關(guān)于建筑陶瓷生產(chǎn)熱工設備節(jié)能技術(shù)改造的淺探

章兵　莫攜娣

摘要：近些年來，我國的建筑陶瓷事業(yè)發(fā)展極為迅速，加熱是建筑陶瓷生產(chǎn)中不可缺少的工藝過程，而熱工設備則是完成此項工藝的主要設備。熱工設備的裝備水平與技術(shù)性能的好壞，對于建筑陶瓷生產(chǎn)節(jié)能工作具有極為重要的影響。在本文中，筆者根據(jù)相關(guān)生產(chǎn)經(jīng)驗詳細闡述建筑陶瓷生產(chǎn)熱工設備節(jié)能技術(shù)的改造措施。

關(guān)鍵詞：建筑建陶；熱工設備；節(jié)能技術(shù)；改造

中圖分類號：TU761.1+2 文獻標識碼：B 文章編號：1674-3954（2013）21-0159-02

1 前言

近幾十年來，隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，我國的建筑陶瓷事業(yè)發(fā)展極為迅速，作為建筑陶瓷生產(chǎn)中加熱工藝過程不可缺少的設備，熱工設備的裝備水平與技術(shù)性能的好壞，對于建筑陶瓷生產(chǎn)節(jié)能工作具有極為重要的影響。建筑陶瓷是一個能耗較大的工業(yè)行業(yè)，雖然當前熱工設備生產(chǎn)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)進步顯著，但是我國陶瓷行業(yè)的能源利用率仍然不高，西方發(fā)達國家，尤其是美國的能源利用率高達50%，而我國的能源利用率僅為28～30%，差距甚大，因此，對我國當前的建筑陶瓷生產(chǎn)熱工設備節(jié)能技術(shù)進行科學合理的改造具有非常重要的現(xiàn)實意義，是利國利民的大事。

2 建筑陶瓷生產(chǎn)熱工設備基本情況

建筑陶瓷是一個能耗較大的工業(yè)行業(yè)，陶瓷行業(yè)生產(chǎn)的突出問題是能源利用率低。建筑陶瓷行業(yè)消耗的熱能中能源消耗較大的工序主要為干燥和燒成工序，占據(jù)整個建筑陶瓷行業(yè)能耗的3/4以上，雖然某些建筑陶瓷企業(yè)采用先進的干燥與燒成技術(shù)，在一定程度上降低了產(chǎn)品的熱能消耗，提高了能源利用效率，但是與發(fā)達國家之間還存在較大的差距，這應當引起我們的足夠重視。，與其配套的噴霧干燥塔略少于窯爐的數(shù)量。

2.1 窯爐

以建筑陶瓷企業(yè)較集中的廣東佛山為例，目前共擁有建筑陶瓷連續(xù)燒成窯爐3000余座（小型窯1000余座，大中型窯有約1800-2200座）。廣東地區(qū)建筑陶瓷企業(yè)的能耗情況如表1所示。

2.2 噴霧干燥塔

噴霧干燥塔的產(chǎn)品干粉單位熱耗大約在2000～4000kJ/kg之間，噴霧干燥塔高熱耗值的原因主要有以下幾個方面：

①噴霧干燥塔操作工藝不合理，工作人員專業(yè)技能不足，不能全面掌握進塔風溫、排風溫度、噴漿壓力和噴片孔大小之間影響關(guān)系，不能夠很好的根據(jù)實際生產(chǎn)狀況對各種工藝參數(shù)選擇進行合理的優(yōu)化，造成干粉單位熱耗值偏高；⑦在實際的生產(chǎn)過程中存在偷工減料的情況，采用低劣的噴霧塔所使用材料，尤其是劣質(zhì)的保溫隔熱材料，發(fā)生變形和收縮，使得噴霧干燥塔體散熱損失加劇，干粉單位熱耗值升高；③噴霧塔結(jié)構(gòu)設計存在一定的問題，如噴霧干燥塔身較短、內(nèi)徑較小或者噴槍與塔體不匹配等情況，在生產(chǎn)過程中使得大量物料粘貼塔壁以及互相粘連的現(xiàn)象，增加了單位熱耗值；④在生產(chǎn)過程中沒有做好制漿工藝的控制工作，在添加外加劑時不能根據(jù)生產(chǎn)狀況對外加劑的質(zhì)量進行合理的控制，造成進入噴霧塔泥漿水分偏高，從而引起干粉單位熱耗值較高。

3 熱工設備節(jié)能技術(shù)改造措施

針對當前我國建筑陶瓷生產(chǎn)熱工設備能源利用率低的現(xiàn)象，我們可以從優(yōu)化窯爐或噴霧塔結(jié)構(gòu)、改進整個陶瓷生產(chǎn)工序、余熱回收和利用等方面著手，在建筑陶瓷行業(yè)整體范圍內(nèi)建立完善的節(jié)能系統(tǒng)，切實有效改變我國建筑陶瓷行業(yè)能源利用率低的現(xiàn)狀。

3.1 優(yōu)化窯爐結(jié)構(gòu)

爐型結(jié)構(gòu)對于陶瓷生產(chǎn)工藝的能源消耗具有極為重要的影響，在窯爐結(jié)構(gòu)的改進過程中，明焰裸燒寬體隧道窯的發(fā)展淘汰了隔焰隧道窯，梭式窯、鐘罩窯和升降窯不斷取代間歇式窯和倒焰窯，20世紀70年代發(fā)展起來的輥道窯取代陶瓷磚燒成連續(xù)式窯爐，都使得單位能耗值有所降低?，F(xiàn)代化陶瓷窯爐全輕質(zhì)化裝配式窯體，配合高速燒嘴，不僅降低了陶瓷窯爐重量，同時使得窯體蓄熱比原來結(jié)構(gòu)窯體的蓄熱降低了2/3～5/6，這種變化使得連續(xù)式窯能夠?qū)崿F(xiàn)斷續(xù)式生產(chǎn)，在周末、假日進行合理的停窯，并且產(chǎn)品的燒成熱耗也大為降低，由30～40MJ/kg降低為2～6MJ/kg，極大地提高了能源利用率。

3.2 提高燒成質(zhì)量

高效燃燒技術(shù)對于建筑陶瓷生產(chǎn)熱工設備節(jié)能技術(shù)改造是必需的。相關(guān)生產(chǎn)實踐表明，根據(jù)實際生產(chǎn)狀況選擇合理的高效燃燒裝置可使窯爐節(jié)能5～6%左右。由于燃燒裝置種類繁多，因此使用廠家應根據(jù)本身的實際生產(chǎn)狀況合理選擇燃燒裝置。在購買燃燒裝置時應對裝置規(guī)格、型號進行全面了解，檢查燃燒裝置的附屬設備如管路閥件、油泵、自動點火和火焰監(jiān)測等是否能夠滿足本廠的生產(chǎn)需要；在使用前做好對燃燒裝置的檢查工作，確保燃燒裝置正常使用，并根據(jù)生產(chǎn)工藝以對燃燒裝置制定合理的布置方式；在進行燒成工序過程中做好燃燒裝置的檢查工作，檢查燃燒系統(tǒng)的完善性和性能的穩(wěn)定性；改善燃料燃燒狀態(tài)，降低燃料的不完全燃燒損失，達到降低燃料能耗的目的。

3.3 使用節(jié)能長壽筑爐材料

熱工設備盡量使用膨脹系數(shù)和導熱系數(shù)較小、熱容小、體積穩(wěn)定性較好、耐急冷急熱性好的耐火材料。采用導熱系數(shù)小的耐火纖維可使爐體散熱損失減少一半左右，如果筑爐材料具有比較小的熱容量，則在進行燒成時可使得爐溫迅速升高，降低爐體的熱損失。熱輻射涂料材料是一種用于熱工設備節(jié)能降耗的很有前景的材料，不僅能夠提高陶瓷纖維抗粉化能力，同時還能根據(jù)材料本身特性強化爐內(nèi)的輻射傳熱效果，使得熱能利用效果加強，采用熱輻射涂料材料作為筑爐材料的節(jié)能效果為3～5%左右。表2為涂覆熱輻射材料與未涂覆熱輻射材料的對比。推廣和擴大使用不定型耐火材料是筑爐技術(shù)的發(fā)展方向，不定性耐火材料與耐火磚相比有很多優(yōu)勢，不僅節(jié)省制磚燒成等工序，同時還能在一定程度上降低能耗。用不定型耐火材料作為筑爐材料的爐窯具有較好的整體性和嚴密性，可使爐窯節(jié)能4～5%左右，提高了爐子作業(yè)率。

3.4 余熱回收和利用

在建筑陶瓷日常生產(chǎn)中，充分回收和利用熱工設備的余熱資源對于熱工設備節(jié)能工作具有極為重要的現(xiàn)實意義。建筑陶瓷生產(chǎn)中熱工設備余熱資源包括煙氣余熱、產(chǎn)品和燃燒廢渣的顯熱和潛熱以及熱水和熱水氣等資源，特別是煙氣余熱。生產(chǎn)中窯爐所產(chǎn)生的煙氣會將巨大的熱量資源散去，占據(jù)窯爐總熱量的25～35%左右，并且噴霧塔所產(chǎn)生的煙氣和水汽熱能在散去時也會帶走極大地熱量，若能采取合理的手段，對這部分被煙氣以及水汽等帶走的熱量充分回收和利用，將這部分余熱利用起來，則會產(chǎn)生極大地經(jīng)濟效益和社會效益。加強預熱資源的回收和利用可以從以下幾個方面著手：①直接利用窯爐余熱干燥坯體。直接使用窯爐緩冷段的冷卻換熱風，將其作助燃風、攪拌風及坯體干燥等；②用煙氣余熱加熱助燃空氣和氣態(tài)燃料。采用換熱器，不僅可以除去窯頭排煙氣中的坯釉料反應所產(chǎn)生的廢氣（含氟等有害物質(zhì)），同時可以降低煙氣溫度，得到的熱風可以作燃空氣或者做干燥介質(zhì)等，，切實有效提高窯爐的熱效率；③用余熱加熱坯體或噴霧泥漿。充分利用余熱資源在低溫下加熱坯體可使坯體溫度升高至100℃以上，同時還能夠除去坯體中的水分，提高了燒成窯的產(chǎn)量；④設置余熱鍋爐，充分利用煙氣所攜帶熱量生產(chǎn)蒸汽和蒸汽來發(fā)電等。

3.5 采用新工藝、新設備達到降能耗的目的

使用大型干法造粒機和流化床來代替能耗大的濕式球磨、噴霧干燥工序，生產(chǎn)薄型化產(chǎn)品等是建筑陶瓷行業(yè)節(jié)能降耗今后的一個努力方向。

4 結(jié)語

建筑陶瓷是一個能耗較大的工業(yè)行業(yè)，雖然當前熱工設備生產(chǎn)技術(shù)和節(jié)能技術(shù)進步顯著，但是我國陶瓷行業(yè)的能源利用率仍然不高，與發(fā)達國家還存在較大的差距，建筑陶瓷這就給我們提出了改進建筑陶瓷生產(chǎn)熱工設備節(jié)能技術(shù)提出了要求。從優(yōu)化窯爐或噴霧塔結(jié)構(gòu)、改進整個陶瓷生產(chǎn)工序、余熱回收和利用等方面著手，在建筑陶瓷行業(yè)整體范圍內(nèi)建立完善的節(jié)能系統(tǒng)，切實提高建筑陶瓷的節(jié)能效率，具有非常重要的現(xiàn)實意義，是利國利民的大事。

參考文獻

[1]黃鳳萍，李轉(zhuǎn)，李纓，建筑陶瓷工業(yè)熱工設備節(jié)能技術(shù)探討[J]，西安建筑科技大學學報（自然科學版），2011（16）：21～22

[2]李萍，曾令可，吳細桂，閻常峰，程小蘇，建筑陶瓷生產(chǎn)過程的節(jié)能技術(shù)[J]，中國陶瓷工業(yè)，2010（06）：121～124

[3]張海濱，寒冷地區(qū)居住建筑體型設計參數(shù)與建筑節(jié)能的定量關(guān)系研究[J]，天津大學學報，2008（08）：35～38

[4]陳延信，三系列懸浮預熱系統(tǒng)熱效率的理論研究[J]，西安建筑科技大學學報（自然科學版），2012（12）：77～79

[5]吳艷華，促進高安市建筑陶瓷業(yè)發(fā)展的稅收征管措施研究[J]，南昌大學學報，2011（21）：21～23

[6]張富，張福濱，水泥行業(yè)純低溫余熱發(fā)電技術(shù)及現(xiàn)狀[J]，建材發(fā)展導向，2010（08）：39～40