正压排潮，要经常检查和控制两个关键部位的相对湿度：

3.1 进窑口的排出气体的相对湿度要达到95%（不能达到100%），以达到高湿的效果，使坯体不致开裂。如相对湿度过低应适当关闭进车端的排潮口，使湿热汽体向进车端移动，一旦达到95%，适当开启进车端排潮口，防止相对湿度继续提高。

3.2 干燥室的中段相对湿度应小于85%，如湿度过大，高湿的气体继续向预热带移动，其相对湿度达到100%，遇到刚入窑的冷砖坯，将造成结露塌垛。一旦发现此阶段相对湿度大于85%应立即开启相对应的排潮口，排出高温气体和潮气，如相对湿度低于85%应适当关小对应的排潮闸阀。

为了达到大风量，排潮风机的排风能力，设计单位会充分考虑到。还要根据实际情况调整送热风机频率，调整送热风管的闸阀和调整送热风管上的送冷风阀门及对空排风闸阀。空气在不同温度时的饱和含水量如表1。

表1  空气在不同温度时的饱和含水量

4 不同阶段压力的控制

逆向是指隧道干燥室内，窑车运动的方向和室内风运动的方向是逆向的。室内压力要保持微正压，是为了使室内冷热空气均匀不分层，保证整车砖坯均匀干燥。也是为了避免冷空气从干燥室缝隙中侵入，影响干燥效果。理论上要求干燥室内的零压点应在从头到尾三分之二处，所谓干燥室零压点是指干燥室内正压和负压的过渡点。零压点的位置随着送风压力和排潮压力的变化而变化。在正压段，干燥室内的热气体会向外溢出，而在负压段外界的冷空气会被吸入到干燥室中。所以零压点的位置在干燥室长度方向上的位置，是由干燥室的送风量、排风量、干燥室内的系统阻力和坯体的干燥性质决定的。在干燥室结构不变的情况下，零压点位置的变化标志着送、排风量的变化，会影响干燥室的干燥成品率，因此在正常生产情况下，应当维持零压点的位置同定不变。但因为干燥室内常常无压力测试设备，一般都凭实践经验掌握，将室尾门部分开启，能感觉到热风轻轻向外冒，即为微正压。室内实现微正压并不困难，只要适当调整送热风机频率，调整送热闸门即可。实际操作中，要通盘考虑室内温度、湿度、压力情况采取综合调整的方法。这就靠在掌握一定的流体力学和热工原理的基础上，在实际操作中细心积累。

为了使隧道干燥室内的温度和压力控制更有利于操作，目前在设计隧道干燥室时，多采用顶送风和侧送风相结合的办法。单独采取顶送风，则容易出现上层坯体干燥得好，底部坯体干燥得不好，影响干燥质量。如加上侧送风，热风从干燥室侧坯垛底部吹入，底层坯体干燥不好的问题自然就解决了。对于湿度控制，逆流式隧道干燥室在整个预热段均处于干燥的初期阶段，气流的相对湿度都保持在80%～95%，以使砖坯处于一个高温高湿的环境，坯体只升温不脱水，以防止干燥裂纹，在干燥室的干燥段则应保持为干燥的中、后期阶段，其气流的相对湿度不得大于80%，以免气流前进到预热段时温度下降，相对湿度上升。

综上所述，在煤矸石烧结砖项目中，隧道干燥室的温度、湿度和压力控制，在设计和实际生产阶段，应予以充分的重视，一旦我们对干燥制度运行的基本原理有了明确的认识和深刻的理解，就会在实际生产中运用自如，针对出现的问题有的放矢，把问题消灭在萌芽状态。根据原料的热值、塑性指数、干燥敏感系数、化学组分，合理进行窑炉设计，在运行中控制好干燥四个阶段的温度、湿度、压力，良好的干燥效果就成为必然。这样才能干燥出合格的坯体，为制砖的最后一道工序：“焙烧”做好准备，从而生产出符合国家标准的节能、环保墙材。