影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之六

鄒小芳++李真霖++程昭華

摘 要：陶瓷輥道窯在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中，均存在升溫?zé)晌鼰徇^(guò)程和冷卻定型放熱過(guò)程；在放熱過(guò)程中，在沒有能耗指標(biāo)考核的企業(yè)里，有很多熱能容易被燒成技術(shù)人員操作所忽視而白白浪費(fèi)了。本文重點(diǎn)探討“影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第6類因素——窯爐和干燥窯的余熱利用方法與途徑對(duì)能耗的影響”。主要從干燥利用余熱、助燃風(fēng)用余熱加熱、原料車間用窯爐煙氣余熱、尾熱用作生活用水加熱、尾熱用作拋光烘干、包裝鋪貼、尾熱用作蒸氣加熱驅(qū)動(dòng)車間制冷設(shè)備等方面詳細(xì)地探討了陶瓷輥道窯在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中的余熱利用的節(jié)能作用。

關(guān)鍵詞：輥道窯；余熱利用；節(jié)能；作用

1 前言

在《佛山陶瓷》雜志第9期第23頁(yè)，我們重點(diǎn)分析從生產(chǎn)實(shí)踐角度上提出的陶瓷輥道窯方面“影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素”的第五大因素--產(chǎn)品工藝特性與燒成制度控制影響能耗。本文我們開始探討第六大因素（三大系列中的第二系列的--窯爐生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)操作技術(shù)手法對(duì)窯爐能耗的影響（影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第5～8類因素）中的第六類）。

陶瓷輥道窯在實(shí)際生產(chǎn)操作過(guò)程中，均存在升溫?zé)晌鼰徇^(guò)程和冷卻定型放熱過(guò)程；在放熱過(guò)程中，在沒有能耗指標(biāo)考核的企業(yè)里，有很多熱能容易被燒成技術(shù)人員操作所忽視而白白浪費(fèi)了。不同的燒成控制人員，對(duì)陶瓷產(chǎn)品的燒成物理化學(xué)特性和陶瓷生產(chǎn)工藝流程的掌握度不一樣，體現(xiàn)出來(lái)的冷卻操控手法也不一樣，對(duì)冷卻過(guò)程中的余熱充分回收利用的效果也不同。那么在現(xiàn)實(shí)中確實(shí)體現(xiàn)出來(lái)對(duì)窯爐的能耗影響各不相同。本文我們重點(diǎn)探討“影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第6類因素——窯爐和干燥窯的余熱利用方法與途徑對(duì)能耗的影響”。

2 窯爐和干燥窯的余熱利用方法與途徑對(duì)能耗的影響

2.1 干燥利用余熱的節(jié)能作用

在筆者的記憶中，佛山陶瓷在90年代直至00年代初，那時(shí)的干燥窯結(jié)構(gòu)還比較落后，對(duì)把窯爐冷卻余熱風(fēng)利用到生坯的干燥過(guò)程的這種余熱利用率并不高，普遍存在單獨(dú)使用熱風(fēng)爐來(lái)補(bǔ)充干燥熱風(fēng)量的現(xiàn)象。就算是當(dāng)時(shí)引進(jìn)的國(guó)外立式干燥器，也是單獨(dú)設(shè)置有熱風(fēng)爐的。整體來(lái)說(shuō)，當(dāng)時(shí)余熱利用效果很低。隨著燃料價(jià)格的不斷上漲，各陶瓷企業(yè)和窯爐公司才真正開始將節(jié)能降耗逐步擺上議事日程。干燥窯的分風(fēng)管路結(jié)構(gòu)、箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及保溫結(jié)構(gòu)均在這一時(shí)間段發(fā)生了很大的改進(jìn)。干燥窯開始充分接收窯爐排煙段和冷卻段分別送來(lái)的余熱，使生坯完全達(dá)到干燥效果，已經(jīng)不成問(wèn)題，自然原本配置的熱風(fēng)爐也就關(guān)掉不再使用。到后來(lái)墻地磚生產(chǎn)線上的單層或雙層、甚至三層干燥窯設(shè)計(jì)時(shí)（注：現(xiàn)階段的寬體排管分風(fēng)供熱式五層干燥窯另當(dāng)另論，在本期后段作闡述），都不再考慮熱風(fēng)爐的設(shè)計(jì)了，甚至于余熱風(fēng)機(jī)進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)有吸冷風(fēng)口和余熱風(fēng)機(jī)出風(fēng)口設(shè)計(jì)有熱風(fēng)外排空煙囪。這一時(shí)間段的生產(chǎn)線節(jié)能效果取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。

因?yàn)榇u坯在輥道窯的冷卻段降溫所釋放的熱和對(duì)應(yīng)產(chǎn)生的熱風(fēng)，是比較干凈的熱源，所以應(yīng)該盡可能輸送到干燥窯，是比較好的節(jié)能方案。當(dāng)然，這里余熱利用節(jié)能效率如何， 取決于窯爐冷卻段的保溫蓄熱能力、窯爐冷卻段的氣密性、窯爐的余熱風(fēng)機(jī)選型、余熱風(fēng)抽風(fēng)點(diǎn)的選擇、冷卻段擋火墻擋火板的設(shè)置和調(diào)節(jié)、余熱風(fēng)管管徑的大小、余熱風(fēng)管的氣密性和保溫隔熱性、余熱風(fēng)管的沿程阻力大小、干燥窯接風(fēng)落點(diǎn)、干燥窯的保溫密封性等等。

干燥窯對(duì)余熱利用的節(jié)能方式，不僅只限于窯爐冷卻段的散熱過(guò)程中的余熱利用，還可以將從窯爐前段排煙風(fēng)機(jī)抽走的熱煙氣，送往干燥窯的前段和中前段進(jìn)行使用。這類煙氣溫度比較高，早些年有些企業(yè)熱工師傅擔(dān)心煙氣的含酸性物質(zhì)具有腐蝕性，而且直接外排會(huì)造成嚴(yán)重的熱能浪費(fèi)。因?yàn)榕艧燂L(fēng)機(jī)的熱煙氣流量大，風(fēng)溫高，帶走的熱量比同條窯爐上的余熱風(fēng)機(jī)帶走的熱能更多。到后來(lái)隨著節(jié)能降耗的需要和干燥窯設(shè)備結(jié)構(gòu)技術(shù)的優(yōu)化改良，排煙風(fēng)機(jī)的煙氣熱也是絕大多數(shù)送到干燥窯去干燥生坯。因產(chǎn)品的生坯干燥特性需要和窯爐單位產(chǎn)量的提升，很多生產(chǎn)線上的干燥窯用不完窯爐排煙風(fēng)機(jī)送來(lái)的熱煙氣。同理，由此在隨后的窯爐設(shè)計(jì)時(shí)窯爐排煙風(fēng)機(jī)的進(jìn)風(fēng)口設(shè)計(jì)有進(jìn)冷風(fēng)調(diào)節(jié)閘板和排煙風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口設(shè)計(jì)有外排空煙囪，并有閘板加以控制。同樣，這里煙氣余熱利用節(jié)能效率如何，取決于窯爐預(yù)熱段的保溫蓄熱能力、窯爐預(yù)熱段的氣密性、窯爐的排煙風(fēng)機(jī)選型、熱煙氣抽風(fēng)點(diǎn)的選擇、預(yù)熱段擋火墻擋火板的設(shè)置和調(diào)節(jié)、煙氣風(fēng)管管徑的大小、煙氣風(fēng)管的氣密性和保溫隔熱性、煙氣風(fēng)管的沿程阻力大小、干燥窯接風(fēng)落點(diǎn)、干燥窯的保溫密封性等等。

總之，干燥窯盡可有的充分運(yùn)用窯爐上的余熱，不讓排煙風(fēng)機(jī)的熱煙氣和冷卻段的余熱風(fēng)外排空，就會(huì)起來(lái)良好的節(jié)能作用。

2.2 助燃風(fēng)用余熱加熱的節(jié)能作用

助燃風(fēng)用余熱風(fēng)加熱，對(duì)窯爐節(jié)能有非常明顯的效果。陶瓷輥道窯的工作狀態(tài)下遵守能量守恒定律，瓷磚在燒成過(guò)程中，有吸熱和放熱兩個(gè)過(guò)程。在我們的氣體燃料輥道窯爐中提供給瓷磚的熱主要來(lái)源于燃料燃燒時(shí)釋放的熱能和燃料本身及助燃風(fēng)本身帶入的熱能。窯爐內(nèi)最高溫度點(diǎn)高達(dá)1200 ℃左右，那么進(jìn)入窯爐的所有氣體就同樣被加熱到了1200 ℃。而在整個(gè)燒成過(guò)程中，近50%左右的時(shí)間段里有助燃風(fēng)機(jī)通過(guò)噴槍或氣幕處打入助燃風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)。通常這樣的助燃風(fēng)只是車間的室溫，也就是20～40 ℃之間（冬天則更低溫）助燃風(fēng)進(jìn)入窯內(nèi)后，被加熱到爐內(nèi)溫度點(diǎn)（最高處1200 ℃左右）時(shí)，是要吸收很多的熱量的。由此不難理解，當(dāng)助燃風(fēng)被加熱之后再打入窯內(nèi)，吸收窯內(nèi)熱量就會(huì)比沒有加熱的助燃風(fēng)少，也就是說(shuō)會(huì)節(jié)省一部分這方面的能耗。理論上助燃風(fēng)打入窯內(nèi)之前被加熱的溫度越高，在窯內(nèi)消耗的熱量就越少，相對(duì)來(lái)說(shuō)就越節(jié)能，所以就有某些廠家將助燃風(fēng)加熱到了400 ℃之多。但是不是助燃風(fēng)加熱得越高溫越好呢？這就肯定不是了，因?yàn)楦G爐是用來(lái)燒制產(chǎn)品的，產(chǎn)品燒制過(guò)程中是講究爐膛氣氛要求的，講究噴槍氣氛要求的，助燃風(fēng)過(guò)高的溫度，必然導(dǎo)致密度降低從而單位體積內(nèi)的氧含量減少，這是不利于氣氛要求的。在沒有產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下片面追求助燃風(fēng)加熱節(jié)能，是沒有意義的。那么到底多高的助燃風(fēng)溫度合適呢？這就要根據(jù)輥道窯燒制的產(chǎn)品的不同而不同。在這里，不作詳細(xì)討論。

上述分析了對(duì)助燃風(fēng)加熱，是肯定起到明顯節(jié)能作用的，那么助燃風(fēng)如何加熱呢？這里我們主張對(duì)助燃進(jìn)行分級(jí)加熱方式，充分利用到窯爐冷卻段的極有可能散失的余熱。主要從窯尾富氧的冷卻段抽取多余的熱風(fēng)作為一級(jí)熱源，比如說(shuō)緩冷段的間壁冷卻風(fēng)；緩冷段的抽熱斗和輥棒下空間里抽出的熱風(fēng)；強(qiáng)冷尾冷段里抽出的熱風(fēng)。有了一級(jí)加熱了的助燃風(fēng)熱源，再通過(guò)特定型號(hào)的助燃風(fēng)機(jī)（助燃風(fēng)加熱，則助燃風(fēng)機(jī)必須特別定制）送到窯爐的比較高溫狀態(tài)的急冷段、高火保溫段，通過(guò)在這些區(qū)域內(nèi)布置的回繞管道進(jìn)行二級(jí)加熱，使助燃風(fēng)溫度迅速提高，再通過(guò)嵌入窯墻內(nèi)的助燃分支管路的設(shè)置，對(duì)通過(guò)各噴槍燒嘴進(jìn)入窯內(nèi)的助燃風(fēng)三次加熱（或保溫），從而有效提高助燃風(fēng)的溫度。在整個(gè)助燃風(fēng)加熱過(guò)程中，必須服從產(chǎn)品燒制工藝特性的需要，對(duì)助燃風(fēng)管路系統(tǒng)在管徑，走向、分支、接駁、保溫等等方面須詳細(xì)設(shè)計(jì)到位。

2.3 原料車間用窯爐煙氣余熱的節(jié)能作用

在陶瓷行業(yè)“環(huán)保處理”作為必修課之前，大多數(shù)陶瓷廠的窯爐煙氣通常只有兩種做法，一是送至傳統(tǒng)干燥窯作為干燥熱源之一，滿足了干燥窯的需求之外，多余的窯爐煙氣，一般采用外排空的方式直接對(duì)大氣釋放；第二種方式就是將窯爐煙氣直接對(duì)外界大氣釋放。窯爐煙氣外排，不僅給大氣造成嚴(yán)重污染，也是嚴(yán)重的能耗浪費(fèi)。在2006年發(fā)展起來(lái)的寬體窯配套五層干燥窯的微粉拋光磚生產(chǎn)線上，不論是國(guó)外的薩克米窯爐還是國(guó)內(nèi)某些窯爐公司設(shè)計(jì)的五層干燥，皆因窯爐煙氣濕度大容易導(dǎo)致五層干燥窯內(nèi)分風(fēng)排管孔堵塞而不使用窯爐煙氣作為五層干燥窯的熱源之一，取而代之是干燥窯另行采用煤氣燃燒機(jī)循環(huán)風(fēng)干燥。這樣的生產(chǎn)線，因窯爐是寬體相對(duì)燒成窯單位能耗降低了，但熱煙氣外排的熱能損失也是相當(dāng)大的，所以整體節(jié)能效果還是有待改進(jìn)。

從窯爐內(nèi)抽出來(lái)的煙氣，溫度較高，特別是大產(chǎn)量的窯爐，有的排煙風(fēng)機(jī)出風(fēng)口的煙氣溫度達(dá)到400 ℃左右，這么高溫的煙氣任何的排空都是能耗浪費(fèi)，如何充分利用這樣的余熱呢？有些廠家已經(jīng)把這樣的熱煙氣通過(guò)大風(fēng)管路引到原料車間，供噴霧塔作為熱源之一，這就是比較好的余熱利用方式。有的廠家對(duì)窯爐熱煙氣引到原料車間后進(jìn)行間壁換熱器換熱使用，這也是很好的余熱利用方式。有的廠對(duì)集中脫硫的外排熱煙氣先進(jìn)行換熱生產(chǎn)出生活用熱水，這也是余熱利用方式之一?？傊G爐的熱煙氣在集中脫硫處理外排之前應(yīng)當(dāng)充分利用其余熱，可以起到進(jìn)一步的節(jié)能降耗作用。

2.4 尾熱用作生活用水加熱的節(jié)能作用

窯爐的強(qiáng)冷段，產(chǎn)品出窯口，這些位置的熱風(fēng)量充足，在生產(chǎn)實(shí)踐中，有不少的陶瓷廠家早已在這些位置自己加裝上了儲(chǔ)水箱，用這段的余熱來(lái)加熱水箱里的水，這樣的熱水送到職工生活區(qū)滿足于職員生活用熱水。這同樣是很好的節(jié)能措施之一。

2.5 尾熱用作拋光烘干、包裝鋪貼的節(jié)能作用

窯爐的強(qiáng)冷段、尾冷段，磚坯釋放出來(lái)的熱量形成的熱風(fēng)，企業(yè)可用風(fēng)機(jī)抽出送往拋光線進(jìn)行拋光后成品磚坯的烘干；可以抽出送往瓷片的成品磚坯烘干；可以抽出送往外墻馬賽克鋪貼線上的烘干；可以抽出送往拋釉磚釉線生坯的烘干等等類似的余熱利用方式，都能起來(lái)很好的節(jié)能作用。

2.6 尾熱用作蒸氣加熱驅(qū)動(dòng)車間制冷設(shè)備的節(jié)能作用

隨著對(duì)陶瓷企業(yè)窯爐冷卻過(guò)程的余熱熱能利用的研究，新的技術(shù)推出，將起了更加明顯的節(jié)能作用，比如：用尾熱風(fēng)驅(qū)動(dòng)車間的制冷設(shè)備，從而給崗位上員工的防暑降溫起到作用。又比如：用冷卻過(guò)程中多出的余熱抽出后集中驅(qū)動(dòng)發(fā)電裝置，從而達(dá)到用余熱發(fā)電的節(jié)能降耗作用等等。

3 結(jié)語(yǔ)

輥道窯的節(jié)能降耗，是個(gè)永恒的主題；輥道窯的余熱利用，節(jié)能降耗，更有待于我們陶瓷生產(chǎn)的技術(shù)人員和管理人員不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，不斷地深入摸索，不斷突破，在節(jié)能降耗方面做出更多的貢獻(xiàn)。

（未完待續(xù)，下期：影響輥道窯節(jié)能效果的十大因素之第7類因素——助燃風(fēng)量控制、燃料熱值與燃燒設(shè)備）