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我国烧结砖“二次码烧干燥工艺”的现状与发展
文献:《砖 家》 2015年8月 总第19期 返回索引
添加日期:2015/8/26 9:28:29   浏览次数:2083   文章来源:   作者:

作者简介:梁嘉琪,原贵州建筑材料科学研究设计院院长,教授级高级工程师。曾荣获多项省部级科技进步奖、优秀工程设计奖,是行业内享受国务院津贴的、有突出贡献的、有影响力的专家之一。

湛轩业,1953年出生,教授级高级工程师,从事烧结墙体屋面材料研发工作已有37年。曾在西欧有关大学、企业专门进修学习烧结砖瓦生产技术(获烧结砖瓦产品工业制造技术和窑炉焙烧技术两科资质证书);曾获各级科技进步奖、优秀工程设计奖多项;公开发表过的技术论文、译著等约三百多万字,主要作品有《中华砖瓦史话》、《现代砖瓦----烧结砖瓦产品与可持续发展建筑的对话》、《矿物学与烧结砖瓦生产》;翻译有法国的《烧结砖瓦生产及其产品性能》、德国的《陶瓷材料挤出成型技术》和美国的《建筑黏土制品》等科技图书,编译有《砖瓦行业英汉——汉英技术词典》。在国际著名刊物上发表技术论文多篇,并与国外同行专家开展着合作研究,是行业内有一定影响力的专家之一。

王陈滨,沈阳航空工业大学毕业,现任安徽科达机电有限公司技术中心副总工程师,曾任贵阳建新南海机械制造有限公司副总经理、贵州省建材科研设计院副院长,是国内最早参与“二次码烧”上下架系统以及切码运系统设计制造的专家。

摘要:二次码烧的干燥工艺是烧结墙体材料生产过程中最重要的工序之一,也是未来重要的发展方向。本文通过对我国干燥工艺现状的总结和分析,介绍了我国最新发展的干燥工艺和技术装备,特别是安卓快速干燥室和隧道式干燥室的新概念,第一次提出了“体外循环”和“体内循环”的二次码烧干燥工艺的概念。

关键:词二次码烧干燥工艺上下架干燥室切码运设备

 对于烧结墙体材料行业的“二次码烧”干燥工艺,许多人的认识要么还停留在上世纪50年代初从前苏联引进的小断面隧道式干燥室上;要么还以为就是上世纪80年代中期从西欧引进的配备“上下架”系统设备的隧道式干燥工艺的概念上。实际上,现代二次码烧干燥工艺的迅速发展,已经是一种集热工技术、自动化控制技术、机械装备和生产工艺为一体的高新技术的现代化生产工艺技术,成为了现代烧结砖瓦生产工艺中最主要的关键技术之一。

最近两年来,随着房地产市场的变化,许多生产厂家也逐渐认识到了前些年近似“疯狂”的低水平重复建设的“一次码烧”生产工艺存在的巨大缺陷,例如这种建立在以内燃焙烧为基础的“一次码烧”工艺,使得干燥、焙烧环节往往处于一种不可控制的状态下,无法保证产品的质量(黑心、压花、过烧等),也不可能实现真正意义上的全线自动化控制,而且也不适应于一些高档次产品的生产,对原材料的种类适应范围也有限。鉴于此,我国烧结砖瓦行业迫切需要发展“二次码烧”生产工艺技术,如一些大型工程的资源综合利用项目、高孔洞率的烧结空心制品以及保温隔热砌块、高档清水装饰砖等制品,以及利用淤泥、污泥和建筑垃圾为原料的烧结墙体材料项目、高档次烧结屋面瓦项目都是首选“二次码烧”生产工艺和相关的技术装备。据我们了解到的信息,2014年初到现在仅仅才一年半的时间里,我国新开工建设和招标的二次码烧项目的规模就达到14亿块(折普通砖),还有很多项目正在运作之中。在当前砖瓦行业处于经济低迷状态的情况下,“二次码烧”工艺能有这样的市场表现,除了行业结构调整对新技术和新工艺的需求以外,“二次码烧”的技术优势不得不令人刮目相看。

2、什么是“二次码烧”

 “二次码烧”(double setting;setting kiln car after drying )指的是坯体在焙烧之前被搬动了两次的生产工艺,显然被搬动一次的工艺称为“一次码烧”(once setting in drying-firing;direct/once setting on kiln car for drying-firing)。不明就里的人对此提出了质疑:二次码烧是不是把工艺过程复杂化了呢?其实根本不是的。试想,如果坯体干燥不好,既想要焙烧节能,又想要烧出质量好的产品,有可能吗?完全可以说,坯体干燥在整个烧结砖瓦生产线上占有至关重要的地位。事实确实如此,“二次码烧”不仅讲究干坯体入窑焙烧基本概念,而且讲究坯体在干燥过程中的安全、节能和质量。因此,与“一次码烧”在生产工艺上有很大的区别。“二次码烧”是把经过干燥脱水之后的砖坯再码到窑车上入窑焙烧的,而“一次码烧”是把湿的砖坯直接码到窑车上干燥直接入窑焙烧的。看似很简单的不同,但却带来了对原材料的选择范围、产品种类和质量的差别以及燃料结构的不同要求,不同的产品要求,不同的原料条件应当科学选择合理的生产工艺,选择不当会对企业带来非常大的影响。

追溯烧结砖瓦发展的历史,二次码烧至少已有五千多年的历史,最初是人们发现将晾晒(即干燥)过的砖坯放入窑内焙烧,比湿坯体直接放入窑内焙烧不仅装得多,而且烧成速度快、产品质量好。自从烧结砖瓦进入工业化生产时代后,经过近百年的发展历程,现在二次码烧工艺已经进入自动化、产业化的发展时期,成为烧结空心砌块、空心砖、保温隔热砌块和高档清水墙装饰砖的首选工艺。

随着我国墙体材料行业转型升级的进一步发展,在经济发展的新常态下,对烧结墙体屋面材料的品质要求的提高、对烧结空心制品和高档清水墙装饰砖、高档屋面瓦制品的需求不断增加,以及对江河湖海产生的淤泥、城市污泥、建筑垃圾以及粉煤灰、煤矸石等工业固体废弃物综合利用的需求,还有对不断增长的人力资源短缺产生的压力,“二次码烧”工艺将会越来越受到烧结砖瓦行业的重视。

3、二次码烧工艺对原材料和产品种类的适应性

3.1  原材料

 “二次码烧”对原材料并不挑剔,不像“一次码烧”工艺对原材料有选择性,几乎所有能够生产烧结砖瓦的原材料都能够适应“二次码烧”生产工艺的需要,例如常见的页岩、黏土、煤矸石、河道淤泥、工业固体废弃物、建筑渣土、粉煤灰、城市污泥等,都可以成为二次码烧生产工艺使用的原材料,对于那些塑性指数偏高、干燥敏感性系数偏高的原料,更适合采用二次码烧工艺。

3.2  产品种类

 “二次码烧”工艺能够生产所有的烧结墙体材料制品,特别有利于生产高孔洞率的空心制品、薄壁制品、板材制品、异形规格的制品,也能够生产各种规格的清水墙装饰砖、异形规格的道路转、广场砖和园林砖等(见图1)。

 

图1 二次码烧工艺生产的部分产品

4、国内二次码烧干燥技术的发展历程以及主要形式

目前,常见的“二次码烧”干燥技术主要有六种形式:1)自然晾晒的“自然干燥”方式;2)小断面隧道式干燥室方式(上世纪50年代初从前苏联引进);3)干燥车与托板连为一体的配备有“上下架”切码运系统设备的隧道干燥室(上世纪80年代从西班牙引进,国内消化翻版制造);4)干燥车与托板分离的配备有“上下架”切码运系统设备的隧道干燥室(本世纪初从意大利引进,国内消化翻版制造);5)指状叉车与“上下架”系统设备结合的室式干燥室(贵州建材科研设计院2011年研发);6)新型的“体内循环”的快速干燥室(法国赛力克技术,在建中)和“上下架”系统设备结合的现代隧道干燥室(引进德国凯乐技术,2011年)。

当前欧洲市场出现了数种快速干燥与焙烧方式,干燥脱水的热耗仅为780~900kcal/kg水(与我国现有干燥室的热耗1100~1300kcal/kg水比较,可节能至少30%以上),在我国还是空白,需要我们抓紧时间研究和开发。

4.1  自然晾晒的“自然干燥”

 “自然干燥”方法是砖瓦行业最古老的干燥工艺,在我国已经有5000多年的历史,它与陶瓷的发展有着十分密切的关系。到目前为止,我国许多地方还能看到不少的砖厂还在沿用这种古老的生产方式。从经济发达的珠三角,到风景秀丽的桂林,再到边远山区的云贵高原,都还能看到自然干燥的实例(见图2)。

 

 图2  自然干燥的晾晒坯场

“自然干燥”方法虽然古老,但却是一种利用自然能源——太阳能、风能的最简捷的方法,因此也是烧结砖瓦干燥能耗最低的一种方法。

但是,“自然干燥方法”干燥周期很长,通常干燥周期需要一周以上的时间,阴雨天气比较多的南方时间更长,不仅要占用很大的面积作为晾晒场,而且耗费大量的人力搬运,气候的变化对干燥周期影响非常大,“靠天吃饭”是这种干燥方式的最大特点。

4.2 小断面隧道式干燥室——“人工干燥”

小断面隧道干燥室最初是上世纪50年代从前苏联引进的,经过在我国改进和发展,于上世纪70年代由原国家建委在河南商丘召开会议,组织推广北京南湖渠砖厂设计建造起来的小断面隧道式干燥室,“商丘会议”以后这种简单易行的干燥方法在国内大力发展起来。之后,原西北建筑设计院将这种人工干燥室改进、整理后,编进《烧结砖瓦厂工艺设计》手册中(见图3),此后在全国各地都得到了发展。

迄今为止小断面隧道式干燥室已经走过了近60年的历程,为我国砖瓦行业发展做出了巨大的贡献。期间在80年代后期,四川资阳砖厂又在此基础上派生出不用排潮风机的“正压排潮”干燥室,1990年贵州省建材科研设计院将正压排潮干燥室列入科研课题加以完善和改进,并于次年获得省级科技进步三等奖,使隧道式小断面干燥室得到进一步大面积推广应用,至今依然在很多砖厂发挥重要的作用(见图4)。

 

图4 人工码坯与小断面隧道式干燥室

进入九十年代以后,小断面隧道式人工干燥室在人工码坯的问题上矛盾突出,于是在解决小干燥车的自动化码坯方面,各地都出现了不少解决方案,其中河南欧帕自动化机器人公司采用“大螳螂”码坯机,同时对9个小干燥车实现码坯自动化的方案最受欢迎;赣州天力自动化公司利用机器人,率先实现对小干燥车的自动化码坯。这些都很好地解决了小干燥车自动化码坯的难题。在河南、山东、江西、湖南等地还有其它形式的码坯方式(见图5)。但是,坯体从干燥室出来以后如何实现自动化码窑车的问题,至今没有解决,成为我们行业内的一道“未解决的世纪问题”。当然这一问题随着新型干燥方式的出现,也不需要解决了。

 

图5  机器人(左)和码坯机(右)码小干燥车的情景

4.3 干燥车与托板连为一体的“上下架”切码运系统

我国最早出现的“上下架”系统设备是在80年代中期。当时,在国家的建材局安排下,在安徽省肥西县引进了一条西班牙阿格迈(AGEMAN)公司的“机械化装出的直通道轮窑”生产线,其中就有一套以干燥车为运载工具的上下架切码运系统设备。这套系统采用的是干燥车与托盘连为一体的运载方式(以下简称“一体系统”)。 1987年根据原国家建材局安排,由西安墙体材料设计研究院与中国振华   (集团)建新机械厂对其“消化吸收”。1990年“消化吸收”后的第一套上下架系统设备在哈尔滨第一砖厂进入安装调试。从此,开创了中国砖瓦行业拥有自己的上下架系统设备的新纪元,“上下架”这个新鲜词也在业内传播开来。

这套翻版消化的“上下架”系统设备,不仅坯体的运输采用了干燥车与托板为一体的方式,而且生产能力也仅为3000万块(折普通砖)/年。但是在那个年代还是相当不错的,随后有关政府部门也提倡新建生产线年生产规模要达3000万块以上。之后甚至还有企业对这套“上下架”系统设备再次进行仿制,其影响力可见一斑。

进入新世纪后,贵州省建材科研设计院接到一项设计任务,需要年产量达到6000万块的“上下架”切码运系统设备,于是贵州院与中国振华(集团)建新机械厂一起,通过技术革新和改造,加大了干燥车和隧道式干燥室的结构尺寸,将其扩容到年产量6000万块/年,产量翻了一番,大大提高了这套“一体系统”的生产能力,并首先应用到江苏淮阴华能发电厂高掺量粉煤灰烧结砖生产线上。

从此,中国振华集团建新机械厂的这种“一体系统”的切码运系统设备才真正进入推广的高峰期,从呼伦贝尔草原的海拉尔到青藏高原上的拉萨,从江苏的淮阴到山西的吕梁,从南国的广州到北国的哈尔滨,都能见到干燥车与托板连为一体的“一体系统”的影子(见图6),甚至还出口到马来西亚等国家。

 图6 江苏淮阴项目上的“一体系统”切码运设备

虽然“一体系统”取得了一定的成绩,为我国砖瓦行业的技术进步做出了很大的贡献,但是以干燥车为运载工具的上下架系统设备,特别是车体与托板连为一体的方式,一直表现不理想。主要问题是托板与干燥车连为一体的方式对产品的适应性差,为上下架配套的切码运系统设备过于复杂,运行可靠性差,维护成本和工作量大,同时,干燥车腐蚀严重(见图7),运行成本很高。客观地讲,这种好看不好用的系统,始终处于褒贬不一的境地。

 图7  被腐蚀的“一体系统”中的干燥车

4.4 干燥车与托板分离的“上下架” 切码运系统设备

干燥车与托板分离的上下架系统(以下简称“分离系统”)是二次码烧干燥工艺发展的必然。把托板从干燥车上分离出来的“分离系统”,使砖坯的上架和下架变得多样化,出现了多种形式的上下架系统,不仅托板不再是固定在车加上,而且还可以采用托条、托盘等多种方式,显得更加灵活。事实上,在“一体系统”走入困境的时候,国内有几家知名的砖瓦机械制造企业从2009年开始,不约而同地开始着手“分离系统”的研究与开发了。

最早开发“分离系统”的是山东矿机迈科建材机械有限公司,该公司引进意大利考斯麦克(COSMEC)公司的上下架切码运“二次码烧”系统,开发由切条、切坯、湿坯编组、湿坯上盘、托盘转运、托盘暂存码放、托盘上架、托盘下架、干坯下盘、干坯编组、分坯运坯、自动码坯……等环节组成的系统,其创新成果,受到业内人士的好评。不过这套系统显得过于完美,“瘦身减肥”是下一步应该考虑的事情。

北京双鸭山东方墙材公司最初也是从仿制“一体系统”上下架起步的,在市场中经过一段时间的摸爬滚打之后,逐渐进入佳境,深知其中存在的缺陷和不足,通过不断的努力,果断摒弃了“一体系统”,转而开发更先进的大型隧道式干燥室的“分离系统”上下架“二次码烧”干燥工艺系统,其系统简捷了,实用性增加。

天津龙腾机械制造有限公司在这场竞争中,可以说是埋头苦干、认真做事,虽然最初也是从仿制别人的东西开始,但是很快调整了思路,利用自己具有的意大利企业“血统”的优势,不断推出了都是重量级的“分离系统”的上下架切码运系统,并且在市场上取得了相当不错业绩。

除此之外,加入到“二次码烧”工艺研发阵营的还有陕西宝深机械集团有限公司、济南金牛砖瓦机械有限公司等企业,他们开发的托盘和运转系统很有特色。

4.4 指状叉车与“上下架”系统设备组成的室式干燥体系

梁嘉琪先生于2006年最早提出了“指状叉车与上下架系统设备组合的二次码烧室式干燥体系”的概念,灵感来源于兄弟行业——非烧结的混凝土砌块厂,把混凝土砌块生产过程中的“养护室”和“子母车”的方式移植到烧结砖瓦行业来,因为当年在波兰考察时就看见过类似的方法。带着这个大胆构思,开始在少数机械制造厂中游说,由于没有先例可供参考,开始的推进工作比较缓慢,原因是以“指状叉车”作为坯体运载工具是一个全新设想,当时还没有成功的范例。

“指状叉车与上下架系统设备组合的室式干燥体系”最大的优点是该系统没有干燥车,用室式干燥室与指状叉车巧妙组成了一个全新的系统,比起“体外循环”的上下架系统,不仅技术上前进了一步,而且没有复杂的编组过程,从而使二次码烧的干燥系统设备得到了大大的简化。

2010年贵州省建筑材料科学研究设计院正式启动“指状叉车与切码运系统设备组合的室式干燥室”的研发项目,并与中国振华(集团)建新机械厂达成共同开发这套新系统的合作协议。此时江苏贝斯特新型建材有限公司陈岳良总经理,正在国内为他的烧结保温隔热砌块苦苦寻觅心仪中的二次码烧系统设备。经详细讨论、交流了全部技术细节后,满意地与贵州院签订了设计合同。2011年底,我国第一条采用“指状叉车与二次码烧切码运系统的室式干燥室”在江苏省丹阳市诞生。陈岳良总经理成为第一个“吃螃蟹”的人。

第一套指状叉车与“上下架”系统设备组成的室式干燥室是非常成功的,但也难免有考虑不周全之处,天津龙腾公司对这套装置提出了许多宝贵的具体改进意见,使诞生在丹阳贝斯特公司的第一套二次码烧生产线上的室式干燥室日趋完善(见图8、图9)。

 

 图8指状叉车与室式干燥室系统

  图9指状叉车——室式干燥系统工艺流程

指状叉车与室式干燥室系统在江苏丹阳取得成功以后,贵州院再接再厉,2012年针对西藏红墙公司原有的“一体系统”上下架干燥系统存在的问题,用指状叉车组成的新切码运系统,取代了原来的老系统,成为海拔最高的生产线。同年7月中国砖瓦工业协会在拉萨召开现场会,充分肯定了取得的成绩。

虽然指状叉车与室式干燥室组成的二次码烧切码运系统在西藏拉萨也取得了成功,证明指状叉车与室式干燥室的完美组合是可行的,但是这套系统是在拉萨红墙公司原有的干燥系统上改造而成的,具有很大的针对性,还不能照搬到其他生产线上(见图10)。

 

 

 图10拉萨红墙公司的指状叉车与室式干燥室系统

今年四月我们在欧洲考察过程中,发现用新的装载方式作为运载工具,就可以与新型隧道式干燥室完美的结合,这样不仅可以克服室式干燥室间歇式生产、指状叉车运行往返频繁的问题,而且减少了占地面积、使系统更加灵活和简化。

5.  “体外循环”与“体内循环”系统的产生

由于受到传统思维方式的影响,无论是最初的“一体式”上下架系统设备,还是后来发展起来的“分离式”上下架系统设备,无一例外的都是围绕我们习惯的生产方式来进行的,其特征是:1)坯体的上架和下架都是在干燥室之外进行的;2)在生产线上要有足够的储备和缓冲能力,我们把这种上下架放到干燥室之外的工艺方式称为“体外循环”方式。

“体外循环”方式需要在生产线上准备大量的干燥车和托板,并且还要配套回托板的输送和储存系统,以满足协调班次之间不平衡的问题。系统上力求完美、面面俱到,生怕漏掉了每一个细节。这样的切码运系统在车间里排列开来蔚为壮观,可是带来的问题是好看不好用,复杂的系统除了增加不必要的投资以外,只会增加麻烦。这是大多数上下架系统设备共同存在的问题。

“体内循环”干燥系统是相对于“体外循环”干燥系统而言的,它们的区别在于前者干燥车(或者吊篮等其它工具)始终在干燥室内循环,而后者干燥车(或者托盘、托架等)需要离开干燥室,运转到专门的生产线上作业,不需要更多的干燥车和托盘。而我国目前多采用“体外循环”干燥的上下架方式,欧洲则多采用“体内循环”的上下架方式。两种方式各有优缺点,而且对生产线的布置带来很大的影响,归根结底,对切码运上下架系统设备的复杂性、可靠性和总投资带来非常大的影响。

与我们不同的是,西欧流行的是“体内循环”的干燥方式,其特征是尽量减少了在干燥室外停留的干燥车和托盘,干燥室之外仅有很少量的干燥车和托盘,当然也没有令人烦恼的托板存储和相关的庞杂输送系统设备,工艺过程变得非常简单,减少了很多不必要的环节。只要调整成型工段的工作时间,就完全可以适应这种“体内循环”的干燥方式,如新型的隧道干燥室;还有新型的快速干燥室,坯体进入和卸出均在干燥室内部完成。关于这一点,业内一些人士可能难以理解和接受,其实,“体内循环”同样考虑了生产线的平衡与储存问题,只是着重点不一样而已。在自动化技术高度发展的今天,“体内循环”上下架系统设备以及新的切码运系统设备才是我们发展的方向(见图11)。

 图11欧洲一个典型的“体内循环”干燥系统——快速干燥室

5.1安卓快速干燥室(ANJOU DRYER)

安卓快速干燥系统(ANJOU dryer system)是法国赛力克(CERIC)公司经过多年研究开发出来的快速干燥系统,是典型的“内部循环”干燥系统,在欧洲及世界各地已经建成50多条生产线,是当今世界上最先进的快速干燥系统之一。今年6月3日,我国陶瓷行业的“龙头老大”——广东科达洁能股份公司与法国赛力克公司签订了全面合作协议,双方致力于将这种新型的安卓快速干燥系统引入到中国市场,目前国内已经有多家企业准备建设这种快速干燥室(图12)。

 图12  赛力克公司的“安卓”快速干燥室

安卓干燥系统工作简单、可靠,维修费用低,它适用于空心制品和高档制品的快速干燥,是生产高孔洞率、大尺寸、薄壁制品最佳的干燥解决方案。干燥周期仅仅2~4小时,规模从250吨~1200t/天均有相应的生产线。安卓快速干燥室的原理是干燥气流在坯体的周围和孔洞中流动,使坯体的表面和内壁都暴露在气流中,而且保证对于制品的每一个孔洞都进行干燥,不仅让每一件制品都能得到充分的干燥,充分地发挥了“穿流”干燥的原理;坯体是单层摆放在吊篮上的,保证了坯体在干燥期间均匀收缩。该快速干燥室的工作原理见图13;其外形见图14。

图13  安卓快速干燥室的工作原理图

 图14 安卓快速干燥室实际照片

“安卓”快速干燥室的特征为:

可适应多规格产品的干燥(空心砖、空心砌块、楼板空心砌块、隔墙空心砌块、保温隔热砌块等);

产量高:干燥周期仅为2~4小时(250~1200t/天成品;当孔洞率为40%时,相当于中国普通砖17~80万块/天);

干燥质量均匀,残留含水量低(小于3%);

最佳化的均匀通风效果:连续的纵向通风、可根据不同产品调节热空气流速、热空气可通过坯体上的孔洞使干燥过程达到最佳化;

能源利用效率高:与单层干燥的隧道干燥室比总装机容量低20~30%,能源消耗低于9 kWh/t产品,蒸发耗热小于900kcal/kg水;

占地面积小,厂房建造投资低;

维护成本低:干燥器内没有电动机,风机安装在干燥器外部;非常简捷的驱动装置,仅有一台驱动电机;没有大体量的金属通风管道(上下通道通风);

更易于实现自动化控制:仅有少量的控制点以及变频器。

基本尺寸:长度范围:65~120m ,取决于坯体混合料的干燥特性;

宽度范围:3~10m,取决于产品的种类和产量。

5.2内循环系统的隧道式干燥室

采用内循环的干燥方式是时下最流行的干燥工艺。如果我们把前面介绍的安卓快速干燥室的内循环称之为“立体内循环”的话,那么隧道式干燥室的内循环方式就是“平面循环”系统。换句话说,内循环系统有两种形式——“立体循环”和“平面循环”。

内循环系统最大的特征是:1)作为运载工具的干燥车(或吊篮)均是在干燥室里循环的,这一点与过去我们熟悉的隧道式干燥室有很大的区别;2)湿坯体进入干燥室与干坯体出干燥室均处在同一相近位置。由此可见平面循环系统的干燥方式,其入口和出口可以根据隧道窑的进出方向需要布置在干燥室的四个位置(前后左右),具有较好的灵活性,而立体循环的干燥室(例如安卓干燥室)则不行,只能布置在干燥室两端的位置上,其轴线与隧道窑平行。图15表示的是一种最常见的内循环隧道式干燥室平面图,它的坯进口与出口布置在干燥室的一侧。

 

 图15  内循环隧道干燥室平面示意图

采用内循环隧道干燥室的“二次码烧”系统,与先前我们熟悉的外循环“二次码烧”干燥系统相比,在生产线上不需要储存大量的干燥车和托盘,使得切码运系统变得简单实用。我们原来常见的“上架”、“下架”以及复杂的坯体整理编组过程大大简化。有业内人士担心这样一来缺少必要的“缓冲措施”,不能满足真空挤出机与干燥室之间的匹配问题,其实这种担心是多余的,有很多种方案可以解决生产线的缓冲与平衡问题,图16所示的是德国某厂隧道干燥室的托板存放系统,就是一个比较好的解决方案之一,这张图也是图15干燥室进出口处的放大图。也可以将坯体的入口和出口放到干燥室的一端,图17就是一个方案的实例。

图16  德国隧道干燥室的托板存放系统

 图17  坯体进出口在干燥室顶端的布置

在发达国家,还存在有其他的干燥——烧成形式,如坯体单层在窑车上干燥(窑车上架设陶瓷辊),单层烧成的生产方式,实际上也是一种新概念上的“一次码烧”工艺,当然这种工艺方式所适应的产品就是大型烧结保温隔热砌块,坯体混合料的特性就是要能够适应于快速焙烧,否则,其产量就会大打折扣。这种干燥方式非常类似于广东科达开发出的陶瓷产品干燥器(单层、双层、五层干燥器),该种干燥器已经成功的使用在了挤出、压制屋面瓦的生产线上。

此外,发达国家还有其他形式的干燥室,如分区控制流动的干燥室(Para-Flow Dryer),对干燥介质参数的控制分成9个区域进行控制(控制技术的发展也促进了干燥技术的进步),非常有利于干燥敏感性高的坯体,可适应于多种系列的产品干燥,其干燥周期根据坯体的干燥性能而定,一般在4.5~32h之间;还有其他类型的快速干燥室,如干燥介质呈平流状态的快速干燥室(Rapid dryingin even-flow dryers),可适应于多种系列产品的干燥,其产量高,可装备不同规模、不同产品类别的生产线。

6、二次码烧干燥工艺的设计

如前所述,当前我国二次码烧干燥工艺,无论采用哪一种干燥设备,按工艺布置均可分为“体外循环”和“体内循环”两种方式,其中“体内循环方式”又再分为“立体循环”和“平面循环”两种方式,例如前面介绍的法国安卓快速干燥窑,属于“立体循环”的方式,而隧道式干燥室属于“平面循环”方式。

无论是“立体循环”或者是“平面循环”的干燥方式,上下架装置都必须集中布置在一起,这是新型干燥系统特有处理方法,因为不论是安卓快速干燥室或者隧道式干燥室,坯体的进口和出口均在同一位置。安卓快速干燥室只能布置在进口端(图18),而隧道式干燥室可以布置在干燥室的顶端,也可以布置在干燥室的一侧,显得更加灵活(见图19)。

 图18、安卓干燥窑的出口与进口图19、隧道式干燥室内循环示意图

图20是典型的“内循环”隧道干燥室二次码烧生产线的工艺布置图,干燥车始终在干燥室内循环的,而不像传统布置的那样,要在生产线上储存相当数量的干燥车。图的左上部分是隧道干燥室,右边是原料处理系统,位于图右边居中的是陈化库,挤出成型则放在最中间的位置,切码运系统设计在隧道式干燥室的下侧,湿砖坯与干砖坯在同一位置进出,接下来是机器人码窑车系统和存车线,图的最下面是一条9.2米装配式隧道窑。

 图20安徽科达采用体内循环的二次码烧工艺布置图

采用安卓(Anjou dryer system)快速干燥室的效果更加明显。图21是我国安徽科达机电有限公司在国内某项目中投标的设计方案,核心技术采用了法国赛力克(CERIC)公司提供的安卓快速干燥室以及配套的切码运系统,生产能力达到1.5亿块。整个生产车间仅仅需要180×60米的面积。如此小的占地面积,国内没有哪一种设计方案能与之相比,过去被我们津津乐道的“上下架”、“指状叉车”和“室式干燥室”全都不见了踪影,整个工艺过程简单明快,让人耳目一新。

 图21安徽科达采用安卓快速干燥室的二次码烧工艺设计

从图21看出,图的上方是一条9.2米装配隧道窑,接下来是并列的一条回车线和一条码坯线——卸砖打包线,安卓快速干燥室和切码运系统布置在中间位置,最下面就是采用桥式取土机的陈化库和原料处理系统。全部总投资几乎是“体外循环”二次码烧系统的60%,不仅占地面积大为缩小,而且投资下降非常明显。

7、结束语

我国的“二次码烧”干燥工艺既古老又年轻,古老是它源远流长,年轻是它真正的发展才开始。特别是最近十年来“二次码烧”得到突飞猛进的发展。通过对我国“二次码烧”干燥工艺的发展过程新技术、新设备和新工艺进行梳理和比较,再融入欧洲先进的技术和理念,让我们对二次码烧干燥的技术有了一个比较清晰的认识。可以肯定地讲,新型的二次码烧干燥工艺将是我国砖瓦行业重点的发展方向。

不可置否,砖瓦行业有一句话说得好:“得干燥,得天下”!可见干燥的重要性,事实确实如此。因为没有可靠的干燥技术的支撑,任何形式的上下架系统、隧道窑都是空架子。有机会的时候,我们再撰文与大家一起探讨干燥室的设计与应用,共同分享有关二次码烧工艺中干燥技术的新成果。