關于輥道窯燃料由水煤氣轉成天然氣燒成的控制要點答疑

程昭華

問：我廠輥道窯原先是通過自制水煤氣燒磚的，生產比較穩定。現在因為環保壓力，減少排放，要求強制改成天然氣燒成。但是根據其它產區陶瓷廠由水煤氣改成天然氣之后的燒成狀況，波動太大，給生產帶來了很大的損失，同時能耗也高。為了避免這樣的問題在我們廠改天然氣之后也重復出現，所以請問程工，水煤氣改成天然氣之后，為什么生產質量波動這么大？我們是否可以在改造之前就可以預防？還有就是天然氣燒成時的能耗太高，如何控制呢？

答：節能減排，清潔生產，陶瓷行業燃料由發生爐水煤氣轉成天然氣是大勢所趨。但事實是，我們的陶瓷墻地磚行業，由早期燒油（柴油和重油）轉為燒水煤氣已經是10多年的歷史了（有些地方都有20年以上的歷史），很多熟練的生產技術人員所積累的燒成控制經驗也是燒水煤氣工況下的經驗。但一下子面對窯爐由水煤氣改成燒天然氣，操作控制起來，比較棘手，較多情況下能耗大得離譜，且一下子出現干燥裂磚、窯爐裂磚、燒成氧化不良、燒成變形、空疏窯燒成波動較大等。所以，對于原生產線窯爐由燒發生爐水煤氣改成燒天然氣的轉換改造，為了減少甚至是避免上述生產問題的出現，因為專業性較強，也就不能過于簡單草率，需要從窯爐結構、燒成原理以及后期投產操作控制角度分析好之后再上項目，會比較穩妥。

首先，為什么強制要改天然氣？根本的原因之一在于陶瓷廠發生爐水煤氣中存在較高比例的惰性不可燃組分氮氣（N2）成份，一般在53%以上，這樣水煤氣在窯爐里燒成時就會產生大量氮氧化物進行排放。因為新的環保法律條文規定了對氮氧化物的排放，所以燒傳統的發生爐煤氣，很難達到環保要求，就得對窯爐高溫煙氣進行針對性的介質介入分解氮氧化物。而天然氣的主要成分是甲烷等烷烴，占比在95%以上，就燃料本身而言基本上不存在產生氮氧化物排放的問題。

其次，發生爐水煤氣由于含有N2 ，其熱值往往在1350 ～ 1550大卡，有的甚至因塊煤質量或者煤氣站本身的結構或保養狀態問題，熱值甚至低于1250大卡。而傳統的天然氣的熱值8000 ～ 8500大卡之間，所以可見天然氣熱值是我們陶瓷廠傳統水煤氣熱值的大約6倍左右。

對于陶瓷廠來說，一條窯爐的產量不管是燒水煤氣還是天然氣，其產量一般是不會主動減少的，所以瓷磚燒成消耗的熱量基本是一致的。因天然氣的熱值大大高于水煤氣，所以釋放出同樣的熱量，其產生的煙氣量就大大小于水煤氣。在各風機開度恒定的情況下，窯內產生的煙氣量的大小，直接影響到窯爐的壓力制度，影響到窯爐的氣氛制度。在傳統的生產線上，窯爐煙氣送到干燥窯繼續熱利用，一方面達到余熱充分利用節能降耗的效果，另一方面是維持窯爐、干燥窯兩邊的壓力制度平衡；窯爐干燥窯的內空容積（內寬、內高）不變，煙氣量減少了，則壓力制度就會發生變化，從而也導致干燥窯內和燒成窯內的煙氣流速都發生變化。這種變化，如果干燥窯的抽濕風機開度、各抽濕斗開度、供熱分風器開度還是保持原先水煤氣燒成時的狀態，很可能導致干燥產品缺陷（比如裂磚、落臟、滴水等等）。當然，有些企業的工藝配方適應范圍比例寬，這類缺陷不會太明顯，只需稍做調整就能穩定控制干燥窯。

對于窯爐生產控制來說，因為之前燒水煤氣時總結的燒成溫度曲線，適合某一產品的高質高產需求，因為轉天然氣，每處燃燒室（噴槍）的熱值大大增加，所需要的助燃風配套量也就不同。一般情況下，在恒定的燃燒室（燒嘴磚、碳化硅套）按設定溫度燒成，那不同熱值的燃料在同樣的時間內燃燒產生的火焰剛性、火焰長度也是有很大差異的。所以，燒天然氣，燃燒室及助燃風的控制，也是十分重要的。

至于生產線由原來的燒水煤氣改燒天然氣能耗成本增大，在不考慮天然氣價格與塊煤之間的差異情況下，從生產線特性來說，干燥窯窯爐的內空高度都是按燒水煤氣設計的，同等情況下，散熱面積越大，所浪費消耗的熱能也就越多。再加上如果控制經驗不足，則浪費的熱能也必然就更多。

綜上分析，其實，水煤氣轉天然氣，并不是簡單的將原來的水煤氣管路系統改成天然氣管路系統，將水煤氣燃燒器（噴槍）換成天然氣燃燒器（噴槍），否則改造效果同預期肯定有差距的，這個影響制約，也許就是一個一整年的生產周期。所以，水煤氣改燒天然氣，陶瓷企業要實現少走彎路，少交學費，建議先充分了解掌握產品燒成及干燥特性、天然氣的燃燒原理、窯爐及干燥窯的結構特性，而后細致而為。當然，選擇專業性的技術型窯爐設備供應商服務商從改造之前的產品分析、設備結構針對性優化，生產調節控制三方面來做保障，應該是十分有必要的。