烧结砖瓦厂的单层干燥技术

西安瑞泰建材科技有限公司  赵周民 许淑玲 苏晓辉  郭朝晖

摘要：单层干燥室是现代砖瓦生产线的必备和标配，也是中国砖瓦干燥技术发展的方向。但是由于其系统复杂，配套设备技术含量高，有些节点问题需要统筹解决；加之投资大、管理要求高、运行成本大，发展中国家的单层干燥技术水平不高，也成为砖瓦工业发展的瓶颈。本文详细介绍了单层干燥工艺及其干燥室；30年来中国砖瓦单层干燥技术发展的历程；现代烧结砖瓦厂的单层干燥室所要解决的节点问题和部分关键设备选型；对于烧结砖瓦厂的设计和管理有一定指导意义。

关键词：单层干燥、隧道干燥室、室式干燥室、快速干燥器、托盘、托条、干燥车（架）、自动化装卸载系统、塔式送风器、移动式风机

1 国内外干燥技术的发展和现状

1.1 烧结砖瓦厂干燥技术的进程

烧结砖瓦厂的生产中，干燥是极其重要的一个环节，现代化大型砖厂的干燥系统的投资往往超过了窑炉。由于干燥介于成型和焙烧之间，且与成型和焙烧之间有着严格的物料平衡、能量平衡和工序平衡，有时干燥甚至会制约整个生产过程。可能受既定的工艺、原料性能、机械设备、燃料、气候的影响，需要及时调控来稳定生产，而一旦失衡到一定程度，整个工艺过程则难于为继。因此生产实践中对出现的问题需要综合考量、协同解决，首先要提的就是干燥系统，而最为有效和快捷的就是采用燃气热风炉为干燥室补充热源来恢复干燥室的技术指标和产能，从而保证为窑炉稳定的提供干坯；在没有热风炉的情况下，也可以通过适当增加隧道窑燃气来实现干燥热源的供给。

国内砖瓦企业的热工设备绝大多数采用中、大断面（一次码烧）干燥室和小断面隧道干燥室（二次码烧），干燥合格率一般在85~95%，残余含水率在4~8%，干燥不均匀，裂纹、变形等缺陷也较多，能耗在4,600~5,500千焦/蒸发每千克水。采用一次码烧工艺的生产线利用煤矸石、页岩等低敏感性原料生产烧结普通砖、多孔砖和孔型简单的空心砖，采用二次码烧工艺还可利用粘土和页岩掺配粉煤灰等原料生产形状较为复杂的烧结空心砖。由于工艺简单、投资少、电耗低、便于管理，一直是投资者的首选和主流；但是劳动定员多且劳动强度大、排污点多污染难治理、产品品质差附加值低是烧结砖瓦厂的通病，也是环保部门强力整改的对象，更是投资和管理者的“心结”。

要解决砖瓦厂干燥系统普遍存在的一系列问题，还是要从干燥方式入手。上世纪五十年代西欧已全面采用二次码烧工艺、单层干燥的隧道干燥室或室式干燥室，近年来快速干燥器也崭露头角。单层干燥室需要配置专用的自动化装卸载系统、运行系统、送风及循环系统、监控系统，综合体现了墙体材料工业的设计、制造和系统集成化水平。我国自上世纪八十年代陆续从意大利的莫兰多（Morando）、柏岱斯蒂（Bedeschi），西班牙维德斯（Vides）的子公司阿基马克公司，德国的凯乐（Keller），林格（Lingl）等欧洲公司引进了单层干燥烧结砖瓦生产装备技术，通过三十多年不断的消化、吸收和应用，已经能够独立设计制造全套的国产引进型单层干燥自动化烧结砖生产线，目前有20多条生产线在国内外运行，2017年有全部知识产权、体现我国单层干燥最高水平的自动化烧结砖生产线在孟加拉成功运行，标志着中国砖瓦装备水平又上了一个新的台阶。

1.2  单层干燥工艺及其配套干燥室

1.2.1 单层干燥的工艺特点

单层干燥工艺主要涉及到切坯后的自动化装卸载系统和单层干燥室及其相关运行设备，同时要根据原料和产品相应调整工艺及其设备，干坯下架后需要编运和码窑车，隧道窑的系统、结构及码坯方式、装卸也要做适当优化。

单层干燥的坯体残余水分低（2~4%）且均匀，翘曲、开裂等干燥缺陷极少；不仅有利于自动化码窑车，而且有利于入窑后的快速升温，可有效地缩短窑长，降低能耗。随着燃气及煤粉燃烧系统的推广，焙烧过程会更加高效、均衡、环保，也从根本上解决了坯垛的倾斜、变形及成品的粘连，彻底消除了自动化卸砖的障碍。采用单层干燥较其它干燥形式的产品品种大幅增加，热工系统的产量及质量明显提升。

在西欧、北美、北非，由于受市场、节假日及劳动力的影响，生产的连续性差异巨大；市场好且自动化程度高的大型工厂可以做到"三班制”生产，其产量大、能耗低、成本低；而一般工厂在市场低迷或节假日往往半连续化、甚至间歇性运行;有时干燥室无坯可进，隧道窑无砖可烧，严重时导致隧道窑“蹲火”；窑顶在超长的正压烘烤下，会加速耐火材料的损毁从而缩短其使用寿命。恢复正常生产需要对工艺过程出现的紊乱和失衡快速干预、矫正，也会导致生产成本上升，质量受一定影响。为了将上述问题与原料及气候对生产的影响合并考虑且将其对工艺的的影响降到最低，相关热工工艺系统需要做冗余设计，如适当增加干燥室及隧道窑长度，加大干燥室及隧道窑存坯量，甚至在热工系统分别增加了预干室及干坯存储室、窑前存储室，同时配备较大功率的燃气热风炉随时补充热源等。

1.2.2 单层干燥室的干燥工艺

单层干燥的自动化生产线一般采用隧道干燥室或室式干燥室。其上下架系统由以下子系统组成：湿坯上架编组系统、湿坯托盘（条）或干燥架上架系统、干坯托盘（条）或干燥架下架系统、托盘（条）贮运系统、干坯码坯编组系统，根据不同的工艺有所增减或取舍。

隧道干燥室：干燥车可配备相应的固定托盘或活动托盘、托条，如图1-1。工作时采用湿坯上盘系统将托盘（条）码放到干燥车上，再通过牵引机将湿坯车运到干燥室前端由摆渡顶车机将干燥车顶进隧道干燥室，干燥好的坯车通过自动牵引和摆渡车进入下架系统完成干坯卸车。优点是通过一系列自动化运转设备快速实现干燥车的高效运行。缺点是干燥车数量多，托盘或托条的用钢量大。

                             图1-1  隧道干燥室

室式干燥室：室式干燥室配套有与干燥室内部结构相配套的活动托盘、托条或者干燥架，如图1-2。

      图1-2  室式干燥室（左：不带干燥架，右：带干燥架）

采用托盘（条）的室式干燥室：工作时首先采用上盘系统将盛有湿坯的托盘（条）码放到叠存机上，再由指状叉车一次性取走，满载的指状叉车由叉车摆渡车摆渡至干燥室前端，由其“子车”完成干燥室的码坯和卸坯。指状叉车能准确的完成室式干燥室的码坯和卸坯，干燥质量好；但是如果将其摆渡到室式干燥室一端完成装卸载，费时较长，大产量生产线需要在干燥室的两端各配置一台指状叉车来完成装卸载任务。

采用干燥架的室式干燥室：工作时首先采用上架系统将湿坯码放到干燥架上，再由叉车将满载的干燥架送入干燥室，完成干燥后再由叉车从干燥室取出送往下架系统。

由于受干燥室、干燥架结构及叉车操作的限制，室式干燥室不宜建的太高。

隧道式干燥室的干燥过程

隧道干燥室为逆流式连续干燥室，即湿坯干燥车按进车制度从干燥室进口端进车，与干燥室出口端送来的干燥介质相向而行产生湿热交换，干燥介质不断加热坯体使其升温、脱水，坯体达到干燥指标后被推出干燥室完成干燥过程；干燥介质吸收湿坯散发出的水气后其湿度上升、温度下降，成为废气并从干燥室进车端被排放。随着干燥室湿坯车和干燥介质的不断输入，废气不断排放，干燥过程得以持续进行。单层隧道干燥室配套有塔式送风器或移动式风机，以保证干燥介质的稳定供应和断面的气流均衡。由于采用逆流式、连续化干燥，干燥室各区段坯体及干燥介质、干燥室砌体的温、湿度变化很小，整个干燥过程属于稳定传热，所以隧道干燥室的能耗低（蒸发1kg水热耗：3600~4000kj）；加之与成型和焙烧工段配合紧密，同步性好，运转设备效率高，管理要求低，技术易推广。

室式干燥室的干燥过程

室式干燥室为间歇式干燥室。生产中把每一座干燥室分为若干组单元，每一单元由1到几条通道组成；所有单元按照装载、干燥、卸载轮番作业，每个单元中坯体的装载，干燥介质的送风、循环、排潮，卸载严格按照设定的时间节点进行，属间歇性而非连续化。在干燥过程中，装载坯体的干燥架或托盘、托条始终处于静止状态，仅有干燥介质在坯体之间循环，而且其温、湿度按照工况需要不断变化，因此干燥过程为不稳定传热。干燥过程干燥室是密闭的，只有在送风、循环使干燥室每一质点的温湿度均衡达标以后才能排放废气。由于每次干燥过程都要重复升温、降温，热效率会比较低。虽然进入干燥过程后期单元的余热可以送到刚开始进行干燥的单元，但是干燥室蓄热损失大、废气利用率低、加之干燥室每个单元的“节拍性”用热降低了持续供热的隧道窑的热利用率，导致室式干燥室的能耗要高于隧道式干燥室20%左右（蒸发1kg水热耗在4,500~5,500kj）。同时受装卸载、干燥室结构、指状叉车运行对其产能的限制，干燥室产量比较低。室式干燥室也必须配备有动态调整的搅拌风机或循环风机，也有个别比较先进的配套塔式送风器或移动式风机，但是干燥室的结构会非常复杂，综合造价会大幅提升。

以上内容摘自《砖瓦》杂志2018年第11期，详细论文请查阅原文（由于原文过长）

（西安瑞泰建材科技有限公司 转载请注明出处）            来源：《砖瓦》杂志

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