新型節(jié)能窯爐技術(shù)交流
關(guān)鍵詞：新型、節(jié)能、窯爐
一、前言
當前，能源的應(yīng)用日趨緊張，而能源的價格不斷上漲，節(jié)能已越來越成為國際窯爐技術(shù)的發(fā)展方向，它不僅可以降低成本，更能增加企業(yè)經(jīng)濟效益。陶瓷行業(yè)是一個高能耗行業(yè)，陶瓷窯爐的發(fā)展經(jīng)歷了從倒焰窯到裝匣缽隧道窯再到輥道窯的過程，燃料也從燒煤到燒油再到燒氣的過程，能源消耗大幅度下降，窯爐的能耗從20世紀80年代的占生產(chǎn)成本的40%～45%，降低到現(xiàn)在的30%左右，不但降低了生產(chǎn)成本，也提升了產(chǎn)品的市場競爭力。但和先進國家相比，還有很大的差距，由此可見，發(fā)展新型節(jié)能型窯爐勢在必行。本文在對改進窯爐設(shè)計結(jié)構(gòu)的同時調(diào)整工藝方面，進行了詳細的探討。
二、合理調(diào)整坯體干燥方式
在傳統(tǒng)的坯體干燥基礎(chǔ)上不斷進行創(chuàng)新，采用獨創(chuàng)的干燥技術(shù)，率先在同行業(yè)中采用"低溫低濕、雙面干燥、分段抽濕"的設(shè)計技術(shù)，徹底改變了傳統(tǒng)干燥窯在高溫高濕的干燥方式因供熱量不夠而增加大功率的熱風(fēng)爐，充分地利用了窯爐煙氣和余熱，冷卻帶的余熱全部抽去干燥石膏模和半成品，排出的廢煙氣也可經(jīng)過換熱器，變成干凈的熱風(fēng)再抽去干燥半成品，使窯爐的綜合能耗大為降低。通過這一手段，每年不僅減少了大量的煤電消耗，更使企業(yè)節(jié)約大量的資金。
例如：干燥窯增加一臺熱風(fēng)爐（2.5M3）補償，熱風(fēng)爐燒咀功率為600Kw/h，同時增加一臺熱風(fēng)爐引風(fēng)機（30Kw）和一臺熱風(fēng)爐助燃風(fēng)機（4Kw），即一年增加使用成本為：
1、煤成本：600×831÷1250×24÷1000÷3.2×670×330=660000元；
2、電成本：（30+4）×24×0.05×330=13464元;
3、設(shè)備成本：80000元（風(fēng)機、熱風(fēng)爐、風(fēng)機平臺等）；
合計一年節(jié)約資金：753464元。
三、窯爐選用全輕質(zhì)耐火保溫材料
使用耐高溫、導(dǎo)熱系數(shù)小、規(guī)格尺寸準確的高質(zhì)量耐火和保溫材料，對于延長窯爐的使用壽命，減少散熱損失至關(guān)重要。同時,窯體封閉嚴密,在輥棒內(nèi)和輥孔磚處用相應(yīng)溫度的陶瓷纖維棉填充,減少了窯體熱量損失,保證了窯內(nèi)溫度和氣氛的穩(wěn)定,提高了熱效率,降低了能耗。根據(jù)實驗，燒成帶窯墻采用宜興摩根熱陶瓷公司的莫來石輕質(zhì)磚，又使用了潮州華瑞科技有限公司的陶瓷纖維，因而保溫性能良好，燒成帶外表面最高溫度為45℃，窯頂溫度為78℃（測試時室內(nèi)溫度為24℃），大大地減少了熱散失。采用高溫型的硅酸鋁耐火纖維，可提高陶瓷纖維抗粉化能力，又增加窯爐內(nèi)傳熱效率，節(jié)能降耗，可使用多功能涂層材料，在高溫階段（900℃以上）將其涂在窯內(nèi)壁耐火材料上，材料的輻射率由0.7升為0.96，可節(jié)能5%～8%。
據(jù)有關(guān)資料,輕質(zhì)陶瓷纖維與重質(zhì)耐火磚相比:質(zhì)量輕、導(dǎo)熱系數(shù)小、重量只有輕質(zhì)材料的1/6、容重為傳統(tǒng)耐火磚的1/25、蓄熱量僅為磚砌式爐襯的1/30～1/10、窯外壁溫度降到30～60℃。纖維節(jié)能方面,從總能耗的20.6%下降到9.02%,節(jié)能達到16.67%。另外,為提高陶瓷纖維抗粉化能力,增加窯爐內(nèi)傳熱效率,節(jié)能降耗,可使用熱輻射涂料材料,如熱輻射涂料HRC。在高溫階段,將其涂在窯壁耐火材料上,材料的輻射率由0.7升為0.96,可節(jié)能138.3MJ／(m2·h);而在低溫階段涂上HRC后,窯壁輻射率從0.7升為0.97,可節(jié)能4547kCal／(m2·h)。雖然窯爐使用節(jié)能新材料、新技術(shù)在建設(shè)時投入大,但日后的運行成本低,總體上經(jīng)濟、合算。按照所測試P4窯散熱損失21.98%的數(shù)據(jù),現(xiàn)運行燃油消耗量為224kg/h,該窯爐如果使用節(jié)能新材料會增多50萬元投資,但若按日后運行時因散熱減少而降低12%的油耗算,則節(jié)油量為26.88kg/h,降低燃料成本約80元/h,故增加的投資只需260天即可收回。
應(yīng)用輕質(zhì)耐火材料可以解決熱量損失占工業(yè)窯爐使用消耗24-25%的砌體蓄熱損失和爐體表面的散熱損失。以保證熱工設(shè)備的經(jīng)濟效益，降低熱能消耗保證窯爐的操作溫度加速窯爐的周轉(zhuǎn)期。
四、采用二級助燃結(jié)構(gòu)
該系統(tǒng)通過空氣中的各種氣體高分子對膜的參透速率不同，從而分離出一定濃度氧氣，提高窯內(nèi)的氧氣濃度，加快燃燒速度，縮短燃盡時間，促進燃燒完全，使自然風(fēng)量及煙氣量顯著減少，火焰溫度、輻射熱隨氧氣比例的增加而顯著提高，從根本上改變了火焰的普通燃燒方式，達到節(jié)能降耗的目的。經(jīng)過數(shù)十家生產(chǎn)企業(yè)使用，證明能有效降低水煤氣、柴油、重油等燃料成本，節(jié)能率達到10%以上，并提高了燒成質(zhì)量，使中大型工業(yè)窯每年節(jié)能降耗可直接提高經(jīng)濟效益50萬元至100萬元。采用二級助燃結(jié)構(gòu)，有效控制窯爐長度方向助燃風(fēng)壓力、溫度和提高產(chǎn)品氧化效果，提高產(chǎn)品燒成合格率和優(yōu)等率、縮短產(chǎn)品氧化時間，便于提高窯爐產(chǎn)量并達到節(jié)能降耗效果。
五、提高控制精度
窯爐方便和精確的控制是保證好的產(chǎn)品質(zhì)量以及適應(yīng)各種產(chǎn)品的關(guān)鍵，所有的操作全部采用工控機控制，自動化程度高；PC機可以編程和貯存數(shù)十條燒成曲線以便以后的生產(chǎn)；精確控制窯壓，以保證溫度的穩(wěn)定，電腦控制燒成帶微正壓在2Pa左右的范圍內(nèi)；完善的安全保護設(shè)施和報警系統(tǒng)；同時為了減少斷面溫差，采用了新型的發(fā)散形碳化硅，同時對燒嘴位置的布置也經(jīng)過了反復(fù)的推敲和驗證。全新設(shè)計的高性能燒嘴和在燒成段精確的燒嘴布置新技術(shù)對提高產(chǎn)量和質(zhì)量起到重要作用，并為更大規(guī)格產(chǎn)品燒制提供了可能性。采用計算機和儀表雙重獨立自動控制,儀表為PID功能的智能儀表,實行PLC連鎖和管理,對全窯燒成情況進行有效監(jiān)控。在全窯動力設(shè)備控制系統(tǒng)上,均設(shè)有變頻調(diào)節(jié)裝置,降低了電能的消耗。10kw以上的風(fēng)機，輥道窯的傳動系統(tǒng)，油泵，安裝變頻器，可節(jié)電10%～30%。
六、降低產(chǎn)品出窯溫度，利用尾部產(chǎn)品熱量助燃或干燥
由于采用了合理和充足的急冷，緩冷和抽熱風(fēng)系統(tǒng)，產(chǎn)品出窯溫度只有66℃，顯著改善了室內(nèi)工作環(huán)境。窯爐的保溫良好，散熱小，產(chǎn)品出窯溫度低，冷卻帶和廢煙氣的預(yù)熱幾乎全部利用，因此窯爐的熱效率高達86.96%（其中燒成熱效率為42.50%），達到了世界先進水平。如果能用窯爐的預(yù)熱解決原料和半成品干燥，熱風(fēng)助燃，陶瓷的綜合能耗可降低30%左右。中瓷窯爐有限公司為江西羅納爾陶瓷廠設(shè)計投產(chǎn)的日產(chǎn)11000m2滲花拋光磚發(fā)生爐煤氣輥道窯，把廢煙氣、冷卻帶的余熱全部抽去利用，解決了原料的干燥，半成品鋪貼后干燥，成品干燥，熱空氣助燃和職工洗熱水澡的問題，全年可節(jié)約價值幾百萬元的燃料。
七、改善窯體結(jié)構(gòu)
隨著窯內(nèi)高度增加，單位制品熱耗和窯墻散熱量也會增加，從節(jié)能角度講，窯內(nèi)高越低越好，使用液化石油氣和天然氣的窯爐內(nèi)高可適當降低。隨著窯內(nèi)寬度增大，單位制品熱耗和窯墻散熱減少。一般來講，瓷質(zhì)磚的輥道窯，內(nèi)寬為2.5m左右較好，釉面磚的輥道窯，內(nèi)寬為2.8m左右較好。使用液化石油氣、天然氣，采用高速燒嘴和自控設(shè)備的內(nèi)寬可適當加寬。當窯內(nèi)寬和窯內(nèi)高一定的情況下，隨著窯長的增加，單位制品的熱耗和窯頭煙氣帶走的熱量均有所減少。一般來講，瓷質(zhì)磚的輥道窯長在200～300m，釉面磚的輥道窯長在250～340m較好。采用高速燒嘴，提高氣體流速是強化氣體與制品之間傳熱的有效措施，一般可比傳統(tǒng)燒嘴節(jié)約燃料10%～20%，目前高速燒嘴朝著高效節(jié)能低污染方向發(fā)展。例如，高效節(jié)能環(huán)保型蓄熱式燒嘴，其優(yōu)勢在于當其中一個燒嘴工作時，另一個為排煙道并蓄熱，以待其工作時預(yù)熱空氣，可以節(jié)約燃料10%～20%，降低廢氣的排放溫度，達到節(jié)能高效低污染效果。
在節(jié)能環(huán)保方面走在了同行業(yè)的前列，做到了資源浪費最小化、社會效益最大化，在強調(diào)保一方凈土、多一片藍天，全社會動員，創(chuàng)造節(jié)能環(huán)保、節(jié)約型和諧社會的今天，在窯爐上也做到不惜投入，努力做著自己的貢獻。
參考文獻
譚紹祥等 陶瓷行業(yè)節(jié)能和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的現(xiàn)狀問題與對策（佛山）
謝炳豪 輥道窯熱平衡測試數(shù)據(jù)分析及節(jié)能方向探討（佛山）
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