隧道窑炉作为一种有效连续的工业热工设备,其内部的气流、压力和温度制度是保证产品质量的生命线。其中,烟气的产生与排放是正常现象,但烟气量异常过大则是一个危险的信号,它不仅仅是能源浪费的问题,更是会直接导致产品出现一系列严重质量缺陷的根源。
一、烟气过大的本质是什么?
在分析影响之前,首先要理解“烟气过大”的本质。它通常意味着:
燃烧不充分:燃料未能与足够的空气混合燃烧,导致大量未燃尽的碳粒、焦油以及一氧化碳等可燃成分随烟气排出。
过剩空气系数过高:为了确保燃烧充分而盲目地引入过量的冷空气,这些冷空气被加热后成为多余的烟气。
窑内负压过大:排烟风机抽力过强,导致从窑炉的不严密处吸入大量冷风,这些冷风也变成了额外的烟气。
坯体中有机物或水分含量过高:入窑生坯干燥或含过多有机物,在预热带会产生大量额外的水蒸气和分解气体。
无论是哪种情况,烟气过大都直接破坏了隧道窑炉原有的、精心设计的热工制度。
二、烟气过大对产品的具体影响
烟气过大会从物理和化学两个层面,对产品造成贯穿整个烧成过程的毁灭性影响。
1.预热带:开裂、爆坯、污染
产品缺陷:开裂、剥釉、结构疏松。
机理分析:
高湿度与冷凝:过量的烟气意味着隧道窑炉内水蒸气分压较高。当湿热烟气与温度较低的坯体接触时,烟气中的水分容易在坯体表面冷凝形成液态水。这会使坯体表面重新吸湿软化,而内部仍较干,在后续升温中易导致表面鳞裂或整体爆坯。
升温受阻:过大的烟气流量会带走大量本应用于加热坯体的热量,导致预热带升温困难。为了达到设定温度,操作人员可能被迫加大燃料投入,这不仅浪费能源,还可能使温度控制失衡,进一步加剧坯体受热不均的风险。
表面污染:如果烟气是因燃烧不充分产生的,其中含有的碳粒会沉积在坯体表面。这些碳粒在后期若未能完全燃烧掉,就会形成黑斑、烟熏等缺陷,影响产品外观和釉面质量。
2.烧成带:发色异常、针孔、釉面缺陷
产品缺陷:颜色灰暗、黄变、釉面出现针孔、气泡、光泽度差。
机理分析:
气氛变化:隧道窑炉通常要求稳定的氧化气氛。过量烟气的涌入会急剧降低窑内氧气浓度,形成意外的还原气氛。这对于对烧成气氛敏感的产品是致命的。
陶瓷颜料:许多陶瓷色料的发色需要在特定气氛下进行。意外的还原气氛会导致产品颜色灰暗、不纯正甚至完全变色。
铁质坯体:如红砖,需要在氧化气氛下使铁元素生成红色的三氧化二铁。若处于还原气氛,则会生成青灰色的氧化亚铁,导致产品颜色发青、发黑,强度下降。
碳素沉积与二次氧化:燃烧不充分产生的碳粒被吸入坯体或釉面的微孔中。在烧成后期,如果氧气突然变得充足,这些被包裹的碳粒会发生“二次氧化”反应,产生二氧化碳气体。这些气体在釉面已开始熔融时冲出,就会形成针孔和气泡;在坯体内部冲出,则会导致坯体鼓泡或形成黑心。
3.整体影响:温度不均与能耗飙升
温度不均匀:过大的烟气会扰乱隧道窑炉内既定的气流场,导致隧道窑炉内横断面上的温度差较大。靠近窑车底部制品可能受烟气影响更大,温度偏低,而窑顶和两侧的产品则可能过烧。其结果是一窑产品质量参差不齐,优等品率急剧下降。
能耗急剧上升:加热并排出这些本不必要的过量烟气,需要消耗巨大的额外能量,直接导致生产成本飙升。
三、如何预防与解决烟气过大的问题?
优化燃烧系统:定期检查和维护烧嘴,确保燃料和助燃空气的比例处于较佳状态,实现完全燃烧。
调整压力制度:合理控制排烟风机的频率,维持隧道窑炉预热带呈微负压状态,避免吸入过多冷风。检查并加强窑体的密封性,特别是砂封和窑门处。
严格控制入窑坯体质量:确保生坯的干燥水分和有机物含量在工艺要求范围内,从源头上减少分解气体的产生。
加强监控与数据分析:利用隧道窑炉控制系统实时监测各点的温度、压力及烟气成分,一旦发现异常及时调整,将问题扼杀在萌芽状态。
隧道窑炉的烟气过大绝非小事,它是窑炉系统失衡的集中体现。它会通过改变窑内的温度、湿度和气氛环境,对产品从预热到冷却的全过程造成负面影响,导致产品出现开裂、变色、起泡等一系列难以挽回的缺陷。因此,维持稳定、有效的燃烧和合理的烟气量,是保障隧道窑炉有效生产的关键所在。操作者须将烟气状况视为窑炉运行的“晴雨表”,给予高度重视。