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内外燃焙烧技术

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摘要：

在环保要求越来越严的形势下，各地纷纷出台政策，一方面要求尾气排放达到国家标准（或地方标准）；且要求所有生产企业必须安装在线监测设备并联网运行；另一方面要求企业完成天然气、集中煤制气或电等清洁能源置换。

在上述背景下，许多企业就地升级改造，新建生产线严格按照环保要求，从设计开始将清洁生产的理念贯彻到生产线的全过程。

本文主要针对清洁生产的焙烧环节，在新的环保形势下，焙烧过程如何运用内外燃焙烧技术适应环保的要求。

1 外燃能耗与成本

首先介绍以下纯外燃情况下，以天然气为燃料，制品的焙烧成本。以天然气烧普通砖为例，按烧成能耗300kal/kg制品计算。天然气热值8500kcal/m3，天然气价格3.50元/m3。

能耗：2.5kg×300kal/kg=750kcal/块

耗气：750/8500=0.0882(m3)

焙烧成本：0.0882×3.50＝0.31(元/块)

即采用天然气焙烧，烧成每块普通砖的燃料成本为0.31元。目前在国内很多地区普通砖的售价还不到0.30元/块，一下子要求改变传统的焙烧方式，生产企业和市场有一个适应过程。

2 内燃+外燃结合的焙烧方式

在环保要求下，生产企业焙烧方式必须要改。我们有经验，外燃可以添加内燃。在烧外燃的生产线上，由于产能扩大，煤制气的能力满足不了焙烧所需要的热量。经过尝试和调试，在以外燃为主的生产线上添加多种比例的内燃料，终于找到了合适的添加比例而不影响制品的内在品质和外观质量。

同样地，内燃生产线也可以添加外燃，好处有以下几方面：

a.焙烧带不用外投煤，烟尘下降了，尾气中尘的污染物相对容易达标；

b.温度控制精准，产品质量好；

c.成本方面，比较如下：

①全内燃，以煤为燃料，采用5000kcal/kg的煤，价格500元/t。普通砖能耗：2.5kg×300kal/kg=750kcal/块

耗煤：750/5000=0.15(kg)

焙烧成本：0.15×0.50＝0.075(元/块)

②50%内燃，50%外燃

焙烧成本：0.075×50%+0.31×50%＝0.19(元/块)

③70%内燃，30%外燃

焙烧成本：0.075×70%+0.31×30%＝0.145(元/块)

④90%内燃，10%外燃

焙烧成本：0.075×90%+0.31×10%＝0.10(元/块)

以上分析可以看出，内外燃结合的焙烧方式，在烧成成本增加不多的情况下，满足了清洁生产的要求，减少了人工，产品质量更好了。

3 外燃系统的设计

内外然焙烧的窑炉，必须是既可以烧外燃，又可以烧内燃；烧外燃的窑炉一定是可以烧内燃的，反之则不一定。外燃有以下两种情形：

a.全外燃设计，可实现100%外燃焙烧，外燃系统在焙烧带全覆盖。焙烧带全程可控，哪里温度低，外燃系统就在哪里补充热量，实现整个焙烧带温度的精准控制。可实现外燃比例从0～100%的调节。

如果焙烧带局部或大部分地区温度达到要求，可自动关闭相应区域的外燃系统。外燃系统设有自我保护装置，可保证外燃在不工作时不至于被高温烧毁。

如果局部温度过高，外燃系统还可以仅打入冷空气，使该区域温度降低。

该设计适应性广，既可以部分补充外燃，还可以实现100%外燃。一方面适应未来发展方向，另一方面为高档制品烧成提供前提条件。

b.部分外燃设计，即外燃系统仅可提供制品烧成所需热量的0～50%。

该系统一般设置在焙烧带的后半部分，至最高温度点处止。焙烧带前部包括预热带依赖坯体中添加的内燃料提供热量，外燃系统对焙烧带后半部分，集中在设置的最高温度点及之前较小的范围进行集中补给热量，使制品最终达到相同的焙烧温度，保证烧成制品的质量。

缺点是，针对不同的燃料，坯体着火（点）区域及内燃发力的区域存在很大差别。针对某一种内燃料（如烟煤）布置好了外燃系统，如果内燃料变化了（如无烟煤），之前布置了外燃系统的区域可能温度达不到要求，也补充不了热量，焙烧带前部没有外燃系统，表现为预热带、焙烧带前部温度过低，焙烧带后部温度才开始上升，虽有外燃系统又不可以补充热量，否则坯体表面迅速玻化，导致坯体内部黑心，同时冷却带内燃继续燃烧，并释放部分污染物，给余热利用增加了尾气处理难度，因为尾气中O2含量超标严重。