節能環保型成套技術裝備在拋釉磚生產中 的應用及研究

荊海山

摘 要：目前嚴厲執行環保政策的條件下，陶瓷企業需要更加先進、節能、環保的陶瓷裝備。德力泰以成套生產線的全新形式為陶瓷企業提供綜合節能技術方案，通過更大幅度的節能降耗來減少大氣的“熱污染”，降低陶瓷企業的環保治理成本，并推動陶瓷裝備產業整體技術的進步。

關鍵詞：節能環保;技術;拋釉磚;系統

1 前 言

習主席在黨的19大報告中正式提出“堅持人與自然和諧共生。建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計。必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策……”。近年來，國內“環保緊箍咒”也越勒越緊。而陶瓷經過高溫燒結而成，屬于高能耗、高污染的行業，其中干燥和燒成的燃耗占了陶瓷制造過程綜合能耗的60%以上，電耗至少超過了40%，不僅抬高了生產成本，也增加了環保處理費用。對單機設備而言，現有窯爐、干燥器的結構已經得到不斷升級，節能技術也進行了充分挖掘，促進了陶瓷產業和裝備行業的健康發展。但在目前嚴厲執行環保政策的條件下，陶瓷企業仍然需要更加先進、節能、環保的陶瓷裝備。

佛山市德力泰科技有限公司作為陶瓷裝備行業的著名企業，既有責任和義務積極響應國家有關政策，也有意愿和能力發揮專長，以成套生產線的全新形式為陶瓷企業提供綜合節能技術方案，通過更大幅度的節能降耗來減少大氣的“熱污染”，降低陶瓷企業的環保治理成本，并推動陶瓷裝備產業整體技術的進步。此外，這也必將成為公司進入陶瓷窯爐行業的最佳切入點。

筆者作為德力泰主管技術的人員，下面將結合自身經驗和體會介紹一下該生產線在拋釉磚生產中的應用及研究成果。

2 基本情況

2.1 成套概念

以內寬3 m以上的五層自循環干燥器、輸送線和內寬超過3 m的輥道窯連線而成，適宜拋釉磚、仿古磚等瓷磚的干燥、輸送和高溫燒成。設計時，除了提高單機設備的性能外，還將干燥器的熱源與窯爐結合起來研究，在降低燒成燃耗的同時，干燥器最大限度的節能，僅使用窯爐冷卻余熱加熱，既不用煙氣，也不用燃料。

2.2 基本參數

以廣東某著名品牌陶瓷企業今年初投產的實際案例和實際數據為例：

（1） 5層干燥器與寬體窯搭配連線;

（2） 干燥器：內寬≥3.0 m;

（3） 輥道窯：內寬≥3.0 m;

（4） 燃料：天然氣，熱值為8300 kcal/Nm3。

（5） 產品：600×600 mm、800×800 mm及以上規格精品瓷磚;

（6） 干燥周期≤60 min;

（7） 燒成周期≤60 min;

（8） 燒成產量≥10000 m2/天;

（9） 干燥、燒成合格率，分別≥99%。

運行性能參數

（1） 燒成溫度≤1250℃;

（2） 高溫區儀表控溫精度±1℃;

（3） 截面溫差：通過測溫環檢測，±1.5℃;

（4） 零壓處面板與環境溫度之差≤35℃;

（5） 助燃風加熱溫度≥300℃;

（6） 正常生產中，干燥器僅用窯爐冷卻余熱，不用燃料;

（7） 產品為800×800 mm拋釉磚時，干燥、燒成綜合燃耗：經檢測換算，約為1.55～1.6（Nm3/m2磚）。燒后的磚坯重量約28 kg/m2，燃料熱值為8300 kcal/Nm3，磚坯熱量消耗為474.29 kcal/kg磚（或為67.71 kgce/t磚）。

3 技術特點

眾所周知，國內有不少瓷磚企業的干燥器盡管不使用燃料，但大多將窯爐煙氣直接打到干燥器前段，后段用冷卻余熱。煙氣不干凈，也含有二氧化硫等氣體，不僅腐蝕設備，也嚴重影響環境和人們的身心健康。就天然氣窯爐而言，國內窯爐燒成每平方800×800 mm拋釉磚的燃耗超過了1.8Nm3/m2磚（約為533.57 kcal/kg磚或76.22 kgce/t磚）。

為什么同樣的產品，德力泰窯爐干燥器不用煙氣、不用燃料，而窯爐的燒成燃耗卻能控制在1.6 Nm3/m2磚以下呢（熱耗量減少了11.11%以上）？這得益于公司強大的軟件、硬件基礎和雄厚的研發實力，通過流體力學軟件、熱工模型先進行模擬，再做出樣機，通過不斷測試、改進、驗證，最后再應用到公司干燥、窯爐上，并且在設計之前考慮到干燥、燒成系統節能的概念，因此取得較大突破。項目成套設備具體技術及優勢如下。

3.1 五層自循環快干器與寬體窯相組合的生產線

開發出五層自循環快干器與寬體窯相組合的生產線，達到了綜合能耗低、產品質量穩定的目的。

五層的磚坯速度比雙層慢，磚坯破損率小，吸熱時間長，而寬體窯技術成熟，產量大，合格率高。公司通過結構改進和優化，開發出五層自循環快干器與寬體窯相組合的生產線。將窯爐冷卻后的干凈熱風送到干燥器，以細分、密排的風管吹風，將內部熱氣抽出后再連續供入，排出的熱量少，內部不斷循環、風速快，每層磚坯干燥效率高，缺陷少。這種搭配方式的窯爐冷卻區實現了零排放，干燥器也無需燃料補充熱量，因此該組合生產線具有綜合能耗低、干燥、燒成質量穩定、節能環保等特點。

國內部分企業由于技術不成熟，采用雙層或三層、風盒慢干結構或常規窯爐，組合搭配不合理，能耗較高、產品質量也不穩定。

3.2 高效、節能的自循環干燥結構

研究出高效、節能的自循環干燥結構，解決了現有普通結構干燥器需要額外消耗燃料的問題。

發明了獨特的雙出口風機，熱風由兩個出口分別送入窯兩側內部交錯分布的風盒，再從磚坯上下方密集分布的吹風管吹向磚坯的上下兩個面，每根風管的風量大小可調。供風、抽風交錯分布和密集分布的細管供風，可以加強對流、攪拌，形成“刮風”的效果，消除了溫差死角，有效防止了坯體變形和開裂。靈活運用了流體力學原理，通過構思巧妙的設計，將吸風、送風、混合、供熱、抽濕、排氣等功能集于一身的自循環供熱神器，既反復利用了干燥器內部熱氣、使用了窯爐冷卻余熱，又在該結構上將多種氣體的熱風進行了快速均化和自動控溫。不僅坯體的干燥效率高，缺陷少，而且不用燃料，無廢氣排放，節能環保。

而國內有些陶瓷企業的干燥器盡管不用燃料，但直接使用了窯爐煙氣，對設備腐蝕大，環境污染嚴重，如果用窯爐冷卻余熱的干燥器，則必須使用燃料補充熱量。

3.3 高效接力回收冷卻的余熱系統

研發出高效接力回收冷卻的余熱系統，實現了冷卻熱風“零排放”，節能且無熱污染。

將窯爐末端熱風送到緩冷區、急冷區經過多級接力加熱后，回收的熱風溫度可以達到300 ～ 350℃，再分別用于助燃、坯體干燥，綜合節能超過了12%，并實現了零排放。

而國內部分窯爐只能利用少量余熱，并將尾冷80℃左右的大量熱風直接排入大氣，造成浪費和熱污染。

3.4 節能型蓄熱式燃燒器結構

研發出節能型蓄熱式燃燒器結構，解決了窯內空氣過剩系數大、能耗高的問題。

受急冷區的熱風流到燒成區、輥孔四周、觀火孔漏風、燒嘴燃燒后存在過量空氣等因素的影響，窯內煙氣中的氧含量一般在12%以上，導致空氣過剩系數大，不僅浪費了較多的燃料，而且廢氣量多也增加了排煙風機功率。公司技術人員通過改變燒嘴、燒嘴磚與窯墻配合方式及空氣、燃氣混合結構，第1次燃燒給予少量空氣，讓燃燒產物中存在一定的過剩燃氣，然后對窯內蓄有大量熱量的煙氣中的氧含量回收后再與燃燒室噴出的火焰進行燃燒加溫，將窯內高溫區的氧氣含量持續控制在8%以下，從而達到節能的目的。該燒嘴具有燃燒速度快、射程遠等特點，不僅可以縮小窯內截面溫差，減少磚坯色差、變形等缺陷，還能夠提高燒成合格率。

而國內大部分窯爐公司沒有這樣的結構和技術，高溫區窯內的氧含量超過了12%，空氣過剩系數大、單位能耗高。

3.5 窯體綜合隔熱系統

研究出窯體綜合隔熱系統，解決了散熱問題。

采取不同比熱、導熱系數和溫度等級的耐火保溫材料，通過模擬優化，形成最佳組合結構。如窯頂采用輕質磚、多層纖維毯、珍珠巖和巖棉相結合的保溫結構，外表溫度比現有窯爐低了20℃;在常規窯爐的基礎上增加納米保溫板，使窯墻面板溫度下降了8℃;除了輕質隔熱磚之外，窯底增加了輕質保溫層，使窯底外表的溫度下降了13℃。通過全方位保溫優化與加強，窯體減少的散熱損失超過5%。

高溫帶的窯頂隔熱、窯墻隔熱的實際效果測試如圖6、圖7所示。

4 結 語

該項目干燥器為五層，占地小，采用自循環、強對流攪拌熱風的快干結構，并將窯爐冷卻的余熱回收后用于干燥磚坯，無需消耗燃料，節能明顯;窯爐采用寬體、蓄熱式燃燒組合結構、優化組合隔熱系統等技術，溫差小、節能，窯爐冷卻實現了零排放，環保。這種組合的成套裝備具有結構緊湊、綜合能耗低、效率高、廢品少等特點。相信隨著土地日益緊張、國家環保政策不斷加嚴和陶瓷企業節能增效的剛需，相信該項目節能環保型成套技術裝備在國內、外拋釉磚市場將會獲得更多的推廣和應用。