链板式二次码烧快速干燥设备的研发制造

林永淳1   张君仓1 师晓明1  闫开放2

陕西宝深机械 (集团) 有限公司，陕西 眉县 722300

中国建材咸阳陶瓷研究设计院， 陕西 咸阳 712021

摘要：根据烧结墙体材料制品行业内燃或超内燃一次码烧工艺产品存在的条面“压花”、“黑心”压裂变形等质量缺陷，陕西宝深机械(集团) 研发制造了链板式二次码烧快速干燥设备，具有造价低、产量高、能耗低、产品质量上台阶、环境污染易达标等特点，并已获得国家专利。这种干燥形式和链板式传送结构，在国内尚属首创，为行业产品质量的提升带来福音。

关键词：墙材烧结;链板式干燥;二次码烧;产品质量

工业和信息化部、环境保护部和国家安全监管总局于2017年11月11日以工信部联原[2017]279号发文，《关于加快烧结砖瓦行业转型发展的若干意见》。这一重要文件的发布，对于指导砖瓦行业大力发展先进产品，坚决淘汰落后产能，推进绿色制造，促进节能减排，推动国废利用，提高质量安全等方面起到了指导和引领作用，也为未来烧结墙体材料生产和装备的发展指明了方向。为了适应“砖瓦产品向高掺量、高孔洞率、高强度、多功能和自装饰等方向发展”，促进固体废渣资源化利用，改善生态环境和减少大气污染排放，针对一次码烧工艺存在的众多质量缺陷，陕西宝深机械(集团)有限公司(以下简称宝深集团)，按照279号文件精神，研究设计开发了与一次码烧工艺造价基本相等的二次码烧设备--链板式快速干燥窑(以下简称干燥器)。2018年11月，集团投资1000多万元，对原实验厂进行升级改造，今年5月建成投产。经过半年调试运转，超过了预期结果。实现了砖瓦企业投资一次码烧资金，建成了二次码烧生产线，产品质量大幅提升。干燥器己获得国家实用新型专利，并己申报受理国家发明专利。这一研发设计成果，必将成为未来行业二次码烧工艺的主要干燥形式之一，市场前景看好。

1. 主要技术参数
        根据半年多的实际运转，干燥器实际生产数据如下：
       1.1、承载量：每米单层可码实心砖坯体300块，上、下两层可码坯体600块，每块湿砖坯按3.1kg计算，整条干燥器链板可码湿坯64800块，承受的湿坯重量为200.88t。多孔砖和空心砖折标砖后重量低于实心砖，干燥器承受拉力重量没有问题。设计按300t考虑，安全系数较大。
       1.2、生产量：承重多孔砖孔洞率在21.6%时(19个Ф20mm孔)日生产量计算为20万块左右，孔洞率超过35%的空心砖或空心砌块产量折标砖30万块以上。

1.3、脱水量：①240×115×90mm多孔砖，孔洞率21.6%，单块湿坯重4、51kg，干燥后重3.86kg，单块脱水量0.65kg;②240×115×150mm 空心砖，孔洞率36%，单块湿坯重6.18kg，干燥后重5.09kg，单块脱水量1.09kg; ③标准实心砖单块湿坯体重3.1kg，干燥后重2.7kg，单块脱水量0.4kg。

1.4、含水率：多孔砖干燥周期3.5～4.5小时，干燥后坯体含水

率5.36%; 空心砖干燥周期2～3小时，干燥后坯体含水率4.17%; 实心砖干燥周期5～6小时，干燥后坯体含水率5.56%。干燥合格率100%。

1.5、宝深集团砖厂干燥器：外型尺寸长108m，宽3.2m，高2.5m(干

燥器示意图見1a和1b);送风温度80℃～280℃;链板行走速度0.3～1.2m／min;干燥周期2～6h，其中实心砖6h，多孔砖4～5h，高孔洞率空心砖或空心砌块2～3h，排潮风量小于10万m3／h。  

 图1a干燥器长度方向示意图            

                                                     图1b干燥器宽度方向示意图

1. 主要技术优势

2.1节能降耗优势：根据生产多孔砖实际情况，在烧成温度900℃～950℃时，每公斤制品能耗在260kcal左右，比改造前下降了16%，日节煤4.16t。年节煤在1200t以上。能耗的降低，直接减少了硫气体、烟尘等有害成分的排放，年节约能耗成本60万元以上(按标煤每吨500元)。

2.2、固废利用优势：固体废料都有两大不同特点：一是可能高塑性、高含水、高收缩、高敏感，如江河、湖泊於泥、城镇污泥、建筑基础开挖或钻探污泥、城市地铁地下通道渣土、油井打钻废渣泥等制砖;二是又可能相反的低塑性、低粘性、低抗裂，如炉渣、粉煤灰、化工渣、建筑杂土等制砖。前者虽然塑性指数高，比较容易挤出成型，但这些固废原料采用一次码烧工艺制砖，易变形，易开裂。后者虽然塑性指数低，在高挤出压力和高真空度下挤出成型，但由于原料的散状和不易聚合的特点，采用一次码烧也常会造成压裂，影响烧成成品率。而釆用二次码烧干燥器，单层或低层干燥，不存在压变形和开裂问题。图2照片为某厂粉煤灰一次码烧窑，由于厂家工艺路线及码坯方式出现原则错误，砖垛下4～5层均为压裂等原因造成废品。这种原料应采用二次码烧。干燥器更有利用各种固体废渣利用。

图2：某厂粉煤灰下层压裂照片

2.3、坯体干燥优势：宝深集团研发的干燥器，抽取窑炉冷却带余热通过管道，分多点进入干燥器内，洁净热空气从下至上穿过坯体，并设有多道循环风机，从而保证了干燥器不同段带的断面温度、压力、和湿度的一致性，保证了坯体四周均匀受热和自由收缩，避免了因干燥收缩应力裂纹。干燥器根据成型含水平及原料变化情况，随时改变链板转速，调整干燥周期，确保干燥合格率几乎100%。

  2.4、产品提升优势：随着国家禁粘、禁实政策力度进

一步加大，宝深集团研发制造的干燥器，更适应有节能保温性能要求的空心砖和空心砌块的生产。生产具有装饰功能的墙砖，可以做到条面无“压花”，满生产砌筑清水墙要求。无论转化产品规格型号，适应市场需求，干燥器技术参数调整范围较大，适应范围较宽，为企业未来发展高质量的多品种、多规格产品打下了基础。

2.5、废汽排放优势：砖瓦工业大气污染排放，烟尘颗粒物等指标受氧含量折算和排潮风量的影响较大。宝深集团研发的干燥器，热风交换充分，氧含量在18%左右。日产20万多孔砖，排潮风量在10m3／h以下。如果按照蒸发1kg水需要40m3风量取值，则需风量30万m3以上。而新型干燥器按照日生产20万快240×115×90mm多孔砖(孔洞率21.6%)计算，排潮风量在10m3／h以下，仅为传统排潮风量的1／3左右。不但节电，而且有利于污染物排放折算后达标。由于送余热热风温度高，有利于风量降低，这与理论计算也是相符合的。

   2.6、烧成操作优势：宝深集团二次码烧干燥器，干燥后坯体含水率己下降到临界含水率以下，坯体干燥收缩基本停止，再码窑后只考虑烧成收缩，而烧成收缩较小，保证了烧成时坯垛的稳定性。半年多生产以来，未发生隧道窑塌垛倒坯现象。并消除或减轻了条面压花和黑心及收缩应力裂纹。从码窑层数讲，只要烧成温度范围允许，码窑层数18层以上没有问题。码坯量增加，隧道窑长度可适当缩短。

   2.7、施工安装优势：工厂化制做，工期短，质量好，避免了隧道干燥室湿法施工。新型干燥器，现场施工、安装，调试，建设周期短，实现早日投产。

3.8、设计调整优势：针对不同原料和不同产品，可调整

干燥器长度;针对产品规格尺寸大小，可调整干燥器内空间高度;针对产品孔洞率高低，可调整链板速度，改变干燥周期。规格小、且孔洞率低或实心砖产品，在有效的干燥器内实现1～3层码放，以提高产量。针对送风温度和压力，可调节进风位置和热风循环系统。宝深干燥器设有温度、压力、湿度、风速传感器，实现干燥器气流均衡，上下温度一致，各干燥段湿度保持恒定，干燥器技术参数调节更简要方便。

3、造价对比分析

依以下一次码烧工艺平面图3和二次码烧工艺平面图4

为例，日产20万块，4.6～4.8m隧道窑。对传统一次码烧工艺干燥窑和隧道窑及厂房造价等进行对比分析，但不含切坯机以前的设备，也不含脱硫除尘、配电及自动化设备、道路硬化等造价。

  3.1、传统一次码烧工艺：该工艺在现有砖厂占主导位置，其造价：①隧道干燥室一条(按90m计算)，包括土建、基础、风机、顶车机、出口拉引机、轨道、轨道基础、轨道安装，3道干燥门、送风排潮管道等，估算造价95万元;②焙烧隧道窑按140m计算，包括隧道窑土建、基础、码坯定位机;估算造价350万元;③干燥、烧成、需窑车160辆，估算造价400万元; ④顶车机、出口拉引机、轨道、轨道基础、轨道安装，3道窑门、窑上管道等，估算造价70万元;  ⑤厂房约9600平方米。简易厂房按260元/平方米计算，估算造价250万元;⑥整体旋转码坯机系统估算价格45万元。以上合计估算1210万元。

    3.2、宝深集团二次码烧干燥器：①隧道窑按120m估算造价310万元;②需窑车65辆，估算造价163万元;③顶车机、出口拉引机、轨道、轨道基础、轨道安装，3道窑门、窑上管道等，估算造价35万元;④干燥器：包括窑体、码干燥器、码窑车等估算造价505万元;⑤厂房约7200m2。简易厂房按260元/m2计算，估算造价187万元。以上合计估算1215万元。

    3.3、现有二次码烧估算：①码坯系统：包括运坯编组、托盘输送及上下架、码坯机、干坯编组、2台码窑车机器人、控制系统等，估算价445万元;②干燥设备：包括90台旋风器、4台干燥摆渡、2台干燥牵引定位、120辆干燥车、1920个托盘等估算价1070万元;③隧道窑估算造价310万元;④窑车65辆，估算造价163万元;⑤顶车机、出口拉引机、轨道、轨道基础、轨道安装，3道窑门、窑上管道等，估算造价35万元;⑥干燥室建造：包括土建、轨道安装等，估算造价190万元，⑦厂房9500m2，估算造价247万元。以上合计估算2460万元 。

    3.3、造价对比分析

   ⑴、传统一次码烧：   估算造价1210万元。

       考虑2条自然脱水凉坯道：估算造价1360万元。

   ⑵、二次码烧： 估算造价2460万元。

   ⑶、宝深干燥器：估算造价1215万元。

从以上估算造价分析，宝深集团二次码坯干燥器比一次码烧高出5万元，仅提高了0.41%，如果考虑成型后2条凉坯道自然脱水，估算造价增加150万元以上，比新型干燥器造价高出12%;宝深集团干燥器与现有二次码烧工艺比较降低了1225万元，降低了49.8%。这一对比分析，充分说明了宝深集团新型二次码烧干燥器，不但干燥坯体及产品质量上档次，而且价格优势突出，市场前景看好，是砖瓦企业新建和改造首选方案之一。

4、结论

链板式二次码烧快速干燥窑，处于国际领先，国内首创，填补了行业干燥设备空白。比传统干燥室 结构简单、施工便捷、经济实用、节能高效、干燥均匀，没有废品，可满足空心砖，烧结保温砌块及装饰清水墙烧结砖生产需求，缩短干燥周期，提高制砖热效率。比目前市场的二次码坯系统造价低1200万元以上。投资一次码烧的资金,实现二次码烧，工艺流程简单高效。必将为我国制砖行业众多企业带来实实在在的效益和产品质量的大幅提升。