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窯爐燒成是陶瓷生產(chǎn)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，要消耗大量的熱能與電能。如果將這些消耗折合成標(biāo)準(zhǔn)煤，僅陶瓷磚生產(chǎn)全過(guò)程一項(xiàng)，每年能源消耗就超過(guò)8700萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。一條大型的陶瓷窯爐生產(chǎn)線，其能耗相當(dāng)于一個(gè)中型的鋼鐵加熱爐。 《建筑衛(wèi)生陶瓷工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》明確指出，“十二五”期間，建筑衛(wèi)生陶瓷全行業(yè)單位工業(yè)增加值能耗和二氧化碳需要降低18～20%。在國(guó)家推進(jìn)節(jié)能減排、低碳綠色發(fā)展的大趨勢(shì)之下，隨著能源價(jià)格的上漲和節(jié)能環(huán)保觀念的深入人心，很多窯爐公司及相關(guān)企業(yè)都在絞盡腦汁研究行業(yè)節(jié)能減排新技術(shù)和裝備，一些技術(shù)和裝備在實(shí)際應(yīng)用中的效果也非常明顯，并推動(dòng)了陶瓷企業(yè)加快更新現(xiàn)有設(shè)備和轉(zhuǎn)型升級(jí)。筆者在此對(duì)目前熱門的窯爐節(jié)能減排技術(shù)及裝備作一些介紹： 一、 節(jié)能窯爐 1、寬體輥道窯 這是陶瓷磚行業(yè)近幾年十分“火爆”的窯型。 寬體窯是相對(duì)的概念，是指比行業(yè)現(xiàn)有輥道窯寬度大的窯爐。本文提到的寬體窯是指截面內(nèi)寬超過(guò)3m的窯爐。如果在現(xiàn)有寬度條件下加大窯爐內(nèi)寬，增加裝載密度和裝載量，而窯體面積和窯爐內(nèi)空尺寸變化較少，整個(gè)散熱面積大幅減少，產(chǎn)品單位能耗將大幅降低。如果集成最新技術(shù)，能耗會(huì)進(jìn)一步降低。以國(guó)內(nèi)近年新推出的一款拋光地磚寬體窯為例： 該款窯爐內(nèi)寬為3150mm，長(zhǎng)度為399m，日產(chǎn)38，000m2。與普通2500mm內(nèi)寬的窯爐相比，該窯可以進(jìn) 600×600(mm)磚4片/排(2500mm內(nèi)寬每排僅3片)，800×800(mm)磚進(jìn)3片/排(2500mm內(nèi)寬每排為2片)，在窯長(zhǎng)和燒成周期相同的情況下，600mm磚產(chǎn)量可增加33.3%，800mm磚產(chǎn)量可增加50%，大大提高了產(chǎn)能和效率。窯寬增加幅度不大，但產(chǎn)量增加較多，綜合省地達(dá)到了20%左右;同樣產(chǎn)量的情況下，生產(chǎn)800mm磚的普通寬度窯比寬體窯長(zhǎng)度增加了50%，因此將給傳動(dòng)走磚帶來(lái)了較大難度，同時(shí)由于窯爐太長(zhǎng)，高溫帶正壓增加，熱損失嚴(yán)重，而排煙區(qū)負(fù)壓較大，漏風(fēng)嚴(yán)重，溫差增加，并且大大增加了風(fēng)機(jī)的耗電量。 該窯運(yùn)行參數(shù)如下： (1)窯內(nèi)截面溫差:通過(guò)測(cè)溫環(huán)檢測(cè)，±2.5℃; (2)傳動(dòng)走磚：偏中心線不超過(guò)30mm，每排磚前后不超過(guò)200mm; (3)窯外表溫度：不超過(guò)70℃; (4)單位熱耗：燃料為水煤氣時(shí)，以800×800(mm)磚進(jìn)行測(cè)算(煤耗為3.3kg煤/m2磚，每kg煤氣化后約3Nm3水煤氣，熱值為1450kcal/NM3，磚燒后單重約25kg/m2)，單位耗熱約574.2kcal/kg磚(或82kgce/t磚)。 (5)單位電耗：按800×800(mm)磚，約為0.01kw.h/kg磚(或10kw.h/t磚) (6)自控情況 溫度自控，儀表控溫精度為±1.0℃。 (7)利用SPR系統(tǒng) 助燃風(fēng)機(jī)出口溫度達(dá)到250℃。 與普通寬度窯爐主要對(duì)比參數(shù)參見表1。 從上表可以看出，寬體窯比普通寬度的拋光磚窯，綜合優(yōu)勢(shì)明顯。 2、雙層輥道窯 在同等長(zhǎng)、寬的情況下，雙層窯比傳統(tǒng)單層窯省地50%;由于散熱面積小，在同樣產(chǎn)量的條件下，比單層窯節(jié)省燃耗5%以上，通過(guò)優(yōu)化管路設(shè)計(jì)和合理選型、采用新型低空氣節(jié)能燒嘴、納米保溫材料和余熱的綜合利用，雙層窯比單層窯綜合節(jié)能可達(dá)10%以上。 隨著土地日趨緊張，能源價(jià)格不斷上漲和各國(guó)對(duì)窯爐設(shè)備節(jié)能減排的要求越來(lái)越高，雙層窯的優(yōu)勢(shì)將會(huì)越來(lái)越突出，推廣價(jià)值也會(huì)越來(lái)越大。 下面是國(guó)內(nèi)某廠順利投產(chǎn)一條內(nèi)寬為2900mm，長(zhǎng)度為235m，生產(chǎn)300×600(mm)內(nèi)墻磚，日產(chǎn)18,000m2/層。經(jīng)過(guò)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門和節(jié)能部門與同等寬度長(zhǎng)度為290m長(zhǎng)的單層窯對(duì)比檢測(cè)和比較，該窯省氣10.6%，省電11.1%以上。 某廠測(cè)試數(shù)據(jù)(300×600mm磚)： 單層窯，綜合燃耗(含干燥、素?zé)陀詿?：3.3kg煤/m2磚(每kg煤氣化后約3Nm3水煤氣，熱值為1450kcal/NM3，磚燒后單重約16kg/m2)，單位燃耗約897.2kcal/kg磚(或128kgce/t磚)。 電耗：素?zé)?.358kw.h/m2磚，釉燒0.407kw.h/m2磚;綜合電耗約為0.048kw.h/kg磚(或48kw.h/t磚)。 雙層窯：綜合燃耗(含干燥、素?zé)陀詿?：2.95kg煤/m2磚，單位燃耗約802kcal/kg磚(或115kgce/t磚)。 電耗：素?zé)?.325kw.h/m2磚，釉燒0.355 kw.h/m2磚;綜合電耗約為0.0425kw.h/kg磚(或42.5kw.h/t磚)。 單、雙層窯爐能耗對(duì)比表 3、雙子星隧道窯 隧道窯燒成產(chǎn)品單位能耗高于輥道窯，除了燒成周期較慢外，影響能耗的主要因素是窯車進(jìn)出過(guò)程中不斷帶走熱量，僅此一項(xiàng)比輥道窯高15%。近年來(lái)，隨著對(duì)隧道窯的不斷優(yōu)化和加強(qiáng)窯車改進(jìn)，一種新型輕質(zhì)窯車的隧道窯應(yīng)運(yùn)而生。 該窯長(zhǎng)230m，截面內(nèi)寬為5m，采用輕質(zhì)雙排窯車(簡(jiǎn)稱“雙子星隧道窯”)，主要用于燒泡沫陶瓷(用于墻體保溫)。 窯車的明顯特征是耐火保溫層截面積大幅降低，僅有傳統(tǒng)窯車的2/5(傳統(tǒng)窯車耐火層與窯底同寬，窯車運(yùn)行時(shí)相當(dāng)于整個(gè)底移動(dòng);該窯有3/5的底固定)，通過(guò)SIC梁作為支架，可以保證產(chǎn)品裝載量。除此之外，還對(duì)窯爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化，如余熱用于加熱助燃風(fēng)、采用納米材料保溫、設(shè)計(jì)節(jié)能燒嘴等。 二、熱門的窯爐節(jié)能技術(shù) 1、廢熱及余熱回收技術(shù) 在窯爐燒成中，真正為制品吸收的熱量不到總熱量的40%，其它熱量為窯體、產(chǎn)品帶走、窯爐排煙、冷卻抽熱排掉了。因此，將窯爐排放的煙氣廢熱回收和冷卻余熱全部有效利用起來(lái)，將達(dá)到明顯的節(jié)能減排效果。 國(guó)內(nèi)2006年開發(fā)了第一套SPR助燃風(fēng)加熱系統(tǒng)，利用余熱將助燃風(fēng)溫度提高，目前已達(dá)到了250℃，帶入空氣顯熱可以節(jié)省燃料8～12%。多余的熱量用于干燥坯體。 成功采用節(jié)能風(fēng)機(jī)輸送超高溫?zé)煔獾礁稍锲髦苯永? 干燥器幾乎可不用燃料，達(dá)到了節(jié)能減排的目的。 2、高溫紅外輻射涂料 近年來(lái)，各類用于窯爐內(nèi)壁的紅外輻射涂料開始興起。據(jù)稱，在現(xiàn)有窯內(nèi)壁涂上一層，可節(jié)能7%，但目前造價(jià)較高，還未大量應(yīng)用。 高溫紅外輻射涂料，使得爐膛內(nèi)高溫區(qū)的熱傳遞以熱輻射為主，高溫下輻射傳熱大約占綜合傳熱的90-95%左右，由于輻射能的大小與絕對(duì)溫度[按熱力學(xué)溫標(biāo)度量的溫度。單位為開(爾文)，符號(hào)“K”。與攝氏溫度的關(guān)系式為T(K)=273.15+t(℃)]的四次方差成正比，且輻射能以紅外波的形式向外傳遞，當(dāng)涂層面發(fā)出的輻射線落到爐膛中工件和燃料上時(shí)，就被工件和燃料所吸收。這些紅外波的穿透能力極強(qiáng)，能穿透被加熱工件和燃料本身，使被加熱的工件和燃料里外層同時(shí)受熱。在穿透工件和燃料里層時(shí)，使工件和燃料里層的分子吸收遠(yuǎn)外紅波而產(chǎn)生能級(jí)躍遷，放出能量，加速了加熱和燃燒，改變了加熱和燃燒狀況，降低了燃料不完全燃燒損失，從而達(dá)到節(jié)能的目的。 自20世紀(jì)后半葉兩次世界范圍內(nèi)的能源危機(jī)發(fā)生以來(lái)，合理、高效地利用現(xiàn)有能源的重要性和緊迫性日益受到重視。日本作為一個(gè)能源極度缺乏的國(guó)家，對(duì)紅外輻射加熱與干燥技術(shù)尤為重視，對(duì)紅外輻射材料的研究也處于世界領(lǐng)先水平。歐美等國(guó)對(duì)紅外輻射材料的研究也具有較高水平。 我國(guó)從上世紀(jì)80年代起，紅外加熱技術(shù)研究也得到了廣泛發(fā)展。90年代以來(lái)，我國(guó)在高溫紅外輻射材料的研究與應(yīng)用方面取得了重要突破。盡管陶瓷行業(yè)曾有應(yīng)用，由于當(dāng)時(shí)未有效解決與隔熱磚的附著力造成落臟等問(wèn)題，一度終止。近年來(lái)，隨著國(guó)家能源政策和節(jié)能減排壓力增加，高溫紅外輻射涂料的用于陶瓷窯爐的研究應(yīng)用又被提到議事日程。 |
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