摘要：
影响窑型选择因素主要有原料种类、码坯方式、纵向传热速度及码坯设备的适用性等，通过对以上因素的分析，得到最适合推广的窑型，为投资建厂提供帮助。
关键词：
窑型选择；码坯方式；码坯机；机器人；码坯密度；孔隙率；传热
新建砖厂实施的第一步就是决策.从对砖瓦产品中看到投资机会到决定建设项目的过程中.项目可行性研究起了非常大的作用，项目的最终决策是多目标决策的过程.应综合考虑技术、工程、经济、社会、资源、环境等多种因素、通过调查研究，综合判断、权囊利弊，力争达到最优。
对于新建砖厂来说、首先要有明确的原料来源、产品纲领和产量要求、即用什么原料生产、生产什么砖型，产量达到多少.明确了这些，下一步就可以确定工艺技术方案。下面从技术角度结合几个因素讨论一下怎样选择合适的窑型。
01
原料对窑炉选型的影响
烧结砖的生产原料已从黏土、页岩拓展到各种煤石、尾矿、尾渣、渣土等固废料，生产原料对于窑选有重要的影响。内瓷结由于砖坯自带热值，在原料不稳定的情况下很容易过或欠大，成为次品、不利于自动化生产。原料的复杂性除了内感掺加不准外，更多表现在主要原料的物理化学性能超出原有黏土、页岩烧结砖的性能范围，如热值超高，烧结温度范围窄，塑性低等方面。
对于这些在烧结砖生产中具有不稳定性的原料，第一步是原料处理，减少对烧结的影响，其次就是选择合适的窑型。例如，有的原料热值非常高，首先在原料处理上使混合料尽量降低热值，而后，在窑炉选型上考虑选择适合低码坯密度垛型的窑型；而对于烧结温度范围窄的原料，首先在原料处理上需要添加一些烧结温度范围广的原料，其次，在窑炉选型上就需要选择码坯通风比较均匀的窑型。
02
码坯方式对横断面选择的影响
码坯是隧道窑生产中一个非常重要的环节，在现代化生产中，机械码坯几乎全面代替了人工码坯，为了机械操作方便和坯垛稳定性，码坯一般码成1m方垛或75方垛，如图1所示。
（a）普通实心砖1m垛；
（b）普通实心砖75垛；
（c）KP1多孔砖1m垛；
（d）KP1多孔砖75垛；
（e）200*240*115空心砖1m垛；
（f）200*240*115空心砖75垛
码坯方式直接影响窑内气流的分布和窑内阻力，也会影响产品加热的均匀性及窑的操作，码坯方式决定了产品的成品率、质量和能耗指标。
下面就常见的几种窑炉断面对码坯的几项指标做一下比较。
2.1 有效断面孔隙率
坯垛横断面上孔道的面积之和与坯垛横断面积之比，称为坯垛的有效断面孔隙率，有效断面孔隙率在一定程度上决定了码窑密度的大小，有效断面孔隙率越大，码窑密度越小，通风条件越好。
表1所列为不同码坯方法下的坯垛有效断面孔隙率，从表中可以看出，相同垛型下，KP1多孔砖和200mmx240mmx115mm空心砖砖型码坯虽然折普通砖数量更高，但由于自身带有孔洞，其单垛有效断面孔隙率较高；而不同垛型下，码普通实心砖和KP1多孔砖时，75方垛较1m方垛的单垛有效断面孔隙率高，75方垛较1m方垛码窑密度小，通风条件要好。
表2、表3、表4分别比较了各种窑型码普通实心砖、KP 1多孔砖、200mmx240mmx115mm空心砖时的有效断面孔隙率。基本上都遵循了单垛情况下的结论。其中5.5m断面窑炉的各砖型的有效断面孔隙率都较码相同垛型的窑型的有效断面孔隙率高，这可能是由于5.5m断面窑型设置的纵向通风道要较码相同垛型的3.6m、4.8m、7.1m窑型要宽造成的。4.8m断面窑炉码放75方垛为非常规方式，此处列出是说明其在原料高热值情况下码放普通实心砖具有其价值。
2.2 垛内通风面积占总通风面积的百分比
由于窑炉有效断面孔隙率计算的孔道面积中包括了纵向通风道的面积，增加或缩小纵向通风道的尺寸对有效断面孔隙率会有较大影响，因此我们提出了垛内通风面积占总通风面积的百分比这一参数，该参数越大，坯垛内通风条件越好，使得通过砖垛的风量越多，传热速度越快，干燥和焙烧速度越快。
表5所列为不同断面窑炉不同砖型的砖垛的垛内通风面积占总通风面积的百分比，从表中可以看出，除非常规4.8m断面码放75方垛外，相同垛型下，断面越宽，垛内通风面积占总通风面积的百分比越大，说明能够通过垛内的风越多；
在5.5m断面窑型有效断面孔隙率最大的情况下，坯垛的垛内通风面积占总通风面积的百分比变为最小，再一次验证了5.5m断面窑型的纵向通风道要较码相同垛型的3.6m、7.1m窑型要宽，风从纵向通风道溜走的较多；
垛型和窑宽对这一参数的影响中，其对生产普通砖影响最大，对于大孔砖影响最小；同时适合码75方垛和1m方垛的7.1m断面窑炉，码75方垛较码1m方垛的垛内通风面积占总通风面积的百分比要大。
03
纵向窑车长度对横断面选择的影响
隧道窑内燃烧砖主要靠风的运动带动热向前传递，在相同的断面下，横向断面决定了对流通风速度，但在高温区内燃放热阶段，砖坯放热、砖坯辐射传热成为主要的传热，而辐射传热速率与物体的表面温度和表面面积有关，热辐射强度与距离的三次方成反比，前后垛的间距越小，单位时间传热越多，所以，纵向上的码坯对于高温带的传热速度很重要，纵向上的码坯决定了高温带砖坯向前传热的速度。
坯垛的传热面积是指暴露在外面与窑内气体接触的砖坯的面积，在码坯密度相同的条件下，传热面积越大，对砖坯的焙烧就越有利。对于码坯，一方面要考虑到传热面积，另一方面也要考虑纵向传热面与横向传热面的比例，纵向传热面占的比例越大，对传热越有利。
下面对4.8m、5.5m、7.1m断面窑炉的纵向码坯进行对比见表6，以常见的4.8mx3.9m、4.8mx4.88m、5.5mx5.58m、7.1mx3.66m、7.1mx5.55m尺寸窑车的码坯方式为例进行比较。
根据表6，4.8m窑炉4.8mx3.9m、4.8mx4.88m窑车比较，4.8mx4.88m窑车在产量上占有优势，因横向码坯通道宽，码车密度较小，在火行速度相同情况下，4.8mx3.9m窑车窑炉的产量不及4.8mx4.88m窑车窑炉的产量；
而5.5m窑炉和4.8m窑炉相比，在火行速度相同情况下，虽然都是方形窑车，但5.5m窑炉断面的增加在产量上不能与4.8m断面窑炉的产量形成增加优势；
5.5m窑炉断面窑炉需要调整风量等风路的配置的，产量如能达到35万块产量，断面产量就能达到同比例增加；7.1mx3.66m和7.1mx5.55m窑车比较，两者差异性较小，但是窑炉越宽，火行越不均匀，实际产量和理论差异性越大。
04
相应设备与窑炉断面的适应性
相应设备主要是指挤砖设备和码坯设备。
首先是挤砖设备，硬塑挤砖机是现代砖瓦生产的成型设备，市场常用型号为90型、120型，90型，作为生产线最常见挤砖设备其产能(标块/小时)可在2.2万块~3.2万块范围内，而为满足更高产能所研发的120型硬塑挤砖机其产能(标块/小时)可在3.5万块~5.0万块范围。
砖瓦自动化码坯设备主要有两种方式：框架式码坯机式和机器人式，两种码坯设备的特点分别如下；
框架式码坯机：现多为单夹头、自带编组式。
优点：价格相对较低；产量高于机器人，单台产量一般均高于3.0万标块/h；码坯不受窑车宽度影响，且能实现边密中疏，易于焙烧；对岗位工的技术能力求相对简单。
缺点：受码坯方式影响，窑车宜设计成正方形；多种砖型转换时因夹具数量多造成更换较为困难；布置时需要厂房有一定的安装高度和旋转空间；故障率高于机器人。
机器人：分带编组与不带编组两种。
优点：布置灵活，占地较小；多种砖型转换时便于更改夹具；维护量较低，基本免维护；窑车长方形、正方形均能满足生产。
缺点：价格较高；受自身工作载荷的影响，夹具夹头不宜过多，故产量低于框架式码坯机；受臂展的影响，当窑车台面宽度大于5.5m时，一台机器人无法满足生产。
下面将上面对比的4.8m、5.5m、7.1m三种窑型包含的4.8mx3.9m、4.8mx4.88m、5.5mx5.58m、7.1mX 3.66m、7.1mx5.55m几种不同尺寸窑车对于相应设备的选择和适应性进行比较见表7。
根据现有机械设备和砖窑产量，4.8m窑型.4.8mx 4.88m窑车在产量上比较适合，7.1m窑型，在成型和码坯设备配备上具有通用性，具有推广价值。7.1m*3.66m窑车在设备适用性上更占优势，也具有较高推广价值。
05
结论
码坯垛型对窑炉内通风状况具有很大影响.75方垛型比1m方垛型具有更好的通风能力。垛型对普通烧结砖的影响最大，对多孔砖的影响次之，对大孔砖的影响最小。
如果以生产普通烧结砖和多孔砖为主要产品，建议选择适宜码75方垛型的窑炉和窑车方案；如果以生产大孔砖为主要产品，垛型对产品的影响较小，可以选择各种垛型的窑型，建议选择较大断面的窑型，以获得合适的产量。
对于高热值等特殊原料，需要降低码坯密度、提高通风要求，窑炉及码坯方式方案选择时建议选择码75方垛型的配套方案。
4.8m断面窑炉建议选用4.8mx4.88m的方形窑车，因为窑车长度对窑炉产量具有明显的影响，而且在成型和码坯设备配备上具有通用性，利于拓宽设备选型范围。
对于7.1m断面的窑型选择窑车时，7.1mx3.66m与7.1mx5.55m窑车在纵向码坯上差异性较小，可根据码坯方式决定窑车尺寸。另外应注意，窑车越短，进车间隔就越短，开启窑门的频率越高，密封性不理想时，对窑内氛围影响越大，会极大影响隧道窑产量。
END
来源：文章摘自《砖瓦》杂志；作者：汝莉莉 陈刚 龚晓国
