新型輥道窯節(jié)能減排技術應用探討

潘雄

摘 要：本文從傳統(tǒng)輥道窯對節(jié)能減排新技術的運用及設計改良進行了探討。從窯爐結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)調(diào)試過程中所存在的問題點提出了預防措施與建議。

關鍵詞：輥道窯；節(jié)能噴槍；煙氣除硫；減排；助燃風加熱

1 前言

一直以來，陶瓷企業(yè)都被列為高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè)，隨著我國工業(yè)化進程速度的不斷加速，大氣與水的污染日漸加劇。2011年，工業(yè)和信息化部門正式印發(fā)了《建材工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》及其水泥、陶瓷等5個建材子行業(yè)的“十二五”發(fā)展規(guī)劃。這表明節(jié)能減排是我國調(diào)整經(jīng)濟結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的突破口。節(jié)能減排最主要的途徑就是以科技創(chuàng)新為導向，不斷探索和改良生產(chǎn)工藝，以便推動生產(chǎn)技術的革新，新型節(jié)能噴槍、助燃風加熱、五層干燥窯、寬體輥道窯和煙氣脫硫除塵等新技術的引入與推廣，成為陶瓷產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排工作上的一個發(fā)展趨勢。

2 企業(yè)節(jié)能意識與機制的建立

陶瓷生產(chǎn)過程中需要耗用大量的熱能和電能，一般占全廠總綜合能耗的60%以上，與世界發(fā)達國家的能源利用率相比，我們還相差甚遠。目前陶瓷競爭激烈，利潤不斷下降，如何使企業(yè)良性發(fā)展，節(jié)能降耗仍然是企業(yè)修煉內(nèi)功的主要手段之一。樹立全員節(jié)能減排的意識，建立長效激勵機制是未來陶瓷企業(yè)發(fā)展的趨勢。

3 新型輥道窯節(jié)能減排應用的幾個可行措施

從輥道窯爐熱平衡收支項目中可知：燃料的燃燒熱和助燃風帶入的顯熱是熱收入中所占比例最大的兩項；其次是煙氣帶走熱量與窯體散熱。目前新型節(jié)能輥道窯運用的節(jié)能減排的可行措施如下：

3.1 窯爐余熱的利用及對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

（1）助燃風加熱利用及對產(chǎn)品質(zhì)量影響

目前，在輥道窯中應用比較成熟合理的措施為從窯尾余熱中抽取部分熱風與自然空氣混合（溫度大約在120 ℃左右），然后再通過急冷段密封的換熱裝管換熱后供入燒成帶中后段噴槍中使用。經(jīng)過換熱后的助燃風溫度可達到260～300℃左右，經(jīng)測算可達到5%～8%的節(jié)能效果。

（2）窯頭或窯尾的余熱回收供到干燥窯或噴霧塔中作熱源使用。

3.2 余熱利用過程中對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

助燃風加熱的溫度按照目前的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，保持在250～300℃為宜。如果太低溫度則起不到節(jié)能效果，太高溫又會造成氧氣量不足的弊端。加熱后的助燃風只能供燒成帶的中后段噴槍使用，前段氧化帶噴槍不能使用加熱助燃風。否則會因氧氣量不足而引起產(chǎn)品黑心、發(fā)藍、針孔及變形等一系列缺陷的產(chǎn)生。

窯尾余熱供過干燥窯溫度不能過高，在200～250℃左右，太低產(chǎn)品會造成干燥窯后溫不足的開裂，且也達不到節(jié)能效果；太高溫又會引起坯體過脆的斷裂缺陷。

窯頭段的煙氣供入干燥窯前段使用，需要根據(jù)不同品種、規(guī)格的產(chǎn)品、合理控制供入熱風的溫度和濕度，否則供過去的熱風太高溫或者濕度太低也會引起坯體開裂。如果煙氣濕度太高也會引起干燥窯滴水或落臟的缺陷。其次，如果這些熱能供到干燥窯有剩的話，還可以通過專用保溫管道輸送到噴霧塔中使用，進一步提高余熱的利用率。

4 預混式節(jié)能噴槍的使用及對產(chǎn)品質(zhì)量的影響

4.1 預混式節(jié)能噴槍的設計原理

預混式節(jié)能噴槍采用全新設計系統(tǒng)，使用了風氣三次混合的完全預混式燃燒方式。使得燃氣在理論的助燃空氣量下達到充分的燃燒。這樣大量地減少了燃燒伴生物——煙氣的產(chǎn)生。減少煙氣的排煙，也就是減少了窯爐帶走的熱量和助燃風的鼓入量。熱能與電能也就自然降低了，從而達到預期的節(jié)能減排效果。

4.2 節(jié)能噴槍的節(jié)能減排效果

按照目前使用測試計算，該預混式節(jié)能噴槍系統(tǒng)比普通噴槍的助燃風減少20%～30%。例如按360m長窯爐測算，常溫的煙氣量會減少5000～6000m3/h折算成煙氣排放時的狀態(tài)（按350℃計算），其每小時較少帶走的熱量：

Q帶=5000×（350+273）/273×1.345×（350-30）=4.9×106kJ/h，折算成每月節(jié)能煤價金額=4.9×106/5852/3×1×24×30=200956元（注：煤價按1000元/t、煤氣熱值1400×4.18=5852kJ/m3計算）。

助燃風減少及燃料燃燒充分之后，窯爐產(chǎn)生的廢煙氣也隨之減少。為保證窯爐內(nèi)"0"壓位的穩(wěn)定，也相應減慢排煙和抽熱風機，這樣不僅可以達到節(jié)省電能，還可以節(jié)約燃料，達到減排的作用。

4.2.1 解決截面溫差與產(chǎn)品尺碼偏差的作用

預混式節(jié)能噴槍采用長短槍與碳化硅燒嘴相結(jié)合的燃燒系統(tǒng)。不僅可以充分燃燒，同時還可以根據(jù)不同窯爐截面溫差的需要而調(diào)整噴槍火焰的射程，以確保火焰的不同長度需要，從而有效地解決同排產(chǎn)品之間的色差與尺寸偏差的缺陷。例如佛山某陶瓷廠的寬體瓷片窯的產(chǎn)品在未使用預混式節(jié)能槍時，中間產(chǎn)品的尺碼大于兩側(cè)產(chǎn)品的尺碼2～3mm，而使用該槍之后變?yōu)橹虚g產(chǎn)品的尺碼小于兩側(cè)產(chǎn)品的尺碼1～2mm。某窯爐改造前后節(jié)能數(shù)據(jù)對比情況如表1、表2所示。

5 窯體結(jié)構(gòu)的改進——五層干燥窯及寬體輥道窯的推廣

5.1 土地資源的節(jié)約

傳統(tǒng)單層或雙層干燥窯及窄體窯爐不僅能耗高，土地的占用率也大。例如，一條300m長的窯爐配置350m干燥窯，如果采用五層干燥窯只需要60m就足夠了。相同300m的窄體輥道窯改為寬體輥道窯需要240m就可達到同等產(chǎn)量。兩項合并可節(jié)約同等土地350m，節(jié)約出來的土地完全可以多建一條生產(chǎn)線，提高土地利用率，增加產(chǎn)值。

5.2 能耗的節(jié)約

目前國內(nèi)的窄體輥道窯長度已經(jīng)做到480m～500m的長度，日產(chǎn)量達到25000～30000m2/天，但事實上窯爐是越長越好嗎？答案是否定的。按目前實際生產(chǎn)統(tǒng)計數(shù)據(jù)得知，長窯如果長期專業(yè)生產(chǎn)單一產(chǎn)品，相對而言節(jié)能，800mm×800mm微粉磚耗能在3.2～3.6kg/m2左右；若頻繁更換品種生產(chǎn)則相當不利于穩(wěn)定生產(chǎn)，長窯能耗浪費則會更大，800mm×800mm微粉磚耗能高達4.2～4.5kg/m2左右。同等寬體窯的能耗則在3.8～4.2kg/m2，而長窯為了滿足正常生產(chǎn)需要，各種風機的配置功率也大，在不滿負荷生產(chǎn)狀態(tài)下的能耗浪費不容易引起人們關注的。寬體輥道窯與多層干燥窯不僅可以達到節(jié)約土地資源，還可以節(jié)約能耗，二者兼顧，已成為目前陶瓷行業(yè)設備選擇的一種新趨勢。

5.3 寬體窯與五層干燥窯存在的技術難點與解決措施

（1）五層干燥窯是每2.8m一個獨立循環(huán)控制系統(tǒng)。在干燥曲線和濕度控制都比較方便，操作也相對簡單，疑難點基本上克服。

（2）寬體窯目前存在的主要問題是截面溫差與行磚不整齊而導致的變形等兩大問題。

解決方案：

1）截面溫差問題：可以通過將輥道窯的吊頂結(jié)構(gòu)改為拱頂結(jié)構(gòu)及配合使用預混式節(jié)能噴槍，調(diào)節(jié)火焰長度可以解決。

2） 行磚問題：選用質(zhì)量有保證耐高溫、高強度的輥棒。

6 脫硫除塵系統(tǒng)的運用

目前國家各級政府加大對環(huán)保的治理和監(jiān)管，要求所有窯爐和干燥窯的廢煙氣必須統(tǒng)一集中經(jīng)過脫硫除塵合格之后才能排放。一般采用旋流板塔或噴淋塔兩種結(jié)構(gòu)，配合石灰水管道、排污管道等組成的煙氣處理系統(tǒng)。石灰水+氫氧化鈉沉淀過濾循環(huán)再使用，可達到水的零排放。

6.1 引風機功率小，抽力不足

需要安裝牽引風機、分窯爐、干燥窯獨立操作控制以及該風機的功率是多大，保證不妨礙窯內(nèi)排除煙氣的流通。否則排放不暢會造成窯內(nèi)正壓過或窯前溫無法提升，導致產(chǎn)品出現(xiàn)氧化不良等一系列問題。

6.2 管道直徑太小或彎位過多

管道設計盡量減少彎位的阻力及保障管道直徑的空間，根據(jù)日常觀察發(fā)現(xiàn)一些非專業(yè)安裝的公司所設計的管道不合理而直接影響煙氣的正常流通，從而影響窯爐運作，導致除硫塔名存實亡的荒廢。

7 結(jié)語

通過以上節(jié)能改造技術的應用及大量數(shù)據(jù)的分析可知，輥道窯的節(jié)能減排不僅可以給企業(yè)創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，同時，更適應國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體的需要。大幅度地提高了傳統(tǒng)行業(yè)在市場中的競爭力，新型節(jié)能輥道窯爐的出現(xiàn)使得節(jié)能減排上升到一個新的高度，將成為陶瓷產(chǎn)業(yè)的一個重要突破口。

參考文獻

[1] 余春生.陶瓷行業(yè)輥道窯的節(jié)能降耗[D].中國陶瓷工業(yè)合作與 發(fā)展高層論壇論文集，2009.

[2] 馮青.建筑陶瓷輥道窯節(jié)能技術改造[J].陶瓷科學與藝術，2009，4.

[3] 金德建.輥道窯有效寬度與產(chǎn)量和節(jié)能的關系[J].山東陶瓷，1994，02.

[4] 曾令可.陶瓷窯爐的節(jié)能減排技術[J].陶瓷，2008，01.

5.3 寬體窯與五層干燥窯存在的技術難點與解決措施

（1）五層干燥窯是每2.8m一個獨立循環(huán)控制系統(tǒng)。在干燥曲線和濕度控制都比較方便，操作也相對簡單，疑難點基本上克服。

（2）寬體窯目前存在的主要問題是截面溫差與行磚不整齊而導致的變形等兩大問題。

解決方案：

1）截面溫差問題：可以通過將輥道窯的吊頂結(jié)構(gòu)改為拱頂結(jié)構(gòu)及配合使用預混式節(jié)能噴槍，調(diào)節(jié)火焰長度可以解決。

2） 行磚問題：選用質(zhì)量有保證耐高溫、高強度的輥棒。

6 脫硫除塵系統(tǒng)的運用

目前國家各級政府加大對環(huán)保的治理和監(jiān)管，要求所有窯爐和干燥窯的廢煙氣必須統(tǒng)一集中經(jīng)過脫硫除塵合格之后才能排放。一般采用旋流板塔或噴淋塔兩種結(jié)構(gòu)，配合石灰水管道、排污管道等組成的煙氣處理系統(tǒng)。石灰水+氫氧化鈉沉淀過濾循環(huán)再使用，可達到水的零排放。

6.1 引風機功率小，抽力不足

需要安裝牽引風機、分窯爐、干燥窯獨立操作控制以及該風機的功率是多大，保證不妨礙窯內(nèi)排除煙氣的流通。否則排放不暢會造成窯內(nèi)正壓過或窯前溫無法提升，導致產(chǎn)品出現(xiàn)氧化不良等一系列問題。

6.2 管道直徑太小或彎位過多

管道設計盡量減少彎位的阻力及保障管道直徑的空間，根據(jù)日常觀察發(fā)現(xiàn)一些非專業(yè)安裝的公司所設計的管道不合理而直接影響煙氣的正常流通，從而影響窯爐運作，導致除硫塔名存實亡的荒廢。

7 結(jié)語

通過以上節(jié)能改造技術的應用及大量數(shù)據(jù)的分析可知，輥道窯的節(jié)能減排不僅可以給企業(yè)創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，同時，更適應國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體的需要。大幅度地提高了傳統(tǒng)行業(yè)在市場中的競爭力，新型節(jié)能輥道窯爐的出現(xiàn)使得節(jié)能減排上升到一個新的高度，將成為陶瓷產(chǎn)業(yè)的一個重要突破口。

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[4] 曾令可.陶瓷窯爐的節(jié)能減排技術[J].陶瓷，2008，01.

5.3 寬體窯與五層干燥窯存在的技術難點與解決措施

（1）五層干燥窯是每2.8m一個獨立循環(huán)控制系統(tǒng)。在干燥曲線和濕度控制都比較方便，操作也相對簡單，疑難點基本上克服。

（2）寬體窯目前存在的主要問題是截面溫差與行磚不整齊而導致的變形等兩大問題。

解決方案：

1）截面溫差問題：可以通過將輥道窯的吊頂結(jié)構(gòu)改為拱頂結(jié)構(gòu)及配合使用預混式節(jié)能噴槍，調(diào)節(jié)火焰長度可以解決。

2） 行磚問題：選用質(zhì)量有保證耐高溫、高強度的輥棒。

6 脫硫除塵系統(tǒng)的運用

目前國家各級政府加大對環(huán)保的治理和監(jiān)管，要求所有窯爐和干燥窯的廢煙氣必須統(tǒng)一集中經(jīng)過脫硫除塵合格之后才能排放。一般采用旋流板塔或噴淋塔兩種結(jié)構(gòu)，配合石灰水管道、排污管道等組成的煙氣處理系統(tǒng)。石灰水+氫氧化鈉沉淀過濾循環(huán)再使用，可達到水的零排放。

6.1 引風機功率小，抽力不足

需要安裝牽引風機、分窯爐、干燥窯獨立操作控制以及該風機的功率是多大，保證不妨礙窯內(nèi)排除煙氣的流通。否則排放不暢會造成窯內(nèi)正壓過或窯前溫無法提升，導致產(chǎn)品出現(xiàn)氧化不良等一系列問題。

6.2 管道直徑太小或彎位過多

管道設計盡量減少彎位的阻力及保障管道直徑的空間，根據(jù)日常觀察發(fā)現(xiàn)一些非專業(yè)安裝的公司所設計的管道不合理而直接影響煙氣的正常流通，從而影響窯爐運作，導致除硫塔名存實亡的荒廢。

7 結(jié)語

通過以上節(jié)能改造技術的應用及大量數(shù)據(jù)的分析可知，輥道窯的節(jié)能減排不僅可以給企業(yè)創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點，同時，更適應國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體的需要。大幅度地提高了傳統(tǒng)行業(yè)在市場中的競爭力，新型節(jié)能輥道窯爐的出現(xiàn)使得節(jié)能減排上升到一個新的高度，將成為陶瓷產(chǎn)業(yè)的一個重要突破口。

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[4] 曾令可.陶瓷窯爐的節(jié)能減排技術[J].陶瓷，2008，01.