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鏈板式二次碼燒快速干燥設(shè)備的研發(fā)制造
鏈板式二次碼燒快速干燥設(shè)備的研發(fā)制造
林永淳1 張君倉1 師曉明1 閆開放2
陜西寶深機(jī)械 (集團(tuán)) 有限公司,陜西 眉縣 722300
中國(guó)建材咸陽陶瓷研究設(shè)計(jì)院, 陜西 咸陽 712021
摘要:根據(jù)燒結(jié)墻體材料制品行業(yè)內(nèi)燃或超內(nèi)燃一次碼燒工藝產(chǎn)品存在的條面“壓花”、“黑心”壓裂變形等質(zhì)量缺陷,陜西寶深機(jī)械(集團(tuán)) 研發(fā)制造了鏈板式二次碼燒快速干燥設(shè)備,具有造價(jià)低、產(chǎn)量高、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量上臺(tái)階、環(huán)境污染易達(dá)標(biāo)等特點(diǎn),并已獲得國(guó)家專利。這種干燥形式和鏈板式傳送結(jié)構(gòu),在國(guó)內(nèi)尚屬首創(chuàng),為行業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量的提升帶來福音。
關(guān)鍵詞:墻材燒結(jié);鏈板式干燥;二次碼燒;產(chǎn)品質(zhì)量
工業(yè)和信息化部、環(huán)境保護(hù)部和國(guó)家安全監(jiān)管總局于2017年11月11日以工信部聯(lián)原[2017]279號(hào)發(fā)文,《關(guān)于加快燒結(jié)磚瓦行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的若干意見》。這一重要文件的發(fā)布,對(duì)于指導(dǎo)磚瓦行業(yè)大力發(fā)展先進(jìn)產(chǎn)品,堅(jiān)決淘汰落后產(chǎn)能,推進(jìn)綠色制造,促進(jìn)節(jié)能減排,推動(dòng)國(guó)廢利用,提高質(zhì)量安全等方面起到了指導(dǎo)和引領(lǐng)作用,也為未來燒結(jié)墻體材料生產(chǎn)和裝備的發(fā)展指明了方向。為了適應(yīng)“磚瓦產(chǎn)品向高摻量、高孔洞率、高強(qiáng)度、多功能和自裝飾等方向發(fā)展”,促進(jìn)固體廢渣資源化利用,改善生態(tài)環(huán)境和減少大氣污染排放,針對(duì)一次碼燒工藝存在的眾多質(zhì)量缺陷,陜西寶深機(jī)械(集團(tuán))有限公司(以下簡(jiǎn)稱寶深集團(tuán)),按照279號(hào)文件精神,研究設(shè)計(jì)開發(fā)了與一次碼燒工藝造價(jià)基本相等的二次碼燒設(shè)備--鏈板式快速干燥窯(以下簡(jiǎn)稱干燥器)。2018年11月,集團(tuán)投資1000多萬元,對(duì)原實(shí)驗(yàn)廠進(jìn)行升級(jí)改造,今年5月建成投產(chǎn)。經(jīng)過半年調(diào)試運(yùn)轉(zhuǎn),超過了預(yù)期結(jié)果。實(shí)現(xiàn)了磚瓦企業(yè)投資一次碼燒資金,建成了二次碼燒生產(chǎn)線,產(chǎn)品質(zhì)量大幅提升。干燥器己獲得國(guó)家實(shí)用新型專利,并己申報(bào)受理國(guó)家發(fā)明專利。這一研發(fā)設(shè)計(jì)成果,必將成為未來行業(yè)二次碼燒工藝的主要干燥形式之一,市場(chǎng)前景看好。
- 主要技術(shù)參數(shù)
根據(jù)半年多的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn),干燥器實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)如下:
1.1、承載量:每米單層可碼實(shí)心磚坯體300塊,上、下兩層可碼坯體600塊,每塊濕磚坯按3.1kg計(jì)算,整條干燥器鏈板可碼濕坯64800塊,承受的濕坯重量為200.88t。多孔磚和空心磚折標(biāo)磚后重量低于實(shí)心磚,干燥器承受拉力重量沒有問題。設(shè)計(jì)按300t考慮,安全系數(shù)較大。
1.2、生產(chǎn)量:承重多孔磚孔洞率在21.6%時(shí)(19個(gè)Ф20mm孔)日生產(chǎn)量計(jì)算為20萬塊左右,孔洞率超過35%的空心磚或空心砌塊產(chǎn)量折標(biāo)磚30萬塊以上。
1.3、脫水量:①240×115×90mm多孔磚,孔洞率21.6%,單塊濕坯重4、51kg,干燥后重3.86kg,單塊脫水量0.65kg;②240×115×150mm 空心磚,孔洞率36%,單塊濕坯重6.18kg,干燥后重5.09kg,單塊脫水量1.09kg; ③標(biāo)準(zhǔn)實(shí)心磚單塊濕坯體重3.1kg,干燥后重2.7kg,單塊脫水量0.4kg。
1.4、含水率:多孔磚干燥周期3.5~4.5小時(shí),干燥后坯體含水
率5.36%; 空心磚干燥周期2~3小時(shí),干燥后坯體含水率4.17%; 實(shí)心磚干燥周期5~6小時(shí),干燥后坯體含水率5.56%。干燥合格率100%。
1.5、寶深集團(tuán)磚廠干燥器:外型尺寸長(zhǎng)108m,寬3.2m,高2.5m(干
燥器示意圖見1a和1b);送風(fēng)溫度80℃~280℃;鏈板行走速度0.3~1.2m/min;干燥周期2~6h,其中實(shí)心磚6h,多孔磚4~5h,高孔洞率空心磚或空心砌塊2~3h,排潮風(fēng)量小于10萬m3/h。
圖1a干燥器長(zhǎng)度方向示意圖
圖1b干燥器寬度方向示意圖
- 主要技術(shù)優(yōu)勢(shì)
2.1節(jié)能降耗優(yōu)勢(shì):根據(jù)生產(chǎn)多孔磚實(shí)際情況,在燒成溫度900℃~950℃時(shí),每公斤制品能耗在260kcal左右,比改造前下降了16%,日節(jié)煤4.16t。年節(jié)煤在1200t以上。能耗的降低,直接減少了硫氣體、煙塵等有害成分的排放,年節(jié)約能耗成本60萬元以上(按標(biāo)煤每噸500元)。
2.2、固廢利用優(yōu)勢(shì):固體廢料都有兩大不同特點(diǎn):一是可能高塑性、高含水、高收縮、高敏感,如江河、湖泊於泥、城鎮(zhèn)污泥、建筑基礎(chǔ)開挖或鉆探污泥、城市地鐵地下通道渣土、油井打鉆廢渣泥等制磚;二是又可能相反的低塑性、低粘性、低抗裂,如爐渣、粉煤灰、化工渣、建筑雜土等制磚。前者雖然塑性指數(shù)高,比較容易擠出成型,但這些固廢原料采用一次碼燒工藝制磚,易變形,易開裂。后者雖然塑性指數(shù)低,在高擠出壓力和高真空度下擠出成型,但由于原料的散狀和不易聚合的特點(diǎn),采用一次碼燒也常會(huì)造成壓裂,影響燒成成品率。而釆用二次碼燒干燥器,單層或低層干燥,不存在壓變形和開裂問題。圖2照片為某廠粉煤灰一次碼燒窯,由于廠家工藝路線及碼坯方式出現(xiàn)原則錯(cuò)誤,磚垛下4~5層均為壓裂等原因造成廢品。這種原料應(yīng)采用二次碼燒。干燥器更有利用各種固體廢渣利用。
圖2:某廠粉煤灰下層壓裂照片
2.3、坯體干燥優(yōu)勢(shì):寶深集團(tuán)研發(fā)的干燥器,抽取窯爐冷卻帶余熱通過管道,分多點(diǎn)進(jìn)入干燥器內(nèi),潔凈熱空氣從下至上穿過坯體,并設(shè)有多道循環(huán)風(fēng)機(jī),從而保證了干燥器不同段帶的斷面溫度、壓力、和濕度的一致性,保證了坯體四周均勻受熱和自由收縮,避免了因干燥收縮應(yīng)力裂紋。干燥器根據(jù)成型含水平及原料變化情況,隨時(shí)改變鏈板轉(zhuǎn)速,調(diào)整干燥周期,確保干燥合格率幾乎100%。
2.4、產(chǎn)品提升優(yōu)勢(shì):隨著國(guó)家禁粘、禁實(shí)政策力度進(jìn)
一步加大,寶深集團(tuán)研發(fā)制造的干燥器,更適應(yīng)有節(jié)能保溫性能要求的空心磚和空心砌塊的生產(chǎn)。生產(chǎn)具有裝飾功能的墻磚,可以做到條面無“壓花”,滿生產(chǎn)砌筑清水墻要求。無論轉(zhuǎn)化產(chǎn)品規(guī)格型號(hào),適應(yīng)市場(chǎng)需求,干燥器技術(shù)參數(shù)調(diào)整范圍較大,適應(yīng)范圍較寬,為企業(yè)未來發(fā)展高質(zhì)量的多品種、多規(guī)格產(chǎn)品打下了基礎(chǔ)。
2.5、廢汽排放優(yōu)勢(shì):磚瓦工業(yè)大氣污染排放,煙塵顆粒物等指標(biāo)受氧含量折算和排潮風(fēng)量的影響較大。寶深集團(tuán)研發(fā)的干燥器,熱風(fēng)交換充分,氧含量在18%左右。日產(chǎn)20萬多孔磚,排潮風(fēng)量在10m3/h以下。如果按照蒸發(fā)1kg水需要40m3風(fēng)量取值,則需風(fēng)量30萬m3以上。而新型干燥器按照日生產(chǎn)20萬快240×115×90mm多孔磚(孔洞率21.6%)計(jì)算,排潮風(fēng)量在10m3/h以下,僅為傳統(tǒng)排潮風(fēng)量的1/3左右。不但節(jié)電,而且有利于污染物排放折算后達(dá)標(biāo)。由于送余熱熱風(fēng)溫度高,有利于風(fēng)量降低,這與理論計(jì)算也是相符合的。
2.6、燒成操作優(yōu)勢(shì):寶深集團(tuán)二次碼燒干燥器,干燥后坯體含水率己下降到臨界含水率以下,坯體干燥收縮基本停止,再碼窯后只考慮燒成收縮,而燒成收縮較小,保證了燒成時(shí)坯垛的穩(wěn)定性。半年多生產(chǎn)以來,未發(fā)生隧道窯塌垛倒坯現(xiàn)象。并消除或減輕了條面壓花和黑心及收縮應(yīng)力裂紋。從碼窯層數(shù)講,只要燒成溫度范圍允許,碼窯層數(shù)18層以上沒有問題。碼坯量增加,隧道窯長(zhǎng)度可適當(dāng)縮短。
2.7、施工安裝優(yōu)勢(shì):工廠化制做,工期短,質(zhì)量好,避免了隧道干燥室濕法施工。新型干燥器,現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝,調(diào)試,建設(shè)周期短,實(shí)現(xiàn)早日投產(chǎn)。
3.8、設(shè)計(jì)調(diào)整優(yōu)勢(shì):針對(duì)不同原料和不同產(chǎn)品,可調(diào)整
干燥器長(zhǎng)度;針對(duì)產(chǎn)品規(guī)格尺寸大小,可調(diào)整干燥器內(nèi)空間高度;針對(duì)產(chǎn)品孔洞率高低,可調(diào)整鏈板速度,改變干燥周期。規(guī)格小、且孔洞率低或?qū)嵭拇u產(chǎn)品,在有效的干燥器內(nèi)實(shí)現(xiàn)1~3層碼放,以提高產(chǎn)量。針對(duì)送風(fēng)溫度和壓力,可調(diào)節(jié)進(jìn)風(fēng)位置和熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)。寶深干燥器設(shè)有溫度、壓力、濕度、風(fēng)速傳感器,實(shí)現(xiàn)干燥器氣流均衡,上下溫度一致,各干燥段濕度保持恒定,干燥器技術(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)更簡(jiǎn)要方便。
3、造價(jià)對(duì)比分析
依以下一次碼燒工藝平面圖3和二次碼燒工藝平面圖4
為例,日產(chǎn)20萬塊,4.6~4.8m隧道窯。對(duì)傳統(tǒng)一次碼燒工藝干燥窯和隧道窯及廠房造價(jià)等進(jìn)行對(duì)比分析,但不含切坯機(jī)以前的設(shè)備,也不含脫硫除塵、配電及自動(dòng)化設(shè)備、道路硬化等造價(jià)。
3.1、傳統(tǒng)一次碼燒工藝:該工藝在現(xiàn)有磚廠占主導(dǎo)位置,其造價(jià):①隧道干燥室一條(按90m計(jì)算),包括土建、基礎(chǔ)、風(fēng)機(jī)、頂車機(jī)、出口拉引機(jī)、軌道、軌道基礎(chǔ)、軌道安裝,3道干燥門、送風(fēng)排潮管道等,估算造價(jià)95萬元;②焙燒隧道窯按140m計(jì)算,包括隧道窯土建、基礎(chǔ)、碼坯定位機(jī);估算造價(jià)350萬元;③干燥、燒成、需窯車160輛,估算造價(jià)400萬元; ④頂車機(jī)、出口拉引機(jī)、軌道、軌道基礎(chǔ)、軌道安裝,3道窯門、窯上管道等,估算造價(jià)70萬元; ⑤廠房約9600平方米。簡(jiǎn)易廠房按260元/平方米計(jì)算,估算造價(jià)250萬元;⑥整體旋轉(zhuǎn)碼坯機(jī)系統(tǒng)估算價(jià)格45萬元。以上合計(jì)估算1210萬元。
3.2、寶深集團(tuán)二次碼燒干燥器:①隧道窯按120m估算造價(jià)310萬元;②需窯車65輛,估算造價(jià)163萬元;③頂車機(jī)、出口拉引機(jī)、軌道、軌道基礎(chǔ)、軌道安裝,3道窯門、窯上管道等,估算造價(jià)35萬元;④干燥器:包括窯體、碼干燥器、碼窯車等估算造價(jià)505萬元;⑤廠房約7200m2。簡(jiǎn)易廠房按260元/m2計(jì)算,估算造價(jià)187萬元。以上合計(jì)估算1215萬元。
3.3、現(xiàn)有二次碼燒估算:①碼坯系統(tǒng):包括運(yùn)坯編組、托盤輸送及上下架、碼坯機(jī)、干坯編組、2臺(tái)碼窯車機(jī)器人、控制系統(tǒng)等,估算價(jià)445萬元;②干燥設(shè)備:包括90臺(tái)旋風(fēng)器、4臺(tái)干燥擺渡、2臺(tái)干燥牽引定位、120輛干燥車、1920個(gè)托盤等估算價(jià)1070萬元;③隧道窯估算造價(jià)310萬元;④窯車65輛,估算造價(jià)163萬元;⑤頂車機(jī)、出口拉引機(jī)、軌道、軌道基礎(chǔ)、軌道安裝,3道窯門、窯上管道等,估算造價(jià)35萬元;⑥干燥室建造:包括土建、軌道安裝等,估算造價(jià)190萬元,⑦廠房9500m2,估算造價(jià)247萬元。以上合計(jì)估算2460萬元 。
3.3、造價(jià)對(duì)比分析
⑴、傳統(tǒng)一次碼燒: 估算造價(jià)1210萬元。
考慮2條自然脫水涼坯道:估算造價(jià)1360萬元。
⑵、二次碼燒: 估算造價(jià)2460萬元。
⑶、寶深干燥器:估算造價(jià)1215萬元。
從以上估算造價(jià)分析,寶深集團(tuán)二次碼坯干燥器比一次碼燒高出5萬元,僅提高了0.41%,如果考慮成型后2條涼坯道自然脫水,估算造價(jià)增加150萬元以上,比新型干燥器造價(jià)高出12%;寶深集團(tuán)干燥器與現(xiàn)有二次碼燒工藝比較降低了1225萬元,降低了49.8%。這一對(duì)比分析,充分說明了寶深集團(tuán)新型二次碼燒干燥器,不但干燥坯體及產(chǎn)品質(zhì)量上檔次,而且價(jià)格優(yōu)勢(shì)突出,市場(chǎng)前景看好,是磚瓦企業(yè)新建和改造首選方案之一。
4、結(jié)論
鏈板式二次碼燒快速干燥窯,處于國(guó)際領(lǐng)先,國(guó)內(nèi)首創(chuàng),填補(bǔ)了行業(yè)干燥設(shè)備空白。比傳統(tǒng)干燥室 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工便捷、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、節(jié)能高效、干燥均勻,沒有廢品,可滿足空心磚,燒結(jié)保溫砌塊及裝飾清水墻燒結(jié)磚生產(chǎn)需求,縮短干燥周期,提高制磚熱效率。比目前市場(chǎng)的二次碼坯系統(tǒng)造價(jià)低1200萬元以上。投資一次碼燒的資金,實(shí)現(xiàn)二次碼燒,工藝流程簡(jiǎn)單高效。必將為我國(guó)制磚行業(yè)眾多企業(yè)帶來實(shí)實(shí)在在的效益和產(chǎn)品質(zhì)量的大幅提升。