移动式环形隧道窑存在的几处硬伤
王晋麟
关键词：移动式环形隧道窑，问题，缺陷，改进，探讨
摘要：文章认为移动式环形隧道窑有比一般隧道窑有相对投资少、建窑时间短、生产成本低、焙烧能耗少；比一般轮窑机械化程度高，工人劳动强度低，工作环境好等优点，但也提出移动式环形隧道窑在当前使用中的出现的一些问题，供探讨。主要问题有不适合北方冬季寒冷地区使用、对建设场地要求、不能达到环保标准要求及工艺技术方面一些问题。并提出希望改进完善的意见。
移动式环形隧道窑的结构及生产工艺特点和一般隧道窑不同，和一般轮窑也不同：它比一般隧道窑有相对投资少、建窑时间短、生产成本低、焙烧能耗少；比一般轮窑机械化程度高，工人劳动强度低，工作环境好等。这种窑型在最近十几年发展很快，国内大概有十几个省先后建了有几十条这种移动式环形隧道窑的生产线。这些建成的移动式环形隧道窑结构、性能各有特点，并且都比1998年始建于山西寿阳的第一条移动式环形隧道窑雏形有一定的提高和改进。
但是，笔者发现使用这种窑的生产线实际使用的效果不尽如意，暴露出许多缺陷，存在有不少问题，大多没有达到设计人员或窑炉公司的各项承诺。有的是移动式环形隧道窑本身的结构问题和质量问题，有的是受这种窑的特点所限定的工艺问题，还有的是环保问题等，最终影响到产品产量和质量，特别是产品的质量。除了少数几家企业的产品质量还不错外，大多厂家的产品质量都较差，废品率较高。造成移动式环形隧道窑成为“问题窑炉”可能有多方面的原因，比如有原料原因、设计原因、设备使用和生产管理等原因。但移动式环形隧道窑本身确实、明显存在一些严重的问题和缺陷，有几处难治的硬伤。本文重点只谈移动式环形隧道窑的问题，并且是首先在保证产品质量和符合环保要求，以及投资合理的前提下讨论移动式环形隧道窑当前存在的一些问题。
一、移动式环形隧道窑不适合北方冬季寒冷地区使用
几乎所有的移动式环形隧道窑，把成型后湿坯体的码坯、干燥、焙烧和卸砖出窑四个主要工序的生产活动都紧凑的布臵在环形窑道上，有的还把泥料搅拌（二搅）和砖坯成型设备、切码设备也布臵在环形窑道上，全都随环形窑道顺次循环移动运作。
这种工艺设计的生产线上，除了隧道窑体外，其它几个工序的设备和生产活动基本都是在四周没有维护墙的环境下进行，没有采暖和保温设施，相当是在室外自然环境下生产，仅仅在一些设备上和窑道顶上设有防雨防晒的窑篷，有的窑蓬还可以收合、移动，就像是一个“大篷车” 式的隧道窑。
在北方冬季霜冻期，这种生产线的输送机、搅拌机、砖机里的泥料都会被冻成硬块而无法生产。特别是码放在环形窑道上的湿坯，一般都要在室外环形窑道上停臵等待一到两天（有的时间更长）才进干燥室（窑），早就被冻得硬梆梆的不能用了，肯定要停产关门。就是在靠近霜冻期前、后这段气温较低的时
间，即便是湿坯没冻，但生产产量和产品质量都会受到影响。
受北方寒冷地区气候影响，使用移动式环形隧道窑的生产线每年只能有效工作六到八个月，这样全年总产量就大打折扣。和同类规模的自然干燥的轮窑生产线差不多了，还不抵人工干燥的轮窑生产线，更不如人工干燥的隧道窑生产线，它的产量高的优势就无从可谈了。现在凡是在北方冬季寒冷地区选用了这种窑炉的生产线，都已经严重影响了产品的产量和质量，导致全年整体综合经济效益不好，不少厂家则后悔不已。这成为移动式环形隧道窑一处难治的硬伤。
当然可以考虑在整条生产线全部都安装采暖、保温等有效防冻设备，达到北方冬季正常生产的要求。这样虽然在技术上有些难度，但还可以做到；可是投资和生产成本会增加很多，经济效益未必合理可行。
二、移动式环形隧道窑对建设场地要求特殊
移动式环形隧道窑的窑体是圆弧环状型，安臵在两条同心但直径不等的圆形轨道上。窑的断面内宽有4.5m、6.5m、8.8m、10.8m、13m等多样不一，最宽的有超过20m。每条窑的产量和断面宽度有关，断面越大设计产量越高，圆形轨道的直径也应该越长，其建厂用地和同等生产规模的一次码烧隧道窑生产线用地差不多。以内宽8.8m移动式环形隧道窑为例：它的环形轨道外侧直径120m左右，再加上外环一圈卸砖运砖的道路，建成后是个圆形场地，需要边长135m左右的正方形场地，合27.4亩左右。但需另加原料堆场、成品堆场和原料破碎处理工序的占地（陈化库则可以放在圆形场地的中间而不另占地）。建一个两条内宽4.6m或6.9m一次码烧隧道窑生产线占地有27亩左右就足够了，包括了陈化库、车间外环道路，也不包括原料堆场和成品堆场，但原料破碎处理设备不需另加场地。相比之下，移动式环形隧道窑生产线和设备建设的占地比同样生产规模的一次码烧隧道窑生产线建设占地并不少，甚至还略微多些。
另外，建造移动式环形隧道窑生产线对场地条件要求苛刻，设计灵活性及建厂适应性较差：
1、场地必须是正方形（圆形）
选用的厂址不管总面积需要多大，都必须有一块能足够放下移动式环形隧道窑生产线的正方形（圆形）场地。长方形或其它形状的场地，如果不够宽的话，是无法建移动式环形隧道窑圆形生产线的。而一般隧道窑生产线建在不要太窄的长方形或者正方形场地都可以，可以方便按地形差异条件灵活选择最合理、最佳方案布臵窑炉和设备。
2、场地必须要平整
建设移动式环形隧道窑生产线的场地，不但要求是正方形（或圆形）的，还必须要平整，甚至要求整理到水平程度。如果选一块平地建厂，则土地使用价值相对较高；如果是一块不平而有较大高差的土地，就必须增加一笔将场地平整到水平程度的费用。而一般隧道窑生产线建在平整的场地当然没有问题，就是遇到不平整厂地，也可以适当的利用地形将隧道窑、陈化库和一些设备分别布臵在不同高程位臵，设计灵活性及适应性较好，相应可以减少场地平整费用，更适用于山地或丘陵地带那些土地使用价值较低的地方。
三、不能满足有关环保标准要求
1、干燥及焙烧废气排放的排气筒（烟囱）不符合环保标准
许多移动式环形隧道窑的排潮风机、排烟风机全安装在移动的窑上随窑移动，出风口朝圆环中心方向，所有风机都没有垂直向上的排气筒（烟囱）。因为
如果安装朝天向上的排气筒（烟囱），则会被窑顶上的窑蓬及支撑窑蓬的立柱阻挡，而无法随窑移动行走。不得已，排气筒只有水平方向安装，废气经一段水平的排气筒朝环形道内侧水平向排放。结果是废气一出风机就开放方式的就地排放，弥漫在窑体周围和厂区周边，乌烟瘴气，慢慢扩散，造成对厂区及周边地区的严重污染。有的厂已经受到周边居民的抗议投诉，被当地政府环保管理部门责令整改。
按国家《大气污染物综合排放标准》（GB16297）和《工业炉窑大气污染物排放标准》（GB9078），以及新颁布的2014年1月1日开始执行的《砖瓦工业大气污染物排放标准》（GB29620-2013）中的规定：砖瓦工业人工干燥及焙烧窑的废气排气筒（烟囱）的高度一律不得低于15m。并且排气筒（烟囱）周围半径200m 范围内有建筑物时，排气筒（烟囱）高度还应高出最高建筑物3m 以上。就是说不管废气中是否含有毒有害污染物，也不管污染物含量是否超标还是不超标，风机的废气排气筒（烟囱）高度必须在风机安装平面的15m以上。目前许多在用的移动式环形隧道窑的风机，都不可能安装朝上15m的排气筒（烟囱），只能将废气就地地面排放，不符合环保标准要求，可能会被有关环保标准一票否决而禁止使用。
于是针对上述问题，这两年有几个地方新建有较大改进的移动式环形隧道窑，考虑了烟气集中处理的措施：在环形轨道内侧增加一条固定的环形总烟道，总烟道侧面开有很多带闸阀的接口，和随隧道窑移动的风机排烟口移动搭接，让烟气进入总烟道再经脱硫除尘后从一高烟囱排出。
笔者看到两种不同改进后的移动式环形隧道窑，改进投资费用都比较大，并且操作管理麻烦。其中一种效果还不好（漏气十分严重）；另一种改动较大，投资费用更大，并且改得已经不能算是“移动式环形隧道窑”了，俨然成了一个“半移动式轮窑”（窑体内侧墙体砖砌圆形固定的，有哈风和烟道，窑体外侧墙体和窑顶环形移动）。
2、干燥及焙烧排放的废气没有治理
移动式环形隧道窑是由人工干燥室（窑）和焙烧窑两部分前后连成一体组成的“烘烧一体”隧道窑。它的焙烧窑和其它企业的各种窑炉一样，焙烧产品使用的燃料都是煤（或煤矸石、炉渣等），使用外燃煤(外投)和内掺煤（泥料中加入）燃烧产生的热能加热，经预热、升温、保温和冷却几个阶段，在约950℃～1050℃高温下将坯体烧成，并同时排出烟气。它的人工干燥是通过风机抽取焙烧窑的余热和烟热，送至干燥室（窑）将坯体脱水烘干，随后将含湿烟气排出。干燥和焙烧生产过程中排出废气含有的污染物主要有烟尘颗粒物和SO2、HF、NOx、CO2等气体。由于各企业使用的原料、燃料煤质不一，排放量各异，但许多生产线都没有采取烟气净化、除害等治理措施，就地地面排放。对环境造成了一定程度污染，对当地雾霾天气做出了不光彩的贡献。在江浙蚕桑基地，砖瓦厂烟气排氟污染已成为影响当地蚕桑生产的突出因素之一，造成养蚕业的极大损失。
《砖瓦工业大气污染物排放标准》（GB29620-2013）4.6款规定：砖瓦企业“产生大气污染物的生产工艺和装臵必须设立局部或整体气体收集系统和集中净化处理装臵”，也就是要求企业对干燥和焙烧排放的废气必须安装除尘脱硫（脱氟）设备等净化处理，而且除尘脱硫（脱氟）后的效果还必须达到标准规定的要求。这对现有的移动式环形隧道窑生产线来说十分困难。因为除尘脱硫（脱氟）设备都比较庞大，也比较重，特别是还有复杂的液体管路系统，一般都是固定安装在地面上。现有移动式环形隧道窑如果要增加安装除尘脱硫（脱
氟）的话，设备很难安装在移动的隧道窑上面的风机旁边。如果要固定安装在窑外，则必须再建类似前面叙述的烟气集中回收系统，其投资造价不菲。
最近江苏一家企业积极改进，大胆尝试，新建了一种改进的移动式环形隧道窑：它是把脱硫除尘设备背在隧道窑顶上随窑体运行，配套的液体管路做成可随窑体环形移动的方式，烟气直接进入脱硫除尘器处理，基本没有漏气现象。但处理后的废气还得朝环形道内侧水平向排放，无法安装15m高烟囱垂直向上排放。再者，这种方式的安装费用比固定安装在地面的方式要高。 四、移动式环形隧道窑热工系统及干燥、焙烧热工工艺问题
移动式环形隧道窑的设计者起初发明这种窑的灵感来自何方，笔者不得而知。不过现在看来，这种窑越看越像曾经过于泛滥的那种一次码烧“烘烧一体”轮窑，也是前段干燥室（窑），后段焙烧窑，两段连通一体，只不过是成为窑体移动式的、大断面的、圆环形一次码烧烘烧直通轮窑（轮窑的鼻祖霍夫曼轮窑最初就是圆环形的）。受这种窑的结构特点制约，它的热工系统及干燥、焙烧热工工艺方面和那种3米来宽一次码烧“烘烧一体”直通窑一样，调整控制困难，问题较多，导致多数生产线产品质量较差，多产生裂纹，或哑音，或夹生等质量缺陷。
1、这种窑的一大特点，就是成型的湿坯先放在环形窑道上晾晒，等待进入干燥室（窑），相当所为的“静停预干燥”。静停晾晒的时间受隧道窑移动进度的制约，不管湿坯干燥程度如何，该进就进。但湿坯“静停预干燥”的效果完全取决于自然气候条件，会因季节、日夜、晴阴、冷暖、干湿等气候变化而干燥脱水不均匀，有点像半自然干燥，人工无法控制。进干燥室（窑）每一时段的坯体温度与含水率不一致，低的低高的高，并且和干燥室（窑）入口段的温度、湿度不能保证相匹配，可能出现坯体低温凝露吸潮或高温急剧脱水现象，导致产品产生网状裂纹或哑音。这种“静停预干燥”效果虽然有利于湿坯干燥速度，但不利于干燥质量。
2、这种窑的干燥室（窑）和焙烧窑前后一体贯通，有的中间有一道闸门隔开；有的在干燥室（窑）的中间又加一道闸门，将干燥室（窑）分成高温干燥和低温干燥两段；还有的干脆一道闸门也没有，一通到底。但不管那一种方式，都难保证坯体在干燥室（窑）结束后、进到焙烧窑时的温度和含水率能达到焙烧窑焙烧工艺要求。因为干燥室（窑）和焙烧窑是一体贯通，同时同步移动，坯体的干燥速度受焙烧窑火行速度制约，强制干燥周期和焙烧周期一样，不能按照坯体干燥的工艺要求调整控制。坯体的温度还有可能通过调整余热风闸、排潮风闸、掺配冷风达到和焙烧窑工艺要求吻合。但坯体蒸发脱水量就很难控制，在干燥室（窑）干燥脱水到什么程度看不见也测不出，坯体进到焙烧窑时的残余水分就搞不清楚了。坯体进焙烧窑时的温度过高或过低、残余水分过高或过低，都会导致产品产生裂纹或哑音。
3、“烘烧一体”直通道窑的焙烧段都较短。许多企业为了单纯追求高产量，焙烧周期只有20个小时左右，把温度还很高的窑车早早顶出窑外，结果是导致产品见冷风“急冷风裂”。焙烧周期太短还造成制品“夹生”（窑内焙烧温度足够高，制品外表层接触高温烧结，但焙烧时间太短，里面没“烧熟”，这种砖强度可以很高，但抗冻性不合格）。
移动式环形隧道窑的全长有120m--150m，其中干燥室（窑）40m--70m，焙烧窑很短，只有70m--80m。结果也造成了和“烘烧一体”直通窑同样的问题：因为窑短，焙烧周期也短，把温度很高的砖早早甩出窑外（有的砖还发红），造
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