山东如何合理有效地从隧道窑回收热量

几乎所有烧结砖厂都是以隧道窑所回收的热量作为干燥室的热源,作为能源的再生利用,这一手段是可取的。但是,由于目前隧道窑回收热量的工艺方法有很多弊端,给产品质量控制及外部环境造成许多问题,因此,深入研究隧道窑热量回收的合理方式,有效地回收隧道窑余热就很有必要。尤其是制砖工业节能环保要求的提升,烧结砖厂应用二次码烧工艺生产空心砌块与保温砌块的生产技术正在全力推广,更显示出解决这一问题的紧迫。

最为流行的余热利用方式是抽取隧道窑尾部的低温余热作为干燥热源，不足部分抽取高温烟热进行补充，这种余热回收的方式会产生以下弊端：

1、隧道窑焙烧带受前后两端抽力的影响，火或向前或向后飘移，隧道窑的调节极为困难。

2、烟气中会有水蒸汽，进入干燥室的干燥介质并非干热空气，干燥至某一程度时，制品表面水蒸汽介质与干燥介质中的水蒸汽介质达到平衡，干燥残余水分较高，达不到理想指标（2%左右），并会出现坯体水份在窑内进入烟气，湿热烟气致使坯体不干燥的恶性循环。

3、理论上焙烧带过后，制品从更高烧成温度至出窑时的温度，热量的差值均可回收。但这一抽取余热的方法未能尽大的回收热量，尤其未能回收回收高温热量，致使制品出窑温度偏高（平均150℃左右），出窑温度接近室温才更为合理。

4、这一抽取余热的方法使冷却带温度曲线未能达到工艺要求的合理状态，制品极有可能出现炸裂。

5、大量烟气进入送热管道系统及干燥室。烟气中的酸性气体对干燥车、干燥托盘及风机腐蚀严重，外溢的气体对钢结构厂房及员工健康构成严重威胁。

依据隧道窑的工作原理，隧道窑的工作系统分为焙烧带（包括预热带及保温带）及冷却带两部分，这两带分开工作，互不干扰，分开焙烧带及冷却带最有效的方法是急冷阻隔气幕。冷却带按照冷却速度分为三段：

1、急冷段

为了将焙烧带与冷却带分开，必须在冷却带开始段设置急冷气幕，首先，急冷气幕有效阻隔了保温区域气流向冷却区域的逆向流动，使得排烟系统的调节更为流畅；同时，急冷使得制品力学性能及制品表观质感得到大幅改善。第三，急冷气体与热制品热交换后产生的高温气体便于高温余热的回收。

必须注意的是，急冷段的位置必须是更高烧成温度至800℃左右（某些原料可降低至700℃），这时制品具有很好的弹性，制品的收缩变性为弹性变形而非塑形变形，制品没有炸裂的危险。

因此，急冷气幕的开启依据窑内温度的限定值自动控制非常重要，对于大断面隧道窑，急冷气幕分若干组（排）布置在窑顶。

2、缓慢冷却带

制品中的SiO2在573℃由α石英转变为β石英，晶型转变的体积变化率为0.82%。这一低温型的转变体积虽然不大，但转化速度快，又是在无液相缓冲的条件下进行转化，因而破坏性极强，若有不慎，就会导致制品炸裂。因此，在800℃至500℃范围内，不允许采取任何冷却措施，制品冷却必须非常缓慢。换句话说，就是在隧道窑这一段，必须有足够的窑车数量。

3、加速冷却带

从500℃至产品出窑温度（50℃左右），可以加速冷却制品，一般采取窑尾背压风机向窑内鼓入冷空气的方法。这一冷却过程较长，所以隧道窑这一段必须有足够长度，加大冷却风量也是一种很好的方法，这样可以给干燥室提供更多的热空气量。

隧道窑冷却带有两部分热量可以回收，一是急冷气幕产生的高温热量；一是加速冷却产生的低温热量。这两部分热量介质是的洁净干热空气，可以提供给干燥室放心使用。

急冷气幕鼓入窑内后，窑内制品内外会产生较大的温差，为了保证窑内温度及制品温度的均匀性，抽出急冷气幕产生的高温气体应逆流抽出，即高温气体抽出口比急冷气体鼓入口更接近隧道窑出车端。

由于窑内抽出的高温气体温度很高，因此，抽风支管必须用耐热钢材制安；同时，抽风支管必须设有配送冷风的特殊阀门，热风总管道也须配有冷风进口阀门，最终进入高温热量回收风机的热空气温度不超过300℃。

加速冷却的大量冷空气由窑尾鼓入窑内，与制品热交换之后从窑顶逐步抽出。进入低温热量回收风机的热空气温度大约为150℃。

干燥室要求干燥介质的温度及风量与余热回收风机提供的热空气温度及风量完全不同。所以，要另设置一台干燥室送热风机与隧道窑预热风机串取使用，在两者之间须设立一集风箱，便于高温热空气，低温热空气与掺入的冷空气混合，使得送热风机能向干燥室提供合适的温度与风量的干燥介质。这一过程可以做成全自动控制。同时，隧道窑工作系统与干燥室工作系统完全脱开，有利于各自的单独控制与调节。

1、烟热

在隧道窑焙烧带焙烧制品的燃料燃烧产生的大量烟气在排烟风机的作用下向预热带流动，预热坯体，使坯体逐步升温，如果在预热带350℃处抽出高温烟热，势必影响预热带初期烟气对坯体的预热效果。而利用高温烟气的更大坏处是烟气中的酸性气体会对干燥设备带来严重腐蚀而干燥室溢出气体会危害环境。因此，采用烟热作为干燥介质是不可取的，应使烟气在隧道窑内与坯体充分交换，使其温度降至100℃至150℃时，由窑内排出，再通过消烟除尘去酸设备集中处理，达到标准要求后排放。

2、窑体空腔换热

过去把窑体空腔换热作为一种窑体保温措施，随着保温材料档次的提升，这种换热方式已逐步淘汰，尤其是窑墙空腔换热。但有些窑为了降低窑顶吊挂结构温度，保证窑顶安全，在窑顶保温层上表面与吊梁之间仍设有窑顶空腔换热，换热后的热空气温度很低，大约为50℃左右，可以作为干燥介质的补充风量。

3、 窑车冷却后的热风

现代隧道窑均设有车下压力平衡系统。在窑车蓄热更大点位置设置车下冷却风机，向窑车钢结构部分吹风以冷却窑车，热交换后的气体向窑头及窑尾两个方向流动。流向窑头的气体在相应排烟位置抽出以达到预热带车上下压力平衡。由于窑车之间密封不是十分严密，所以抽出的气体中会有窜入窑车下的烟气成份，故其一般进入窑炉排烟系统与烟气一并处理。而流向窑尾的气体通过管道进入低温热量回收主管道。

1、通过急冷气幕可以把隧道窑分为两部分，只要隧道窑回收热量与冷却工艺要求相结合，就可以在隧道窑冷却带有效地回收洁净的干热空气作为干燥介质。

2、经计算和实践检验，由隧道窑冷却带回收的热量可占隧道窑总热耗的30~40%，可基本满足干燥室要求。例如热耗指标380Kcal/kg的隧道窑，回收热量可高达152Kcal/kg，干燥室的热耗指标为1100Kcal/kg水，当湿坯水份由20%干燥至2%时，需要热量为160Kcal/kg，供需基本平衡。

3、抽取烟气作为回收，即不利于隧道窑焙烧的工艺要求，也不利于环保的要求。