隧道窯爐作為一種有效連續(xù)的工業(yè)熱工設(shè)備,其內(nèi)部的氣流、壓力和溫度制度是保證產(chǎn)品質(zhì)量的生命線。其中,煙氣的產(chǎn)生與排放是正常現(xiàn)象,但煙氣量異常過大則是一個(gè)危險(xiǎn)的信號(hào),它不僅僅是能源浪費(fèi)的問題,更是會(huì)直接導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)一系列嚴(yán)重質(zhì)量缺陷的根源。
一、煙氣過大的本質(zhì)是什么?
在分析影響之前,首先要理解“煙氣過大”的本質(zhì)。它通常意味著:
燃燒不充分:燃料未能與足夠的空氣混合燃燒,導(dǎo)致大量未燃盡的碳粒、焦油以及一氧化碳等可燃成分隨煙氣排出。
過剩空氣系數(shù)過高:為了確保燃燒充分而盲目地引入過量的冷空氣,這些冷空氣被加熱后成為多余的煙氣。
窯內(nèi)負(fù)壓過大:排煙風(fēng)機(jī)抽力過強(qiáng),導(dǎo)致從窯爐的不嚴(yán)密處吸入大量冷風(fēng),這些冷風(fēng)也變成了額外的煙氣。
坯體中有機(jī)物或水分含量過高:入窯生坯干燥或含過多有機(jī)物,在預(yù)熱帶會(huì)產(chǎn)生大量額外的水蒸氣和分解氣體。
無論是哪種情況,煙氣過大都直接破壞了隧道窯爐原有的、精心設(shè)計(jì)的熱工制度。
二、煙氣過大對(duì)產(chǎn)品的具體影響
煙氣過大會(huì)從物理和化學(xué)兩個(gè)層面,對(duì)產(chǎn)品造成貫穿整個(gè)燒成過程的毀滅性影響。
1.預(yù)熱帶:開裂、爆坯、污染
產(chǎn)品缺陷:開裂、剝釉、結(jié)構(gòu)疏松。
機(jī)理分析:
高濕度與冷凝:過量的煙氣意味著隧道窯爐內(nèi)水蒸氣分壓較高。當(dāng)濕熱煙氣與溫度較低的坯體接觸時(shí),煙氣中的水分容易在坯體表面冷凝形成液態(tài)水。這會(huì)使坯體表面重新吸濕軟化,而內(nèi)部仍較干,在后續(xù)升溫中易導(dǎo)致表面鱗裂或整體爆坯。
升溫受阻:過大的煙氣流量會(huì)帶走大量本應(yīng)用于加熱坯體的熱量,導(dǎo)致預(yù)熱帶升溫困難。為了達(dá)到設(shè)定溫度,操作人員可能被迫加大燃料投入,這不僅浪費(fèi)能源,還可能使溫度控制失衡,進(jìn)一步加劇坯體受熱不均的風(fēng)險(xiǎn)。
表面污染:如果煙氣是因燃燒不充分產(chǎn)生的,其中含有的碳粒會(huì)沉積在坯體表面。這些碳粒在后期若未能完全燃燒掉,就會(huì)形成黑斑、煙熏等缺陷,影響產(chǎn)品外觀和釉面質(zhì)量。
2.燒成帶:發(fā)色異常、針孔、釉面缺陷
產(chǎn)品缺陷:顏色灰暗、黃變、釉面出現(xiàn)針孔、氣泡、光澤度差。
機(jī)理分析:
氣氛變化:隧道窯爐通常要求穩(wěn)定的氧化氣氛。過量煙氣的涌入會(huì)急劇降低窯內(nèi)氧氣濃度,形成意外的還原氣氛。這對(duì)于對(duì)燒成氣氛敏感的產(chǎn)品是致命的。
陶瓷顏料:許多陶瓷色料的發(fā)色需要在特定氣氛下進(jìn)行。意外的還原氣氛會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品顏色灰暗、不純正甚至完全變色。
鐵質(zhì)坯體:如紅磚,需要在氧化氣氛下使鐵元素生成紅色的三氧化二鐵。若處于還原氣氛,則會(huì)生成青灰色的氧化亞鐵,導(dǎo)致產(chǎn)品顏色發(fā)青、發(fā)黑,強(qiáng)度下降。
碳素沉積與二次氧化:燃燒不充分產(chǎn)生的碳粒被吸入坯體或釉面的微孔中。在燒成后期,如果氧氣突然變得充足,這些被包裹的碳粒會(huì)發(fā)生“二次氧化”反應(yīng),產(chǎn)生二氧化碳?xì)怏w。這些氣體在釉面已開始熔融時(shí)沖出,就會(huì)形成針孔和氣泡;在坯體內(nèi)部沖出,則會(huì)導(dǎo)致坯體鼓泡或形成黑心。
3.整體影響:溫度不均與能耗飆升
溫度不均勻:過大的煙氣會(huì)擾亂隧道窯爐內(nèi)既定的氣流場,導(dǎo)致隧道窯爐內(nèi)橫斷面上的溫度差較大。靠近窯車底部制品可能受煙氣影響更大,溫度偏低,而窯頂和兩側(cè)的產(chǎn)品則可能過燒。其結(jié)果是一窯產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊,優(yōu)等品率急劇下降。
能耗急劇上升:加熱并排出這些本不必要的過量煙氣,需要消耗巨大的額外能量,直接導(dǎo)致生產(chǎn)成本飆升。
三、如何預(yù)防與解決煙氣過大的問題?
優(yōu)化燃燒系統(tǒng):定期檢查和維護(hù)燒嘴,確保燃料和助燃空氣的比例處于較佳狀態(tài),實(shí)現(xiàn)完全燃燒。
調(diào)整壓力制度:合理控制排煙風(fēng)機(jī)的頻率,維持隧道窯爐預(yù)熱帶呈微負(fù)壓狀態(tài),避免吸入過多冷風(fēng)。檢查并加強(qiáng)窯體的密封性,特別是砂封和窯門處。
嚴(yán)格控制入窯坯體質(zhì)量:確保生坯的干燥水分和有機(jī)物含量在工藝要求范圍內(nèi),從源頭上減少分解氣體的產(chǎn)生。
加強(qiáng)監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析:利用隧道窯爐控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測各點(diǎn)的溫度、壓力及煙氣成分,一旦發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)調(diào)整,將問題扼殺在萌芽狀態(tài)。
隧道窯爐的煙氣過大絕非小事,它是窯爐系統(tǒng)失衡的集中體現(xiàn)。它會(huì)通過改變窯內(nèi)的溫度、濕度和氣氛環(huán)境,對(duì)產(chǎn)品從預(yù)熱到冷卻的全過程造成負(fù)面影響,導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)開裂、變色、起泡等一系列難以挽回的缺陷。因此,維持穩(wěn)定、有效的燃燒和合理的煙氣量,是保障隧道窯爐有效生產(chǎn)的關(guān)鍵所在。操作者須將煙氣狀況視為窯爐運(yùn)行的“晴雨表”,給予高度重視。