新型輥道窯節(jié)能減排技術(shù)應(yīng)用探討

潘雄

摘 要：本文從傳統(tǒng)輥道窯對(duì)節(jié)能減排新技術(shù)的運(yùn)用及設(shè)計(jì)改良進(jìn)行了探討。從窯爐結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)調(diào)試過程中所存在的問題點(diǎn)提出了預(yù)防措施與建議。

關(guān)鍵詞：輥道窯；節(jié)能噴槍；煙氣除硫；減排；助燃風(fēng)加熱

1 前言

一直以來，陶瓷企業(yè)都被列為高能耗、高污染的產(chǎn)業(yè)，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程速度的不斷加速，大氣與水的污染日漸加劇。2011年，工業(yè)和信息化部門正式印發(fā)了《建材工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》及其水泥、陶瓷等5個(gè)建材子行業(yè)的“十二五”發(fā)展規(guī)劃。這表明節(jié)能減排是我國(guó)調(diào)整經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式的突破口。節(jié)能減排最主要的途徑就是以科技創(chuàng)新為導(dǎo)向，不斷探索和改良生產(chǎn)工藝，以便推動(dòng)生產(chǎn)技術(shù)的革新，新型節(jié)能噴槍、助燃風(fēng)加熱、五層干燥窯、寬體輥道窯和煙氣脫硫除塵等新技術(shù)的引入與推廣，成為陶瓷產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排工作上的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。

2 企業(yè)節(jié)能意識(shí)與機(jī)制的建立

陶瓷生產(chǎn)過程中需要耗用大量的熱能和電能，一般占全廠總綜合能耗的60%以上，與世界發(fā)達(dá)國(guó)家的能源利用率相比，我們還相差甚遠(yuǎn)。目前陶瓷競(jìng)爭(zhēng)激烈，利潤(rùn)不斷下降，如何使企業(yè)良性發(fā)展，節(jié)能降耗仍然是企業(yè)修煉內(nèi)功的主要手段之一。樹立全員節(jié)能減排的意識(shí)，建立長(zhǎng)效激勵(lì)機(jī)制是未來陶瓷企業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

3 新型輥道窯節(jié)能減排應(yīng)用的幾個(gè)可行措施

從輥道窯爐熱平衡收支項(xiàng)目中可知：燃料的燃燒熱和助燃風(fēng)帶入的顯熱是熱收入中所占比例最大的兩項(xiàng)；其次是煙氣帶走熱量與窯體散熱。目前新型節(jié)能輥道窯運(yùn)用的節(jié)能減排的可行措施如下：

3.1 窯爐余熱的利用及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

（1）助燃風(fēng)加熱利用及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量影響

目前，在輥道窯中應(yīng)用比較成熟合理的措施為從窯尾余熱中抽取部分熱風(fēng)與自然空氣混合（溫度大約在120 ℃左右），然后再通過急冷段密封的換熱裝管換熱后供入燒成帶中后段噴槍中使用。經(jīng)過換熱后的助燃風(fēng)溫度可達(dá)到260～300℃左右，經(jīng)測(cè)算可達(dá)到5%～8%的節(jié)能效果。

（2）窯頭或窯尾的余熱回收供到干燥窯或噴霧塔中作熱源使用。

3.2 余熱利用過程中對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

助燃風(fēng)加熱的溫度按照目前的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，保持在250～300℃為宜。如果太低溫度則起不到節(jié)能效果，太高溫又會(huì)造成氧氣量不足的弊端。加熱后的助燃風(fēng)只能供燒成帶的中后段噴槍使用，前段氧化帶噴槍不能使用加熱助燃風(fēng)。否則會(huì)因氧氣量不足而引起產(chǎn)品黑心、發(fā)藍(lán)、針孔及變形等一系列缺陷的產(chǎn)生。

窯尾余熱供過干燥窯溫度不能過高，在200～250℃左右，太低產(chǎn)品會(huì)造成干燥窯后溫不足的開裂，且也達(dá)不到節(jié)能效果；太高溫又會(huì)引起坯體過脆的斷裂缺陷。

窯頭段的煙氣供入干燥窯前段使用，需要根據(jù)不同品種、規(guī)格的產(chǎn)品、合理控制供入熱風(fēng)的溫度和濕度，否則供過去的熱風(fēng)太高溫或者濕度太低也會(huì)引起坯體開裂。如果煙氣濕度太高也會(huì)引起干燥窯滴水或落臟的缺陷。其次，如果這些熱能供到干燥窯有剩的話，還可以通過專用保溫管道輸送到噴霧塔中使用，進(jìn)一步提高余熱的利用率。

4 預(yù)混式節(jié)能噴槍的使用及對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響

4.1 預(yù)混式節(jié)能噴槍的設(shè)計(jì)原理

預(yù)混式節(jié)能噴槍采用全新設(shè)計(jì)系統(tǒng)，使用了風(fēng)氣三次混合的完全預(yù)混式燃燒方式。使得燃?xì)庠诶碚摰闹伎諝饬肯逻_(dá)到充分的燃燒。這樣大量地減少了燃燒伴生物——煙氣的產(chǎn)生。減少煙氣的排煙，也就是減少了窯爐帶走的熱量和助燃風(fēng)的鼓入量。熱能與電能也就自然降低了，從而達(dá)到預(yù)期的節(jié)能減排效果。

4.2 節(jié)能噴槍的節(jié)能減排效果

按照目前使用測(cè)試計(jì)算，該預(yù)混式節(jié)能噴槍系統(tǒng)比普通噴槍的助燃風(fēng)減少20%～30%。例如按360m長(zhǎng)窯爐測(cè)算，常溫的煙氣量會(huì)減少5000～6000m3/h折算成煙氣排放時(shí)的狀態(tài)（按350℃計(jì)算），其每小時(shí)較少帶走的熱量：

Q帶=5000×（350+273）/273×1.345×（350-30）=4.9×106kJ/h，折算成每月節(jié)能煤價(jià)金額=4.9×106/5852/3×1×24×30=200956元（注：煤價(jià)按1000元/t、煤氣熱值1400×4.18=5852kJ/m3計(jì)算）。

助燃風(fēng)減少及燃料燃燒充分之后，窯爐產(chǎn)生的廢煙氣也隨之減少。為保證窯爐內(nèi)"0"壓位的穩(wěn)定，也相應(yīng)減慢排煙和抽熱風(fēng)機(jī)，這樣不僅可以達(dá)到節(jié)省電能，還可以節(jié)約燃料，達(dá)到減排的作用。

4.2.1 解決截面溫差與產(chǎn)品尺碼偏差的作用

預(yù)混式節(jié)能噴槍采用長(zhǎng)短槍與碳化硅燒嘴相結(jié)合的燃燒系統(tǒng)。不僅可以充分燃燒，同時(shí)還可以根據(jù)不同窯爐截面溫差的需要而調(diào)整噴槍火焰的射程，以確保火焰的不同長(zhǎng)度需要，從而有效地解決同排產(chǎn)品之間的色差與尺寸偏差的缺陷。例如佛山某陶瓷廠的寬體瓷片窯的產(chǎn)品在未使用預(yù)混式節(jié)能槍時(shí)，中間產(chǎn)品的尺碼大于兩側(cè)產(chǎn)品的尺碼2～3mm，而使用該槍之后變?yōu)橹虚g產(chǎn)品的尺碼小于兩側(cè)產(chǎn)品的尺碼1～2mm。某窯爐改造前后節(jié)能數(shù)據(jù)對(duì)比情況如表1、表2所示。

5 窯體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)——五層干燥窯及寬體輥道窯的推廣

5.1 土地資源的節(jié)約

傳統(tǒng)單層或雙層干燥窯及窄體窯爐不僅能耗高，土地的占用率也大。例如，一條300m長(zhǎng)的窯爐配置350m干燥窯，如果采用五層干燥窯只需要60m就足夠了。相同300m的窄體輥道窯改為寬體輥道窯需要240m就可達(dá)到同等產(chǎn)量。兩項(xiàng)合并可節(jié)約同等土地350m，節(jié)約出來的土地完全可以多建一條生產(chǎn)線，提高土地利用率，增加產(chǎn)值。

5.2 能耗的節(jié)約

目前國(guó)內(nèi)的窄體輥道窯長(zhǎng)度已經(jīng)做到480m～500m的長(zhǎng)度，日產(chǎn)量達(dá)到25000～30000m2/天，但事實(shí)上窯爐是越長(zhǎng)越好嗎？答案是否定的。按目前實(shí)際生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得知，長(zhǎng)窯如果長(zhǎng)期專業(yè)生產(chǎn)單一產(chǎn)品，相對(duì)而言節(jié)能，800mm×800mm微粉磚耗能在3.2～3.6kg/m2左右；若頻繁更換品種生產(chǎn)則相當(dāng)不利于穩(wěn)定生產(chǎn)，長(zhǎng)窯能耗浪費(fèi)則會(huì)更大，800mm×800mm微粉磚耗能高達(dá)4.2～4.5kg/m2左右。同等寬體窯的能耗則在3.8～4.2kg/m2，而長(zhǎng)窯為了滿足正常生產(chǎn)需要，各種風(fēng)機(jī)的配置功率也大，在不滿負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài)下的能耗浪費(fèi)不容易引起人們關(guān)注的。寬體輥道窯與多層干燥窯不僅可以達(dá)到節(jié)約土地資源，還可以節(jié)約能耗，二者兼顧，已成為目前陶瓷行業(yè)設(shè)備選擇的一種新趨勢(shì)。

5.3 寬體窯與五層干燥窯存在的技術(shù)難點(diǎn)與解決措施

（1）五層干燥窯是每2.8m一個(gè)獨(dú)立循環(huán)控制系統(tǒng)。在干燥曲線和濕度控制都比較方便，操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，疑難點(diǎn)基本上克服。

（2）寬體窯目前存在的主要問題是截面溫差與行磚不整齊而導(dǎo)致的變形等兩大問題。

解決方案：

1）截面溫差問題：可以通過將輥道窯的吊頂結(jié)構(gòu)改為拱頂結(jié)構(gòu)及配合使用預(yù)混式節(jié)能噴槍，調(diào)節(jié)火焰長(zhǎng)度可以解決。

2） 行磚問題：選用質(zhì)量有保證耐高溫、高強(qiáng)度的輥棒。

6 脫硫除塵系統(tǒng)的運(yùn)用

目前國(guó)家各級(jí)政府加大對(duì)環(huán)保的治理和監(jiān)管，要求所有窯爐和干燥窯的廢煙氣必須統(tǒng)一集中經(jīng)過脫硫除塵合格之后才能排放。一般采用旋流板塔或噴淋塔兩種結(jié)構(gòu)，配合石灰水管道、排污管道等組成的煙氣處理系統(tǒng)。石灰水+氫氧化鈉沉淀過濾循環(huán)再使用，可達(dá)到水的零排放。

6.1 引風(fēng)機(jī)功率小，抽力不足

需要安裝牽引風(fēng)機(jī)、分窯爐、干燥窯獨(dú)立操作控制以及該風(fēng)機(jī)的功率是多大，保證不妨礙窯內(nèi)排除煙氣的流通。否則排放不暢會(huì)造成窯內(nèi)正壓過或窯前溫?zé)o法提升，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)氧化不良等一系列問題。

6.2 管道直徑太小或彎位過多

管道設(shè)計(jì)盡量減少?gòu)澪坏淖枇氨Ｕ瞎艿乐睆降目臻g，根據(jù)日常觀察發(fā)現(xiàn)一些非專業(yè)安裝的公司所設(shè)計(jì)的管道不合理而直接影響煙氣的正常流通，從而影響窯爐運(yùn)作，導(dǎo)致除硫塔名存實(shí)亡的荒廢。

7 結(jié)語(yǔ)

通過以上節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用及大量數(shù)據(jù)的分析可知，輥道窯的節(jié)能減排不僅可以給企業(yè)創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)，更適應(yīng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體的需要。大幅度地提高了傳統(tǒng)行業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，新型節(jié)能輥道窯爐的出現(xiàn)使得節(jié)能減排上升到一個(gè)新的高度，將成為陶瓷產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要突破口。

參考文獻(xiàn)

[1] 余春生.陶瓷行業(yè)輥道窯的節(jié)能降耗[D].中國(guó)陶瓷工業(yè)合作與 發(fā)展高層論壇論文集，2009.

[2] 馮青.建筑陶瓷輥道窯節(jié)能技術(shù)改造[J].陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2009，4.

[3] 金德建.輥道窯有效寬度與產(chǎn)量和節(jié)能的關(guān)系[J].山東陶瓷，1994，02.

[4] 曾令可.陶瓷窯爐的節(jié)能減排技術(shù)[J].陶瓷，2008，01.

5.3 寬體窯與五層干燥窯存在的技術(shù)難點(diǎn)與解決措施

（1）五層干燥窯是每2.8m一個(gè)獨(dú)立循環(huán)控制系統(tǒng)。在干燥曲線和濕度控制都比較方便，操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，疑難點(diǎn)基本上克服。

（2）寬體窯目前存在的主要問題是截面溫差與行磚不整齊而導(dǎo)致的變形等兩大問題。

解決方案：

1）截面溫差問題：可以通過將輥道窯的吊頂結(jié)構(gòu)改為拱頂結(jié)構(gòu)及配合使用預(yù)混式節(jié)能噴槍，調(diào)節(jié)火焰長(zhǎng)度可以解決。

2） 行磚問題：選用質(zhì)量有保證耐高溫、高強(qiáng)度的輥棒。

6 脫硫除塵系統(tǒng)的運(yùn)用

目前國(guó)家各級(jí)政府加大對(duì)環(huán)保的治理和監(jiān)管，要求所有窯爐和干燥窯的廢煙氣必須統(tǒng)一集中經(jīng)過脫硫除塵合格之后才能排放。一般采用旋流板塔或噴淋塔兩種結(jié)構(gòu)，配合石灰水管道、排污管道等組成的煙氣處理系統(tǒng)。石灰水+氫氧化鈉沉淀過濾循環(huán)再使用，可達(dá)到水的零排放。

6.1 引風(fēng)機(jī)功率小，抽力不足

需要安裝牽引風(fēng)機(jī)、分窯爐、干燥窯獨(dú)立操作控制以及該風(fēng)機(jī)的功率是多大，保證不妨礙窯內(nèi)排除煙氣的流通。否則排放不暢會(huì)造成窯內(nèi)正壓過或窯前溫?zé)o法提升，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)氧化不良等一系列問題。

6.2 管道直徑太小或彎位過多

管道設(shè)計(jì)盡量減少?gòu)澪坏淖枇氨Ｕ瞎艿乐睆降目臻g，根據(jù)日常觀察發(fā)現(xiàn)一些非專業(yè)安裝的公司所設(shè)計(jì)的管道不合理而直接影響煙氣的正常流通，從而影響窯爐運(yùn)作，導(dǎo)致除硫塔名存實(shí)亡的荒廢。

7 結(jié)語(yǔ)

通過以上節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用及大量數(shù)據(jù)的分析可知，輥道窯的節(jié)能減排不僅可以給企業(yè)創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)，更適應(yīng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體的需要。大幅度地提高了傳統(tǒng)行業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，新型節(jié)能輥道窯爐的出現(xiàn)使得節(jié)能減排上升到一個(gè)新的高度，將成為陶瓷產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要突破口。

參考文獻(xiàn)

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[2] 馮青.建筑陶瓷輥道窯節(jié)能技術(shù)改造[J].陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2009，4.

[3] 金德建.輥道窯有效寬度與產(chǎn)量和節(jié)能的關(guān)系[J].山東陶瓷，1994，02.

[4] 曾令可.陶瓷窯爐的節(jié)能減排技術(shù)[J].陶瓷，2008，01.

5.3 寬體窯與五層干燥窯存在的技術(shù)難點(diǎn)與解決措施

（1）五層干燥窯是每2.8m一個(gè)獨(dú)立循環(huán)控制系統(tǒng)。在干燥曲線和濕度控制都比較方便，操作也相對(duì)簡(jiǎn)單，疑難點(diǎn)基本上克服。

（2）寬體窯目前存在的主要問題是截面溫差與行磚不整齊而導(dǎo)致的變形等兩大問題。

解決方案：

1）截面溫差問題：可以通過將輥道窯的吊頂結(jié)構(gòu)改為拱頂結(jié)構(gòu)及配合使用預(yù)混式節(jié)能噴槍，調(diào)節(jié)火焰長(zhǎng)度可以解決。

2） 行磚問題：選用質(zhì)量有保證耐高溫、高強(qiáng)度的輥棒。

6 脫硫除塵系統(tǒng)的運(yùn)用

目前國(guó)家各級(jí)政府加大對(duì)環(huán)保的治理和監(jiān)管，要求所有窯爐和干燥窯的廢煙氣必須統(tǒng)一集中經(jīng)過脫硫除塵合格之后才能排放。一般采用旋流板塔或噴淋塔兩種結(jié)構(gòu)，配合石灰水管道、排污管道等組成的煙氣處理系統(tǒng)。石灰水+氫氧化鈉沉淀過濾循環(huán)再使用，可達(dá)到水的零排放。

6.1 引風(fēng)機(jī)功率小，抽力不足

需要安裝牽引風(fēng)機(jī)、分窯爐、干燥窯獨(dú)立操作控制以及該風(fēng)機(jī)的功率是多大，保證不妨礙窯內(nèi)排除煙氣的流通。否則排放不暢會(huì)造成窯內(nèi)正壓過或窯前溫?zé)o法提升，導(dǎo)致產(chǎn)品出現(xiàn)氧化不良等一系列問題。

6.2 管道直徑太小或彎位過多

管道設(shè)計(jì)盡量減少?gòu)澪坏淖枇氨Ｕ瞎艿乐睆降目臻g，根據(jù)日常觀察發(fā)現(xiàn)一些非專業(yè)安裝的公司所設(shè)計(jì)的管道不合理而直接影響煙氣的正常流通，從而影響窯爐運(yùn)作，導(dǎo)致除硫塔名存實(shí)亡的荒廢。

7 結(jié)語(yǔ)

通過以上節(jié)能改造技術(shù)的應(yīng)用及大量數(shù)據(jù)的分析可知，輥道窯的節(jié)能減排不僅可以給企業(yè)創(chuàng)造新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，同時(shí)，更適應(yīng)國(guó)家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)整體的需要。大幅度地提高了傳統(tǒng)行業(yè)在市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，新型節(jié)能輥道窯爐的出現(xiàn)使得節(jié)能減排上升到一個(gè)新的高度，將成為陶瓷產(chǎn)業(yè)的一個(gè)重要突破口。

參考文獻(xiàn)

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[2] 馮青.建筑陶瓷輥道窯節(jié)能技術(shù)改造[J].陶瓷科學(xué)與藝術(shù)，2009，4.

[3] 金德建.輥道窯有效寬度與產(chǎn)量和節(jié)能的關(guān)系[J].山東陶瓷，1994，02.

[4] 曾令可.陶瓷窯爐的節(jié)能減排技術(shù)[J].陶瓷，2008，01.