浅析烧结砖的耗能（上）
浅析烧结砖的耗能
烧结砖的耗能包括两大部分：一是生产耗能，是使用耗能。其中生产耗能一旦产品制成就不再发生，是一次性的，属短期耗能，而使用耗能要伴随建筑物同时并存，少则几十年，多则上百年，年年降温取暖，都要耗能，是长期性的耗能。尽管其每年消耗的能源没有烧结砖的生产耗能多，但其在整个使用期中的累计耗能就比其生产耗能大多了。
1.烧结砖的生产耗能
主要包括两个方面：一是焙烧时的热耗(煤耗)；二是设备运行中的电耗。
就焙烧热耗来说，常以每kg原料内掺发热量多少大卡(kCa)来衡量。就笔者所知，目前在四川省内较好的为260-300kCa每kg原料。据说，个别有240kCal/kg原料的，差一点的多在300-340 kCal/kg原料，某些“产煤大县”多达400 kCal/kg原料以上！
内掺发热量每上升10 kCal/kg原料，如以标准普通实心砖来计算，每生产1万块砖折标计算下同)就要多耗标准煤14.3kg，目前市场煤的发热量大多为400kCa/kg左右，以4000计算约25kg原煤。要多排放二氧化碳62.5kg如果该煤炭的含硫量仅为1%也要同时排放0.425kg二氧化硫。
2、能耗分析
目前在我国仍以煤为烧砖主要燃料的情况下，影响焙烧耗热的主要因素有以下几项。
(1)是否让煤在足氧状态下燃烧以最大限度的发挥其热量
试验表明，一个分子量的碳在足氧状态下燃烧时生成一个分子量的二氧化碳，同时散发出5080J的热量。其化学反应方程式为C+O2→CO2+5080J热量
同样是这一个分子量的碳，如果在缺氧状态下燃烧生成的是一氧化碳而放出1380的热量，其化学反应方程式为C+1/2O2→CO+1380热量
其所能放出的热量仅为在足氧状态下所放出热量的17.4%。
我们说1kg标准煤有7000Cal的发热量是指其在足氧状态下燃烧，生成的全是二氧化碳时的全部发热量，万一这1kg标准煤是在缺氧状态下燃烧生
成的全是一氧化碳，就只能发出1218kCa的热量。所以，我们的任务是要内燃煤尽可能地足氧燃烧以尽可能多地释放热量。这就需要在操作时向其提供足够的风量和给焙烧带、保温带以足够的时间使氧气能“深入内部”。
混合在泥料中的内掺煤，其在砖坯表层的部分，容易接触空气，足氧燃烧，使砖的表层呈现红砖的本色，而处于深部的内掺煤不易接触到空气，一旦其温度达到煤的燃点就只好夺取其附近泥料中的三氧化二铁所含有的氧，欠氧燃烧使三氧化二铁被还为黑色的氧化亚铁和放出极少的热量。其化学反应方程式为：
C+Fe2O3→→2FeO+CO+1380J热量
这就是打开砖的断面往往是表层呈红砖本色，越往里，颜色越深，到断面内部变得乌黑。实心砖厚，情况严重，空心砖壁薄就不太严重，内掺发热量越高情况越严重。笔者曾见仅表皮2-3m为砖的本色，从表及里，颜色渐深，中心附近黑得发亮，焦砖情况，尤为严重，手摸其断面刮手而不染手，说明这些黑色物质不是煤，而是氧化亚铁，这也是内掺发热量高的砖坯，在熔烧时并未出现高温的根本原因。
(2)是否充分回收利用余热。砖坯在焙烧带在1000℃左右烧结成红砖，经保温带、冷却带到出窑门降至常温，其在保温带、冷却带散发的大量热经好的余热利用系统充分回收，经余热道送往预热带，干带用于砖坏干燥脱水，预热升温，其回收得越多，利用得越好，越能减少砖坯在这一阶段的耗。
(3)炉保温性能不好，是烧时热量丢失的大漏洞。
砖瓦焙烧炉工作时，其高温段的工作温度在1000℃左右，窗外的环境温度才多则30-40℃，少时接近0℃，这样大的温差是热量丢失的主要条件。其丢失的途径：一是窑体散热，二是窑车散热，三是成品砖散热，四是热风散热。
（1）窑体散热。笔者曾见，有的窑炉工作中其高温段的外窑墙的表面用手摸一下，也只比窑外环境温度稍高一点，而有的窑炉烫得“手都摸不得”，甚至站在墙边也觉得“热浪袭人”。显然，后者热量丢失比前者多得多。
对于砖砌的窑炉，在内外窑墙之间都有“回填土”，施工要求回填土“焙干、研细、捣实”，而有的施工人员把工地上建筑渣土、石块，胡乱丢进去了事，使保温隔热性能大打折扣。如果当地有炉渣等保温性能较好的材料取代黏土回填，效果会更好。笔者曾见用硅酸纤维把整个内窑墙包起来的轮窑隔热保温降耗效果很好。
对于采用硅酸铝纤维为主要材料修建的富炉(装配式、移动式隧道窑及“吊平顶”等)则宜有足够的厚度，使工作中其外表面的温度接近环境温度至少“手可以长期摸”笔者曾见一座吊平顶隧道窑高温段的硅酸铝纤维吊板厚达450mm，两头逐渐减薄，到两端窑门附近只有250mm厚，运行中窑顶可以“歇凉”。
②窑车散热。在20世纪80年代，笔者在都江堰市某研砖厂曾见刚换上去的新窑车轴承，只在窗里跑了一圈就变成了蓝色，顶多三圈就坏了，一天要换七，八十个轴承。其刚推出窑米窑车底部”可以烤焦木头”。窑车垫层只有20mm厚，全铺实心砖，其热量丢失巨大，至今难以忘怀。
窑车的垫层是窑车的重要组成部分。它不仅是隧道窑的“地板砖”，还要阻止焙烧热量经垫层而逃走”。还要承受从高温到常温的反复折腾，必须给予足够的重视。
窑车是隧道窑“活动的底”，既要承重又要隔热，还要行走，其任务比窑墙更加艰巨，但是往往被些老板忽略掉，成为隧道窑最容易“瘦身”的地方，真是得不偿失。
窑车四周的垫层是密车面的“围墙”，还要承担防止车面热气逃走和车底冷风上窜，致使底层砖坯欠火，任务更重，宜用大块耐火砖砌筑，紧密牢固。中部的垫层是“码坯台”，为了防止热量丢失可用大孔空心砖，孔洞中填入散装硅酸铝纤维(可用制作纤维毡的边角余料)使其处于疏松状态，这就和盖了棉絮一样，一旦板结就不暖和了，将其孔洞水平放置平铺一层用石棉尾矿(俗称七级棉)调水泥灰浆找平再铺上面一层到车面。
③窑体漏风是加大培烧热耗的“漏洞”。对于窑炉，我们要求：应该通风的地方，如烟道、热道必须畅通无阻，而要求密闭的地方如窑墙、窑车接头沙封等密不漏风。就和吸烟一样，如果在香烟上用针扎几个小孔，是吸不动的。对于砖砌窑体，砖是不会漏风的，只有砌筑灰缝才可能漏风。所以国家标准GB5009-2007《工业炉砌筑工程质量验收规范》和C982-2005《砖瓦焙烧窑炉)。都规定了“红砖砌体的灰缝厚度不得大于5mm，耐火砖的砌筑灰缝宽度不得大于3mm，和灰浆饱满度不得小于85%”，为的就是防止漏风。砌筑灰浆更宜采用耐高温的砖用砂浆，那种在黄泥浆中加入工业用盐的灰浆，实践证明很快就疏散脱落，是不耐久的。
窑车两头的连接处，除应作成曲折密封外，还应在两车车架碰头的凹槽里填入石棉或硅酸铝纤维棉等有一定伸缝性的材料，以防漏风。
窑车两侧和窑墙除应保证其曲折密封完整以外，还应保证沙封板插入沙封槽的沙中有足够的深度，层层设防，不许漏风。为此窑车四周的耐火砖应坏一块换一块不可偷懒，那种耐火砖碰坏了，抓一团稀泥“补上”的作法，绝不可取。沙封板坏了要及时换新，还应随时保持沙封槽中有足够厚度的干净污沙。
生产中必须经常从密两头仔细观察，只允许沙封板和墙之间有火光，一旦沙封板和车轮之间出现闪亮，即应查明原因，妥善处理。
墙漏风是砖砌窑炉的常见病，首先应找出漏风的地方，在采用“电脑烧砖”时，应每班查看其实际焙烧曲线，一旦焙烧曲线出现“拐点”(即曲线突然下降后又突然上升的转折点，其所对应的车位即漏风地点。如果“拐点”随窑车的前进同步移动可能是该窗车两端与相邻窑车的“碰头”密封不好或该窑车两侧的沙封板有问题，记住车位、车号，待该窑车出窑后进行修理。而如果不论如何进车，“拐点”不动，则是其所指车位的窑体漏风，可先用报纸
检查外窑墙，凡能吸住报纸的窑墙即是漏风，找出漏风的砖缝作个记号，此时可让报纸吸附在墙上不动，查看焙烧曲线上的“拐点”。如果“拐点”消失证明就是此处漏风，如果“拐点”仅是向上缩短，说明还有漏风点，应该继续排查两侧窑墙。如果外墙没有发现漏风点，或把漏风点都用报纸挡完了“拐点”仍不消失，则说明是内窑墙漏风。应在窑炉停产时往密内塞满空密车，关闭全部风闸（门），打开排烟风机用火把沿内窑墙作地毯式的全面搜查凡是吸进火焰的砖缝都是漏风点，作好记号，如火把在哈风口被吹熄，则是该风闸没关严，应检查修整。
找出来的漏风砖缝均应先掏空，再吹净，最后喷入砌筑沙浆填满，抹平，自然干燥后即可使用喷堵时，外窑墙可用较稀的普通水泥沙浆，内窑墙则只能用耐高温的水泥沙浆。这样喷堵的沙浆不仅堵住漏风，还使相邻两块砖紧密粘在一起，更牢固了。
摘至《砖瓦世界》作者：曹世璞