關于陶瓷窯爐節能問題的答疑

A問：韓工， 我廠使用隧道窯生產陶瓷衛浴產品，在窯爐煙氣監測時發現煙氣排放中的氧含量過高，按照陶瓷行業工業窯爐煙氣排放標準，氧含量不能超過18%，但我廠達19%以上，這是什么原因造成的？

B問：韓工，我廠有三條輥道窯，其中兩條生產外墻磚，一條生產內墻磚。全部采用負壓燒成，能耗都不高，其中一條外墻磚窯去年燒正壓，較今年燒負壓能耗要高5個百分點左右。請問為什么？

答：這兩個問題雖然不盡相同，但都是圍繞陶瓷窯爐節能問題。窯爐節能問題是系統工程，需要綜合考慮產品的質量、產量、燃氣能耗和電源能耗，切實做到能效管理工作常態化。

與A先生進一步探討，了解到該廠以天然氣為燃料，去年訂單多，窯車裝缽密度高，煙氣含氧量并不高；今年產業形勢不好，訂單少了，由于減產，匣缽沒有裝滿，煙氣含氧量增高。調小助燃風機，煙氣含氧量合格，但是天然氣使用量卻增高了。

換句話說，產量降低了，煙氣含氧量保持不變，就需要降低風機助燃風量，增大燃氣消耗量。多余的空氣來源可能有三個途徑：一是裝缽密度降低，抽濕空氣阻力降低，熱風更容易從隧道窯高溫燒成段被抽出；二是由于裝缽密度降低，排煙空氣阻力降低，隧道窯高溫燃燒段煙氣更容易被抽出；三是由于裝缽密度降低，空氣阻力降低，窯爐壓力制度發生變化，零壓面被破壞，窯頭窯尾氣封無法實現有效密封，窯車與窯體之間的砂封也容易被破壞，窯頭、窯尾和底部冷風會進入窯爐隧道內。一條窯爐，無論是隧道窯或者輥道窯，一旦壓力平衡被打破，就無法保證壓力制度，也就無法保證溫度制度，燃氣與過風及助燃風機進風之間的平衡也將打破。因此，要想解決煙氣含氧量超標、能耗超標問題，首先應解決窯爐密封問題，譬如調節氣封壓力，維護好窯爐砂封，適當調節窯底風量風壓，然后在穩定零壓面的基礎上，調整燃氣與助燃風、排煙風、抽濕風的平衡，從而保證煙氣含氧量合理和燃氣消耗降低及綜合能耗降低。節能是個系統工程，任何問題的發生都是打破了某種平衡，或者說沒有達到最佳節能的平衡點而已。

A先生說的標準是指《陶瓷工業污染物排放標準》（GB25464-2010），其中第4.2.7規定“噴霧干燥塔、窯爐基準空氣過量系數為1.7，實測的噴霧干燥塔、窯爐的污染物排放濃度，應換算為基準空氣過量系數排放濃度，并以此作為判定是否達標的依據”。2014年12月22日，環保部發布關于國家污染物排放標準《陶瓷工業污染物排放標準》修改單公告，公告將第4.2.7條修改為“噴霧干燥塔、窯爐煙氣基準含氧量為18%，實測的噴霧干燥塔、窯爐的污染物排放濃度，應換算為基準含氧量排放濃度，并以此作為判定是否達標的依據”。由于抽濕和排潮量多少會受零壓面變化影響而發生變化，同時由于零壓面變化而導致窯頭、窯尾、窯底過風，這些變化會導致煙氣氧含量升高和天然氣使用量增加。

筆者認為B先生的大膽嘗試值得肯定，但是離最佳平衡點仍然有距離。一是沒有分析衡量燃氣燃燒狀況的煙氣成分，無法判斷去年燒正壓燃氣過量情況，更無法掌握今年燒負壓助燃風過量情況，尤其是沒有煙氣含氧量這個基準數據。此外，負壓燒成并不可取，它會打破整個窯爐零壓面平衡，溫度的均勻性也將破壞，這將無法保證產品的質量，由于該廠生產小規格外墻磚，產品質量沒有因為規格大和吸水率低而受到影響，這算是僥幸。

那么，如何節能呢？如何系統地節能呢？節能需要經得起時間、空間的考驗，需要經得起全方位全過程統計核算的考驗，更要有應對各種不穩定因素突發事件的考驗。筆者認為未來窯爐節能需要做足以下九方面的工作：

（1） 絕熱有效。即選用優質絕熱耐材和采用優良的窯爐設計技術降低窯體散熱，保證熱是用來對產品加熱的，不會對生產車間造成熱輻射、熱危害和生產過程的熱損耗；

（2） 密封到位。零壓位也只是為了保證窯爐密封，窯爐的密封需要在窯體設計、密封設計、閘板設計、產品溫度制度等方面做出科學合理的設計。

（3） 減少物料，單位產品物料少了，需要的熱也就少了，生產周期也就縮短了，也就不需要那么多助燃風和燃氣，以及機電電耗；

（4） 減少空氣。這個途徑很多，譬如全氧燃燒技術，高溫空氣燃燒技術，減少不參與燃燒，或者說不必要參與燃燒的空氣成分。空氣中的氮氣參與燃燒會產生有害物質，還需要耗能；空氣中的二氧化碳被加熱，被排放不僅耗能，而且會產生溫室效應；空氣中的惰性氣體雖然不會產生化學反應，不會產生溫室效應，但它也會帶走熱量。高溫燃燒技術，充分利用助燃空氣溫度越高、燃氣燃燒耗氧量越低的原理，減少煙氣含氧量，減少由于含氧量增高而發生的氮氣硝化反應。全氧燃燒技術和高溫空氣燃燒技術在材料、工藝和技術方面還有許多內容去做，目前在隧道窯和輥道窯方面應用還有待研究。

（5） 高效運轉。提高隧道窯車的裝缽率，提高陶瓷輥道窯的碼磚密度，提高設備運轉率和降低設備空轉率也是節能的有效途徑，尤其是在技術裝備沒有太大突破的狀態下，加強生產計劃管理、設備管理和生產管理尤顯重要。

（6） 余熱利用。要將不得不產生的余熱吃干榨凈，余熱可以用來給助燃風加熱、給坯體預熱、實現產品緩冷，用來干燥坯體和干燥泥漿。

（7） 節能燒嘴。燃燒器是陶瓷窯爐的關鍵設備，不同的燒嘴，其最佳燃燒點、助燃空氣與燃氣比不同，也就會影響煙氣含氧量和能耗。

（8） 先進裝備。國家在建材工業提升方面已經指出，在能源上必須煤改氣、煤改電，也就是說天然氣陶瓷窯爐和電窯爐已經是未來陶瓷行業的必走道路，新的天然氣窯爐和電窯爐應該在節能、環保上做足底子，做足文章，吃透節能技術路徑。筆者希望建材裝備企業借助這次產業提升機會，徹底打破傳統思維，徹頭徹尾改變目前被動局面。

（9） 智能裝備。A先生和B先生都遇到了一個同樣的問題，就是窯爐操作無法實現與窯爐動態的及時有效調整。A先生工廠訂單少了，裝缽率變化了，氣封壓力、抽煙風力、助燃風量、窯底平衡風壓、以及煙氣成分變化無法與燒嘴微調形成聯動智能轉變，人工調整周期長、漏洞多，找到平衡點困難，從而造成很多損失。B先生工廠，在輥道窯正壓、負壓燒制之間搖擺，沒有找到平衡點和最佳的低能耗點，更缺乏對煙氣的分析。至于負壓燒制比正壓燒制節能，其實并無定論，猶如夜晚在一條沒有人跡和路標的道上行走，左邊走走，右邊走走而已，無論如何都無法走出迷茫，更無法和高效智能節能裝備的衛星導航、坐高鐵飛機相比。智能時代的到來，陶瓷工業裝備應該利用智能技術和物聯網技術有所作為，有所突破，筆者期待中。

節能也是一本管理經，針對不同的企業，做好生產管理和能源管理，提高窯爐能源管理水平，也是當前必做的課程。（韓復興）