輥道窯爐節能措施

盧玉華

摘 要：近兩年來，為響應國家在節能環保和“互聯網+”方面的有關政策，窯爐企業也在節能減排及智能化領域積極探索，并取得了許多有價值的成果。各家企業所采用的技術路線均有不同。本文就輥道窯爐節能方面提出幾個觀點，以供交流探討。

關鍵詞：窯爐；節能措施；環保

1 引言

在過去很長一段時間里，中國窯爐領域的發展跟世界存在著較大的差距，世界上先進的窯爐生產技術主要還是由意大利、德國等傳統工業強國把控。隨著國內陶瓷工業的蓬勃發展，上游陶機裝備制造領域也迎來了較快發展，從對國外先進技術的引進和吸收，再到自主研發，目前已經取得了非常大的進步，在國內市場早已占據了主導地位，在海外市場上也可以與國際陶機巨頭們一較高下。

2 窯爐節能措施

近兩年來，為響應國家在節能環保和“互聯網+”方面的有關政策，窯爐企業也在節能減排及智能化領域積極探索，并取得了許多有價值的成果。各家企業所采用的技術路線均有不同，國內廣東科達潔能股份有限公司、廣東摩德娜科技股份有限公司、廣東中鵬熱能科技有限公司、廣東中窯窯業股份有限公司、廣東華信達節能環保有限公司都是窯爐領域先進技術的探索者。本文就窯爐節能方面提出幾個觀點，以供交流探討。

（1）應從總體上改變常規思維，由原來的“高溫燒結為主，氧化預熱為輔”的設計改為“以預熱氧化分解為主，高溫燒結為助”的燒結設計，重點解決氧化帶窯爐內部實際溫度與磚坯實際溫度的差異，使磚坯體在此階段快速受熱，達到氧化分解溫度，使磚坯體內外溫度均衡，在窯爐內的左，中，右位置的磚坯體在此區溫度差更小甚至無溫差的設計，最大限度的解決窯爐的斷面溫差。

（2）在氧化區域設計適量的加熱器和燃燒器，主要方式有兩種：一是設計加密槍，由原來每個控制組8支燃燒器改為12支；二是縮短窯爐每節的長度的方式，由原來的2100 mm甚至更長，改為1870 mm或更短。

（3）大容量輻射層和對流層的構造，使得磚坯體在此區域得到足夠充分的加熱，有足夠厚的氣體輻射層和對流層供給磚坯體足夠的熱量，從而完全預熱氧化，讓坯體完全燃燒分解，得到充分的預熱，縮短高溫燒成溫度時間和受熱強度，減少窯爐墻體散熱從而達到節能效果。眾所周知，窯爐內空越高產品越好操作，因此，把整個高箱窯體的內空加高，由原來的300多毫米升高到500多毫米。

（4）根據對流傳熱規則有效地減少氧化干燥區域空間高度，打破常規的排煙抽管成排的設計，采用錯位交叉設計，讓氣流均勻的加熱坯體，設計合理空間高度讓煙氣充分加熱坯體，使得坯體在此區域與煙氣熱交換得到充分置換和預熱，迅速干燥，結構水完全排除，為氧化分解打好基礎，減輕氧化分解的壓力，減少煙氣排出帶走的顯熱。

（5）在窯爐余熱循環利用方面我們采用直接抽取窯內的急冷風再經過spr裝置加熱將助燃風加熱到250～350℃，充分利用窯爐的余熱風，降低能耗。降低窯爐的正壓，減少窯爐正壓過大或正壓而導致熱量泄漏，減少窯爐耐材蓄熱而導致散熱消耗的能量從而達到降低能耗的目的（助燃風加熱示意圖見圖1）。

（6）采用低導熱、高致密度、輕質保溫材料能有效的杜絕窯爐墻體頂部的熱量散發，尤其在頂部采用中空板與高致密度輕質結構裝置，在棍上墻體部采用類似于中空材料的特殊結構，有效的減少熱量的散發，從而達到節能效果，示意圖見圖2。

（7）噴槍是根據能量守恒原理設計增加燃料和助燃風的分子活性的結構，采用充分接觸、高效、富氧燃燒的設計理念，讓燃料充分接觸而不立即燃燒，在富氧的狀態下充分接觸并迅速燃燒發揮最大熱效率，瞬間釋放能量產生最大熱值，提高熱效率，減少各種不完全燃燒和燃燒過早導致的熱效率損失，達到節能的目的，噴槍示意圖

見圖3。

（8）區分不同的區域，配置不同的功率的噴槍，配置不同的出口，有效的解決窯爐斷面溫度差異，杜絕窯爐在寬斷面范圍內存在的左、中、右溫差，及坯體與窯爐實際煙氣的溫度差，從而提高磚坯體在窯爐內部的均勻性和速度，有效地縮短窯爐的燒成周期，降低窯爐的燒成最高溫度。比如，我們在氧化區域采用高熱量、大功率、不同口徑的碳化硅燒嘴套或燒嘴磚，充分利用磚坯體的膨脹與收縮極限，大幅度的加熱磚坯體，使得磚坯體在此區域完全加熱甚至過燒的效果，從而減少高溫區域的燒成溫度。

（9）噴槍布局打破常規的輥棒中心到噴槍中心同一高度的布局設置，分別采用底面不一樣的設計高度，讓燃燒器的熱量充分的發揮最高值。

（10）有效的采用窯爐內部的尾氣作為媒介體增強窯爐的燃燒效率，降低能耗和尾氣的排放，加快燃料與空氣的混合速度，降低燃耗。

3 高溫空氣燃燒技術的特點

（1） 最大限度回收高溫煙氣的余熱

由于高溫空氣燃燒技術采用了蓄熱式余熱回收裝置，能夠最大限度回收高溫煙氣的余熱。九十年代初，日本工業爐株式會社田中良一領導的科研小組采用熱惰性小的蜂窩陶瓷作為蓄熱體，可把燃燒所需的空氣溫度最高預熱到1300～1400℃，比煙氣溫度僅低50～100℃，而加熱爐的排煙溫度可降至150～200℃，其熱回收率可達85%以上。與傳統的燃燒方式相比，可節約近50%的燃料。因此極大程度地降低了加熱爐的排煙損失，達到了有效節約能源的目的。

（2）預熱空氣溫度達到1000～1400℃

利用回收的煙氣余熱來預熱燃燒所需要的空氣，可使預熱空氣的溫度達到1000～1400℃。由于高溫預熱空氣所具有的物理熱增加了爐內的理論燃燒溫度，這不僅使原來不能用于高溫工業爐窯的低發熱值發生爐煤氣和高爐煤氣，轉化為可用于軋鋼和煉鋼等工業爐用的燃氣，提高了低熱值燃氣的使用價值；此外由于爐溫升高，爐內傳熱加強，可以提高產品的產量和質量。這意味著對生產相同數量的產品，高溫空氣燃燒技術節約了燃料消耗量。

（3）減少NOX生成量，減輕環境污染

在采用高溫空氣燃燒技術的工業爐中，通過燃燒工況的組織，使燃料在含氧濃度低于21%的氣氛中進行燃燒，減少甚至消除局部高溫區，從而降低了NOX的生成量，減輕對環境的污染。

本設計參考上面的設備，從窯爐的排煙或是在急冷后部抽取部分廢氣（泛指氮氧化物）充當氧化介體，從而提高氧化速度，加速反應，讓燃料達到最高效的燃燒，從而富氧燃燒，提高燃料的熱值。

4 結論

窯爐節能技術可以推進的方向還有很多，包括窯爐結構設計與調試、管路系統設計、設備選型、燃燒系統及節能噴槍的開發與運用等。在政策和市場的雙重作用下，國內窯爐企業在節能減排領域不斷創新取得新突破。