摘要：當(dāng)前，燒結(jié)磚企業(yè)隧道窯采用內(nèi)燃摻配料+外投煤（內(nèi)燃燒磚）工藝方式進行燒結(jié)生產(chǎn)，存在大氣污染物治理專業(yè)性難度大，持續(xù)穩(wěn)定達標(biāo)排放困難等現(xiàn)象。隨著建筑工業(yè)化的推進和裝配式建筑的應(yīng)用，促使燒結(jié)磚生產(chǎn)企業(yè)，進行清潔燃料天然氣替代內(nèi)燃燒磚工藝用煤的燃料結(jié)構(gòu)改革，要在原隧道焙燒窯上進行“煤改氣”，涉及窯的結(jié)構(gòu)、燃燒形式、熱工控制及碼坯方式等方面的適應(yīng)性困擾。

關(guān)鍵詞：強氧化燃燒方式、熱工控制、單位產(chǎn)品能耗變化

國內(nèi)燒結(jié)磚的隧道窯焙燒工藝，基本采用摻配具有發(fā)熱值的工業(yè)廢棄物、原煤作為摻配料，在焙燒過程中，少量外投煤作補充，此類內(nèi)燃料+外投煤的隧道窯焙燒方式，俗稱隧道窯“內(nèi)燃燒磚”工藝。

隨著《磚瓦工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《中華人民共和國環(huán)境保護稅法》、《燒結(jié)磚單位產(chǎn)品能源消耗限額》等法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)的正式實施，加之燒結(jié)磚企業(yè)由于實施治理時間較短，存在著煙氣治理決策不科學(xué)、隧道窯運行工況不穩(wěn)定、煙氣治理工藝不完善、治理效果不理想、治理運行費用比較高等問題，造成企業(yè)不能持續(xù)穩(wěn)定地實現(xiàn)達標(biāo)排放，對此，面臨較大的大氣污染物治理壓力和無法正常生產(chǎn)的局面，對燒結(jié)磚企業(yè)而言，大氣污染物治理工作，是一項全新的專業(yè)性和技術(shù)性很強的環(huán)?？萍脊ぷ?，燒結(jié)磚企業(yè)缺少經(jīng)驗、缺少技術(shù)、缺少環(huán)保技術(shù)人員等現(xiàn)實條件，迫使企業(yè)針對采用現(xiàn)有“內(nèi)燃燒磚”中，產(chǎn)生較高大氣污染物的原燃料類型，尋求清潔燃料為替代，其中，部分企業(yè)選擇了液化天然氣（LNG）氣化氣或管道天然氣作為燒磚燃料，從而大幅度降低污染物治理帶來的困擾。這是現(xiàn)有燒結(jié)磚企業(yè)在隧道焙燒窯中改用天然氣，簡稱“煤改氣”的主要原因之一。

其次，隨著建筑工業(yè)化的推進和裝配式建筑的應(yīng)用，燒結(jié)磚生產(chǎn)的轉(zhuǎn)型升級也勢在必行，而、提高產(chǎn)品檔次，滿足建筑工業(yè)化和裝配式建筑功能要求，在焙燒過程中，采用清潔燃料天然氣進行燃料結(jié)構(gòu)改革，也是必要的。

1、現(xiàn)有隧道窯內(nèi)燃+外投煤焙燒方式的特征

長期以來，隧道窯均采用的是“內(nèi)燃燒磚”工藝，這種工藝已成為國內(nèi)非常成熟可靠的一種工藝模式，該工藝提供的產(chǎn)品，具有強度高、性能穩(wěn)定、吸水率適中、密實度較高、房屋隔音性能好和防火等優(yōu)點，確保建筑具有較高的質(zhì)量和較長的壽命，作出了較大的貢獻。焙燒窯“內(nèi)燃燒磚”工藝的主要特征是：

A、燃料性質(zhì)

內(nèi)燃燒磚工藝，需要事先將一定的原煤燃料或具有發(fā)熱值的工業(yè)廢棄物摻配到磚坯中，內(nèi)燃摻配比例高低不等，有摻配所需熱耗的60%，有摻配高達80%，少數(shù)磚廠采用全內(nèi)燃燒磚，內(nèi)燃摻配達到100%。

摻配比例較低的，則需要在隧道窯投煤孔外投少量原煤作為熱量補充，而摻配比例較高的磚坯，焙燒過程中，則基本不用外投煤即能夠完成制品燒結(jié)。因此，內(nèi)燃燒磚工藝中，產(chǎn)品具有燃料性質(zhì)，“產(chǎn)品就是燃料、燃料就是產(chǎn)品”，成為現(xiàn)有燒結(jié)磚工藝中的主要特征之一。

產(chǎn)品中含有可燃物的內(nèi)燃摻配方式，使得制品在焙燒過程中，因局部處于還原氣氛的影響，制品表面會出現(xiàn)“壓花”、內(nèi)部會出現(xiàn)“黑心”等缺陷，這些成了內(nèi)燃磚的一種符號。

B、強氧化燃燒特性

內(nèi)燃燒磚工藝將燃料和原料混為一體，燃料在磚坯中均勻分散，“你中有我，我中有你”擠出成型后，磚坯成為一種發(fā)熱值較低的特殊“燃料”。

內(nèi)燃燒磚的燃燒過程中，由于“燃料”形態(tài)的改變，焙燒時窯內(nèi)氧化高溫，逐步由坯體表面向坯體內(nèi)部擴散，鑒于坯體較密實，氧氣滲入坯體內(nèi)部困難，為了克服這種不利現(xiàn)象，應(yīng)采取如下兩個方面措施：

選擇合理的碼垛形式

在隧道窯內(nèi)燃燒磚工藝中，燒窯師傅常常提到“七分碼、三分燒”的口頭禪，意思就是隧道窯燒磚的產(chǎn)品質(zhì)量好壞、產(chǎn)量高低、能耗多少，與坯垛的形式有著密切聯(lián)系。燒窯師傅經(jīng)驗證明，內(nèi)燃燒磚應(yīng)遵循“邊密中稀、上密下稀”的原則，在此原則基礎(chǔ)上進行適應(yīng)性調(diào)整以保證截面溫度的均勻，實現(xiàn)高產(chǎn)和低耗的目標(biāo)。

努力降低系統(tǒng)阻力

燃料的燃燒，離不開助燃空氣，內(nèi)燃燒磚所需的助燃空氣，全部由隧道窯出車端進入，冷空氣通過冷卻帶、高溫帶和預(yù)熱帶，經(jīng)風(fēng)機送入干燥室成為干燥介質(zhì)，全窯系統(tǒng)阻力，對于煙氣的流動影響較大，即使采用較好的碼坯方式，磚垛截面溫度不均勻的現(xiàn)象仍然難免，為此，除相鄰坯體之間留有一定間隙，相鄰坯垛之間需要留有合適的火道，以便高溫由坯體表面?zhèn)鬟f到坯體內(nèi)部。就煙氣的流動而言，還需要克服由窯體、窯車、哈風(fēng)閘、坯垛、窯門等構(gòu)成的系統(tǒng)阻力，當(dāng)按照規(guī)定的焙燒制度進行焙燒時，則需要高溫?zé)煔饩邆漭^強的動壓。這也是隧道窯焙燒特性及“內(nèi)燃焙燒”性質(zhì)所決定的。強調(diào)降低系統(tǒng)阻力，成為內(nèi)燃+外投煤焙燒方式中，強氧化燃燒的特征之一。

C、溫度區(qū)間的移動

現(xiàn)有的隧道窯內(nèi)燃燒磚熱工系統(tǒng)中，設(shè)置了余熱利用功能，普遍的做法，是窯內(nèi)高溫?zé)煔饨?jīng)哈風(fēng)口、支煙道、總煙道由風(fēng)機抽取，作為干燥介質(zhì)送入干燥室干燥濕坯體，經(jīng)干燥后的坯體干坯再進入隧道焙燒窯，能夠節(jié)約干燥過程的熱量消耗。必須強調(diào)的是，風(fēng)機抽取窯內(nèi)煙氣時，首先要保證窯內(nèi)正常焙燒，其次才是滿足煙氣的余熱利用。應(yīng)該避免的是，當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)燃摻配波動、外投煤過量、進車不及時、意外停電等狀況時，窯內(nèi)溫度區(qū)間將因風(fēng)機的持續(xù)抽力作用而產(chǎn)生移動，造成焙燒質(zhì)量下降，廢品率提高，能耗上升。

D、溫度控制的滯后

隧道窯內(nèi)燃+外投煤焙燒方式，燃燒過程與助燃空氣的風(fēng)量相關(guān)，隨著氧量愈充足，燃料燃燒愈快，窯內(nèi)火行速度也較快。然而，由于入窯坯體還有6%左右的殘余水分，此時如對窯內(nèi)溫度不加控制，坯體殘余水分脫除速度太快，坯體極易出現(xiàn)裂紋。對焙燒溫度控制的措施，一般通過調(diào)整哈風(fēng)閘、風(fēng)機風(fēng)量、進車時間等手段，這些措施的使用，只能由崗位工通過提前預(yù)判進行，一旦超高溫度已經(jīng)形成，這些控制辦法并不能馬上奏效，調(diào)控效果滯后，使得即使同一個窯車上的產(chǎn)品，形成磚垛內(nèi)部過燒變形，而磚垛邊部欠火，形成“內(nèi)燃燒磚”焙燒過程中必須倚重看火工的現(xiàn)象，人為因素對燒成質(zhì)量的影響太重。

E、工藝控制較寬泛

隧道窯內(nèi)燃+外投煤焙燒方式，具有工藝控制較寬泛的特征，主要表現(xiàn)為以下三點。

首先，入窯干坯殘余水分發(fā)生波動，水分為6~8%的波動范圍時，焙燒過程中不會出現(xiàn)控制困難，崗位工對隧道窯工況的調(diào)整比較容易。其次，生產(chǎn)負荷具有一定彈性，意味進車時間比較靈活，提高產(chǎn)量的能力較強，這是“內(nèi)燃燒磚”的優(yōu)勢之一。第三，即使實際燒成曲線與預(yù)定燒成曲線的偏差較大，也不會嚴(yán)重影響焙燒質(zhì)量。

上述5點關(guān)于隧道窯內(nèi)燃+外投煤焙燒方式的特征描述，在燒結(jié)磚生產(chǎn)中具有一定代表性。

2、液化天然氣（LNG）與氣化氣的技術(shù)參數(shù)

天然氣是一種清潔燃料，目前國內(nèi)一般工業(yè)企業(yè)天然氣的應(yīng)用方式，一種方式為液化天然氣（LNG）+氣化站+氣化氣應(yīng)用，其次，直接取用管道天然氣。

燒結(jié)磚企業(yè)采用管道天然氣時，能夠省卻液化天然氣（LNG）氣化站的建設(shè)及管理，對管理和技術(shù)能力較為薄弱的企業(yè)，就生產(chǎn)和安全兩方面而言，較為省心，是燒結(jié)磚隧道窯“煤改氣”技術(shù)方案的首-選。

如果輸送天然氣管道敷設(shè)不到位，無法使用管輸天然氣供氣時，企業(yè)隧道窯“煤改氣”的氣源保障方案，只能采用建設(shè)液化天然氣（LNG）氣化站“低溫存儲、常溫使用”的方式，氣化站建設(shè)周期短，能迅速滿足企業(yè)用氣要求，成為企業(yè)固定供氣設(shè)施或管輸天然氣到達前的過渡供氣設(shè)施。

圖1、2為貴州省某燒結(jié)磚企業(yè)與燃氣公司共同建設(shè)的自備液化天然氣氣化站，液化天然氣（LNG）采用專用槽車運輸。

資料介紹，標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，液化天然氣（LNG）和天然氣的技術(shù)參數(shù)如下。

LNG單位換算：

LNG密度（430Kg/m³）是標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下甲烷的625倍，即1m³LNG可氣化成625m³天然氣。

（1m³LNG=0.45噸LNG，即1噸LNG=2.2m³LNG），故1噸LNG可氣化為1375m³天然氣。

LNG儲罐：

50m³儲罐=50m³*0.45噸=22.5噸 ，

可存儲：22.5噸*1375m³=30938m³天然氣。

1㎏ LNG≈1.4-1.5m³ 天然氣；

1㎏ LNG≈1.33L 柴油；

1㎏ LNG≈1.63L 汽油；

1m³ LNG可氣化600-625m³ 天然氣；

1m³ LNG的質(zhì)量≈430-470㎏。

1L LNG=0.001m³ LNG≈0.6-0.625m³ 天然氣；

1L LNG=0.001m³ LNG,其質(zhì)量≈0.43-0.47㎏

1m³ 天然氣≈0.7256㎏ LNG

1m³ 天然氣 折0.65-0.75公斤

據(jù)估算，滿足年產(chǎn)8000萬塊（折標(biāo)磚）燒結(jié)頁巖空心磚生產(chǎn)線“煤改氣”所需氣源用量的液化天然氣氣化站，設(shè)備及安裝投資（不含土建費用）約120~140萬元。

3、隧道焙燒窯“煤改氣”的實踐

2017年5月，貴州省某燒結(jié)磚廠，采用內(nèi)燃摻配料+外投煤（內(nèi)

燃燒磚）工藝方式進行燒結(jié)磚生產(chǎn)，主要原料為頁巖，內(nèi)燃摻配料品種為鍋爐渣、泥煤、煤矸石等，由于該地區(qū)原煤含硫量較高，使得鍋爐渣、泥煤、煤矸石等摻配料的二氧化硫含量相應(yīng)偏高，生產(chǎn)中，即便對大氣污染物治理采用全生產(chǎn)過程管理模式，但達標(biāo)排放不能持續(xù)穩(wěn)定，生產(chǎn)不能穩(wěn)定進行。企業(yè)*終確定改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)，經(jīng)過與燃氣公司協(xié)調(diào)，決定采用天然氣替代“內(nèi)燃摻配料+外投煤”，并對隧道焙燒窯的外投煤系統(tǒng)進行“煤改氣”的技術(shù)改造，隧道窯改用氣燒。

3.1磚廠概況

該長，年生產(chǎn)規(guī)模為8000~10000萬塊（折標(biāo)磚）燒結(jié)頁巖空心磚，生產(chǎn)線工藝流程及技術(shù)參數(shù)如下。

該生產(chǎn)線采用“一次碼燒內(nèi)燃燒磚”工藝，生產(chǎn)配比為頁巖：泥煤：煤渣=76：5：19，磚坯發(fā)熱值達到280∽320kCal/kg，摻配比例能夠保證成品的單位產(chǎn)品能源消耗滿足標(biāo)準(zhǔn)限額要求。

該長的生產(chǎn)線中有內(nèi)寬4.8米、長度90米隧道干燥窯2條，內(nèi)寬4.8米、長度132.6米吊平頂隧道焙燒窯2條（雙通道窯）。隧道焙燒窯為內(nèi)置煙道，進車端設(shè)置哈風(fēng)口9對、出車端設(shè)置哈風(fēng)口8對，預(yù)熱帶第11車位至高溫帶末端第23車位，共設(shè)置36排投煤孔計144個，排間距為1250mm，投煤孔區(qū)間距離約為43米，12個車位。全窯窯車容車量為34輛。

隧道焙燒窯煙氣由2臺18號離心風(fēng)機將全部煙氣送人干燥隧道窯，熱交換后，再經(jīng)2臺20號離心風(fēng)機抽至總道匯合后送人50米煙囪底部脫硫系統(tǒng)，除塵脫硫和除霧后經(jīng)煙囪出口排放。

脫硫采用鈉鈣“雙堿法”

3.2隧道焙燒窯“煤改氣”內(nèi)容

內(nèi)容有：液化天然氣（LNG）氣化站和隧道窯燃氣系統(tǒng)建設(shè)兩部分。

液化天然氣（LNG）氣化站的建設(shè)，依靠燃氣公司委托有資質(zhì)單位承擔(dān)氣化站設(shè)計，設(shè)計規(guī)范為：GB 50028—2006《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》、GB50016-2006《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、GB 50183—2004《石油天然氣工程設(shè)計防火規(guī)范》，氣化站見圖1、圖2，一般流程如下。

槽車將液化天然氣（LNG）送至氣化站內(nèi)低溫儲罐內(nèi)儲存，當(dāng)由儲罐外排時，先通過儲罐的自增壓系統(tǒng)，使儲罐壓力升高，然后打開儲罐液相出口閥，通過壓力差將儲罐內(nèi)的（LNG）送至空溫式氣化器，氣化器出口的天然氣溫度如低于5℃時，需在出口串聯(lián)水浴式加熱器，對氣化后的天然氣進行加熱。再經(jīng)調(diào)壓、計量、加臭等工序后送入窯爐用氣管網(wǎng)。

隧道窯外燃天然氣燃燒系統(tǒng)建設(shè)，主要由窯爐公司承擔(dān)。

本次隧道焙燒窯燃氣系統(tǒng)改造，根據(jù)焙燒曲線、現(xiàn)有4.8米×3.9米窯車規(guī)格、碼坯方式為4垛×3排時，系統(tǒng)改造中取消原投煤孔布置形式，窯面天然氣燒嘴改為每排5個，磚垛排橫向間距則分別為300mm，燒嘴每排間距為1300mm。燒嘴數(shù)量共計180個，區(qū)間長度為45米，窯車車位11.5輛，由進車端第8車位開始布置，截止在高溫帶末端的第20車位。隧道焙燒窯為雙通道聯(lián)體窯，兩側(cè)墻未考慮設(shè)置燒嘴。

燒嘴口增加碳化硅保護，預(yù)防高溫返火對燒嘴的損害。

每個燒嘴配置助燃空氣管道閥，與天然氣進行配合，以便調(diào)整火焰溫度和燃燒強度。

燃燒系統(tǒng)設(shè)置熱電偶、燃氣調(diào)節(jié)閥、助燃空氣高壓風(fēng)機變頻調(diào)速自動控制系統(tǒng)，根據(jù)不同區(qū)域溫度要求，將燒嘴布置分為18個區(qū)域，通過設(shè)置熱電偶監(jiān)測窯內(nèi)溫度，同步調(diào)整18個區(qū)域內(nèi)天然氣自動調(diào)節(jié)閥，控制燃燒系統(tǒng)，確保各區(qū)域窯內(nèi)溫度，與既定的溫度曲線一致。

隧道焙燒窯冷卻帶未進行改造，沿用原熱工控制裝置。換熱后余熱煙氣經(jīng)哈風(fēng)閘、支煙道匯入總煙道由18號離心風(fēng)機，送往干燥窯。

3.3隧道焙燒窯“煤改氣”后的生產(chǎn)

2017年7月，該燒結(jié)磚廠完成隧道焙燒窯“煤改氣”工作，經(jīng)燃氣氣化站和燃燒系統(tǒng)的調(diào)試，開始隧道窯點火，由于生產(chǎn)線停產(chǎn)時遺留的干坯及陳化庫內(nèi)原料還保留內(nèi)燃燒磚時的內(nèi)燃摻配比例，每塊磚坯發(fā)熱值達到280~320kcal/kg，滿足能耗限額標(biāo)準(zhǔn)要求。

采用常規(guī)的大灶車，點火過程中，兼顧隧道窯的烘窯程序，烘窯后，進車焙燒，產(chǎn)品見圖5。

圖5顯示，4.8米×3.9米窯車的碼坯方式，依然采用原內(nèi)燃焙燒時的4垛×3排形式，垛、排之間保留縱向和橫向的煙氣通道，進車后，存在邊火眼火焰直接沖燒坯垛頂坯的現(xiàn)象，造成制品過燒。

由于坯體內(nèi)仍然具有熱值，因而，目前的生產(chǎn)過程控制及產(chǎn)品，還不能反映隧道窯用天然氣外燃焙燒的真實情況，不過，該廠的“煤改氣”的實踐，可以為其他燒結(jié)磚廠“煤改氣”的工作積累經(jīng)驗。

4、“煤改氣”的相關(guān)工藝條件分析

傳統(tǒng)隧道窯內(nèi)燃焙燒及煙氣余熱干燥系統(tǒng)，是建立在內(nèi)燃摻配料+外投煤（內(nèi)燃燒磚）基礎(chǔ)上。 “煤改氣”后“內(nèi)燃燒轉(zhuǎn)”變“外燃燒磚”，固體燃料變氣體燃料。為了適應(yīng)這一變化，在窯爐結(jié)構(gòu)、碼坯形式等方面應(yīng)作出必要的改變和調(diào)整。

A、生產(chǎn)空心砌塊

眾所周知產(chǎn)品密度等級不同，生產(chǎn)能耗不同。如天然氣熱值為9000千卡/m3，生產(chǎn)不同密度產(chǎn)品，隧道窯焙燒消耗的燃氣量計算如下。

此時，每立方米800kg密度等級的產(chǎn)品，天然氣消耗量約31.1m3。而每立方米1100kg密度等級的產(chǎn)品，天然氣消耗量約42.8m3。每立方米密度相差300kg，燃氣消耗相差11.7m³。

參考貴州省2017年9月天然氣市場價調(diào)整，屬于省級定價區(qū)域的貴陽市城區(qū)及與其共用同一配氣管網(wǎng)區(qū)域的非居民用氣*高銷售價格從2.98元/立方米降為2.86元/立方米。

如果天然氣價格按照2.86元/立方米計算，800kg和1100kg兩種密度等級的每立方米產(chǎn)品天然氣費用，分別是88.95元和122.41元，兩者費用相差33.46元。

年產(chǎn)22萬m³燒結(jié)空心砌塊生產(chǎn)線，僅制品焙燒天然氣費用將達到1956.9萬元或2693.02萬元，因密度等級不同，兩者相差736.12萬元，燃氣費用增加部分，對于產(chǎn)品的市場競爭影響巨大。

隧道窯焙燒的“煤改氣”工藝方式，如果繼續(xù)生產(chǎn)墻體材料，必須實現(xiàn)產(chǎn)品完全空心化、低密度和大規(guī)格，從而降低燃氣費用，降低生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品價格和市場競爭力。否則，如果仍然選擇生產(chǎn)普通空心磚，則高昂的燃氣費用將難以維繼。具有裝飾功能的燒結(jié)磚，由于市場價格比普通磚高很多，隧道窯焙燒“煤改氣”后，燃氣費用增加部分，可以通過產(chǎn)品利潤提高、脫硫系統(tǒng)費用降低、工藝自動化程度提高、崗位工人員減少等成本降低而得到補償，因此隧道窯“煤改氣”焙燒裝飾功能的墻體材料，是可行的。但是，需要著重考慮裝飾制品的顏色、強度、不變形、不泛霜等裝飾功能要求。不僅對燃氣窯爐進行改造，同時需要對原料的配料及工藝控制參數(shù)進行完善。

B、低成型水分

在生產(chǎn)工藝中，濕坯干燥是必不可少的環(huán)節(jié)，對于入窯干坯殘余水分而言，越低越好，以提高產(chǎn)品一級品率。針對生產(chǎn)具有裝飾功能的燒結(jié)材料而言，當(dāng)殘余水分降低到1%，產(chǎn)品就不會出現(xiàn)壓印，減少泛霜缺陷。數(shù)據(jù)顯示，如采用傳統(tǒng)隧道窯焙燒普通磚，坯體入窯水分降低1%，焙燒每萬塊磚標(biāo)煤耗量降低20~30kg，相當(dāng)于節(jié)約天然氣15.5~23.3立方米。

采用低成型水分，才能為后續(xù)干燥環(huán)節(jié)降低殘余水分創(chuàng)造條件。低成型水分，不但與入窯殘余水分相關(guān)，更重要的是，能夠降低干燥環(huán)節(jié)介質(zhì)消耗的能量，“煤改氣”后，干燥環(huán)節(jié)干燥介質(zhì)的用量、溫度與天然氣消耗密切相關(guān)，當(dāng)成型水分提高，干燥介質(zhì)用量增加，天然氣消耗和費用相應(yīng)提高。

C、設(shè)置無縱向煙道的碼坯方式

傳統(tǒng)內(nèi)燃燒磚隧道窯的助燃空氣由出車端進入窯內(nèi)，由于在窯內(nèi)運行線路較長，同時，考慮窯內(nèi)磚垛截面溫度的均勻性，碼坯方式采用“邊密中稀、上密下稀”，的原則，窯車上坯垛與坯垛之間留有間距，根據(jù)窯車長度、坯垛規(guī)格、產(chǎn)品規(guī)格、投煤孔分布等技術(shù)參數(shù)，間距尺寸變化較大。如國內(nèi)部分內(nèi)燃燒磚隧道窯，窯車長度為3.9米，3.75米，3.6米，磚垛規(guī)格如為1米*1米，坯垛排橫向間距則分別為300mm，250mm，200mm，生產(chǎn)實踐中，以利于內(nèi)燃焙燒產(chǎn)量的提高。

然而，這部分隧道窯“煤改氣”時，則需要考慮燃氣條件要求，如燃燒空間偏小，對磚坯焙燒均勻性和質(zhì)量存在不利影響。

國外燃氣隧道窯窯車規(guī)格中，長度為4.35米，坯垛規(guī)格為1米×1米，坯垛橫向間距為450mm，燒嘴間距為1450mm，能夠滿足燒嘴燃燒火焰所需空間要求。  

窯車上坯垛縱向煙道，在內(nèi)燃隧道焙燒窯中，能夠降低通風(fēng)阻力，有利提高產(chǎn)量，利于燃料的充分燃燒，然而 “煤改氣”后，助燃空氣直接配送到燒嘴，不再需要由出車端輸送空氣，經(jīng)坯垛縱向煙道的通風(fēng)作用降低，此時，減少縱向煙道間距不會影響燃氣焙燒質(zhì)量和產(chǎn)量。

D、設(shè)置獨立的干燥熱介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)

在傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝中，干燥環(huán)節(jié)的干燥介質(zhì)，來自焙燒窯內(nèi)余（煙）熱氣，通過風(fēng)機抽取和輸送實現(xiàn)。當(dāng)隧道窯改用天然氣后，干燥與焙燒仍然采用風(fēng)機抽取和輸送聯(lián)系為一個系統(tǒng)，容易出現(xiàn)焙燒控制難度增加的現(xiàn)象，影響焙燒質(zhì)量及燃氣的消耗，因此，隧道窯“煤改氣”技術(shù)方案中，應(yīng)通過準(zhǔn)確的熱平衡計算，燒嘴風(fēng)量計算，煙氣量計算，窯內(nèi)壓力控制，確定引風(fēng)機的運行和窯內(nèi)哈風(fēng)閘應(yīng)用的控制。

為了降低隧道窯燃氣控制的難度，有必要設(shè)置獨立、可控制的干燥熱介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，能夠形成干燥與焙燒各自獨立運行或可控制的串聯(lián)運行，從而避免焙燒和干燥之間的互相影響和干擾。有利于燃氣窯的順利運行。

另外，設(shè)置獨立、可控制的干燥熱介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，有利于嚴(yán)格控制磚坯殘余水分，滿足具有裝飾產(chǎn)品的焙燒要求。

E、提高窯體、窯車的保溫及密封等級

在隧道窯焙燒過程中，窯體越保溫，越密封，則越節(jié)約天然氣。因此，需要加強隧道窯窯頂和直墻保溫、煙道和哈風(fēng)閘密封，對窯車，應(yīng)采用輕質(zhì)耐火材料砌筑，減少窯車砌筑材料儲熱損失，降低燃氣消耗。

窯車接頭，窯車與隧道窯砂封部位漏風(fēng)，窯內(nèi)溫度波動，磚坯欠火，燃氣消耗增加。

傳統(tǒng)窯車襯砌常用重質(zhì)耐火材料、紅磚，吸熱及儲熱系數(shù)較大，不利燃氣隧道窯節(jié)能。窯車吸熱，對溫度影響較大，易造成磚垛下部溫度低，出現(xiàn)欠火。特別在傳統(tǒng)隧道窯改造中，由于不能設(shè)置兩側(cè)墻燒嘴，完全依靠窯頂燒嘴，如果燒嘴火焰長度不能調(diào)節(jié)，磚垛下部溫度均勻性差，因此，窯車采用輕質(zhì)保溫墊層，對促使磚垛下部溫度均勻非常關(guān)鍵，在“煤改氣”進行中，窯車墊層的改造應(yīng)同時進行，這是隧道窯技改后能夠持續(xù)順利運行的重要條件。

F、可靠的燃燒系統(tǒng)自動控制

天然氣隧道焙燒窯的燒嘴布置，對窯橫截面溫度的均勻性有重要影響，隧道窯煤改氣方案，需要依據(jù)溫度曲線，設(shè)置燒嘴，也要依據(jù)窯內(nèi)溫度變化，設(shè)置各區(qū)間溫度監(jiān)測和天然氣、助燃空氣的自動化控制。對于寬斷面隧道窯，由于橫截面寬，布置的燒嘴數(shù)量多，如果對燒嘴燃燒后該區(qū)間溫度變化沒有及時調(diào)整，會出現(xiàn)溫度持續(xù)升高或焙燒溫度不能滿足燒結(jié)的缺陷。

其次，一排燒嘴之間，同樣存在上述不利的焙燒情況，因此對隧道窯煤改氣的技術(shù)方案，需要根據(jù)溫度曲線，進行溫度監(jiān)測及燒嘴燃燒中天然氣和助燃空氣的自動化控制，燒嘴燃燒控制，必須確定為所有燒嘴都能單獨控制和調(diào)整，在寬斷面隧道窯的燃氣自動化控制中，實現(xiàn)所有燒嘴燃燒強度的單獨自動控制，這是精確控制全窯溫度曲線的基本條件，是節(jié)約天然氣的基本條件，同時，也是獲得高產(chǎn)，高品質(zhì)產(chǎn)品的基本條件。

需要注意的是，傳統(tǒng)隧道窯窯車上碼坯高度存在差異，各廠不同，碼高12、13、14層不等，甚至存在碼高16層的，此時，“煤改氣”的技術(shù)方案，除需要配置適宜的天然氣壓力和助燃空氣高壓風(fēng)機外，還必須考慮燃氣燒嘴火焰長度能夠調(diào)節(jié)，否則，磚垛截面溫度的均勻性將降低，產(chǎn)品質(zhì)量差異和產(chǎn)品外觀色差較大。

G、建立自動卸磚打包

應(yīng)該說，需要進行煤改氣的隧道窯焙燒磚廠，在生產(chǎn)線中，往往缺乏自動化的卸磚環(huán)節(jié) ，部分企業(yè)雖然設(shè)置有半機械的卸磚環(huán)節(jié)，如人力卸磚機械打包叉車堆碼及裝車的過程，窯車車面上，存在工人卸磚時產(chǎn)生的活動荷載，對窯車保溫墊層，車面平整度，窯車之間的曲封嚴(yán)密性等帶來負面影響致使窯焙燒時出現(xiàn)漏氣，溫度波動，欠火，燃料消耗增加。對此，煤改氣的方案中，必須將窯車成品自動化卸磚的設(shè)備及方式，作為重要內(nèi)容并及時實施。從而確保煤改氣后，燃氣消耗低，產(chǎn)品質(zhì)量好。如果企業(yè)因資金所限暫時不能實施自動化卸磚，那么，企業(yè)應(yīng)采取補救措施，建立人工對窯車保溫、墊層、曲封等部位的及時修復(fù)制度。

H、保留大氣污染物治理及監(jiān)測系統(tǒng)

“煤改氣”后避免大氣污染物中顆粒物超標(biāo)排放成為重點。

隧道窯的燃料煤改氣后，企業(yè)原有的大氣污染物治理系統(tǒng)，應(yīng)繼續(xù)保留并照常運行。天然氣的燃燒過程中，煙氣中二氧化硫成分較低，通過燃料結(jié)構(gòu)改變，從根本上避免煙氣中產(chǎn)生二氧化硫，使得原有治理系統(tǒng)中針對脫硫需要添加的脫硫劑如氫氧化鈉、石灰，添加量將大幅度降低，污染物SO2可達標(biāo)排放。但是，需要考慮排放標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于顆粒物排放量指標(biāo)，其30mg/立方米的控制指標(biāo)同樣很嚴(yán)格，煙氣要滿足達標(biāo)排放，不會是燃料結(jié)構(gòu)改變一個條件就能實現(xiàn)的。天然氣燃燒過程，需要助燃空氣量達到1比10左右。窯車，煙道，磚坯表面因大量氣流沖刷，閘閥變動等因素引起的顆粒物數(shù)量，隨著產(chǎn)量的提高，而有所增加，決不會因采用燃燒天然氣而無顆粒物排放。

因此，磚廠原有治理系統(tǒng)應(yīng)針對顆粒物的達標(biāo)，保持正常的運行和管理。

5、結(jié)束語

當(dāng)前，我國正實施全面建成小康社會戰(zhàn)略和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略，鄉(xiāng)鎮(zhèn)建設(shè)廣泛普及，建筑形式多樣，為了與當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點、功能要求和諧一致，對建筑物外觀色彩，建筑周邊道路材料材質(zhì)和顏色，要求眾多，不僅提出適合中國建筑特色的樣式和色彩元素，還有很多建筑，具有低層、個性化、與環(huán)境和諧、色彩豐富的歐洲建筑形式。而這些建筑和色彩要求，*好的建筑材料，就是采用“煤改氣”后燒成燒結(jié)空心磚、空心砌塊、清水墻磚、道路磚等。這部分產(chǎn)品市場需求，恰恰是傳統(tǒng)內(nèi)燃隧道焙燒窯必須進行“煤改氣”的動力，通過對隧道窯“煤改氣”工藝條件分析，建議如下。

A、應(yīng)立足采用管道氣源為主，避免建設(shè)天然氣氣化站所需要的建設(shè)條件、燃氣系統(tǒng)操作安全規(guī)范等必須條件。如考慮建設(shè)天然氣氣化站，其設(shè)計及建設(shè)必須滿足國家標(biāo)準(zhǔn)要求，安全可靠。

B、節(jié)約天然氣消耗是煤改氣后必須高度關(guān)注的核心問題，應(yīng)該從煤改氣技術(shù)方案，窯爐、窯車系統(tǒng)保溫密封，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)組成，自動化控制等方面進行周密詳盡的安排，對于舊窯的煤改氣方案中，窯頂燒嘴布置和數(shù)量，兩側(cè)墻燒嘴布置和數(shù)量，自動化控制要求，應(yīng)根據(jù)窯車規(guī)格，碼坯形式，進行安排，不能僅僅將燒嘴布置在原窯頂投煤孔內(nèi)就認為實現(xiàn)了“煤改氣”。

C、建立獨立的干燥介質(zhì)供應(yīng)系統(tǒng)，采用隧道窯冷卻帶空氣與

產(chǎn)品換熱的余熱空氣作為干燥介質(zhì)，獨立提供的干燥介質(zhì)與換熱得到余熱干燥介質(zhì)，可實現(xiàn)并聯(lián)運用或兩者串聯(lián)應(yīng)用，能夠形成干燥與焙燒各自獨立運行或可控制的串聯(lián)運行，提高燃氣綜合熱效率。換熱后的這部分余熱空氣，是沒有污染物的干凈煙氣，可不用治理。

D、隧道窯“煤改氣”后，可采用單一原料或不同原料種類搭配，突出燒結(jié)制品裝飾功能，提高產(chǎn)品附加值。

E、內(nèi)燃焙燒依靠窯內(nèi)通風(fēng)量控制預(yù)熱帶，高溫帶的溫度制度，而

天然氣外燃焙燒則以燒嘴燃燒強度控制窯內(nèi)溫度制度，與窯內(nèi)通風(fēng)量的關(guān)系相對降低，磚垛縱向煙道的作用減小。

F、依靠調(diào)整進車時間，或調(diào)整進車數(shù)量來穩(wěn)定隧道窯三帶的方式，在燃氣隧道焙燒窯的熱工控制中，并不是合理和經(jīng)濟的方式，燃氣隧道窯溫度曲線相對比較固定，通過燒嘴燃燒強度穩(wěn)定下來，不能通過窯車進車時間或進車數(shù)量來調(diào)整。

G、隧道窯“煤改氣”后，原煙氣治理系統(tǒng)中，脫硫劑氫氧化鈉、石灰，系統(tǒng)維護、防腐設(shè)施等方面的的消耗，能夠大幅度降低，能夠彌補采用天然氣費用的增加。

天然氣氣源的保證、產(chǎn)品大規(guī)格、高空洞率、低密度、低傳熱系數(shù)墻體材料和具有強度高、色差小、色彩豐富的裝飾功能的墻體材料的市場需求等條件，對“煤改氣”后降低生產(chǎn)成本、提高企業(yè)效益具有重要意義，如果“煤改氣”后的企業(yè)，氣源得不到保障、產(chǎn)品仍然以燒結(jié)普通磚為主，那么，生產(chǎn)成本增加、效益低下，企業(yè)將會出現(xiàn)難以為繼的困擾。

參考文獻：

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燒結(jié)磚瓦廠工藝設(shè)計  西北建筑設(shè)計院，北京：中國建筑工業(yè)出版社， 1982.

天然氣隧道窯應(yīng)用與前景 周禮國《磚家》2017.12

來源：中國磚瓦工業(yè)燒結(jié)技術(shù)信息中心網(wǎng)